專利名稱：一種點火脈沖產生器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點火脈沖產生器仿真測試裝置。
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點火脈沖產生器的仿真，無法真實地模擬高壓直流輸電直流控制保護系統的點火脈沖產生器運行狀態。
實用新型內容本實用新型的目的是要提供一種點火脈沖產生器仿真裝置，其可真實地模擬反映高壓直流輸電直流控制保護系統的點火脈沖產生器狀態，為直流控制保護裝置的點火脈沖產生器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點火脈沖產生器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:一種點火脈沖產生器仿 真裝置，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]所述的點火脈沖產生器仿真裝置至少包括一個點火觸發組件，所述的點火觸發組件包括鎖相環，角度弧度換算元件，模式選擇開關，第三算術運算元件，第三與門，第一觸發脈沖發生器和第二觸發脈沖發生器；外部輸入三相交流電壓信號連接到所述的鎖相環，所述鎖相環的相角信號輸出端，連接到第一觸發脈沖發生器和第二觸發脈沖發生器的相角信號輸入端；觸發角指令信號端連接到所述模式選擇開關的一個輸入端，角度設定信號通過所述的角度弧度換算元件，連接到所述模式選擇開關的另一個輸入端；點火模式信號通過所述的第三與門，連接到所述模式選擇開關的控制輸入端；所述模式選擇開關的輸出端，連接到所述第一觸發脈沖發生器的觸發角信號輸入端；所述模式選擇開關的輸出端，通過所述的第三算術運算元件，連接到所述第二觸發脈沖發生器的觸發角信號輸入端。本實用新型的點火脈沖產生器仿真裝置的一種較佳的技術方案，其特征在于所述的點火脈沖產生器仿真裝置包括第一點火觸發組件，第二點火觸發組件，定時器，第一算術運算元件，反相器，斯密特觸發器，第一與門，第二算術運算元件和第二與門；雙極解鎖信號端通過所述的定時器，并聯連接到所述第一算術運算元件和第二算術運算元件的輸入端；保護鎖定信號端通過所述的反相器連接到所述斯密特觸發器的輸入端；所述第一算術運算元件的輸出端，連接到所述第一與門的一個輸入端；所述斯密特觸發器的輸出端，連接到所述第一與門的另一個輸入端；所述第一與門的輸出端，連接到所述第一點火觸發組件的解鎖信號端；所述第二算術運算元件的輸出端，連接到所述第二與門的一個輸入端；所述斯密特觸發器的輸出端，連接到所述第二與門的另一個輸入端；所述第二與門的輸出端，連接到所述第二點火觸發組件的解鎖信號端；所述第一觸發脈沖發生器和第二觸發脈沖發生器的解鎖信號輸入端，連接在一起構成所述點火觸發組件的解鎖信號端。
本實用新型的有益效果是:1.本實用新型的點火脈沖產生器仿真裝置可真實地模擬、反映直流控制保護裝置的點火脈沖產生器運行狀態，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.本實用新型的點火脈沖產生器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是本實用新型的點火脈沖產生器仿真裝置的組合狀態示意圖；圖3是本實用新型的點火脈沖產生器仿真裝置的點火觸發組件的電路原理圖。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。2311-定時器，2312-反相器，2313-斯密特觸發器，2321 2323-第一至第三算術運算元件，2331 2333-第一至第三與門，2340-第一點火觸發組件，2350-第二點火觸發組件，2341-鎖相環，2342-角度弧度換算元件，2343-模式選擇開關，2351-第一觸發脈沖發生器，2352-第二觸發脈沖發生器，DB-點火觸發組件的解鎖信號輸入端，DeBlock-解鎖信號端，B2DB-雙極解鎖信號端，ALPHA_0RD-觸發角指令信號端，P2M0DE1-點火模式信號，P2GQ1-角度設定信號，PR_BLOCK_保護鎖定信號端。
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，
以下結合附圖和實施例進行進一步詳細描述。圖2和圖3展示了本實用新型的點火脈沖產生器仿真裝置的一個實施例，用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統的仿真。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。根據圖2和圖3所示的本實用新型的點火脈沖產生器仿真裝置的實施例，第一點火觸發組件2340和第二點火觸發組件2350是兩塊電路結構相同的點火觸發組件；點火觸發組件的一個實施例的電原理圖如圖3所示，包括鎖相環2341，角度弧度換算元件2342，模式選擇開關2343，第三算術運算元件2323，第三與門2333，第一觸發脈沖發生器2351和第二觸發脈沖發生器2352 ;外部輸入三相交流電壓信號連接到鎖相環2341，鎖相環2341的相角信號輸出端PHI，連接到第一觸發脈沖發生器2351和第二觸發脈沖發生器2352的相角信號輸入端；觸發角指令信號端ALPHA_0RD連接到模式選擇開關2343的一個輸入端，角度設定信號P2GQI通過角度弧度換算元件2342，連接到模式選擇開關2343的另一個輸入端；點火模式信號P2M0DEI通過第三與門2333，連接到模式選擇開關2343的控制輸入端；模式選擇開關2343的輸出端，連接到第一觸發脈沖發生器2351的觸發角信號輸入端；模式選擇開關2343的輸出端，通過第三算術運算元件2323，為觸發角信號增加30度的相位差之后，再連接到第二觸發脈沖發生器2352的觸發角信號輸入端。第一觸發脈沖發生器2351和第二觸發脈沖發生器2352的解鎖信號輸入端，連接在一起構成點火觸發組件的解鎖信號端DB。如圖3所示，每個點火觸發組件的第一觸發脈沖發生器2351和第二觸發脈沖發生器2352，分別提供三路觸發脈沖輸出，第一點火觸發組件2340和第二點火觸發組件2350，共同為晶閘管換流器提供12路觸發脈沖輸出。如圖2所示，本實用新型的點火脈沖產生器仿真裝置包括第一點火觸發組件2340，第二點火觸發組件2350，定時器2311，第一算術運算元件2321，反相器2312，斯密特觸發器2313，第一與門2331，第二算術運算元件2322，和第二與門2332 ;雙極解鎖信號端B2DB通過定時器2311，并聯連接到第一算術運算元件2321和第二算術運算元件2322的輸入端；保護鎖定信號端PR_BL0CK通過反相器2312連接到斯密特觸發器2313的輸入端；第一算術運算元件2321的輸出端，連接到第一與門2331的一個輸入端；斯密特觸發器2313的輸出端，連接到第一與門2331的另一個輸入端；第一與門2331的輸出端,連接到第一點火觸發組件2340的解鎖信號端DB ;第二算術運算元件2322的輸出端，連接到第二與門2332的一個輸入端；斯密特觸發器2313的輸出端，連接到第二與門2332的另一個輸入端；第二與門2332的輸出端，連接到第二點火觸發組件2350的解鎖信號端DB。本實用新型的點火脈沖產生器仿真裝置的功能是由換流站交流母線電壓和觸發角指令產生晶閘管的觸發脈沖，PLL為鎖相環，用于獲得交流電壓的過零點，Alpha為觸發角；本實用新型的點火脈沖產生器仿真裝置的點火觸發組件的輸入信號包括:PxULFLI表示交 流母線A相電壓；[0024]PxULFL2表示交流母線B相電壓；PxULFL3表示交流母線C相電壓；本實用新型的點火脈沖產生器仿真裝置的點火觸發組件的輸出信號包括:PFPxY表示Y橋觸發脈沖名稱；PLPxY表示Y橋上個觸發的晶閘管編號；PFRxY表示Y橋脈沖分度；PFPxD表示D橋觸發脈沖名稱；PLPxD表示D橋上個觸發的晶閘管編號；PFRxD表示D橋脈沖分度；其中，x=l表示極l，x=2表示極2。在圖3所示的實施例中，PFP2Y，PLP2Y，PFR2Y，PFP2D，PLP2D和PFR2D分別表示極2的相應信號端。點火脈沖產生器仿真裝置的主要作用如下:接收來自12路閥組控制的觸發角指令(ALPHA_0RD)，并將觸發角指令轉換成12個120°寬的控制脈沖，送至晶閘管換流器。此外，點火脈沖產生器仿真裝置還負責處理換流器閉鎖和解鎖。在投入旁通對閉鎖時，點火控制選擇正確的旁通對加以觸發。在選擇旁通對時，最近一次導通的閥總是被包含在芳通對內。
`[0037]為了盡可能的減少交流網的擾動對極控系統的影響，點火脈沖產生器仿真裝置采用數字鎖相環的方式與交流網保持同步，既獲得與交流電網的同步，又盡可能的減少交流網的擾動對控制系統的影響。數字鎖相環的輸入為換流變網側的三相電壓，輸出為與時間相關的相角度Θ，在穩態時等于換流變網側電壓的相角度(fit + #)。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1.一種點火脈沖產生器仿真裝置，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: 所述的點火脈沖產生器仿真裝置至少包括一個點火觸發組件，所述的點火觸發組件包括鎖相環，角度弧度換算元件，模式選擇開關，第三算術運算元件，第三與門，第一觸發脈沖發生器和第二觸發脈沖發生器；外部輸入三相交流電壓信號連接到所述的鎖相環，所述鎖相環的相角信號輸出端，連接到第一觸發脈沖發生器和第二觸發脈沖發生器的相角信號輸入端；觸發角指令信號端連接到所述模式選擇開關的一個輸入端，角度設定信號通過所述的角度弧度換算元件，連接到所述模式選擇開關的另一個輸入端；點火模式信號通過所述的第三與門，連接到所述模式選擇開關的控制輸入端；所述模式選擇開關的輸出端，連接到所述第一觸發脈沖發生器的觸發角信號輸入端；所述模式選擇開關的輸出端，通過所述的第三算術運算元件，連接到所述第二觸發脈沖發生器的觸發角信號輸入端。
2.根據權利要求1所述的點火脈沖產生器仿真裝置，其特征在于所述的點火脈沖產生器仿真裝置包括第一點火觸發組件，第二點火觸發組件，定時器，第一算術運算元件，反相器，斯密特觸發器，第一與門，第二算術運算元件和第二與門；雙極解鎖信號端通過所述的定時器，并聯連接到所述第一算術運算元件和第二算術運算元件的輸入端；保護鎖定信號端通過所述的反相器連接到所述斯密特觸發器的輸入端；所述第一算術運算元件的輸出端，連接到所述第一與門的一個輸入端；所述斯密特觸發器的輸出端，連接到所述第一與門的另一個輸入端；所述第一與門的輸出端，連接到所述第一點火觸發組件的解鎖信號端；所述第二算術運算元件的輸出端，連接到所述第二與門的一個輸入端；所述斯密特觸發器的輸出端，連接到所述第二與門的另 一個輸入端；所述第二與門的輸出端，連接到所述第二點火觸發組件的解鎖信號端；所述第一觸發脈沖發生器和第二觸發脈沖發生器的解鎖信號輸入端，連接在一起構成所述點火觸發組件的解鎖信號端。
專利摘要一種點火脈沖產生器仿真裝置，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點火脈沖產生器仿真測試裝置，雙極解鎖信號端通過定時器連接到第一算術運算元件和第二算術運算元件；保護鎖定信號端通過反相器連接到斯密特觸發器；第一算術運算元件連接到第一與門；斯密特觸發器的輸出端連接到第一與門；第一與門的輸出端連接到第一點火觸發組件的解鎖信號端；第二算術運算元件連接到第二與門；斯密特觸發器的輸出端通過第二與門連接到第二點火觸發組件的解鎖信號端。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G06F17/50GK203133860SQ20132015506
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