直流融冰装置控制保护系统的闭环试验系统的制作方法

文档序号:7444792阅读:207来源:国知局
专利名称:直流融冰装置控制保护系统的闭环试验系统的制作方法
技术领域
本实用新型是一种直流融冰装置控制保护系统的闭环试验系统,特别是一种直流 融冰装置控制保护系统的实时数字闭环试验系统,属于直流融冰装置控制保护系统的闭环 试验系统的改造技术。
背景技术
现有输电线路在冬季覆冰严重威胁电力系统的安全运行。直流融冰装置的研制成 功对提高电网抗击冰灾能力起到了巨大作用。直流融冰装置的基本原理是采用换流阀将交 流电流转化为直流电流,注入交流导线,利用直流电流在导线电阻中产生热量使覆冰融化。融冰装置在研发及功能测试阶段需要模拟现场情况作闭环试验,以调整与验证控 制保护系统的动态性能。闭环试验常用的方法是将换流阀等一次系统设备按照一定的容量 比例进行缩小,并按实际拓扑结构搭建成小容量的动态模拟实验系统,并通过接口设备与 实际的控制保护设备连接形成闭环系统来完成各种动态试验。直流融冰装置的实验具有以下特点1.融冰装置根据所在变电站待融冰线路的 实际情况单独计算与设计换流阀等一次系统设备的参数,每套融冰装置的设备参数均不相 同;2.在某一变电站内,一套融冰装置需要兼顾若干条不同交流线路的融冰任务,各条交 流线路的参数也不完全相同;3.融冰装置有时需要对同杆并架交流线路等特殊的线路情 况进行融冰试验;4.融冰装置控制保护系统的试验周期很短,往往只有3-4天。由于以上原因,采用动态模型测试方法对融冰装置的控制保护系统进行功能及动 态性能测试显得非常不经济,并且变动动态模型设备及参数的施工周期较长,往往满足不 了直流融冰装置快节奏、多变化的试验特点。实时数字仿真一般基于实时数字仿真器完成。实时数字仿真器由软件和硬件两 大部分构成。仿真器的配套建模软件中提供了各种电力设备的数字模型元件,通过选择合 适的数字模型元件,并输入相应的参数即可构建成适合特定工程需要的数字模型,将各电 力设备对应的数字模型按实际拓扑结构进行连接,就形成了一次系统模型程序。利用数字 仿真器配套的编译软件将模型程序进行编译后,下载到数字仿真器的处理器板卡中进行运 算。数字仿真器的硬件部分通常还包括了接口板卡。接口板卡一边通过电缆或光纤与处理 器板卡相连接,另一边通过电缆与控制保护设备相连接,完成数字仿真器与实际控制保护 设备的接口。

实用新型内容本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种可方便、快速地修改一次设备参 数及拓扑结构,满足直流融冰装置快节奏、多变化的试验特点的直流融冰装置控制保护系 统的闭环试验系统。本实用新型的技术方案是本实用新型直流融冰装置控制保护系统的闭环试验 系统,包括有实时数字仿真器、接口硬件设备、直流融冰装置的实际控制保护设备,实时数字仿真器通过接口硬件设备与直流融冰装置的实际控制保护设备相连接,形成闭环试验系 统。上述接口硬件设备为功率放大器、端子式继电器和触发脉冲接口板卡。上述实时数字仿真器的交流电压及电流信号输出端通过接口硬件设备的功率放 大器与实际控制保护设备的交流模拟量输入端连接,实时数字仿真器的直流电压及电流信 号输出端直接与实际控制保护设备的直流模拟量输入端连接,实时数字仿真器的开关状态 信号输出端通过接口硬件设备的端子式继电器与实际控制保护设备的开关量输入端连接, 实际控制保护设备的开关分合命令信号输出端通过接口硬件设备的端子式继电器与实时 数字仿真器的开关量输入端连接,实际控制保护设备的触发脉冲信号输出端通过接口硬件 设备的触发脉冲接口板卡与实时数字仿真器的开关量输入端连接。上述实时数字仿真器为RTDS。本实用新型由于采用实时数字仿真器通过接口硬件设备与直流融冰装置的实际 控制保护设备相连接,形成闭环试验系统的结构,本实用新型可方便、快速地修改一次设备 参数及拓扑结构,满足直流融冰装置快节奏、多变化的试验特点。本实用新型是一种设计巧 妙,性能优良,方便实用的直流融冰装置控制保护系统的闭环试验系统。

图1为本实用新型融冰相关一次系统的主要设备及拓扑结构示意图;图2为本实用新型融冰相关一次系统数字模型搭建的示意图;图3为本实用新型的实时数字闭环试验系统的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型直流融冰装置控制保护系统的闭环试验系统,包括有实时数字仿真器 1、接口硬件设备2、直流融冰装置的实际控制保护设备3,实时数字仿真器1通过接口硬件 设备2与直流融冰装置的实际控制保护设备3相连接,形成闭环试验系统。上述接口硬件设备2为功率放大器21、端子式继电器22和触发脉冲接口板卡23。上述实时数字仿真器1的交流电压及电流信号输出端通过接口硬件设备2的功率 放大器21与实际控制保护设备3的交流模拟量输入端连接,实时数字仿真器1的直流电压 及电流信号输出端直接与实际控制保护设备3的直流模拟量输入端连接,实时数字仿真器 1的开关状态信号输出端通过接口硬件设备2的端子式继电器22与实际控制保护设备3的 开关量输入端连接,实际控制保护设备3的开关分合命令信号输出端通过接口硬件设备2 的端子式继电器22与实时数字仿真器1的开关量输入端连接,实际控制保护设备3的触发 脉冲信号输出端通过接口硬件设备2的触发脉冲接口板卡23与实时数字仿真器1的开关 量输入端连接。本实施例中,上述实时数字仿真器1为RTDS。本实用新型直流融冰装置控制保护系统的闭环试验系统的试验方法,包括如下步 骤1)根据实际融冰装置的一次系统设备参数及待融冰交流线路参数,建立直流融冰 相关一次系统数字仿真模型;[0022]3)利用实时数字仿真器1的配套建模软件,建立直流融冰相关一次系统数字仿真 模型的数字试验程序;3)利用实时数字仿真器1配套的程序编译软件将数字试验程序编译,并下载到实 时数字仿真器1上运行;4) 一次系统数字仿真模型的数字试验程序通过接口程序模块与实时数字仿真器 1的接口板卡进行变量的交互,实时数字仿真器1的接口板卡与直流融冰装置的实际控制 保护设备3通过电缆进行连接,组成实时仿真闭环测试系统,从而对直流融冰装置控制保 护的功能和动态性能进行详细测试。上述直流融冰相关一次系统数字仿真模型的建立过程为1)根据变电站主变压器高、中压侧的交流系统进行等值,并搭建交流等值系统数 字模型;2)主变压器低压侧母线上所连接的所有电容器、电抗器、滤波器和融冰装置的换 流变压器、换流阀等设备均采用集中参数搭建模型;待融冰的交流线路采用分布参数搭建 模型。本实用新型融冰相关一次系统的主要设备包括交流等值系统、换流变压器、换流 阀及待融冰交流线路,另外,还包括了交流侧的断路器和直流侧的隔离开关,拓扑结构如图 1所示。其中包含了若干个电压、电流的测量点换流变交流系统侧交流母线电压、换流变 阀侧交流电流、直流侧电压、电流、直流侧阀中性点接地电流。本实用新型根据交流系统及一次设备的参数搭建融冰相关一次系统的数字仿真 模型如图2所示,根据变电站主变压器高、中压侧的交流等值系统参数,在数字仿真器配 套建模软件自带的交流等值系统模型元件参数表中输入参数,搭建出交流等值系统数字模 型;根据主变压器低压侧母线上所连接的所有交流电容器、交流电抗器、交流滤波器和融冰 装置的换流变压器、换流阀等设备的参数,在数字仿真器配套建模软件自带的相应模型元 件参数表中输入参数,分别搭建出交流电容器数字模型、交流电抗器数字模型、交流滤波器 数字模型、换流变压器数字模型、换流阀数字模型;根据待融冰交流线路的线径、相间距、杆 塔高度等实际参数,在数字仿真器配套建模软件自带的交流线路模型元件参数表中输入参 数,搭建出具有分布参数的交流线路数字模型;按实际拓扑结构,将上述各数字模型进行相 互连接,完成融冰相关一次系统数字模型。本实用新型接口的实施方案如图3所示,实时数字仿真器中融冰相关一次系统数 字模型运算得到的换流变系统侧交流母线电压、换流变阀侧交流电流等交流电压、电流量 经过实时数字仿真器的模拟量输出板卡送往功率放大器,经过功率放大器的线性放大后送 往实际控制保护设备的交流模拟量输入板卡进行采样;换流阀直流侧电压、电流、直流侧阀 中性点接地电流等直流电压、电流量经过实时数字仿真器的模拟量输出板卡直接送往实际 控制保护设备的直流模拟量输入板卡进行采样;交流侧断路器和直流侧隔离开关的位置状 态等开关状态通过仿真器的开关量输出板卡送往端子式继电器,经过端子式继电器的电平 转换后再送往实际控制保护设备的开关量输入板卡;实际控制保护设备对交流侧断路器和 直流侧隔离开关等的开关分合命令由实际控制保护设备的开关量输出板卡送往端子式继 电器,经端子式继电器的电平转换后再送往实时数字仿真器的开关量输入板卡;实际控制 保护设备从触发脉冲输出板卡发出的换流阀触发脉冲送往触发脉冲接口板卡,经出发脉冲接口板卡的电平转换后送往实时数字仿真器的开关量输入板卡,完成对数字仿真模型中换 流阀触发的精确控制。 在上述实施方案中,实时数字仿真器(如RTDS等)的模拟量输出板卡输出的交 流电压幅值范围与实际控制保护装置模拟量输入板卡的输入电压幅值范围往往不一致,采 用功率放大器进行接口,目前对交流电压采用的变比为一次系统/RTDS输出板卡/控制 保护设备输入板卡=35kV/5V/100V,对交流电流采用的变比为一次系统/RTDS输出板卡 /控制保护设备输入板卡=60kA/5V/20A ;数字仿真器的开关量输入、输出板卡的电压幅值 范围与实际控制保护装置开关量的输出、输入板卡的电压幅值范围往往也不一致,采用端 子式继电器进行接口,目前采用的电压变比为RTDS开关量接口板卡/控制保护设备开关 量接口板卡=24V/220V ;触发脉冲通过触发脉冲接口板卡进行接口,目前采用的电压变比 为RTDS开关量接口板卡/控制保护设备触发脉冲接口板卡=24V/5V。
权利要求一种直流融冰装置控制保护系统的闭环试验系统,其特征在于包括有实时数字仿真器(1)、接口硬件设备(2)、直流融冰装置的实际控制保护设备(3),实时数字仿真器(1)通过接口硬件设备(2)与直流融冰装置的实际控制保护设备(3)相连接,形成闭环试验系统。
2.根据权利要求1所述的直流融冰装置控制保护系统的闭环试验系统,其特征在于 上述接口硬件设备(2)包括有功率放大器(21)、端子式继电器(22)和触发脉冲接口板卡 (23)。
3.根据权利要求1所述的直流融冰装置控制保护系统的闭环试验系统,其特征在于上 述实时数字仿真器(1)的交流电压及电流信号输出端通过接口硬件设备(2)的功率放大器 (21)与实际控制保护设备(3)的交流模拟量输入端连接,实时数字仿真器(1)的直流电压 及电流信号输出端直接与实际控制保护设备(3)的直流模拟量输入端连接,实时数字仿真 器(1)的开关状态信号输出端通过接口硬件设备(2)的端子式继电器(22)与实际控制保 护设备(3)的开关量输入端连接,实际控制保护设备(3)的开关分合命令信号输出端通过 接口硬件设备(2)的端子式继电器(22)与实时数字仿真器(1)的开关量输入端连接,实际 控制保护设备⑶的触发脉冲信号输出端通过接口硬件设备⑵的触发脉冲接口板卡(23) 与实时数字仿真器(1)的开关量输入端连接。
4.根据权利要求1所述的直流融冰装置控制保护系统的闭环试验系统,其特征在于上 述实时数字仿真器(1)为RTDS。
专利摘要本实用新型是一种直流融冰装置控制保护系统的闭环试验系统。包括有实时数字仿真器(1)、接口硬件设备(2)、直流融冰装置的实际控制保护设备(3),实时数字仿真器(1)通过接口硬件设备(2)与直流融冰装置的实际控制保护设备(3)相连接,形成闭环试验系统。本实用新型的闭环试验系统可方便、快速地修改一次设备参数及拓扑结构,满足直流融冰装置快节奏、多变化的试验特点。本实用新型是一种方便实用的直流融冰装置控制保护系统的闭环试验系统。
文档编号H02G7/16GK201663419SQ20102002684
公开日2010年12月1日 申请日期2010年1月15日 优先权日2010年1月15日
发明者张建设, 张翔, 赵森林, 韩伟强 申请人:中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心;南京南瑞继保电气有限公司
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