基于RTDS的换流阀控制保护装置试验系统与方法与流程

本发明涉及大功率电力电子领域，具体涉及一种基于RTDS的换流阀控制保护装置试验系统与方法，主要适用于柔性直流输电设备。

背景技术：

随着大功率电力电子技术的不断发展，基于大功率电力电子技术的柔性直流输电设备得到了广泛的应用，而随着柔性直流输电设备的电压等级越来越高，柔性直流换流阀控制保护装置也越来越复杂。为了验证柔性直流换流阀控制保护装置的功能，国内外主流柔性直流输电厂家都利用RTDS(实时数字仿真系统)仿真系统进行柔性直流换流阀控制保护装置的功能试验。而RTDS提供的是基于Aurora(一种高速通讯协议)协议的串行数据通讯，需要柔性直流换流阀控制保护装置将一个换流阀桥臂的所有命令信息打包进行数据传输。目前国内的厂家都是由柔性直流换流阀控制保护装置的主控制系统打包一个换流阀桥臂的所有命令信息传输到RTDS，该试验方法只能测试柔性直流换流阀控制保护装置主控制系统的功能，而柔性直流换流阀控制保护装置包含主控制系统和子模块控制系统，因此目前的RTDS仿真测试方案不能全面地验证柔性直流换流阀控制保护装置的所有功能。

为了全面验证柔性直流换流阀控制保护装置的功能，如何提供一种基于RTDS的柔性直流换流阀控制保护装置的试验系统与方法，成为当前亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种基于RTDS的换流阀控制保护装置试验系统与方法，能够全面验证柔性直流换流阀控制保护装置的各个控制系统。

为了实现上述目的，本发明基于RTDS的换流阀控制保护装置试验系统包括换流阀控制保护装置以及阀控验证系统，换流阀控制保护装置接收换流站与换流控制保护装置发送的控制指令，以触发脉冲的形式拆分发送至各个子模块通过阀控验证系统分别验证后汇集成总子模块触发脉冲，转换协议后发送到RTDS实时数字仿真系统；

所述的RTDS实时数字仿真系统向换流阀控制保护装置发送桥臂电流，并经过阀控验证系统向换流阀控制保护装置反馈电容和电压，换流阀控制保护装置将单个子模块电容、电压以及故障信息汇总成总子模块电容、电压和故障信息。

所述的换流阀控制保护装置包括主控制系统和子模块控制系统，主控制系统接收换流站与换流控制保护装置发送的控制指令，产生总子模块触发脉冲发送至子模块控制系统，子模块控制系统将总子模块触发脉冲拆分成单个子模块触发脉冲发送至阀控验证系统，RTDS实时数字仿真系统向主控制系统发送桥臂电流。

所述的阀控验证系统包括子模块验证系统和协议转换系统；所述换流阀控制保护装置的子模块控制系统将总子模块触发脉冲拆分成单个子模块触发脉冲发送至子模块验证系统，子模块验证系统将各单子模块触发脉冲接收并汇集成总子模块触发脉冲发送至协议转换系统，协议转换系统将总子模块触发脉冲转换成Aurora协议的总子模块触发脉冲后发送到RTDS实时数字仿真系统。

所述的RTDS实时数字仿真系统向协议转换系统发送Aurora协议的总子模块电容和电压；Aurora协议的总子模块电容和电压经协议转换系统转换为总子模块电容和电压发送至子模块验证系统，子模块验证系统将总子模块电容和电压拆分成单个子模块电容、电压及故障信息发送至子模块控制系统，子模块控制系统将单个子模块电容、电压及故障信息汇总成总子模块电容、电压和故障信息发送至主控制系统。

本发明基于RTDS的换流阀控制保护装置试验系统的试验方法，包括以下步骤：

步骤1、对试验系统进行通电，检查换流阀控制保护装置、阀控验证系统、RTDS实时数字仿真系统以及各部件之间是否连接成功，排查故障并确保成功连接；

步骤2、换流阀控制保护装置将换流阀总子模块触发脉冲分发给各个子模块；

步骤3、阀控验证系统将各个单独的子模块触发脉冲接收并汇集成总子模块触发脉冲，转换协议后发送到RTDS实时数字仿真系统；

步骤4、RTDS实时数字仿真系统向阀控验证系统发送Aurora协议的总子模块电容和电压；Aurora协议的总子模块电容和电压经阀控验证系统转换为总子模块电容和电压并拆分成单个子模块电容、电压及故障信息发送至换流阀控制保护装置进行汇总。

所述步骤3中的阀控验证系统包括子模块验证系统和协议转换系统，子模块验证系统将各个单独的子模块触发脉冲接收并汇集成总子模块触发脉冲，发送给协议转换系统；协议转换系统将总子模块触发脉冲转换成Aurora协议的总子模块触发脉冲后发送到RTDS实时数字仿真系统。

与现有技术相比，本发明基于RTDS的换流阀控制保护装置试验系统具有如下的有益效果：通过阀控验证系统将换流阀控制保护装置与RTDS实时数字仿真系统连接，能够验证柔性直流换流阀控制保护装置主控制系统以及子模块控制系统的功能，与传统换流阀控制保护装置的主控制系统直接通过Aurora通讯接口与RTDS实时数字仿真系统连接的方式相比，本发明不仅解决了柔性直流输电换流阀控制保护装置与RTDS实时数字仿真系统连接的问题，而且增加了柔性直流换流阀控制保护装置子模块控制系统的功能验证，提高了柔性直流换流阀控制保护装置在RTDS实时数字仿真系统上进行试验的全面性。

与现有技术相比，本发明基于RTDS的换流阀控制保护装置试验方法能够在RTDS实时数字仿真系统上验证换流阀控制保护装置主控制系统和子模块控制系统，功能验证更全面。

附图说明

图1柔性直流换流阀控制保护装置的结构示意图；

图2阀控验证系统的结构示意图；

图3本发明试验系统的整体结构示意图；

附图中：1.换流站与换流控制保护装置；2.换流阀控制保护装置；3.阀控验证系统；4.RTDS实时数字仿真系统；5.主控制系统；6.子模块控制系统；7.子模块验证系统；8.协议转换系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明基于RTDS的换流阀控制保护装置试验系统包括换流阀控制保护装置2以及阀控验证系统3，参见图1，柔性直流换流阀控制保护装置2包含主控制系统5以及子模块控制系统6。主控制系统5用于接收换流站与换流器控制保护装置1的指令、接收子模块控制系统6的总子模块电容电压和故障信息，然后生成总子模块触发脉冲并传送到子模块控制系统6；子模块控制系统6用于接收阀控验证系统3的各子模块电容电压和故障信息并汇总为总子模块电容电压和故障信息，接收主控制系统5的总子模块触发脉冲、然后拆分成单个的子模块触发脉冲、再发送到阀控验证系统3的各个子模块。参见图2，本发明的阀控验证系统3包含子模块验证系统7、协议转换系统8。其中，子模块验证系统7接收协议转换系统8的总子模块电压、然后拆分成单个的子模块电容电压、并生成子模块故障信息，接收子模块控制系统6的各单个子模块触发脉冲、然后汇总成总的子模块触发脉冲、再发送到协议转换系统8；协议转换系统8接收RTDS实时数字仿真系统4的总子模块电压、然后进行Aurora协议解析、再发送到子模块验证系统7，接收子模块验证系统7的总子模块触发脉冲、然后进行Aurora协议封装、再发送到RTDS实时数字仿真系统4。RTDS实时数字仿真系统4向换流阀控制保护装置2发送桥臂电流。

参见图3，本发明试验系统验证柔性直流换流阀控制保护装置的功能按以下方式进行：

步骤1：基于RTDS的柔性直流换流阀控制保护装置的试验系统通电，检查主控制系统5与子模块控制系统6、子模块控制系统6与子模块验证系统7、子模块验证系统7与协议转换系统8、协议转换系统8与RTDS实时数字仿真系统4之间是否连接成功；

步骤2：步骤1通信成功后，主控制系统5将换流阀总的子模块触发脉冲发送给子模块控制系统6；

步骤3：子模块控制系统6接收主控制系统5的换流阀总的子模块触发脉冲并分配成多个单独的子模块触发脉冲，发送给子模块验证系统7；

步骤4：子模块验证系统7将各单子模块触发脉冲接收并汇集成总的子模块触发脉冲，然后发送给协议转换系统8；

步骤5：协议转换系统8将总的子模块触发脉冲转换成Aurora协议后发送到RTDS实时数字仿真系统4。

本发明通过阀控验证系统将换流阀控制保护装置2与RTDS实时数字仿真系统4连接，从而验证柔性直流换流阀控制保护装置2主控制系统以及子模块控制系统的功能；而不像传统的换流阀控制保护装置主控制系统直接通过Aurora通讯接口与RTDS实时数字仿真系统4连接，只能验证柔性直流换流阀控制保护装置主控制系统功能。

本发明方法解决了柔性直流输电换流阀控制保护装置2与RTDS实时数字仿真系统4的连接问题，增加了柔性直流换流阀控制保护装置子模块控制系统的功能验证，提高了柔性直流换流阀控制保护装置在RTDS实时数字仿真系统上进行试验的全面性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。