CN114038283A - 一种柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力仿真技术领域，公开了一种柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统。本发明的系统包括监控设备管理模块、数据信号输入模块、稳态控制模块、故障设置模块、离线暂态故障模块、仿真保护模块和信息输出模块，通过各模块实现了对实际柔性直流配电网工程的仿真。本发明的系统无需基于动模测试装置和数模混合直流输电仿真装置，实现了对柔性直流配电系统保护功能的仿真模拟，从而为运维人员提供了针对性强的柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训平台。

Description

一种柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统

技术领域

本发明涉及电力仿真技术领域，尤其涉及一种柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统。

背景技术

现有直流输电实时仿真系统，多为科研院所及生产厂家的直流动模测试装置、数模混合直流输电仿真装置以及运维人员操作仿真平台。

其中，动模测试装置和数模混合直流输电仿真装置主要侧重于对直流输电系统的特性研究和控制保护设备的测试分析，以用于为科研人员进行柔性直流配电系统运行和控制特性分析提供依据和手段；运维人员操作仿真平台主要侧重于柔性直流配电系统运行和控制操作的培训，不适用于现场运维人员检修运维及故障定位处理等技能的培训。

对于柔性直流配电工程这种多端交直流混合联网、新设备种类多、运行方式多变及事故分析复杂的系统，目前没有针对性强的运维培训仿真系统，亟需开发研究。

发明内容

本发明提供了一种柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统，无需基于动模测试装置和数模混合直流输电仿真装置，解决了为运维人员提供针对性强的柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训平台的技术问题。

本发明提供的一种柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统，其特征在于，包括：

监控设备管理模块，用于对预先搭建的柔性直流配电网系统各运行设备进行操作、状态监控并显示；

数据信号输入模块，用于将实际柔性直流配电网工程的运行信号输入至预先搭建的柔性直流配电网稳态仿真模型，以得到与所述实际柔性直流配电网工程一致的运行仿真模型；

稳态控制模块，用于调整所述运行仿真模型的控制参数，以使所述运行仿真模型进入所需的运行状态；

故障设置模块，用于在所述运行仿真模型中设置柔性直流配电网系统的各类故障；

离线暂态故障模块，用于根据所设置的故障类型对应模拟直流配电网系统的故障特性并定位故障点；

仿真保护模块，用于将所述运行仿真模型的运行参数和预置的对应所述运行参数的保护定值整定参数进行对比，以判断故障类型，并启动对应的保护动作；

信息输出模块，用于输出仿真保护模块所判断出的故障类型所对应的告警信息。

根据本发明的一种能够实现的方式，所述监控设备管理模块包括：

状态监控单元，用于对所述预先搭建的直流配电网系统各运行设备进行运行状态及监控状态监控，根据所输入的查看指令生成并显示所述各运行设备的历史运行数据。

根据本发明的一种能够实现的方式，所述历史运行数据以曲线或报文的形式进行显示。

根据本发明的一种能够实现的方式，所述监控设备管理模块还包括：

设备管理单元，用于根据所输入的操作指令对所述运行设备进行对应的操作，所述操作指令包括切换运行设备的运行方式、调整直流电压目标值、一键启动运行设备和一键停止运行设备的指令。

根据本发明的一种能够实现的方式，所述数据信号输入模块包括：

信号采集单元，用于通过实际的信号采集元件采集实际直流配电网工程的运行信号并输入至所述稳态离线仿真模块；

信号模拟单元，用于模拟实际直流配电网工程的运行信号并输入至所述稳态离线仿真模块。

根据本发明的一种能够实现的方式，所述信号采集元件包括实际直流配电网工程用IO板卡。

根据本发明的一种能够实现的方式，所述仿真保护模块包括：

第一仿真保护单元，用于将所述运行仿真模型的电压类运行参数和预置的对应所述运行参数的电压类保护定值整定参数进行对比；所述运行参数包括直流电压、联接变阀侧电压和联接变网侧电压；所述保护定值整定参数包括交流低电压保护定值、交流过电压保护定值、直流电压不平衡保护定值、直流低电压过电流保护定值、直流过电压保护定值和直流低电压保护定值。

根据本发明的一种能够实现的方式，所述仿真保护模块还包括：

第二仿真保护单元，用于将所述运行仿真模型的电流类运行参数和预置的对应所述运行参数的电流类保护定值整定参数进行对比；所述电流类运行参数包括直流电流、桥臂电流及联接变阀侧电流；所述电流类保护定值整定参数包括直流母线差动保护定值、光纤差动保护定值、连接母线差动保护定值、桥臂差动保护定值、交流连接母线过流保护定值、启动回路热过载保护定值、启动过流保护定值、桥臂过流保护定值、阀直流过流保护定值、直流低电压保护定值以及直流场接地过流保护定值。

根据本发明的一种能够实现的方式，所述柔性直流配电网系统的各类故障包括交流暂态故障、直流暂态故障和联接变暂态故障。

根据本发明的一种能够实现的方式，所述离线暂态故障模块包括：

响应单元，用于根据所述故障设置模块设置的故障类型响应对应的故障特性；

触发单元，用于在所述响应单元响应对应的故障特性后触发所述仿真保护模块启动对应的保护动作。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明的系统包括监控设备管理模块、数据信号输入模块、稳态控制模块、故障设置模块、离线暂态故障模块、仿真保护模块和信息输出模块，通过各模块实现了对实际柔性直流配电网工程的仿真；本发明实施例的系统无需基于动模测试装置和数模混合直流输电仿真装置，实现了对柔性直流配电系统保护功能的仿真模拟，为运维人员提供了针对性强的柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训平台，其中运维人员可通过监控设备管理模块操作运行设备状态，通过稳态控制模块调整运行仿真模型的控制参数，并通过故障设置模块在所述运行仿真模型中设置柔性直流配电网系统的各类故障，进而由离线暂态故障模块根据所设置的故障类型对应模拟直流配电网系统的故障特性并定位故障点，以及由仿真保护模块来判断故障类型，并启动对应的保护动作，使得实际工程应用中的主要程序能够直接移植到仿真平台，使仿真平台更贴合现场实际。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一个可选实施例提供的一种柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统的结构示意图；

图2为本发明一个可选实施例提供的监控设备管理模块的结构示意图；

图3为本发明一个可选实施例提供的数据信号输入模块的结构示意图；

图4为本发明一个可选实施例提供的仿真保护模块的结构示意图；

图5为本发明一个可选实施例提供的离线暂态故障模块的结构示意图。

附图说明：

1-监控设备管理模块；2-数据信号输入模块；3-稳态控制模块；4-故障设置模块；5-离线暂态故障模块；6-仿真保护模块；7-信息输出模块；11-状态监控单元；12-设备管理单元；21-信号采集单元；22-信号模拟单元；51-响应单元；52-触发单元；61-第一仿真保护单元；62-第二仿真保护单元。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统，用于解决为运维人员提供针对性强的柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训平台的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的一种柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统的结构连接示意图。

本发明提供的一种柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统，包括：

监控设备管理模块1，用于对预先搭建的柔性直流配电网系统各运行设备进行操作、状态监控并显示；

数据信号输入模块2，用于将实际柔性直流配电网工程的运行信号输入至预先搭建的柔性直流配电网稳态仿真模型，以得到与所述实际柔性直流配电网工程一致的运行仿真模型；

稳态控制模块3，用于调整所述运行仿真模型的控制参数，以使所述运行仿真模型进入所需的运行状态；

故障设置模块4，用于在所述运行仿真模型中设置柔性直流配电网系统的各类故障；

离线暂态故障模块5，用于根据所设置的故障类型对应模拟直流配电网系统的故障特性并定位故障点；

仿真保护模块6，用于将所述运行仿真模型的运行参数和预置的对应所述运行参数的保护定值整定参数进行对比，以判断故障类型，并启动对应的保护动作；

信息输出模块7，用于输出仿真保护模块6所判断出的故障类型所对应的告警信息。

其中，可以通过合适的仿真软件实现对各模块的仿真。

在一种能够实现的方式中，如图2所示，所述监控设备管理模块1包括：

状态监控单元11，用于对所述预先搭建的直流配电网系统各运行设备进行运行状态及监控状态监控，根据所输入的查看指令生成并显示所述各运行设备的历史运行数据。

其中，所述历史运行数据以曲线或报文的形式进行显示。

进一步地，所述监控设备管理模块1还包括：

设备管理单元12，用于根据所输入的操作指令对所述运行设备进行对应的操作，所述操作指令包括切换运行设备的运行方式、调整直流电压目标值、一键启动运行设备和一键停止运行设备的指令。

其中，可以利用合适的编程语言开发具有友好的人机交互界面，以用于通过该人机交互界面实现上述操作指令的输入以及各运行设备的历史运行数据的显示。

在一种能够实现的方式中，如图3所示，所述数据信号输入模块2包括：

信号采集单元21，用于通过实际的信号采集元件采集实际直流配电网工程的运行信号并输入至所述稳态离线仿真模块；

信号模拟单元22，用于模拟实际直流配电网工程的运行信号并输入至所述稳态离线仿真模块。

其中，通过设置信号模拟单元22，运维人员可以通过手动输入的方式实现实际直流配电网工程的运行信号的模拟量输入。

作为优选的实施方式，所述信号采集元件包括实际直流配电网工程用IO板卡。通过实际的IO板卡实现模拟量输入输出、数字量输入输出，以使实现模拟的实际直流配电网工程的运行工况输入至稳态离线仿真系统中，能够使得所搭建的运行仿真模型与实际工程保持一致。

其中，该稳态控制模块3具体用于：根据直流电压控制模式、解锁停机指令、功率控制模式、定交流电压/频率控制模式、多个端口直流断路器控制目标等对柔性直流配电网进行控制，并将柔性直流配电网开关类、电压类及电流类信号与目标需求进行对比，以判断柔性直流配电网是否进入所需的运行状态，当没有进入所需的运行状态，通过调整所述运行仿真模型的控制参数，实现运行仿真模型的运行状态调整，以使运行仿真模型能够模拟实际运行工况。

在一种能够实现的方式中，如图4所示，所述仿真保护模块6包括：

第一仿真保护单元61，用于将所述运行仿真模型的电压类运行参数和预置的对应所述运行参数的电压类保护定值整定参数进行对比；所述运行参数包括直流电压、联接变阀侧电压和联接变网侧电压；所述保护定值整定参数包括交流低电压保护定值、交流过电压保护定值、直流电压不平衡保护定值、直流低电压过电流保护定值、直流过电压保护定值和直流低电压保护定值。

进一步地，所述仿真保护模块6还包括：

第二仿真保护单元62，用于将所述运行仿真模型的电流类运行参数和预置的对应所述运行参数的电流类保护定值整定参数进行对比；所述电流类运行参数包括直流电流、桥臂电流及联接变阀侧电流；所述电流类保护定值整定参数包括直流母线差动保护定值、光纤差动保护定值、连接母线差动保护定值、桥臂差动保护定值、交流连接母线过流保护定值、启动回路热过载保护定值、启动过流保护定值、桥臂过流保护定值、阀直流过流保护定值、直流低电压保护定值以及直流场接地过流保护定值。

在一种能够实现的方式中，所述柔性直流配电网系统的各类故障包括交流暂态故障、直流暂态故障和联接变暂态故障。

在一种能够实现的方式中，如图5所示，所述离线暂态故障模块5包括：

响应单元51，用于根据所述故障设置模块4设置的故障类型响应对应的故障特性；

触发单元52，用于在所述响应单元51响应对应的故障特性后触发所述仿真保护模块6启动对应的保护动作。

其中，所述响应对应的故障特性，包括：调节直流配电网系统中所设置故障点所对应的电压及电流。

本发明上述实施例的系统无需基于动模测试装置和数模混合直流输电仿真装置，实现了对柔性直流配电系统保护功能的仿真模拟，为运维人员提供了针对性强的柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训平台，其中运维人员可通过监控设备管理模块1操作运行设备状态，并通过稳态控制模块3调整运行仿真模型的控制参数，并通过故障设置模块4在所述运行仿真模型中设置柔性直流配电网系统的各类故障，进而由离线暂态故障模块5根据所设置的故障类型对应模拟直流配电网系统的故障特性并定位故障点，以及由仿真保护模块6来判断故障类型，并启动对应的保护动作，使得实际工程应用中的主要程序能够直接移植到仿真平台，使仿真平台更贴合现场实际。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统，其特征在于，包括：

监控设备管理模块，用于对预先搭建的柔性直流配电网系统各运行设备进行操作、状态监控并显示；

数据信号输入模块，用于将实际柔性直流配电网工程的运行信号输入至预先搭建的柔性直流配电网稳态仿真模型，以得到与所述实际柔性直流配电网工程一致的运行仿真模型；

稳态控制模块，用于调整所述运行仿真模型的控制参数，以使所述运行仿真模型进入所需的运行状态；

故障设置模块，用于在所述运行仿真模型中设置柔性直流配电网系统的各类故障；

离线暂态故障模块，用于根据所设置的故障类型对应模拟直流配电网系统的故障特性并定位故障点；

仿真保护模块，用于将所述运行仿真模型的运行参数和预置的对应所述运行参数的保护定值整定参数进行对比，以判断故障类型，并启动对应的保护动作；

信息输出模块，用于输出仿真保护模块所判断出的故障类型所对应的告警信息。

2.根据权利要求1所述的柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统，其特征在于，所述监控设备管理模块包括：

状态监控单元，用于对所述预先搭建的直流配电网系统各运行设备进行运行状态及监控状态监控，根据所输入的查看指令生成并显示所述各运行设备的历史运行数据。

3.根据权利要求2所述的柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统，其特征在于，所述历史运行数据以曲线或报文的形式进行显示。

4.根据权利要求2所述的柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统，其特征在于，所述监控设备管理模块还包括：

设备管理单元，用于根据所输入的操作指令对所述运行设备进行对应的操作，所述操作指令包括切换运行设备的运行方式、调整直流电压目标值、一键启动运行设备和一键停止运行设备的指令。

5.根据权利要求1所述的柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统，其特征在于，所述数据信号输入模块包括：

信号采集单元，用于通过实际的信号采集元件采集实际直流配电网工程的运行信号并输入至所述稳态离线仿真模块；

信号模拟单元，用于模拟实际直流配电网工程的运行信号并输入至所述稳态离线仿真模块。

6.根据权利要求5所述的柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统，其特征在于，所述信号采集元件包括实际直流配电网工程用IO板卡。

7.根据权利要求1所述的柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统，其特征在于，所述仿真保护模块包括：

第一仿真保护单元，用于将所述运行仿真模型的电压类运行参数和预置的对应所述运行参数的电压类保护定值整定参数进行对比；所述运行参数包括直流电压、联接变阀侧电压和联接变网侧电压；所述保护定值整定参数包括交流低电压保护定值、交流过电压保护定值、直流电压不平衡保护定值、直流低电压过电流保护定值、直流过电压保护定值和直流低电压保护定值。

8.根据权利要求7所述的柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统，其特征在于，所述仿真保护模块还包括：

第二仿真保护单元，用于将所述运行仿真模型的电流类运行参数和预置的对应所述运行参数的电流类保护定值整定参数进行对比；所述电流类运行参数包括直流电流、桥臂电流及联接变阀侧电流；所述电流类保护定值整定参数包括直流母线差动保护定值、光纤差动保护定值、连接母线差动保护定值、桥臂差动保护定值、交流连接母线过流保护定值、启动回路热过载保护定值、启动过流保护定值、桥臂过流保护定值、阀直流过流保护定值、直流低电压保护定值以及直流场接地过流保护定值。

9.根据权利要求1所述的柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统，其特征在于，所述柔性直流配电网系统的各类故障包括交流暂态故障、直流暂态故障和联接变暂态故障。

10.根据权利要求9所述的柔性直流配电网稳态及暂态离线仿真与培训系统，其特征在于，所述离线暂态故障模块包括：

响应单元，用于根据所述故障设置模块设置的故障类型响应对应的故障特性；

触发单元，用于在所述响应单元响应对应的故障特性后触发所述仿真保护模块启动对应的保护动作。

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