專利名稱：一種熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電氣測量領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)仿真研究的熄弧角啟動(dòng)控制仿真測試裝置。
背景技術(shù)：
電力需求的不斷增長導(dǎo)致了輸電系統(tǒng)向長距離、大容量和高穩(wěn)定性的方向發(fā)展。隨著各電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的特高壓交流輸電工程和高壓直流輸電工程的建設(shè)項(xiàng)目不斷增加，用電量集中區(qū)域的電網(wǎng)呈現(xiàn)出明顯的多直流饋入的特高壓交直流混聯(lián)受端電網(wǎng)特征，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)緊密，多條交直流線路之間電氣距離更加緊密，特高壓和超高壓交流系統(tǒng)故障后，易引發(fā)包含高壓直流在內(nèi)的多條直流同時(shí)換相失敗，而多回直流的換相失敗其恢復(fù)過程又將對交流系統(tǒng)產(chǎn)生較大沖擊，如果各直流系統(tǒng)的恢復(fù)策略配合不當(dāng)，則還有可能導(dǎo)致多條直流同時(shí)發(fā)生連續(xù)的換相失敗，甚至引發(fā)直流閉鎖。多回直流同時(shí)發(fā)生雙極閉鎖，大量潮流大范圍轉(zhuǎn)移或?qū)⒁l(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定問題。這種交直流系統(tǒng)間的交互作用給特高壓交直流混聯(lián)受端電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來巨大挑戰(zhàn)。因此，在高壓直流輸電工程的研究或設(shè)計(jì)階段，必須對交直流系統(tǒng)間的交互作用給特高壓交直流混聯(lián)受端電網(wǎng)的穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)和仿真，并參照試驗(yàn)和仿真結(jié)果，對研究或設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行評估。中國實(shí)用新型專利“一種多饋入直流輸電系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型”(實(shí)用新型專利號:ZL201210532559.X授權(quán)公告號:CN102945004A)公開了多饋入直流輸電系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型，其包括多個(gè)并聯(lián)的等值超高壓直流輸電系統(tǒng)，所述超高壓直流輸電系統(tǒng)包括一次系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型和二次系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型；所述一次系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型包括換流站和直流輸電線路，所述換流站設(shè)置在直流輸電線路的兩端；所述二次系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型包括換流站控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，所述換流站控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)與換流站連接，用于控制和保護(hù)換流站的運(yùn)行。通過換流站控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)對換流站運(yùn)行的控制和保護(hù)，避免交流系統(tǒng)故障后易引發(fā)多回直流同時(shí)故障和多·回直流故障及其恢復(fù)過程對交流系統(tǒng)產(chǎn)生的沖擊。但是，該仿真模型沒有涉及熄弧角啟動(dòng)控制的仿真，無法真實(shí)地模擬高壓直流輸電直流控制保護(hù)系統(tǒng)的熄弧角啟動(dòng)控制運(yùn)行狀態(tài)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是要提供一種熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置，其可真實(shí)地模擬反映高壓直流輸電直流控制保護(hù)系統(tǒng)的熄弧角啟動(dòng)控制狀態(tài)，為直流控制保護(hù)裝置的熄弧角啟動(dòng)控制研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果，解決為直流控制保護(hù)裝置的熄弧角啟動(dòng)控制研究或設(shè)計(jì)提供驗(yàn)證平臺的技術(shù)問題。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置，設(shè)置在直流控制保護(hù)系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置中，用于高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真，其特征在于:[0007]所述的熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置包括第一速率限制器，第一算術(shù)運(yùn)算元件，第二算術(shù)運(yùn)算元件，第一斯密特觸發(fā)器，第一定時(shí)器，第二定時(shí)器，第一反相器，第二反相器，與門，或門和SR觸發(fā)器；所述第一速率限制器的輸入端，連接到電壓角度參考值計(jì)算值；所述第一速率限制器的輸出端，依次通過第一算術(shù)運(yùn)算元件和第二算術(shù)運(yùn)算元件，連接到第一斯密特觸發(fā)器的輸入端；第一斯密特觸發(fā)器的輸出端，通過第一定時(shí)器連接到與門的一個(gè)輸入端，整流狀態(tài)信號通過第一反相器連接到與門的另一個(gè)輸入端，與門的輸出端連接到SR觸發(fā)器的S輸入端；第一斯密特觸發(fā)器的輸出端，依次通過第二反相器和第二定時(shí)器，連接到或門的一個(gè)輸入端，整流狀態(tài)信號連接到或門的另一個(gè)輸入端，或門的輸出端連接到SR觸發(fā)器的R輸入端；SR觸發(fā)器的Q輸出端，構(gòu)成所述熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置的控制信號輸出端。本實(shí)用新型的熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置的一種較佳的技術(shù)方案，其特征在于所述的熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置還包括第二速率限制器，第三至第五算術(shù)運(yùn)算元件和第二斯密特觸發(fā)器；所述第二速率限制器的輸入端，連接到電壓角度參考值計(jì)算值；所述第二速率限制器的輸出端，通過第四算術(shù)運(yùn)算元件連接到第五算術(shù)運(yùn)算元件的反相輸入端；直流電壓信號通過第三算術(shù)運(yùn)算元件，連接到第二算術(shù)運(yùn)算元件的反相輸入端和第五算術(shù)運(yùn)算元件的同相輸入端；第五算術(shù)運(yùn)算元件的輸出端，通過第二斯密特觸發(fā)器，連接到或門的第三個(gè)輸入端。本實(shí)用新型的有益效果是:1.本實(shí)用新型的熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置可真實(shí)地模擬、反映直流控制保護(hù)裝置的熄弧角啟動(dòng)控制運(yùn)行狀態(tài)，為直流控制保護(hù)裝置的研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果；2.本實(shí)用 新型的熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置具有跨平臺仿真測試的優(yōu)點(diǎn)，既可以在真實(shí)環(huán)境以實(shí)際元件實(shí)現(xiàn)，又可以在虛擬環(huán)境中以計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)；

圖1是用于直流控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真裝置的原理框圖；圖2是本實(shí)用新型的熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置的電路原理圖。以上圖中各部件的標(biāo)號:100-高壓直流輸電設(shè)備，110-交流濾波器投切裝置，120-換流變壓器，130-晶閘管換流器，200-控制單元，210-角度、電流電壓基準(zhǔn)值計(jì)算裝置，220-換流器觸發(fā)角控制裝置，230-觸發(fā)脈沖產(chǎn)生裝置，240-換流變分接頭控制裝置，250-極功率控制裝置，260-過負(fù)荷控制裝置，270-無功功率控制裝置，300-直流系統(tǒng)保護(hù)單元，900-運(yùn)行控制工作站。2211-第一速率限制器，2212-第二速率限制器，2221 2225-第一至第五算術(shù)運(yùn)算元件，2231-第一斯密特觸發(fā)器，2232-第二斯密特觸發(fā)器，2233-SR觸發(fā)器，2241-第一定時(shí)器，2242-第二定時(shí)器，2251-第一反相器，2252-第二反相器，2253-與門，2254-或門，UD_VARC-電壓角度參考值計(jì)算值，RECT-整流狀態(tài)信號，UD_L0W_1-控制信號輸出端。
具體實(shí)施方式
為了能更好地理解本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖2展示了本實(shí)用新型的熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置的一個(gè)實(shí)施例，連接在直流控制保護(hù)系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置中，用于高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真。本實(shí)用新型的熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置是直流控制保護(hù)系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置220的基本功能單元之一。高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真裝置如圖1所示。如圖2所示，本實(shí)用新型的熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置包括第一速率限制器2211，第一算術(shù)運(yùn)算元件2221，第二算術(shù)運(yùn)算元件2222，第一斯密特觸發(fā)器2231，第一定時(shí)器2241，第二定時(shí)器2242，第一反相器2251，第二反相器2252，與門2253，或門2254和SR觸發(fā)器2233 ；第一速率限制器2211的輸入端，連接到電壓角度參考值計(jì)算值；第一速率限制器2211的輸出端，依次通過第一算術(shù)運(yùn)算元件2221和第二算術(shù)運(yùn)算元件2222，連接到第一斯密特觸發(fā)器2231的輸入端；第一斯密特觸發(fā)器2231的輸出端，通過第一定時(shí)器2241連接到與門2253的一個(gè)輸入端，整流狀態(tài)信號通過第一反相器2251連接到與門2253的另一個(gè)輸入端，與門2253的輸出端連接到SR觸發(fā)器2233的S輸入端。第一斯密特觸發(fā)器2231的輸出端，依次通過第二反相器2252和第二定時(shí)器2242，連接到或門2254的一個(gè)輸入端，整流狀態(tài)信號連接到或門2254的另一個(gè)輸入端，或門2254的輸出端連接到SR觸發(fā)器2233的R輸入端；SR觸發(fā)器2233的Q輸出端，構(gòu)成本實(shí)用新型的熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置的控制信號輸出端UD_L0W_I。根據(jù)圖2所示的實(shí)施例，本實(shí)用新型的熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置還包括第二速率限制器2212，第三至第五算術(shù)運(yùn)算元件2223 2225，以及第二斯密特觸發(fā)器2232 ;第二速率限制器2212的輸入端，連接到電壓角度參考值計(jì)算值；第二速率限制器2212的輸出端，通過第四算術(shù)運(yùn)算元件2224連接到第五算術(shù)運(yùn)算元件2225的反相輸入端；直流電壓信號通過第三算術(shù)運(yùn)算元件2223，連接到第二算術(shù)運(yùn)算元件2222的反相輸入端和第五算術(shù)運(yùn)算元件2225的同相輸入端；第五算術(shù)運(yùn)算元件2225的輸出端，通過第二斯密特觸發(fā)器2232，連接到或門2254的第`三個(gè)輸入端。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而并非用作為對本實(shí)用新型的限定，任何基于本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神對以上所述實(shí)施例所作的變化、變型，都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置，設(shè)置在直流控制保護(hù)系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置中，用于高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真，其特征在于: 所述的熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置包括第一速率限制器，第一算術(shù)運(yùn)算元件，第二算術(shù)運(yùn)算元件，第一斯密特觸發(fā)器，第一定時(shí)器，第二定時(shí)器，第一反相器，第二反相器，與門，或門和SR觸發(fā)器； 所述第一速率限制器的輸入端，連接到電壓角度參考值計(jì)算值；所述第一速率限制器的輸出端，依次通過第一算術(shù)運(yùn)算元件和第二算術(shù)運(yùn)算元件，連接到第一斯密特觸發(fā)器的輸入端；第一斯密特觸發(fā)器的輸出端，通過第一定時(shí)器連接到與門的一個(gè)輸入端，整流狀態(tài)信號通過第一反相器連接到與門的另一個(gè)輸入端，與門的輸出端連接到SR觸發(fā)器的S輸入端; 第一斯密特觸發(fā)器的輸出端，依次通過第二反相器和第二定時(shí)器，連接到或門的一個(gè)輸入端，整流狀態(tài)信號連接到或門的另一個(gè)輸入端，或門的輸出端連接到SR觸發(fā)器的R輸入端；SR觸發(fā)器的Q輸出端，構(gòu)成所述熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置的控制信號輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置，其特征在于所述的熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置還包括第二速率限制器，第三至第五算術(shù)運(yùn)算元件和第二斯密特觸發(fā)器；所述第二速率限制器的輸入端，連接到電壓角度參考值計(jì)算值；所述第二速率限制器的輸出端，通過第四算術(shù)運(yùn)算元件連接到第五算術(shù)運(yùn)算元件的反相輸入端；直流電壓信號通過第三算術(shù)運(yùn)算元件，連接到第二算術(shù)運(yùn)算元件的反相輸入端和第五算術(shù)運(yùn)算元件的同相輸入端；第五算術(shù)運(yùn)算元件的 輸出端，通過第二斯密特觸發(fā)器，連接到或門的第三個(gè)輸入端。
專利摘要一種熄弧角啟動(dòng)控制仿真裝置，屬于電氣測量領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)仿真研究的熄弧角啟動(dòng)控制仿真測試裝置，包括第一速率限制器，第一和第二算術(shù)運(yùn)算元件，第一斯密特觸發(fā)器，第一和第二定時(shí)器，第一和第二反相器，與門，或門和SR觸發(fā)器；第一速率限制器通過第一和第二算術(shù)運(yùn)算元件，連接到第一斯密特觸發(fā)器；通過第一定時(shí)器連接到與門，與門連接到SR觸發(fā)器的S輸入端；第一斯密特觸發(fā)器通過第二反相器和第二定時(shí)器，連接到或門，或門連接到SR觸發(fā)器的R輸入端。該裝置可真實(shí)地模擬、反映直流控制保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)，為直流控制保護(hù)裝置的研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果。
文檔編號G05B17/02GK203101861SQ20132015391
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者崔勇, 郭強(qiáng) 申請人:國家電網(wǎng)公司, 上海市電力公司, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司