一种基于RTDS的直流输电仿真平台的制作方法

一种基于rtds的直流输电仿真平台
技术领域
1.本实用新型涉及直流输电仿真技术领域，具体涉及一种基于rtds的直流输电仿真平台。


背景技术：

2.常规直流输电系统在接入弱交流电网时存在换相失败的风险，近年柔性直流输电系统的出现能很好的解决换向失败的问题。相对于传统直流输电系统，柔性直流输电系统电力电子器件众多，造价昂贵，且输送容量较小。结合两者优点，混合直流输电系统成为新的研究热点，先后出现两端混合直流输电系统，多端混合直流输电系统，混合级联直流输电系统等不同拓扑结构。
3.现有的仿真平台仅能应用于常规直流输电系统，或柔性直流输电系统，由于控制装置根据不同拓扑结构进行定制化配置，因而不同仿真系统之间切换须对原有的控制装置进行重新设计，这无疑增加了仿真研究的时间成本与经济成本。
4.现有的技术方案，一套控制装置只能应用于一种直流输电系统，仿真系统改造困难，不方便扩展。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于rtds直流输电系统的仿真平台，可应用于常规直流输电系统与受端混合级联直流输电系统，通过对控制系统极层及阀组层功能进行合理化分配，提高控制系统装置的扩展性，实现应用于常规直流仿真系统与混合级联仿真系统的目的，节省试验研究成本和改造成本。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于rtds的直流输电仿真平台，包括：运行人员控制层、控制层、现场层和rtds仿真器；
7.所述运行人员控制层通过站内局域网与所述控制层连接，将控制指令传输至控制层；
8.所述控制层与所述现场层连接，将开关动作的指令以及开关状态、交流量、直流量的信息传输至现场层；
9.所述现场层与所述rtds仿真层连接，将rtds仿真层的光信号转换成电信号发送给所述控制层；
10.所述rtds仿真器包括分层接入仿真子系统和混合级联仿真子系统，通过选择不同的工程原文件中的dft文件实现上述分层接入仿真子系统和混合级联仿真子系统之间的切换。
11.进一步的，所述运行人员控制层包括工程师工作站、运行人员工作站、录波工作站和交换机，所述工程师工作站、运行人员工作站和录波工作站通过交换机与所述控制层连接。
12.进一步的，所述控制层包括交流保护装置、极保护装置、可控避雷器控制装置、极
控装置、常规lcc阀组控制装置和柔性vsc阀组控制装置。
13.进一步的，所述控制层中的各装置采用双重化冗余配置，包括两套相同的控制装置，一套为值班状态，另一套为备用状态。
14.进一步的，包括控制光纤通信的冗余切换装置，执行所述两套控制装置的值班、备用状态切换。
15.进一步的，所述现场层包括开关量输入板卡gtdi、开关量输出板卡gtdo、模拟量输出板卡gtao、协议转换口装置hsmd接口装置，所述gtdi、gtdo、gtao接口装置将rtds仿真器的光信号转换成电信号发送给所述控制层；所述hsmd接口装置将通讯协议转换成aurora协议。
16.进一步的，所述柔性vsc阀组控制包括直流电压控制单元、有功功率控制单元、交流电压控制单元、无功功率控制单元、分接头控制单元、阀冷控制单元、开关联锁单元和顺序控制单元。
17.进一步的，所述常规llc阀组控制装置包括直流电压控制单元、直流电流控制单元、直流功率控制单元、γ角控制单元、分接头控制单元、阀冷控制单元、交流滤波器投退单元、开关联锁单元和顺序控制单元。
18.进一步的，所述极控装置包括阀组解闭锁设置单元，所述阀组解闭锁设置单元根据接入不同阀组的控制模式设定各个阀组解闭锁的优先级，使得控电压阀组先于控功率阀组解锁、逆变阀组先于整流阀组解锁、控功率阀组先于控电压阀组闭锁、整流阀组先于逆变阀组闭锁。
19.进一步的，所述极控装置通过ifc总线与一个或多个阀组控制装置进行通讯。
20.综上所述，本实用新型提供了一种基于rtds的直流输电仿真平台，包括：运行人员控制层、控制层、现场层和rtds仿真器；运行人员控制层通过站内局域网与所述控制层连接，将控制指令传输至控制层；控制层与所述现场层连接，将开关动作的指令以及开关状态、交流量、直流量的信息传输至现场层；现场层与所述rtds仿真层连接，将rtds仿真层的光信号转换成电信号发送给所述控制层；rtds仿真器包括分层接入仿真子系统和混合级联仿真子系统，通过选择不同的工程原文件中的dft文件实现上述分层接入仿真子系统和混合级联仿真子系统之间的切换。该仿真平台通过对控制系统极层及阀组层功能进行合理化分配，提高控制系统装置的扩展性，实现应用于常规直流仿真系统与混合级联仿真系统的目的，节省试验研究成本和改造成本。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例的基于rtds的直流输电仿真平台的结构框图；
22.图2是本实用新型实施例的极控装置的结构框图。
具体实施方式
23.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
24.本实用新型提供了一种基于rtds(英文名称real time digital simulation system，实时数字仿真系统)的直流输电仿真平台，如图1所示，包括：运行人员控制层、控制层、现场层和rtds仿真器。其中，运行人员控制层通过站内局域网与控制层连接，将控制指令传输至控制层。控制层与现场层连接，将开关动作的指令以及开关状态、交流量、直流量的信息传输至现场层。现场层与rtds仿真层连接，将rtds仿真层的光信号转换成电信号发送给所述控制层。rtds仿真器包括分层接入仿真子系统和混合级联仿真子系统，通过选择不同的工程原文件中的dft文件实现上述分层接入仿真子系统和混合级联仿真子系统之间的切换。
25.进一步的，运行人员控制层包括工程师工作站、运行人员工作站、录波工作站和交换机，所述工程师工作站、运行人员工作站和录波工作站通过交换机在站内局域网lan或诊断调试局域网lan下与所述控制层通讯连接。其中工程师工作站负责仿真平台控制保护程序的编写及修改，运行人员工作站负责监测仿真平台各部分的运行状况、录波工作站负责接收仿真平台的试验数据。
26.进一步的，所述控制层包括交流保护装置、极保护装置、可控避雷器控制装置、极控装置、换相型换流器lcc阀组控制装置和电压源型换流器vsc阀组控制装置。其中，各个控制装置从现场层接收交流量和/或直流量以及开关状态，并根据控制策略将相应的开关动作发送给现场层的接口中。其中各控制保护装置通过最大限度的接近实际工程情况来验证控制保护逻辑功能是否达到设计预期，交流保护装置用来验证交流保护功能逻辑，极保护装置用来验证各极保护区，阀保护区的保护功能；极控装置负责本极高低阀组间的协调稳定运行，阀组控制装置负责单个阀组运行控制，可控避雷器控制装置通过接收极控发出的可控避雷器投入指令来控制可控避雷器的投切。
27.进一步的，所述控制层中的各装置采用双重化冗余配置，包括两套相同的控制装置，一套为值班状态，另一套为备用状态。
28.进一步的，包括控制光纤通信的冗余切换装置，以执行所述两套控制装置的值班、备用状态切换。
29.采用双重化冗余配置，提出通过基于控制光纤通信的高速冗余切换装置实现两套控制系统的值班、备用状态切换，实现两套系统高速平稳切换、避免单一元件故障导致换流站停运。
30.进一步的，所述现场层包括开关量输入板卡gtdi、开关量输出板卡gtdo、模拟量输出板卡gtao、协议转换口装置hsmd，所述gtdi、gtdo、gtao接口装置将rtds仿真器的光信号转换成电信号发送给所述控制层；所述hsmd接口装置将tdm，iec600044-8，ifc等通讯协议转换成aurora协议。
31.进一步的，所述柔性vsc阀组控制包括直流电压控制单元、有功功率控制单元、交流电压控制单元、无功功率控制单元、分接头控制单元、阀冷控制单元、开关联锁单元和顺序控制单元。
32.进一步的，所述常规llc阀组控制装置包括直流电压控制单元、直流电流控制单元、直流功率控制单元、γ角控制单元、分接头控制单元、阀冷控制单元、交流滤波器投退单元、开关联锁单元和顺序控制单元。
33.进一步的，所述极控装置包括阀组解闭锁设置单元，所述阀组解闭锁设置单元根
据接入不同阀组的控制模式设定各个阀组解闭锁的优先级，使得控电压阀组先于控功率阀组解锁、逆变阀组先于整流阀组解锁、控功率阀组先于控电压阀组闭锁、整流阀组先于逆变阀组闭锁。
34.进一步的，所述极控装置通过ifc总线与一个或多个阀组控制装置进行通讯。
35.如图2所示，包括送端极控装置a/b，通过自定义光纤协议与相应的高端阀组控制a/b、低端阀组控制a/b通讯；受端极控装置a/b，通过自定义光纤协议与相应的高端阀组控制a/b、低端阀组控制a/b通讯。所述极控装置a/b通过自定义光纤协议与对应站控制装置a/b通信连接，站控制装置a/b之间通过通用协议光纤直连通讯。正常情况下，受端极控与低端阀组通信时，可选择接入常规阀组或柔直并联阀组，当逆变站极1，极2低端阀组接入常规阀组时，即
①
与
②
相接，
④
与
⑤
相接时，通过工程师工作站修改程序将平台切换为常规特高压分层接入仿真平台可进行特高压分层接入系统的仿真研究。当逆变站极1，极2低端阀组接入柔直并联阀组时，即
①
与
③
相接，
④
与
⑥
相接时，通过工程师工作站修改程序将平台切换为特高压混合级联仿真平台可进行特高压混合级联系统的仿真研究。
36.综上所述，本实用新型提供了一种基于rtds的直流输电仿真平台，包括：运行人员控制层、控制层、现场层和rtds仿真器；运行人员控制层通过站内局域网与所述控制层连接，将控制指令传输至控制层；控制层与所述现场层连接，将开关动作的指令以及开关状态、交流量、直流量的信息传输至现场层；现场层与所述rtds仿真层连接，将rtds仿真层的光信号转换成电信号发送给所述控制层；rtds仿真器包括分层接入仿真子系统和混合级联仿真子系统，通过选择不同的工程原文件中的dft文件实现上述分层接入仿真子系统和混合级联仿真子系统之间的切换。该仿真平台通过对控制系统极层及阀组层功能进行合理化分配，提高控制系统装置的扩展性，实现应用于常规直流仿真系统与混合级联仿真系统的目的，节省试验研究成本和改造成本。
37.应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。