一種采用雙級直流電壓的混合直流電網(wǎng)動態(tài)模擬系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電氣領(lǐng)域，尤其涉及一種采用雙級直流電壓的混合直流電網(wǎng)動態(tài)模擬系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展和日益完善，基于電流源型換流器和電壓源型換流器的高壓直流輸電工程逐漸增多，形成了不同輸電類型、電壓、容量和落點的多條直流線路共存于同一電網(wǎng)的輸電方式，形成了混合直流電網(wǎng)的雛形。為了實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建，必須對混合直流電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、調(diào)度控制和繼電保護等方面進行詳細的研究。
[0003]現(xiàn)有的對于電網(wǎng)的模擬仿真系統(tǒng)，僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的模擬仿真，并沒有考慮對于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的監(jiān)控以及調(diào)度，不能夠?qū)⒄{(diào)度控制和繼電保護等方面的功能與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進行結(jié)合，因此，也無法實現(xiàn)對于系統(tǒng)參數(shù)的動態(tài)響應特性的分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了解決上述難題，提供了一種采用雙級直流電壓的混合直流電網(wǎng)動態(tài)模擬系統(tǒng)，以用于在動態(tài)模擬實驗室下研究混合直流電網(wǎng)的構(gòu)建和調(diào)度保護。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0006]—種采用雙級直流電壓的混合直流電網(wǎng)動態(tài)模擬系統(tǒng)，包括:
[0007]運行監(jiān)控中心、基于電流源型換流器的換流站、基于電壓源型換流器的換流站、模擬發(fā)電機組、直流電網(wǎng)、送電側(cè)交流電網(wǎng)和動態(tài)模擬交流電網(wǎng)；
[0008]所述基于電流源型換流器的換流站包括:整流換流站和逆變換流站;所述整流換流站一端與送電側(cè)交流電網(wǎng)連接，另一端與直流電網(wǎng)連接;所述逆變換流站一端與直流電網(wǎng)連接，另一端與動態(tài)模擬交流電網(wǎng)連接；
[0009]所述基于電壓源型換流器的換流站包括發(fā)電機側(cè)VSC換流站和網(wǎng)側(cè)VSC換流站;所述發(fā)電機側(cè)VSC換流站一端與模擬發(fā)電機組連接，另一端與直流電網(wǎng)連接;所述網(wǎng)側(cè)VSC換流站一端與直流電網(wǎng)連接，另一端與動態(tài)模擬交流電網(wǎng)連接。
[0010]進一步地，在兩極直流電網(wǎng)之間連接直流電力電子變壓器，實現(xiàn)不同電壓等級直流電網(wǎng)間的功率交換。
[0011]進一步地，所述運行監(jiān)控中心包括:
[0012]基于電流源型換流器的整流換流站監(jiān)控系統(tǒng):用于實時采集整流換流站側(cè)的電壓電流、開關(guān)量以及換流器狀態(tài)信息，并為監(jiān)測范圍內(nèi)的開關(guān)和換流器下發(fā)控制信號；
[0013]基于電流源型換流器的逆變換流站監(jiān)控系統(tǒng):用于實時采集逆變換流站側(cè)的電壓電流、開關(guān)量以及換流器狀態(tài)信息，并為監(jiān)測范圍內(nèi)的開關(guān)和換流器下發(fā)控制信號；
[0014]基于電壓源型換流器的發(fā)電機側(cè)VSC換流站監(jiān)控系統(tǒng):用于實時采集發(fā)電機側(cè)的電壓電流、開關(guān)量以及換流器狀態(tài)信息，并為監(jiān)測范圍內(nèi)的開關(guān)和換流器下發(fā)控制信號；同時實現(xiàn)與交流側(cè)模擬發(fā)電機組的信息交互；
[0015]基于電壓源型換流器的網(wǎng)側(cè)VSC換流站監(jiān)控系統(tǒng):用于實時采集網(wǎng)側(cè)的電壓電流、開關(guān)量以及換流器狀態(tài)信息，并為監(jiān)測范圍內(nèi)的開關(guān)和換流器下發(fā)控制信號；
[0016]中央監(jiān)控系統(tǒng):用于接收上述各個換流站監(jiān)控系統(tǒng)采集到的信息，同時實現(xiàn)對各換流站運行狀態(tài)的實時控制、輔助決策、故障錄播以及分析、報警功能。
[0017]進一步地，所述運行監(jiān)控中心還包括:直流電力電子變壓器監(jiān)控系統(tǒng)，用于實時采集兩極直流電網(wǎng)之間的電壓電流、開關(guān)量以及換流器狀態(tài)信息，并為監(jiān)測范圍內(nèi)的開關(guān)和換流器下發(fā)控制信號。
[0018]進一步地，所述基于電流源型換流器的整流換流站包括:正極系統(tǒng)1、負極系統(tǒng)I和交流濾波器組;所述正極系統(tǒng)1、負極系統(tǒng)I和交流濾波器組分別連接在整流換流站交流側(cè)母線I上；
[0019]所述正極系統(tǒng)I和負極系統(tǒng)I電路結(jié)構(gòu)相同，均包括:依次串聯(lián)連接的換流變壓器、整流換流器和平波電抗器;所述平波電抗器連接直流母線;所述正極系統(tǒng)I的整流換流器和負極系統(tǒng)I的整流換流器均通過直流接地電阻接地。
[0020]進一步地，所述整流換流站交流側(cè)母線I通過固態(tài)開關(guān)與換流變壓器相連接，所述換流變壓器通過固態(tài)開關(guān)與整流換流器連接，所述平波電抗器通過固態(tài)開關(guān)與直流母線連接；
[0021]通過電流互感器測量電路不同位置的電流信號，通過電壓互感器檢測整流換流站交流側(cè)母線I的不同位置的電壓信號。
[0022]進一步地，所述基于電壓源型換流器的發(fā)電機側(cè)VSC換流站包括:正極系統(tǒng)II和負極系統(tǒng)II;所述正極系統(tǒng)II和負極系統(tǒng)II分別連接在發(fā)電機側(cè)交流母線上；
[0023]所述正極系統(tǒng)II和負極系統(tǒng)II電路結(jié)構(gòu)相同，均包括:依次串聯(lián)連接的換流變壓器、限流電阻、交流電抗器和換流器;所述換流器連接直流母線;所述換流器的輸出端并聯(lián)直流電容器;所述正極系統(tǒng)II的換流器和負極系統(tǒng)II的換流器均通過直流接地電阻接地。
[0024]進一步地，所述發(fā)電機側(cè)交流母線II通過固態(tài)開關(guān)與換流變壓器相連接，所述換流變壓器通過固態(tài)開關(guān)與限流電阻連接，在所述限流電阻的兩端并聯(lián)固態(tài)開關(guān)，所述換流器通過固態(tài)開關(guān)與直流母線連接；
[0025]通過電流互感器測量電路不同位置的電流信號，通過電壓互感器檢測整流換流站交流側(cè)母線I的不同位置的電壓信號。
[0026]進一步地，所述直流電力電子變壓器包括:高壓側(cè)單相換流器和低壓側(cè)單相換流器;所述高壓側(cè)單相換流器和低壓側(cè)單相換流器通過高頻交流變壓器串聯(lián)連接，所述高壓側(cè)單相換流器和低壓側(cè)單相換流器分別與直流線路連接。
[0027]進一步地，所述中央監(jiān)控系統(tǒng)采用多服務(wù)器構(gòu)架結(jié)構(gòu)，包括:
[0028]前置數(shù)據(jù)服務(wù)器:用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的預處理、篩選和格式化;接收各個換流站監(jiān)控系統(tǒng)采集到的信息，并對錯誤數(shù)據(jù)信息進行篩選和修正，并將修正后的海量數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)服務(wù)器；
[0029]數(shù)據(jù)服務(wù)器:用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲存和管理；
[0030]應用程序服務(wù)器:用于實現(xiàn)中央監(jiān)控系統(tǒng)應用軟件以及輔助決策程序的存儲和運行；
[0031]SCADA服務(wù)器:用于實現(xiàn)中央監(jiān)控系統(tǒng)的實時監(jiān)視與控制，保證中央監(jiān)控系統(tǒng)的實時運行。
[0032]本發(fā)明的有益效果:
[0033]本發(fā)明可以為直流電網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)建方案、調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計、控制保護策略研究、動態(tài)響應特性分析提供一個可靠方便的研究平臺，為系統(tǒng)工程開發(fā)和調(diào)試提供一個良好的測試環(huán)境。
【附圖說明】
[0034]圖1為混合直流電網(wǎng)動態(tài)模擬裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖2為LCC整流換流站的主電路結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖3為LCC逆變換流站的主電路結(jié)構(gòu)圖；
[0037]圖4為發(fā)電機側(cè)VSC換流站的主電路結(jié)構(gòu)圖；
[0038]圖5為網(wǎng)側(cè)VSC換流站的主電路結(jié)構(gòu)圖；
[0039]圖6為直流電力電子變壓器的主電路結(jié)構(gòu)圖；
[0040]圖7為混合直流電網(wǎng)的中央監(jiān)控系統(tǒng)示意圖；
[0041]其中，1-1 LCC換流站的交流母線I，1-2換流變壓器I，1-3整流換流器，1-4平波電抗器I，1-5直流線路I，1-6直流接地電阻I，1-7接地極，1-8高通濾波器組，1-9雙調(diào)諧濾波器組;1-10逆變換流器;1-11 LCC換流站的交流母線II;
[0042]2-1 VSC換流站發(fā)電機側(cè)交流母線，2-2換流變壓器II，2-3限流電阻，2-4交流電抗器，2-5電壓源型換流器，2-6直流電容器，2-7直流線路II，2_8直流接地電阻II，2-9 VSC換流站網(wǎng)側(cè)交流母線；
[0043]3-1為高壓側(cè)單相變換器，3-2為高頻交流變壓器，3-3為低壓側(cè)單相變換器，3_4為直流線路II I。
【具體實施方式】
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[0044]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明:
[0045]本發(fā)明公開了一種采用雙級直流電壓的混合直流電網(wǎng)動態(tài)模擬系統(tǒng)，如圖1所示，包括運行監(jiān)控中心、基于電流源型換流器(LCC)的換流站、基于電壓源型換流器(VSC)的換流站、直流電力電子變壓器(EPT)、模擬發(fā)電機組、直流電網(wǎng)、送電側(cè)交流電網(wǎng)、動模交流電網(wǎng)。
[0046]其中，LCC整流換流站I?X與送電側(cè)交流電網(wǎng)相連接，發(fā)電機側(cè)VSC換流站I?m與模擬發(fā)電機組相連接，LCC逆變換流站x+1?x+y與動模交流電網(wǎng)相連接，網(wǎng)側(cè)VSC換流站m+1?m+n與動模交流電網(wǎng)相連接，直流EPT與兩層直流電網(wǎng)相連接。
[0047]圖1中，LCCl?X為基于LCC的整流換流站，LCCx+Ι?x+y為基于LCC的逆變換流站，VSCl?m為發(fā)電機側(cè)VSC換流站，VSCm+1?m+n為網(wǎng)側(cè)VSC換流站，SLl?SLx為運行監(jiān)控中心與LCC整流換流站I?X的通信信道，SLx+Ι?SLx+y為運行監(jiān)控中心與LCC逆變換流站x+1?X+y的通信信道，SVl?SVm為運行監(jiān)控中心的中央監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)電機側(cè)VSC換流站I?m的通信信道，SVm+1?SVm+n為運行監(jiān)控中心與網(wǎng)側(cè)VSC換流站m+1?m+n的通信信道，SEl?SVp為運行監(jiān)控中心與直流電力電子變壓器I?P的通信信道。
[0048]如圖1所示，運行