專利名稱：一種過電壓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仿真研究的過電壓控制仿真測試裝置。
背景技術：
電力需求的不斷增長導致了輸電系統向長距離、大容量和高穩定性的方向發展。隨著各電網區域內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，用電量集中區域的電網呈現出明顯的多直流饋入的特高壓交直流混聯受端電網特征，電網結構緊密，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故障后，易引發包含高壓直流在內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產生較大沖擊，如果各直流系統的恢復策略配合不當，則還有可能導致多條直流同時發生連續的換相失敗，甚至引發直流閉鎖。多回直流同時發生雙極閉鎖，大量潮流大范圍轉移或將引發系統穩定問題。這種交直流系統間的交互作用給特高壓交直流混聯受端電網的安全運行帶來巨大挑戰。因此，在高壓直流輸電工程的研究或設計階段，必須對交直流系統間的交互作用給特高壓交直流混聯受端電網的穩定性進行試驗和仿真，并參照試驗和仿真結果，對研究或設計的結果進行驗證，對系統的穩定性進行評估。中國實用新型專利“一種多饋入直流輸電系統實時數字仿真模型”(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實時數字仿真模型，其包括多個并聯的等值超高壓直流輸電系統，所述超高壓直流輸電系統包括一次系統實時數字仿真模型和二次系統實時數字仿真模型；所述一次系統實時數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；所述二次系統實時數字仿真模型包括換流站控制系統和保護系統，所述換流站控制系統和保護系統與換流站連接，用于控制和保護換流站的運行。通過換流站控制系統和保護系統對換流站運行的控制和保護，避免交流系統故障后易引發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產生的沖擊。但是，該仿真模型沒有涉及過電壓控制的仿真，無法真實地模擬高壓直流輸電直流控制保護系統的過電壓控制運行狀態。
實用新型內容本實用新型的目的是要提供一種過電壓控制仿真裝置，其可真實地模擬反映高壓直流輸電直流控制保護系統的過電壓控制狀態，為直流控制保護裝置的過電壓控制研究或設計提供相應的仿真結果，解決為直流控制保護裝置的過電壓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:一種過電壓控制仿真裝置，設置在直流控制保護系統的換流器觸發角控制裝置中，用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統的仿真，其特征在于:[0007]所述的過電壓控制仿真裝置包括控制信號生成模塊，第二至第四算術運算元件，第一絕對值運算器，第二絕對值運算器，極值選擇器，慣性元件，積分器，速率限制器，第一模式選擇開關，第二模式選擇開關；直流電壓信號通過所述的第一絕對值運算器，連接到極值選擇器的一個輸入端，并且通過所述的第二算術運算元件和第二絕對值運算器，連接到極值選擇器的另一個輸入端；所述極值選擇器的輸出端，連接到所述的控制信號生成模塊；所述控制信號生成模塊的輸出端，連接到所述第一模式選擇開關和第二模式選擇開關的控制輸入端，所述第一模式選擇開關的輸出端，連接到所述積分器的上限信號端；所述極值選擇器的輸出端，通過第三算術運算元件，連接到所述慣性元件和積分器的輸入端；所述慣性元件和積分器的輸出端，通過第四算術運算元件，連接到所述速率限制器的輸入端；所述速率限制器的輸出端，通過第二模式選擇開關，連接到過電壓限制信號輸出端。本實用新型的過電壓控制仿真裝置的一種較佳的技術方案，其特征在于所述的控制信號生成模塊包括第一算術運算元件，第一至第三斯密特觸發器，第一反相器，定時器，第二反相器，與門，或門和SR觸發器；直流電流信號通過第一算術運算元件，連接到第一斯密特觸發器和第二斯密特觸發器的輸入端；第一斯密特觸發器的輸出端，依次通過第一反相器和定時器，連接到或門的一個輸入端；整流狀態信號連接到與門的一個輸入端，并且通過第二反相器連接到或門的另一個輸入端，或門的輸出端連接到SR觸發器的R輸入端；第二斯密特觸發器的輸出端，連接到與門的另一個輸入端；所述極值選擇器的輸出端，通過第三斯密特觸發器連接到與門的第三個輸入端；所述與門的輸出端，連接到SR觸發器的S輸入端；所述SR觸發器的Q輸出端，作為控制信號生成模塊的輸出端，連接到第一模式選擇開關和第二模式選擇開關的控制輸入端。本實用新型的有益效果是:1.本實用新型的·過電壓控制仿真裝置可真實地模擬、反映直流控制保護裝置的過電壓控制運行狀態，為直流控制保護裝置的研究或設計提供相應的仿真結果；2.本實用新型的過電壓控制仿真裝置具有跨平臺仿真測試的優點，既可以在真實環境以實際元件實現，又可以在虛擬環境中以計算機軟件來實現；
圖1是用于直流控制保護系統的仿真裝置的原理框圖；圖2是本實用新型的過電壓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-換流器觸發角控制裝置，230-觸發脈沖產生裝置，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-直流系統保護單元，900-運行控制工作站。2210-控制信號生成模塊，2211 2213-第一至第三斯密特觸發器，2214-SR觸發器，2215-第一反相器，2216-第二反相器，2217-定時器，2218-與門，2219-或門，2221 2224-第一至第四算術運算元件，2231-第一絕對值運算器，2232-第二絕對值運算器，2233-極值選擇器，2234-慣性元件，2235-積分器，2241-速率限制器，2251-第一模式選擇開關，2252-第二模式選擇開關，MLIM-上限信號端，OVL_ORD-過電壓限制信號輸出端。
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過電壓控制仿真裝置的一個實施例，連接在直流控制保護系統的換流器觸發角控制裝置中，用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統的仿真。本實用新型的過電壓控制仿真裝置是直流控制保護系統的換流器觸發角控制裝置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的仿真裝置如圖1所示。如圖2所示，本實用新型的過電壓控制仿真裝置包括控制信號生成模塊2210，第二至第四算術運算元件2222 2224，第一絕對值運算器2231，第二絕對值運算器2232，極值選擇器2233，慣性元件2234，積分器2235，速率限制器2241，第一模式選擇開關2251，第二模式選擇開關2252 ；直流電壓信號通 過第一絕對值運算器2231，連接到極值選擇器2233的一個輸入端，并且通過第二算術運算元件2222和第二絕對值運算器2232，連接到極值選擇器2233的另一個輸入端；極值選擇器2233的輸出端，連接到控制信號生成模塊2210 ；控制信號生成模塊2210的輸出端，連接到第一模式選擇開關2251和第二模式選擇開關2252的控制輸入端,第一模式選擇開關2251的輸出端,連接到積分器2235的上限信號端MLIM ；極值選擇器2233的輸出端，通過第三算術運算元件2223，連接到慣性元件2234和積分器2235的輸入端；慣性元件2234和積分器2235的輸出端，通過第四算術運算元件2224，連接到速率限制器2241的輸入端；速率限制器2241的輸出端，通過第二模式選擇開關2252，連接到過電壓限制信號輸出端0VL_0RD。根據圖2所示的本實用新型的過電壓控制仿真裝置的實施例，控制信號生成模塊2210表示在圖2中的虛線框中，包括第一算術運算元件2221，第一至第三斯密特觸發器2211 2213，第一反相器2215，定時器2217，第二反相器2216，與門2218，或門2219和SR觸發器2214 ;直流電流信號通過第一算術運算元件2221，連接到第一斯密特觸發器2211和第二斯密特觸發器2212的輸入端；第一斯密特觸發器2211的輸出端，依次通過第一反相器2215和定時器2217，連接到或門2219的一個輸入端；整流狀態信號連接到與門2218的一個輸入端，并且通過第二反相器2216連接到或門2219的另一個輸入端，或門2219的輸出端連接到SR觸發2214器的R輸入端；第二斯密特觸發器2212的輸出端，連接到與門2218的另一個輸入端；極值選擇器2233的輸出端，通過第三斯密特觸發器2213連接到與門2218的第三個輸入端；與門2218的輸出端，連接到SR觸發器2214的S輸入端；SR觸發器2214的Q輸出端，作為所述控制信號生成模塊2210的輸出端，連接到所述第一模式選擇開關2251和第二模式選擇開關2252的控制輸入端。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。
權利要求1.一種過電壓控制仿真裝置，設置在直流控制保護系統的換流器觸發角控制裝置中，用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統的仿真，其特征在于: 所述的過電壓控制仿真裝置包括控制信號生成模塊，第二至第四算術運算元件，第一絕對值運算器，第二絕對值運算器，極值選擇器，慣性元件，積分器，速率限制器，第一模式選擇開關，第二模式選擇開關； 直流電壓信號通過所述的第一絕對值運算器，連接到極值選擇器的一個輸入端，并且通過所述的第二算術運算元件和第二絕對值運算器，連接到極值選擇器的另一個輸入端；所述極值選擇器的輸出端，連接到所述的控制信號生成模塊； 所述控制信號生成模塊的輸出端，連接到所述第一模式選擇開關和第二模式選擇開關的控制輸入端，所述第一模式選擇開關的輸出端，連接到所述積分器的上限信號端； 所述極值選擇器的輸出端，通過第三算術運算元件，連接到所述慣性元件和積分器的輸入端；所述慣性元件和積分器的輸出端，通過第四算術運算元件，連接到所述速率限制器的輸入端；所述速率限制器的輸出端，通過第二模式選擇開關，連接到過電壓限制信號輸出端。
2.根據權利要求1所述的過電壓控制仿真裝置，其特征在于所述的控制信號生成模塊包括第一算術運算元件，第一至第三斯密特觸發器，第一反相器，定時器，第二反相器，與門，或門和SR觸發器；直流電流信號通過第一算術運算元件，連接到第一斯密特觸發器和第二斯密特觸發器的輸入端；第一斯密特觸發器的輸出端，依次通過第一反相器和定時器，連接到或門的一個輸入端；整流狀態信號連接到與門的一個輸入端，并且通過第二反相器連接到或門的另一個輸入端，或門的輸出端連接到SR觸發器的R輸入端；第二斯密特觸發器的輸出端，連接到與門的另一個輸入端；所述極值選擇器的輸出端，通過第三斯密特觸發器連接到與門的第三個輸入端； 所述與門的輸出端，連接到SR觸發器的S輸入端；所述SR觸發器的Q輸出端，作為控制信號生成模塊的輸出端，連接到第一模式選擇開關和第二模式選擇開關的控制輸入端。
專利摘要一種過電壓控制仿真裝置，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仿真研究的過電壓控制仿真測試裝置，直流電壓信號通過第一絕對值運算器，第二算術運算元件和第二絕對值運算器，連接到極值選擇器；極值選擇器的輸出端，連接到控制信號生成模塊，第一模式選擇開關和第二模式選擇開關，第一模式選擇開關，連接到積分器的上限信號端；極值選擇器通過第三算術運算元件，連接到慣性元件和積分器，通過第四算術運算元件，連接到速率限制器；通過第二模式選擇開關，連接到過電壓限制信號輸出端。該裝置可真實地模擬、反映直流控制保護裝置的運行狀態，為直流控制保護裝置的研究或設計提供相應的仿真結果。
文檔編號G05B17/02GK203133503SQ201320151069
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月29日 優先權日2013年3月29日
發明者崔勇, 郭強 申請人:國家電網公司, 上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司