专利名称：一种动态模拟装置与工程控制系统的联合试验方法
技术领域：
本发明涉及一种动态模拟试验方法，具体涉及一种动态模拟装置与工程控制系统的联合试验方法。
背景技术：
基于电压源换流器的柔性直流技术(VSC-HVDC)具有可向孤岛供电、有功和无功功率独立调节、不会出现换相失败、不需无功补偿、可进行长距离海底电缆输电等优点。近年来该类型输电技术理论及工程建设在世界范围内呈迅速发展的趋势。在以往的基础上，基于新型模块化多电平电压源型换流器(Modular Multi-level Converter, MMC)的高压直流输电技术(MMC-HVDC)实现了在高压直流输电技术领域的应用。该技术对半导体器件本身要求较低，但控制策略相对复杂，尤其是控制系统对MMC换流阀的调制技术。随着第一条MMC-HVDC工程-中国电力科学研究院与上海市电力公司联合研发的上海南汇风电场20MVA柔性直流输电示范工程投运的迫近，需要对该工程的控制策略和控制保护系统平台，以及阀基电子控制系统的控制策略，进行各种关键技术验证。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种从充电启动到STATC0M运行试验的联合试验方法，利用49电平MMC-HVDC物理实时动态模拟试验装置，对实际工程用换流站级控制系统的控制策略和硬件平台提供检验试验。本发明提供的一种柔性直流输电动态模拟装置与工程控制系统的联合试验方法， 所述方法的装置包括柔性直流输电动态模拟装置、VBC、上位机、工程控制系统；所述工程控制系统包括换流站级控制系统PCP ；其改进之处在于，所述动模试验装置通过所述VBC与所述工程控制系统进行信息交互；所述方法包括如下步骤(1)调节所述柔性直流输电动态模拟装置的参数； (2)将采集所述工程控制系统的电压信号和电流信号通过用光纤传给动态模拟试验装置，完成所有接口信号的试验后，进行动态模拟装置的换流阀解锁和闭锁试验；(3)进行工程控制系统的起动、停止流程试验；(4)进行工程控制系统和动态模拟装置掉电、恢复试验；(5)控制系统的空载调节试验；(6)控制系统通过动态模拟装置带无源负载试验；(7)控制系统与动态模拟试验装置进行STATC0M运行方式联合试验。本发明提供的第一优选方案的方法，其改进之处在于，所述权利要求1的所述步骤(1)的调节柔性直流输电动态模拟装置的参数包括系统容量比、线路等值阻抗比、变压器容量比、有功和无功容量比。本发明提供的第二优选方案的方法，其改进之处在于，所述权利要求1的所述步骤( 解锁和闭锁试验通过上位机和工程控制系统显示界面设置所述柔性直流输电动态模拟装置的换流阀状态分别为闭锁、解锁、试验换流阀出口电压和与电源交换的有功\无功功率。本发明提供的第三优选方案的方法，其改进之处在于，所述权利要求1的所述步骤(3)进行工程控制系统的启动、停止流程试验包括启动试验要完成控制系统、VBC和所述柔性直流输电动态模拟装置的顺序配合上电，合功率主间，模拟换流器桥臂子模块带电和直流线路的初步充电；所述子模块带电是通过限流电阻经二极管整流之后对电容的充电。试验停止的流程与启动试验相反。本发明提供的第四优选方案的方法，其改进之处在于，所述权利要求1的所述步骤(4)所述进行控制系统和所述柔性直流输电动态模拟装置的掉电试验步骤为断开系统的直流电源，检测所述柔性直流输电动态模拟装置在控制系统掉电过程中的工作状态；所述恢复试验步骤为投入断开的直流电源，检测所述柔性直流输电动态模拟装置在控制系统恢复直流电源过程中的工作状态。本发明提供的第五优选方案的方法，其改进之处在于，所述权利要求1的所述步骤(5)的所述空载调节试验是将所述柔性直流输电动态模拟装置变压器二次侧与换流电抗器断开，换流器出口直流线路断开，将换流器正负极母线分别接入直流电源的正负极，调节直流电压至额定值，解锁换流器，并用示波器测量出口电压。本发明提供的第六优选方案的方法，其改进之处在于，所述权利要求1的所述步骤(6)控制系统通过所述柔性直流输电动态模拟装置带无源负载试验步骤包括将所述柔性直流输电动态模拟装置的变压器二次侧与换流电抗器断开，换流电抗器网侧出口接三相对称阻抗负载；换流器出口的直流线路接入直流电源的正负极，调节直流电压至额定值，解锁换流器；调节换流器交流出口参考波的幅值和相位，观测换流器出口电压波形，进行观测对比。本发明提供的第七优选方案的方法，其改进之处在于，所述权利要求1的所述步骤(7)控制系统与所述柔性直流输电动态模拟装置进行STATC0M运行方式联合试验包括如下步骤a)接线将所述柔性直流输电动态模拟装置变压器二次侧与换流电抗器通过接触器与保险丝与上下桥臂换流电抗器的中点短接；换流器出口直流线路断开；充电完成后解锁换流器；调节换流器交流出口参考波的幅值和相位，进行观测对比；b)调整变压器分接头以保证模拟换流器有最大的无功输出能力连接变阀侧的电压应满足
权利要求
1.一种动态模拟装置与工程控制系统的联合试验方法，所述方法的装置包括柔性直流输电动态模拟装置、VBC、上位机、工程控制系统；所述工程控制系统包括换流站级控制系统PCP ；其特征在于，所述动模试验装置通过所述VBC与所述工程控制系统进行信息交互；所述方法包括如下步骤(1)调节所述柔性直流输电动态模拟装置的参数；(2)将采集所述工程控制系统的电压信号和电流信号通过用光纤传给动态模拟试验装置，完成所有接口信号的试验后，进行动态模拟装置的换流阀解锁和闭锁试验；(3)进行工程控制系统的起动、停止流程试验；(4)进行工程控制系统和动态模拟装置掉电、恢复试验；(5)控制系统的空载调节试验；(6)控制系统通过动态模拟装置带无源负载试验；(7)控制系统与动态模拟试验装置进行STATC0M运行方式联合试验。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述权利要求1的所述步骤(1)的调节柔性直流输电动态模拟装置的参数包括系统容量比、线路等值阻抗比、变压器容量比、有功和无功容量比。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述权利要求1的所述步骤(2)解锁和闭锁试验通过上位机和工程控制系统显示界面设置所述柔性直流输电动态模拟装置的换流阀状态分别为闭锁、解锁、试验换流阀出口电压和与电源交换的有功\无功功率。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述权利要求1的所述步骤(3)进行工程控制系统的启动、停止流程试验包括启动试验要完成控制系统、VBC和所述柔性直流输电动态模拟装置的顺序配合上电，合功率主间，模拟换流器桥臂子模块带电和直流线路的初步充电；所述子模块带电是通过限流电阻经二极管整流之后对电容的充电。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述权利要求1的所述步骤(4)所述进行控制系统和所述柔性直流输电动态模拟装置的掉电试验步骤为断开系统的直流电源，检测所述柔性直流输电动态模拟装置在控制系统掉电过程中的工作状态；所述恢复试验步骤为投入断开的直流电源，检测所述柔性直流输电动态模拟装置在控制系统恢复直流电源过程中的工作状态。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述权利要求1的所述步骤(5)的所述空载调节试验是将所述柔性直流输电动态模拟装置变压器二次侧与换流电抗器断开，换流器出口直流线路断开，将换流器正负极母线分别接入直流电源的正负极，调节直流电压至额定值，解锁换流器，并用示波器测量出口电压。
7.如权利要求1所述的，其特征在于，所述权利要求1的所述步骤(6)控制系统通过所述柔性直流输电动态模拟装置带无源负载试验步骤包括将所述柔性直流输电动态模拟装置的变压器二次侧与换流电抗器断开，换流电抗器网侧出口接三相对称阻抗负载；换流器出口的直流线路接入直流电源的正负极，调节直流电压至额定值，解锁换流器；调节换流器交流出口参考波的幅值和相位，观测换流器出口电压波形，进行观测对比。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述权利要求1的所述步骤(7)控制系统与所述柔性直流输电动态模拟装置进行STATC0M运行方式联合试验包括如下步骤a)接线将所述柔性直流输电动态模拟装置变压器二次侧与换流电抗器通过接触器与保险丝与上下桥臂换流电抗器的中点短接；换流器出口直流线路断开；充电完成后解锁换流器; 调节换流器交流出口参考波的幅值和相位，进行观测对比；b)调整变压器分接头以保证模拟换流器有最大的无功输出能力 连接变阀侧的电压应满足
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述柔性直流输电动态模拟装置包括模拟换流变压器、模拟交流场、模拟直流场、模拟换流电抗器、模拟换流器、测量机箱和控制机箱；所述模拟交流场包括依次相连的开关I、接触器I、电阻和开关II ；所述模拟直流场包括依次相连的开关III和接触器II ；所述模拟交流场连接所述测量机箱和所述控制机箱； 在所述电阻和所述开关II之间设置所述换流变压器；在所述开关II和开关III之间设置相连的所述模拟换流电抗器和所述模拟换流器。
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述系统容量比线路等值阻抗比、变压器容量比、有功和无功容量比的公式为系统功率容量
全文摘要
本发明提供了一种柔性直流输电动态模拟装置与工程控制系统的联合试验方法。该方法的特征是通过柔性直流输电系统的动态模拟试验装置，对实际模块化多电平电压源换流器的直流输电系统工程的换流站级控制系统进行实时闭环试验，包括调节所述动态模拟装置的参数；动态模拟装置的换流阀解锁和闭锁试验；工程控制系统的起动、停止流程试验；工程控制系统和动态模拟装置掉电、恢复试验；控制系统的空载调节试验；控制系统通过动态模拟装置带无源负载试验；控制系统与动态模拟试验装置进行STATCOM运行方式联合试验。本发明模拟工程的运行方式，模拟MMC换流器和交直流场对控制系统指令的动态响应，从而实现了对控制系统软硬件的验证。
文档编号G05B23/02GK102354203SQ20111017190
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者俞国勤, 刘栋, 包海龙, 杨杰, 汤广福, 滕乐天, 高阳 申请人:中国电力科学研究院