CN203133507U - 一种滤波器投切控制仿真装置 - Google Patents
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Abstract
一种滤波器投切控制仿真装置，属于电气测量领域，尤其涉及一种用于高压直流输电设备的直流控制保护系统仿真研究的测试装置，滤波器投切量信号通过第一比较器和第二比较器连接到第一或门；第一或门的输出端连接到第一定时器；第一定时器的输出端，通过第一反相器连接到第一与门，通过第三反相器连接到第二与门；解锁信号端通过第一边沿检测元件和第二反相器，连接到第一与门和第二与门；第一与门和第二与门的输出端，分别连接到双向计数器的加法计数输入端和减法计数输入端；双向计数器的输出端构成该仿真装置的输出信号端。该装置可真实地模拟、反映直流控制保护装置的运行状态，为直流控制保护装置的研究或设计提供相应的仿真结果。
Description
技术领域
本实用新型属于电气测量领域，尤其涉及一种用于高压直流输电设备的直流控制保护系统仿真研究的分接头位置仿真测试装置。
背景技术
电力需求的不断增长导致了输电系统向长距离、大容量和高稳定性的方向发展。随着各电网区域内的特高压交流输电工程和高压直流输电工程的建设项目不断增加，用电量集中区域的电网呈现出明显的多直流馈入的特高压交直流混联受端电网特征，电网结构紧密，多条交直流线路之间电气距离更加紧密，特高压和超高压交流系统故障后，易引发包含高压直流在内的多条直流同时换相失败，而多回直流的换相失败其恢复过程又将对交流系统产生较大冲击，如果各直流系统的恢复策略配合不当，则还有可能导致多条直流同时发生连续的换相失败，甚至引发直流闭锁。多回直流同时发生双极闭锁，大量潮流大范围转移或将引发系统稳定问题。这种交直流系统间的交互作用给特高压交直流混联受端电网的安全运行带来巨大挑战。
因此，在高压直流输电工程的研究或设计阶段，必须对交直流系统间的交互作用给特高压交直流混联受端电网的稳定性进行试验和仿真，并参照试验和仿真结果，对研究或设计的结果进行验证，对系统的稳定性进行评估。中国实用新型专利“一种多馈入直流输电系统实时数字仿真模型”（实用新型专利号：ZL201210532759.X授权公告号：CN102945004A）公开了多馈入直流输电系统实时数字仿真模型，其包括多个并联的等值超高压直流输电系统，所述超高压直流输电系统包括一次系统实时数字仿真模型和二次系统实时数字仿真模型；所述一次系统实时数字仿真模型包括换流站和直流输电线路，所述换流站设置在直流输电线路的两端；所述二次系统实时数字仿真模型包括换流站控制系统和保护系统，所述换流站控制系统和保护系统与换流站连接，用于控制和保护换流站的运行。通过换流站控制系统和保护系统对换流站运行的控制和保护，避免交流系统故障后易引发多回直流同时故障和多回直流故障及其恢复过程对交流系统产生的冲击。但是，该仿真模型没有涉及分接头位置的仿真，无法真实地模拟高压直流输电直流控制保护系统的分接头位置运行状态。
实用新型内容
本实用新型的目的是要提供一种滤波器投切控制仿真装置，其可真实地模拟反映高压直流输电直流控制保护系统的分接头位置状态，为直流控制保护装置的分接头位置研究或设计提供相应的仿真结果，解决为直流控制保护装置的分接头位置研究或设计提供验证平台的技术问题。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种滤波器投切控制仿真装置，连接在直流控制保护系统的无功功率控制装置中，用于高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真，其特征在于：
所述的滤波器投切控制仿真装置包括第一比较器，第二比较器，第一至第三或门，第一定时器，第一至第三反相器，第一边沿检测元件，第一与门，第二与门和双向计数器；
滤波器投切量信号通过第一比较器，连接到第一或门的一个输入端，通过第二比较器，连接到第一或门的另一个输入端；第一或门的输出端，连接到第一定时器的输入端；
第一定时器的输出端，通过第一反相器连接到第一与门的第一输入端，并且通过第三反相器连接到第二与门的第一输入端；解锁信号端依次通过第一边沿检测元件和第二反相器，连接到第一与门的第二输入端，并且连接到第二与门的第二输入端；
滤波器电压上升信号端和滤波器无功上升信号端，通过第二或门连接到第一与门的第三输入端；滤波器电压下降信号端和滤波器无功下降信号端，通过第三或门连接到第二与门的第三输入端；
第一与门的输出端，连接到双向计数器的加法计数输入端；第二与门的输出端，连接到双向计数器的减法计数输入端；双向计数器的输出端，构成本实用新型的滤波器投切控制仿真装置的输出信号端。
本实用新型的滤波器投切控制仿真装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的滤波器投切控制仿真装置还包括滤波器极限值控制模块和第四或门；第二与门的输出端，连接到第四或门的一个输入端，第四或门的输出端，连接到双向计数器的减法计数输入端；所述的滤波器极限值控制模块包括第三比较器，第四比较器，第五或门，第二定时器，第四至第六反相器，第二边沿检测元件，第三与门，第四与门和第六或门；滤波器投切量信号通过第三比较器，连接到第五比较器的一个输入端，通过第四比较器，连接到第五比较器的另一个输入端；第五比较器的输出端，连接到第二定时器的输入端；第二定时器的输出端，通过第四反相器连接到第三与门的第一输入端，并且通过第六反相器连接到第四与门的第一输入端；解锁信号端依次通过第二边沿检测元件和第五反相器，连接到第三与门的第二输入端，并且连接到第四与门的第二输入端；滤波器UMax信号端连接到第三与门的第三输入端；滤波器QMax信号端连接到第四与门的第三输入端；第三与门的输出端和第四与门的输出端，分别连接到第六或门的一个输入端；第六或门的输出端，连接到第四或门的另一个输入端。
本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型的滤波器投切控制仿真装置可真实地模拟、反映直流控制保护装置的分接头位置运行状态，为直流控制保护装置的研究或设计提供相应的仿真结果；
2.本实用新型的滤波器投切控制仿真装置具有跨平台仿真测试的优点，既可以在真实环境以实际元件实现，又可以在虚拟环境中以计算机软件来实现；
附图说明
图1是用于直流控制保护系统的仿真装置的原理框图；
图2是本实用新型的滤波器投切控制仿真装置的主电路原理图；
图3是本实用新型的滤波器投切控制仿真装置的Umax/Qmax控制模块原理图。
以上图中各部件的标号：100-高压直流输电设备，110-交流滤波器投切装置，120-换流变压器，130-晶闸管换流器，200-控制单元，210-角度、电流电压基准值计算装置，220-换流器触发角控制装置，230-触发脉冲产生装置，240-换流变分接头控制装置，250-极功率控制装置，260-过负荷控制装置，270-无功功率控制装置，300-直流系统保护单元，900-运行控制工作站。2711～2714-第一至第四比较器，2721～2726-第一至第六或门，2731-第一定时器，2732-第二定时器，2733-第一边沿检测元件，2734-第二边沿检测元件，2741～2746-第一至第六反相器，2751～2754-第一至第四与门，2761-双向计数器，INC_F_U-滤波器电压上升信号端，INC_F_Q-滤波器无功上升信号端，DEC_F_U-滤波器电压下降信号端，DEC_F_Q-滤波器无功下降信号端，DEC_F_UM-滤波器UMax信号端，DEC_F_QM-滤波器QMax信号端，DEC_F_OM-滤波器极限值控制模块的输出端，SUM_FILT-滤波器投切量信号，P1DB-解锁信号端。
具体实施方式
为了能更好地理解本实用新型的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步详细描述。
图2展示了本实用新型的滤波器投切控制仿真装置的一个实施例，连接在直流控制保护系统的无功功率控制装置270中，用于高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真。本实用新型的滤波器投切控制仿真装置是直流控制保护系统的无功功率控制装置270的基本功能单元之一。高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真装置如图1所示。无功功率控制装置270是直流输电控制系统中对换流站无功功率进行控制的环节,它通过调整换流站装设的交流滤波器投切装置110，控制无功补偿设备的投入容量或改变换流器吸收的无功功率,将换流站与交流系统交换的无功功率控制在规定的范围内（无功功率控制方式，例如，QMax控制）,或将换流站交流母线电压控制在规定的范围内（交流电压控制方式，例如，UMax控制）。
如图2所示，本实用新型的滤波器投切控制仿真装置包括第一比较器2711，第二比较器2712，第一至第三或门2721～2723，第一定时器2731，第一至第三反相器2741～2743，第一边沿检测元件2733，第一与门2751，第二与门2752和双向计数器2761；
滤波器投切量信号SUM_FILT通过第一比较器2711，连接到第一或门2721的一个输入端，通过第二比较器2712，连接到第一或门2721的另一个输入端；第一或门2721的输出端，连接到第一定时器2731的输入端；
第一定时器2731的输出端，通过第一反相器2741连接到第一与门2751的第一输入端，并且通过第三反相器2743连接到第二与门2752的第一输入端；解锁信号端P1DB依次通过第一边沿检测元件2733和第二反相器2742，连接到第一与门2751的第二输入端，并且连接到第二与门2752的第二输入端；
滤波器电压上升信号端INC_F_U和滤波器无功上升信号端INC_F_Q，通过第二或门2722连接到第一与门2751的第三输入端；滤波器电压下降信号端DEC_F_U和滤波器无功下降信号端DEC_F_Q，通过第三或门2723连接到第二与门2752的第三输入端；
第一与门2751的输出端，连接到双向计数器2761的加法计数输入端；第二与门2752的输出端，连接到双向计数器2761的减法计数输入端；双向计数器2761的输出端，构成本实用新型的滤波器投切控制仿真装置的输出信号端。
根据图2所示的实施例，本实用新型的滤波器投切控制仿真装置还包括滤波器极限值控制模块和第四或门2724；第二与门2752的输出端，连接到第四或门2724的一个输入端，第四或门2724的输出端，连接到双向计数器2761的减法计数输入端；所述的滤波器极限值控制模块如图3所示，包括第三比较器2713，第四比较器2714，第五或门2725，第二定时器2732，第四至第六反相器2744～2746，第二边沿检测元件2734，第三与门2753，第四与门2754和第六或门2726；滤波器投切量信号SUM_FILT通过第三比较器2713，连接到第五比较器2725的一个输入端，通过第四比较器2714，连接到第五比较器2725的另一个输入端；第五比较器2725的输出端，连接到第二定时器2732的输入端；第二定时器2732的输出端，通过第四反相器2744连接到第三与门2753的第一输入端，并且通过第六反相器2746连接到第四与门2754的第一输入端；解锁信号端P1DB依次通过第二边沿检测元件2734和第五反相器2745，连接到第三与门2753的第二输入端，并且连接到第四与门2754的第二输入端；滤波器UMax信号端DEC_F_UM连接到第三与门2753的第三输入端；滤波器QMax信号端DEC_F_QM连接到第四与门2754的第三输入端；第三与门2753的输出端和第四与门2754的输出端，分别连接到第六或门2726的一个输入端；第六或门2726的输出端，作为滤波器极限值控制模块的输出端DEC_F_OM，连接到第四或门2724的另一个输入端。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的技术方案，而并非用作为对本实用新型的限定，任何基于本实用新型的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本实用新型的权利要求的保护范围内。
Claims (2)
1.一种滤波器投切控制仿真装置，连接在直流控制保护系统的无功功率控制装置中，用于高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真，其特征在于：
所述的滤波器投切控制仿真装置包括第一比较器，第二比较器，第一至第三或门，第一定时器，第一至第三反相器，第一边沿检测元件，第一与门，第二与门和双向计数器；
滤波器投切量信号通过第一比较器，连接到第一或门的一个输入端，通过第二比较器，连接到第一或门的另一个输入端；第一或门的输出端，连接到第一定时器的输入端；
第一定时器的输出端，通过第一反相器连接到第一与门的第一输入端，并且通过第三反相器连接到第二与门的第一输入端；解锁信号端依次通过第一边沿检测元件和第二反相器，连接到第一与门的第二输入端，并且连接到第二与门的第二输入端；滤波器电压上升信号端和滤波器无功上升信号端，通过第二或门连接到第一与门的第三输入端；滤波器电压下降信号端和滤波器无功下降信号端，通过第三或门连接到第二与门的第三输入端；
第一与门的输出端，连接到双向计数器的加法计数输入端；第二与门的输出端，连接到双向计数器的减法计数输入端；双向计数器的输出端，构成本实用新型的滤波器投切控制仿真装置的输出信号端。
2.根据权利要求1所述的滤波器投切控制仿真装置，其特征在于所述的滤波器投切控制仿真装置还包括滤波器极限值控制模块和第四或门；第二与门的输出端，连接到第四或门的一个输入端，第四或门的输出端，连接到双向计数器的减法计数输入端；所述的滤波器极限值控制模块包括第三比较器，第四比较器，第五或门，第二定时器，第四至第六反相器，第二边沿检测元件，第三与门，第四与门和第六或门；滤波器投切量信号通过第三比较器，连接到第五比较器的一个输入端，通过第四比较器，连接到第五比较器的另一个输入端；第五比较器的输出端，连接到第二定时器的输入端；第二定时器的输出端，通过第四反相器连接到第三与门的第一输入端，并且通过第六反相器连接到第四与门的第一输入端；解锁信号端依次通过第二边沿检测元件和第五反相器，连接到第三与门的第二输入端，并且连接到第四与门的第二输入端；滤波器UMax信号端连接到第三与门的第三输入端；滤波器QMax信号端连接到第四与门的第三输入端；第三与门的输出端和第四与门的输出端，分别连接到第六或门的一个输入端；第六或门的输出端，连接到第四或门的另一个输入端。
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