專利名稱：一種觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電氣測量領域，尤其涉及一種用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統(tǒng)仿真研究的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真測試裝置。
背景技術：
電力需求的不斷增長導致了輸電系統(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項目不斷增加，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)的多條直流同時換相失敗，而多回直流的換相失敗其恢復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)的恢復策略配合不當，則還有可能導致多條直流同時發(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)的安全運行帶來巨大挑 戰(zhàn)。因此，在高壓直流輸電工程的研究或設計階段，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)定性進行試驗和仿真，并參照試驗和仿真結(jié)果，對研究或設計的結(jié)果進行驗證，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行評估。中國實用新型專利“一種多饋入直流輸電系統(tǒng)實時數(shù)字仿真模型”(實用新型專利號:ZL201210532559.X授權公告號:CN102945004A)公開了多饋入直流輸電系統(tǒng)實時數(shù)字仿真模型，其包括多個并聯(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)實時數(shù)字仿真模型和二次系統(tǒng)實時數(shù)字仿真模型；所述一次系統(tǒng)實時數(shù)字仿真模型包括換流站和直流輸電線路，所述換流站設置在直流輸電線路的兩端；所述二次系統(tǒng)實時數(shù)字仿真模型包括換流站控制系統(tǒng)和保護系統(tǒng)，所述換流站控制系統(tǒng)和保護系統(tǒng)與換流站連接，用于控制和保護換流站的運行。通過換流站控制系統(tǒng)和保護系統(tǒng)對換流站運行的控制和保護，避免交流系統(tǒng)故障后易引發(fā)多回直流同時故障和多回直流故障及其恢復過程對交流系統(tǒng)產(chǎn)生的沖擊。但是，該仿真模型沒有涉及觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制的仿真，無法真實地模擬高壓直流輸電直流控制保護系統(tǒng)的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制運行狀態(tài)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是要提供一種觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置，其可真實地模擬反映高壓直流輸電直流控制保護系統(tǒng)的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制狀態(tài)，為直流控制保護裝置的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制研究或設計提供相應的仿真結(jié)果，解決為直流控制保護裝置的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制研究或設計提供驗證平臺的技術問題。本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案是:一種觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置，設置在直流控制保護系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置中，用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統(tǒng)的仿真，其特征在于:[0007]所述的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置包括延遲元件，第一至第七算術運算元件，第一至第四速率限制器，第一極值選擇器，三角函數(shù)元件，比例元件，第二極值選擇器，第一模式選擇開關，積分器和上下限選擇模塊；觸發(fā)角指令信號端依次通過所述的延遲元件、第一速率限制器和三角函數(shù)元件，連接到所述的第一極值選擇器；所述第一極值選擇器的輸出端，依次通過第三算術運算元件、第二速率限制器、第四算術運算元件，連接到第五算術運算元件的一個輸入端，再依次通過第三速率限制器、第六算術運算元件和第四速率限制器，連接到觸發(fā)角指令信號端，形成閉環(huán)電流控制連接；直流電流信號通過所述的第一算術運算元件，連接到第二算術運算元件的一個輸入端；整流狀態(tài)信號端通過第一模式選擇開關的控制端，連接到所述的第二算術運算元件的另一個輸入端；所述第二算術運算元件的輸出端，通過所述的比例元件，連接到與所述積分器的輸入端和所述第五算術運算元件的另一個輸入端，所述積分器的輸出端，連接到所述的第六算術運算元件的另一個輸入端；所述上下限選擇模塊的上下限輸出端，分別連接到所述第四速率限制器的上下限輸入端。本實用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置的一種較佳的技術方案，其特征在于所述的上下限選擇模塊包括第二至第五模式選擇開關；電壓調(diào)節(jié)信號端和最大觸發(fā)角信號端，依次通過第二模式選擇開關和第三模式選擇開關，連接到逆變器最大觸發(fā)角信號端；電流控制放大器最小信號端和電壓調(diào)節(jié)信號端，依次通過第四模式選擇開關和第五模式選擇開關，連接到逆變器最小觸發(fā)角信號端。本實用新型的有益效果是:1.本實用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置可真實地模擬、反映直流控制保護裝置的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制運行狀態(tài)，為直流控制保護裝置的研究或設計提供相應的仿真結(jié)果；2.本實用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置具有跨平臺仿真測試的優(yōu)點，既可以在真實環(huán)境以實際元件實現(xiàn)，又可以在虛擬環(huán)境中以計算機軟件來實現(xiàn)；


圖1是用于直流控制保護系統(tǒng)的仿真裝置的原理框圖；圖2是本實用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置的電路原理圖。以上圖中各部件的標號:100-高壓直流輸電設備，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、電流電壓基準值計算裝置，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-過負荷控制裝置，270-無功功率控制裝置，300-直流系統(tǒng)保護單元，900-運行控制工作站。2211 2217-第一至第七算術運算元件，2220-上下限選擇模塊，2221 2224-第一至第四速率限制器，2231-第一極值選擇器，2232-第二極值選擇器，2241 2245-第一至第五模式選擇開關，2251-延遲元件，2252-三角函數(shù)元件，2253-比例元件，2254-積分器，ALPHA_0RD-觸發(fā)角指令信號端，ALPHA_MAX-最大觸發(fā)角信號端，CCA_LIM-電流控制放大器限制信號端，CCA_N_MIN-電流控制放大器最小信號端，INT_MAX-逆變器最大觸發(fā)角信號端，ΙΝΤ_ΜΙΝ-逆變器最小觸發(fā)角信號端，UD_VARC-直流電壓和角度參考值，0VL_0RD-過電壓限制信號端，RECT-整流狀態(tài)信號端，VCA_0RD-電壓調(diào)節(jié)信號端。
具體實施方式
為了能更好地理解本實用新型的上述技術方案，
以下結(jié)合附圖和實施例進行進一步詳細描述。圖2展示了本實用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置的一個實施例，連接在直流控制保護系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置中，用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統(tǒng)的仿真。本實用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置是直流控制保護系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置220的基本功能單元之一。高壓直流輸電設備的直流控制保護系統(tǒng)的仿真裝置如圖1所示。如圖2所示，本實用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置包括延遲元件2251，第一至第七算術運算元件2211 2217，第一至第四速率限制器2221 2224，第一極值選擇器2231，三角函數(shù)元件2252，比例元件2253，第二極值選擇器2232，第一模式選擇開關2241，積分器2254和上下限選擇模塊2220 ;觸發(fā)角指令信號端依次通過延遲元件2251、第一速率限制器2221和三角函數(shù)元件2252，連接到第一極值選擇器2231 ;第一極值選擇器2231的輸出端，依次通過第三算術運算元件2213、第二速率限制器2222、第四算術運算元件2214，連接到第五算術運算元件2215的一個輸入端，再依次通過第三速率限制器2223、第六算術運算元件2216和第四速率限制器2224，連接到觸發(fā)角指令信號端，形成閉環(huán)電流控制連接；直流電流信號通過第一算術運算元件2211，連接到第二算術運算元件2212的一個輸入端；整流狀態(tài)信號端通過第一模式選擇開關2241的控制端，連接到第二算術運算元件2212的另一個輸入端；第二算術運算元件2212的輸出端，通過比例元件2253，連接到積分器2254的輸入端和第五算術運算兀件2215的另一個輸入端,積分器2254的輸出端,連接到第六算術運算元件2216的另一個輸入端；上下限選擇模塊2220的上下限輸出端，分別連接到第四速率限制器2224的上下限輸入端。根據(jù)圖2所示的本實用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置的實施例，上下限選擇模塊2220如圖2·中的虛線框區(qū)域所示，包括第二至第五模式選擇開關2242 2245 ；電壓調(diào)節(jié)信號端VCA_0RD和最大觸發(fā)角信號端ALPHA_MAX，依次通過第二模式選擇開關2242和第三模式選擇開關2243，連接到逆變器最大觸發(fā)角信號端INT_MAX ;電流控制放大器最小信號端CCA_N_MIN和電壓調(diào)節(jié)信號端VCA_0RD，依次通過第四模式選擇開關2244和第五模式選擇開關2245，連接到逆變器最小觸發(fā)角信號端INT_MIN。本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型的技術方案，而并非用作為對本實用新型的限定，任何基于本實用新型的實質(zhì)精神對以上所述實施例所作的變化、變型，都將落在本實用新型的權利要求的保護范圍內(nèi)。
權利要求1.一種觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置，設置在直流控制保護系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置中，用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統(tǒng)的仿真，其特征在于: 所述的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置包括延遲元件，第一至第七算術運算元件，第一至第四速率限制器，第一極值選擇器，三角函數(shù)元件，比例元件，第二極值選擇器，第一模式選擇開關，積分器和上下限選擇模塊；觸發(fā)角指令信號端依次通過所述的延遲元件、第一速率限制器和三角函數(shù)元件，連接到所述的第一極值選擇器；所述第一極值選擇器的輸出端，依次通過第三算術運算元件、第二速率限制器、第四算術運算元件，連接到第五算術運算元件的一個輸入端，再依次通過第三速率限制器、第六算術運算元件和第四速率限制器，連接到觸發(fā)角指令信號端，形成閉環(huán)電流控制連接；直流電流信號通過所述的第一算術運算元件，連接到第二算術運算元件的一個輸入端；整流狀態(tài)信號端通過第一模式選擇開關的控制端，連接到所述的第二算術運算元件的另一個輸入端；所述第二算術運算元件的輸出端，通過所述的比例元件，連接到與所述積分器的輸入端和所述第五算術運算元件的另一個輸入端，所述積分器的輸出端，連接到所述的第六算術運算元件的另一個輸入端；所述上下限選擇模塊的上下限輸出端，分別連接到所述第四速率限制器的上下限輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所述的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置，其特征在于所述的上下限選擇模塊包括第二至第五模式選擇開關；電壓調(diào)節(jié)信號端和最大觸發(fā)角信號端，依次通過第二模式選擇開關和第三模式選擇開關，連接到逆變器最大觸發(fā)角信號端；電流控制放大器最小信號端和電壓調(diào)節(jié)信號端，依次通過第四模式選擇開關和第五模式選擇開關，連接到逆變器最小觸 發(fā)角信號端。
專利摘要一種觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置，屬于電氣測量領域，尤其涉及一種用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統(tǒng)仿真研究的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真測試裝置，觸發(fā)角指令信號端依次通過延遲元件、第一速率限制器和三角函數(shù)元件，連接到第一極值選擇器；第一極值選擇器依次通過第三算術運算元件、第二速率限制器、第四算術運算元件，連接到第五算術運算元件，再依次通過第三速率限制器、第六算術運算元件和第四速率限制器，連接到觸發(fā)角指令信號端，形成閉環(huán)電流控制連接；上下限選擇模塊連接到第四速率限制器的上下限輸入端。該裝置可真實地模擬、反映直流控制保護裝置的運行狀態(tài)，為直流控制保護裝置的研究或設計提供相應的仿真結(jié)果。
文檔編號G05B17/02GK203133511SQ201320155798
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權日2013年3月29日
發(fā)明者崔勇, 郭強 申請人:國家電網(wǎng)公司, 上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司