一種用于直流試驗系統的故障模擬電路和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力電子技術領域，尤其涉及一種用于直流試驗系統的故障模擬電路和方法。
【背景技術】
[0002]隨著電力電子器件和控制技術的進步，基于模塊化多電平換流器(MMC，ModularMultilevel Converter)的柔性直流輸電是一種適合大容量、高電壓等級的新技術,它的特征是由多個結構相同的半橋或H橋子模塊串聯構成，通過控制這些子模塊的投入和退出，使輸出電壓逼近正弦交流電壓，從而實現傳送有功及收發無功等不同運行工況，在實際工程中一個橋臂就需數百甚至更多個子模塊，協調控制如此數量眾多的子模塊，對柔性直流控制保護系統的性能提出了很高的要求。
[0003]因此，柔性直流控制保護系統在研發及功能測試階段需要模擬現場情況作閉環試驗，以測試和驗證控制保護系統的性能。閉環試驗常用的方法是將換流閥等一次設備按照一定的容量比例進行縮小，并基本按照實際拓撲結構搭建成小容量的動態模擬試驗系統，通過接口設備與實際的控制保護設備連接來完成試驗。
[0004]由于柔性直流輸電系統的工程運行經驗還不成熟，柔性直流控制保護系統的處理能力就顯得尤為重要，所以，用于測試柔性直流控制保護系統的柔性直流試驗系統必須具備故障1吳擬功能。
[0005]現有的動態的柔性直流試驗系統分為實時數字閉環試驗系統和物理動態模擬系統，然而，目前的實時數字閉環試驗系統還不能建立精確的柔性直流輸電系統模型，不能全面的衡量系統的性能指標。現有的柔性直流的物理動態模擬系統僅具有控制性能測試驗證功能，不能模擬故障，故而不能驗證實際應用中非常重要的保護功能。
【發明內容】
[0006]為解決現有技術中存在的問題，本發明實施例提供一種用于直流試驗系統的故障模擬電路和方法，可用于直流物理動態模擬系統中，模擬實際工程中不同類型的故障。
[0007]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0008]本發明提供一種用于直流試驗系統的故障模擬電路，該故障模擬電路包括:選擇開關、故障開關、故障設置器件；其中，
[0009]所述選擇開關，用于選擇直流故障或交流故障進行模擬；
[0010]所述故障開關，用于控制故障模擬的開啟或關閉；
[0011]所述故障設置器件，用于設定故障方式。
[0012]上述方案中，所述選擇開關包括:選極開關和選相開關；其中，
[0013]所述選極開關包括:第一選極開關和第二選極開關；其中，
[0014]所述第一選極開關，一端與直流導線的正極相連，另一端與所述故障開關相連，用于選擇連接直流導線的正極；
[0015]所述第二選極開關，一端與直流導線的負極相連，另一端與所述故障開關相連，用于選擇連接直流導線的負極；
[0016]所述選相開關包括:第一選相開關、第二選相開關和第三選相開關；其中，
[0017]所述第一選相開關，一端與交流相線的第一相相連，另一端與故障開關相連，用于選擇連接交流相線的第一相；
[0018]所述第二選相開關，一端與交流相線的第二相相連，另一端與故障開關相連，用于選擇連接交流相線的第二相；
[0019]所述第三選相開關，一端與交流相線的第三相相連，另一端與故障開關相連，用于選擇連接交流相線的第三相。
[0020]上述方案中，所述故障開關包括:第一故障開關、第二故障開關和第三故障開關；其中，
[0021]所述第一故障開關，一端與所述第一選極開關和所述第一選相開關相連，另一端與所述故障設置器件相連，用于控制所述第一選極開關和所述第一選相開關與故障設置器件的連接；
[0022]所述第二故障開關，一端與所述第二選相開關相連，另一端與所述故障設置器件相連，用于控制所述第二選相開關與故障設置器件的連接；
[0023]所述第三故障開關，一端與所述第二選極開關和所述第三選相開關相連，另一端與所述故障設置器件相連，用于控制所述第二選極開關和所述第三選相開關與故障設置器件的連接。
[0024]上述方案中，所述故障設置器件包括:第一設置器件、第二設置器件、第三設置器件、第四設置器件；其中，
[0025]所述第一設置器件，一端與所述第一故障開關相連，另一端與第四設置器件相連；
[0026]所述第二設置器件，一端與所述第二故障開關相連，另一端與第四設置器件相連；
[0027]所述第三設置器件，一端與所述第三故障開關相連，另一端與第四設置器件相連；
[0028]所述第一設置器件、第二設置器件和第三設置器件，用于設置故障方式為金屬性故障或非金屬性故障；
[0029]所述第四設置器件，一端與第一設置器件、第二設置器件和第三設置器件相連，另一端與地相連，用于設置故障方式為接地故障或非接地故障。
[0030]本發明還提供一種用于直流試驗系統的故障模擬方法，該故障模擬方法包括:
[0031]通過選擇開關選擇直流故障或交流故障，通過故障設置器件設定故障方式，閉合故障開關觸發故障模擬。
[0032]上述方案中，所述通過選擇開關選擇直流故障或交流故障為:選擇開關包括兩個選極開關和三個選相開關，當通過選擇開關選擇直流故障或交流故障模擬時，該方法包括以下情況:
[0033]情況一:打開兩個選極開關，閉合三個選相開關中的任意一個，并閉合故障開關，模擬交流單相短路；
[0034]情況二:打開兩個選極開關，閉合三個選相開關中的任意兩個，并閉合故障開關，模擬交流兩相短路；
[0035]情況三:打開兩個選極開關，閉合三個選相開關，并閉合故障開關，模擬交流三相短路。
[0036]情況四:打開三個選相開關，閉合兩個選極開關中的任意一個，并閉合故障開關，模擬直流單極短路。
[0037]情況五:打開三個選相開關，閉合兩個選極開關，并閉合故障開關，模擬直流雙極短路。
[0038]上述方案中，所述故障設置器件包括:第一設置器件、第二設置器件和第三設置器件，通過所述第一設置器件、第二設置器件和第三設置器件設定故障方式為金屬性短路故障或非金屬性短路故障。
[0039]上述方案中，所述故障設置器件還包括:第四設置器件；通過所述第四設置器件模擬接地短路故障或模擬非接地短路故障。
[0040]上述方案中，所述閉合故障開關觸發故障模擬為:當通過選擇開關選擇了模擬直流故障或交流故障，并通過故障設置器件設置了故障方式后，閉合所述故障開關，觸發故障模擬。
[0041]本發明提供的一種用于直流試驗系統的故障模擬電路和方法，通過選擇開關選擇直流故障或交流故障，通過故障設置器件設定故障方式，閉合故障開關，觸發故障模擬；將上述故障模擬電路和方法應用于直流物理動態模擬系統中，能夠模擬常見的直流故障或交流故障，從而為直流控制保護系統保護功能的測試調試提供條件。
【附圖說明】
[0042]圖1為本發明實施例提供的用于直流試驗系統的故障模擬電路原理圖；
[0043]圖2為本發明實施例提供的包括金屬性故障開關和接地開關的故障模擬電路原理圖；
[0044]圖3為本發明實施例提供的包括可變負載的故障模擬電路原理圖；
[0045]圖4為本發明實施例提供的用于直流試驗系統的故障模擬方法示意圖；
[0046]圖5為本發明實施例提供的加入故障模擬電路后的柔性直流試驗電路示意圖。
【具體實施方式】
[0047]本發明實施例中，利用選擇開關選擇直流故障或交流故障進行模擬，利用故障開關控制故障模擬的開啟或關閉，利用故障設置器件設定故障方式。
[0048]下面通過附圖及具體實施例對本發明做進一步的詳細說明。
[0049]本發明實施例提供一種用于直流試驗系統的故障模擬電路原理圖如圖