專利名稱：直流融冰裝置控制保護(hù)系統(tǒng)的閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種直流融冰裝置控制保護(hù)系統(tǒng)的閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)，特別是一種直流 融冰裝置控制保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)字閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)，屬于直流融冰裝置控制保護(hù)系統(tǒng)的閉環(huán) 試驗(yàn)系統(tǒng)的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有輸電線路在冬季覆冰嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。直流融冰裝置的研制成 功對提高電網(wǎng)抗擊冰災(zāi)能力起到了巨大作用。直流融冰裝置的基本原理是采用換流閥將交 流電流轉(zhuǎn)化為直流電流，注入交流導(dǎo)線，利用直流電流在導(dǎo)線電阻中產(chǎn)生熱量使覆冰融化。融冰裝置在研發(fā)及功能測試階段需要模擬現(xiàn)場情況作閉環(huán)試驗(yàn)，以調(diào)整與驗(yàn)證控 制保護(hù)系統(tǒng)的動態(tài)性能。閉環(huán)試驗(yàn)常用的方法是將換流閥等一次系統(tǒng)設(shè)備按照一定的容量 比例進(jìn)行縮小，并按實(shí)際拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)搭建成小容量的動態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并通過接口設(shè)備與 實(shí)際的控制保護(hù)設(shè)備連接形成閉環(huán)系統(tǒng)來完成各種動態(tài)試驗(yàn)。直流融冰裝置的實(shí)驗(yàn)具有以下特點(diǎn)1.融冰裝置根據(jù)所在變電站待融冰線路的 實(shí)際情況單獨(dú)計(jì)算與設(shè)計(jì)換流閥等一次系統(tǒng)設(shè)備的參數(shù)，每套融冰裝置的設(shè)備參數(shù)均不相 同；2.在某一變電站內(nèi)，一套融冰裝置需要兼顧若干條不同交流線路的融冰任務(wù)，各條交 流線路的參數(shù)也不完全相同；3.融冰裝置有時需要對同桿并架交流線路等特殊的線路情 況進(jìn)行融冰試驗(yàn)；4.融冰裝置控制保護(hù)系統(tǒng)的試驗(yàn)周期很短，往往只有3-4天。由于以上原因，采用動態(tài)模型測試方法對融冰裝置的控制保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行功能及動 態(tài)性能測試顯得非常不經(jīng)濟(jì)，并且變動動態(tài)模型設(shè)備及參數(shù)的施工周期較長，往往滿足不 了直流融冰裝置快節(jié)奏、多變化的試驗(yàn)特點(diǎn)。實(shí)時數(shù)字仿真一般基于實(shí)時數(shù)字仿真器完成。實(shí)時數(shù)字仿真器由軟件和硬件兩 大部分構(gòu)成。仿真器的配套建模軟件中提供了各種電力設(shè)備的數(shù)字模型元件，通過選擇合 適的數(shù)字模型元件，并輸入相應(yīng)的參數(shù)即可構(gòu)建成適合特定工程需要的數(shù)字模型，將各電 力設(shè)備對應(yīng)的數(shù)字模型按實(shí)際拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，就形成了一次系統(tǒng)模型程序。利用數(shù)字 仿真器配套的編譯軟件將模型程序進(jìn)行編譯后，下載到數(shù)字仿真器的處理器板卡中進(jìn)行運(yùn) 算。數(shù)字仿真器的硬件部分通常還包括了接口板卡。接口板卡一邊通過電纜或光纖與處理 器板卡相連接，另一邊通過電纜與控制保護(hù)設(shè)備相連接，完成數(shù)字仿真器與實(shí)際控制保護(hù) 設(shè)備的接口。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種可方便、快速地修改一次設(shè)備參 數(shù)及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，滿足直流融冰裝置快節(jié)奏、多變化的試驗(yàn)特點(diǎn)的直流融冰裝置控制保護(hù)系 統(tǒng)的閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是本實(shí)用新型直流融冰裝置控制保護(hù)系統(tǒng)的閉環(huán)試驗(yàn) 系統(tǒng)，包括有實(shí)時數(shù)字仿真器、接口硬件設(shè)備、直流融冰裝置的實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備，實(shí)時數(shù)字仿真器通過接口硬件設(shè)備與直流融冰裝置的實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備相連接，形成閉環(huán)試驗(yàn)系 統(tǒng)。上述接口硬件設(shè)備為功率放大器、端子式繼電器和觸發(fā)脈沖接口板卡。上述實(shí)時數(shù)字仿真器的交流電壓及電流信號輸出端通過接口硬件設(shè)備的功率放 大器與實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備的交流模擬量輸入端連接，實(shí)時數(shù)字仿真器的直流電壓及電流信 號輸出端直接與實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備的直流模擬量輸入端連接，實(shí)時數(shù)字仿真器的開關(guān)狀態(tài) 信號輸出端通過接口硬件設(shè)備的端子式繼電器與實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備的開關(guān)量輸入端連接， 實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備的開關(guān)分合命令信號輸出端通過接口硬件設(shè)備的端子式繼電器與實(shí)時 數(shù)字仿真器的開關(guān)量輸入端連接，實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備的觸發(fā)脈沖信號輸出端通過接口硬件 設(shè)備的觸發(fā)脈沖接口板卡與實(shí)時數(shù)字仿真器的開關(guān)量輸入端連接。上述實(shí)時數(shù)字仿真器為RTDS。本實(shí)用新型由于采用實(shí)時數(shù)字仿真器通過接口硬件設(shè)備與直流融冰裝置的實(shí)際 控制保護(hù)設(shè)備相連接，形成閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型可方便、快速地修改一次設(shè)備 參數(shù)及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，滿足直流融冰裝置快節(jié)奏、多變化的試驗(yàn)特點(diǎn)。本實(shí)用新型是一種設(shè)計(jì)巧 妙，性能優(yōu)良，方便實(shí)用的直流融冰裝置控制保護(hù)系統(tǒng)的閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)。

圖1為本實(shí)用新型融冰相關(guān)一次系統(tǒng)的主要設(shè)備及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型融冰相關(guān)一次系統(tǒng)數(shù)字模型搭建的示意圖；圖3為本實(shí)用新型的實(shí)時數(shù)字閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型直流融冰裝置控制保護(hù)系統(tǒng)的閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)，包括有實(shí)時數(shù)字仿真器 1、接口硬件設(shè)備2、直流融冰裝置的實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備3，實(shí)時數(shù)字仿真器1通過接口硬件 設(shè)備2與直流融冰裝置的實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備3相連接，形成閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)。上述接口硬件設(shè)備2為功率放大器21、端子式繼電器22和觸發(fā)脈沖接口板卡23。上述實(shí)時數(shù)字仿真器1的交流電壓及電流信號輸出端通過接口硬件設(shè)備2的功率 放大器21與實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備3的交流模擬量輸入端連接，實(shí)時數(shù)字仿真器1的直流電壓 及電流信號輸出端直接與實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備3的直流模擬量輸入端連接，實(shí)時數(shù)字仿真器 1的開關(guān)狀態(tài)信號輸出端通過接口硬件設(shè)備2的端子式繼電器22與實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備3的 開關(guān)量輸入端連接，實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備3的開關(guān)分合命令信號輸出端通過接口硬件設(shè)備2 的端子式繼電器22與實(shí)時數(shù)字仿真器1的開關(guān)量輸入端連接，實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備3的觸發(fā) 脈沖信號輸出端通過接口硬件設(shè)備2的觸發(fā)脈沖接口板卡23與實(shí)時數(shù)字仿真器1的開關(guān) 量輸入端連接。本實(shí)施例中，上述實(shí)時數(shù)字仿真器1為RTDS。本實(shí)用新型直流融冰裝置控制保護(hù)系統(tǒng)的閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)的試驗(yàn)方法，包括如下步 驟1)根據(jù)實(shí)際融冰裝置的一次系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)及待融冰交流線路參數(shù)，建立直流融冰 相關(guān)一次系統(tǒng)數(shù)字仿真模型；[0022]3)利用實(shí)時數(shù)字仿真器1的配套建模軟件，建立直流融冰相關(guān)一次系統(tǒng)數(shù)字仿真 模型的數(shù)字試驗(yàn)程序；3)利用實(shí)時數(shù)字仿真器1配套的程序編譯軟件將數(shù)字試驗(yàn)程序編譯，并下載到實(shí) 時數(shù)字仿真器1上運(yùn)行；4) 一次系統(tǒng)數(shù)字仿真模型的數(shù)字試驗(yàn)程序通過接口程序模塊與實(shí)時數(shù)字仿真器 1的接口板卡進(jìn)行變量的交互，實(shí)時數(shù)字仿真器1的接口板卡與直流融冰裝置的實(shí)際控制 保護(hù)設(shè)備3通過電纜進(jìn)行連接，組成實(shí)時仿真閉環(huán)測試系統(tǒng)，從而對直流融冰裝置控制保 護(hù)的功能和動態(tài)性能進(jìn)行詳細(xì)測試。上述直流融冰相關(guān)一次系統(tǒng)數(shù)字仿真模型的建立過程為1)根據(jù)變電站主變壓器高、中壓側(cè)的交流系統(tǒng)進(jìn)行等值，并搭建交流等值系統(tǒng)數(shù) 字模型；2)主變壓器低壓側(cè)母線上所連接的所有電容器、電抗器、濾波器和融冰裝置的換 流變壓器、換流閥等設(shè)備均采用集中參數(shù)搭建模型；待融冰的交流線路采用分布參數(shù)搭建 模型。本實(shí)用新型融冰相關(guān)一次系統(tǒng)的主要設(shè)備包括交流等值系統(tǒng)、換流變壓器、換流 閥及待融冰交流線路，另外，還包括了交流側(cè)的斷路器和直流側(cè)的隔離開關(guān)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 1所示。其中包含了若干個電壓、電流的測量點(diǎn)換流變交流系統(tǒng)側(cè)交流母線電壓、換流變 閥側(cè)交流電流、直流側(cè)電壓、電流、直流側(cè)閥中性點(diǎn)接地電流。本實(shí)用新型根據(jù)交流系統(tǒng)及一次設(shè)備的參數(shù)搭建融冰相關(guān)一次系統(tǒng)的數(shù)字仿真 模型如圖2所示，根據(jù)變電站主變壓器高、中壓側(cè)的交流等值系統(tǒng)參數(shù)，在數(shù)字仿真器配 套建模軟件自帶的交流等值系統(tǒng)模型元件參數(shù)表中輸入?yún)?shù)，搭建出交流等值系統(tǒng)數(shù)字模 型；根據(jù)主變壓器低壓側(cè)母線上所連接的所有交流電容器、交流電抗器、交流濾波器和融冰 裝置的換流變壓器、換流閥等設(shè)備的參數(shù)，在數(shù)字仿真器配套建模軟件自帶的相應(yīng)模型元 件參數(shù)表中輸入?yún)?shù)，分別搭建出交流電容器數(shù)字模型、交流電抗器數(shù)字模型、交流濾波器 數(shù)字模型、換流變壓器數(shù)字模型、換流閥數(shù)字模型；根據(jù)待融冰交流線路的線徑、相間距、桿 塔高度等實(shí)際參數(shù)，在數(shù)字仿真器配套建模軟件自帶的交流線路模型元件參數(shù)表中輸入?yún)?數(shù)，搭建出具有分布參數(shù)的交流線路數(shù)字模型；按實(shí)際拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將上述各數(shù)字模型進(jìn)行相 互連接，完成融冰相關(guān)一次系統(tǒng)數(shù)字模型。本實(shí)用新型接口的實(shí)施方案如圖3所示，實(shí)時數(shù)字仿真器中融冰相關(guān)一次系統(tǒng)數(shù) 字模型運(yùn)算得到的換流變系統(tǒng)側(cè)交流母線電壓、換流變閥側(cè)交流電流等交流電壓、電流量 經(jīng)過實(shí)時數(shù)字仿真器的模擬量輸出板卡送往功率放大器，經(jīng)過功率放大器的線性放大后送 往實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備的交流模擬量輸入板卡進(jìn)行采樣；換流閥直流側(cè)電壓、電流、直流側(cè)閥 中性點(diǎn)接地電流等直流電壓、電流量經(jīng)過實(shí)時數(shù)字仿真器的模擬量輸出板卡直接送往實(shí)際 控制保護(hù)設(shè)備的直流模擬量輸入板卡進(jìn)行采樣；交流側(cè)斷路器和直流側(cè)隔離開關(guān)的位置狀 態(tài)等開關(guān)狀態(tài)通過仿真器的開關(guān)量輸出板卡送往端子式繼電器，經(jīng)過端子式繼電器的電平 轉(zhuǎn)換后再送往實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備的開關(guān)量輸入板卡；實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備對交流側(cè)斷路器和 直流側(cè)隔離開關(guān)等的開關(guān)分合命令由實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備的開關(guān)量輸出板卡送往端子式繼 電器，經(jīng)端子式繼電器的電平轉(zhuǎn)換后再送往實(shí)時數(shù)字仿真器的開關(guān)量輸入板卡；實(shí)際控制 保護(hù)設(shè)備從觸發(fā)脈沖輸出板卡發(fā)出的換流閥觸發(fā)脈沖送往觸發(fā)脈沖接口板卡，經(jīng)出發(fā)脈沖接口板卡的電平轉(zhuǎn)換后送往實(shí)時數(shù)字仿真器的開關(guān)量輸入板卡，完成對數(shù)字仿真模型中換 流閥觸發(fā)的精確控制。 在上述實(shí)施方案中，實(shí)時數(shù)字仿真器(如RTDS等)的模擬量輸出板卡輸出的交 流電壓幅值范圍與實(shí)際控制保護(hù)裝置模擬量輸入板卡的輸入電壓幅值范圍往往不一致，采 用功率放大器進(jìn)行接口，目前對交流電壓采用的變比為一次系統(tǒng)/RTDS輸出板卡/控制 保護(hù)設(shè)備輸入板卡=35kV/5V/100V，對交流電流采用的變比為一次系統(tǒng)/RTDS輸出板卡 /控制保護(hù)設(shè)備輸入板卡=60kA/5V/20A ；數(shù)字仿真器的開關(guān)量輸入、輸出板卡的電壓幅值 范圍與實(shí)際控制保護(hù)裝置開關(guān)量的輸出、輸入板卡的電壓幅值范圍往往也不一致，采用端 子式繼電器進(jìn)行接口，目前采用的電壓變比為RTDS開關(guān)量接口板卡/控制保護(hù)設(shè)備開關(guān) 量接口板卡=24V/220V ；觸發(fā)脈沖通過觸發(fā)脈沖接口板卡進(jìn)行接口，目前采用的電壓變比 為RTDS開關(guān)量接口板卡/控制保護(hù)設(shè)備觸發(fā)脈沖接口板卡=24V/5V。
權(quán)利要求一種直流融冰裝置控制保護(hù)系統(tǒng)的閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于包括有實(shí)時數(shù)字仿真器(1)、接口硬件設(shè)備(2)、直流融冰裝置的實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備(3)，實(shí)時數(shù)字仿真器(1)通過接口硬件設(shè)備(2)與直流融冰裝置的實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備(3)相連接，形成閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流融冰裝置控制保護(hù)系統(tǒng)的閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于 上述接口硬件設(shè)備(2)包括有功率放大器(21)、端子式繼電器(22)和觸發(fā)脈沖接口板卡 (23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流融冰裝置控制保護(hù)系統(tǒng)的閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于上 述實(shí)時數(shù)字仿真器(1)的交流電壓及電流信號輸出端通過接口硬件設(shè)備(2)的功率放大器 (21)與實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備(3)的交流模擬量輸入端連接，實(shí)時數(shù)字仿真器(1)的直流電壓 及電流信號輸出端直接與實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備(3)的直流模擬量輸入端連接，實(shí)時數(shù)字仿真 器(1)的開關(guān)狀態(tài)信號輸出端通過接口硬件設(shè)備(2)的端子式繼電器(22)與實(shí)際控制保 護(hù)設(shè)備(3)的開關(guān)量輸入端連接，實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備(3)的開關(guān)分合命令信號輸出端通過 接口硬件設(shè)備(2)的端子式繼電器(22)與實(shí)時數(shù)字仿真器(1)的開關(guān)量輸入端連接，實(shí)際 控制保護(hù)設(shè)備⑶的觸發(fā)脈沖信號輸出端通過接口硬件設(shè)備⑵的觸發(fā)脈沖接口板卡(23) 與實(shí)時數(shù)字仿真器(1)的開關(guān)量輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流融冰裝置控制保護(hù)系統(tǒng)的閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于上 述實(shí)時數(shù)字仿真器(1)為RTDS。
專利摘要本實(shí)用新型是一種直流融冰裝置控制保護(hù)系統(tǒng)的閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)。包括有實(shí)時數(shù)字仿真器(1)、接口硬件設(shè)備(2)、直流融冰裝置的實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備(3)，實(shí)時數(shù)字仿真器(1)通過接口硬件設(shè)備(2)與直流融冰裝置的實(shí)際控制保護(hù)設(shè)備(3)相連接，形成閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)。本實(shí)用新型的閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)可方便、快速地修改一次設(shè)備參數(shù)及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，滿足直流融冰裝置快節(jié)奏、多變化的試驗(yàn)特點(diǎn)。本實(shí)用新型是一種方便實(shí)用的直流融冰裝置控制保護(hù)系統(tǒng)的閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)。
文檔編號H02G7/16GK201663419SQ20102002684
公開日2010年12月1日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者張建設(shè), 張翔, 趙森林, 韓偉強(qiáng) 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)技術(shù)研究中心;南京南瑞繼保電氣有限公司