一种紧凑型直流控制保护实时仿真系统的制作方法

本实用新型涉及直流控制保护实时仿真系统，尤其涉及一种紧凑型直流控制保护实时仿真系统。

背景技术：

在含有直流输电系统的交直流电网仿真系统中，由于直流输电系统的控制和保护相对交流系统复杂许多，如何精确模拟直流输电系统控制保护的动态响应，是交直流电网仿真研究的关键因素，也是研究电网安全稳定控制策略的基础。实时数字仿真器可提供信号交互接口，在直流输电系统的控制保护仿真与测试领域被广泛应用。

在实时仿真试验系统中模拟直流控制保护的特性，目前主要有两种方式：第一种方式，通过输入板卡及接口装置，将与控制保护装置的工程功能和性能一致的实物装置接入实时仿真系统中，构成直流控制保护实时仿真的闭环试验系统，该方式成本高、接口复杂；另一种方式，根据直流输电系统的控制和保护逻辑，在实时数字仿真器中采用逻辑元件搭建完成控制方法，即最终通过实时数字仿真器的仿真处理板卡资源实现包括直流输电系统的一次主回路以及二次控制保护系统，该方式与实际控制保护装置的动态性能响应存在一定差异，无法精确模拟直流输电工程的实际控制保护响应特性。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺点，本实用新型实施例的目的是提供一种紧凑型直流控制保护实时仿真系统，该系统成本低、接口简单，更精确地仿真多回直流工程实际控制保护响应特性。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种紧凑型直流控制保护实时仿真系统，包括：上位机、交换机、N个紧凑型直流控制保护装置及实时仿真器；所述上位机与所述交换机通过网线连接，所述交换机与所述N个紧凑型直流控制保护装置通过网线连接，所述N个紧凑型直流控制保护装置与所述实时仿真器通过光纤连接，N大于等于1；其中，紧凑型直流控制保护装置包括逻辑计算处理器及双向通讯FPGA板卡，所述逻辑计算处理器与所述双向通讯FPGA板卡通过网线连接。

优选地，所述上位机为人机界面上位机，人机界面上位机存储包括控制保护程序及系统指令。

优选地，所述紧凑型直流控制保护装置集成后封装在工控机中。

优选地，所述控制保护程序采用多线程计算处理技术。

优选地，所述控制保护程序包括直流电流控制、直流电压控制、熄弧角度控制、稳定控制、换流变分接口控制、无功功率控制和极控保护。

优选地，所述直流电流控制包括电流裕度补偿控制、低压限流控制、交直流系统故障瞬时电流控制及电流平衡控制。

优选地，所述稳定控制包括功率提升控制、功率回降控制、频率限制控制及双频调制控制。

优选地，所述极控保护包括换流器开路保护、交流过电压保护、交流低电压保护、直流低电压保护、大触发角保护及直流线路保护。

与现有技术相比，实施本实用新型实施例具有如下有益效果：本实用新型实施例提供一种紧凑型直流控制保护实时仿真系统，该系统包括上位机、交换机、N个紧凑型直流控制保护装置及实时仿真器，上位机为人机界面上位机，人机界面上位机存储包括控制保护程序及系统指令，紧凑型直流控制保护装置包括逻辑计算处理器及双向通讯FPGA板卡，系统将直流输电的控制保护用程序控制代替实物装置，并将程序与实时仿真器分离，通过双向通讯FPGA板卡实现程序与实时仿真器的高速通讯，减少实时仿真器的运行资源，使得该系统成本低、接口简单，能更精确地仿真直流工程实际控制保护响应特性。

附图说明

图1是本发明提供的一种紧凑型直流控制保护实时仿真系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1，本实用新型实施例提供了一种紧凑型直流控制保护实时仿真系统，包括：上位机、交换机、N个紧凑型直流控制保护装置及实时仿真器；所述上位机与所述交换机通过网线连接，所述交换机与所述N个紧凑型直流控制保护装置通过网线连接，所述N个紧凑型直流控制保护装置与所述实时仿真器通过光纤连接，N大于等于1；其中，紧凑型直流控制保护装置包括逻辑计算处理器及双向通讯FPGA板卡，所述逻辑计算处理器与所述双向通讯FPGA板卡通过网线连接。

优选地，所述上位机为人机界面上位机，人机界面上位机存储包括控制保护程序及系统指令。用控制保护程序替代实物的控制保护装置，可以减少输入输出板卡或接口装置，减少试验成本。

优选地，所述紧凑型直流控制保护装置集成后封装在工控机中。将紧凑型直流控制保护装置封装在工控机中，可以减少占地面积，节约成本。

优选地，所述控制保护程序采用多线程计算处理技术。多线程计算处理技术可以提高计算处理的时间。

优选地，所述控制保护程序包括直流电流控制、直流电压控制、熄弧角度控制、稳定控制、换流变分接口控制、无功功率控制和极控保护。

优选地，所述直流电流控制包括电流裕度补偿控制、低压限流控制、交直流系统故障瞬时电流控制及电流平衡控制。

优选地，所述稳定控制包括功率提升控制、功率回降控制、频率限制控制及双频调制控制。

优选地，所述极控保护包括换流器开路保护、交流过电压保护、交流低电压保护、直流低电压保护、大触发角保护及直流线路保护。

系统测试开始，紧凑型直流控制保护装置的逻辑计算处理器通过交换机从上位机下载控制保护程序，交换机可以实现一台上位机与多个直流输电系统的紧凑型直流控制保护装置通讯或数据交互，例如交换机给紧凑型直流控制保护装置发送功率指令或顺控操作(具体根据实际需求确定)等，为含多回直流的大型交直流互联系统仿真建模与测试提供了简便实用的操作方法。

逻辑计算处理器通过双向通讯FPGA板卡从实时仿真器接收直流输电系统的一次测量量以及开关状态等信号，实时仿真器通过双向通讯FPGA板卡接收逻辑计算处理器输出的控制信号，形成闭环测试系统。其中，一次测量量包括：交流三相电压，直流输电系统的极1和极2的高、低阀组直流电压，直流电流，直流线路电流，接地极电流，中性点电流，换流变阀侧电流等；开关状态包括换流站交流母线开关、直流正负极直流隔刀、阀组旁路开关、金属大地转换开关等。控制信号包括阀组的触发脉冲命令以及开关刀闸的分合闸命令。

与现有技术相比，实施本实用新型实施例具有如下有益效果：本实用新型实施例提供一种紧凑型直流控制保护实时仿真系统，该系统包括上位机、交换机、N个紧凑型直流控制保护装置及实时仿真器，上位机为人机界面上位机，人机界面上位机存储包括控制保护程序及系统指令，紧凑型直流控制保护装置包括逻辑计算处理器及双向通讯FPGA板卡，系统将直流输电的控制保护用程序控制代替实物装置，并将程序与实时仿真器分离，通过双向通讯FPGA板卡实现程序与实时仿真器的高速通讯，减少实时仿真器的运行资源，使得该系统成本低、接口简单，能更精确地仿真直流工程实际控制保护响应特性。

虽然本实用新型以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本实用新型实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的实用新型范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本实用新型所做的同等改进，应为本实用新型的范围所涵盖。