基于RTDS的一种直流触发角测量方法及其实现

随着我国电力系统的发展和计算机漱硬件技术的提高,RTDS实时数字仿真系统由于其具备建立闭环仿真环境等的优点在我国得到了越来越广泛的应用。提出了一种基于RTDS的闭环交直流混联系统的直流触发角测量方法。在介绍了直流触发角测量原理和RTDS改进点火脉冲算法的基础上,提出了可用于直流控制保护设备控制测试分析和系统分析研究用的直流触发角测量方法．并基于RTDS控制模块库元件和自定义（UDC功能进行了仿真实现。最后,就我国桌特高压直流输电系统的电气参数和南瑞继保自主．研发的特高压直流控制保护系统样机,通过与实际控制保护系统直流触发角测量录波软迹的比较．验证了所提方法的有效性。     

基于RTDS数模仿真平台的±800kV酒湖特高压直流输电系统建模

电力系统仿真是研究特高压直流输电技术特性和功能的重要方式。为了实现±800kV特高压直流输电工程二次设备的集成联调检测以及研究交直流系统的相互影响,本文在RTDS实时数字仿真平台上,通过RTDS的各类输入输出板卡与直流控制保护装置、换流阀阀控设备以及测量接口屏等二次设备相连接,构成控制闭环仿真系统。针对RTDS硬件平台升级和换流阀阀控系统接口特点,详细介绍了仿真平台和各类二次设备的接口形式,并采用RTDS的PB5处理器背板光纤互联以增大rack的节点计算数目。在RTDS闭环仿真平台上,以直流控制保护装置的附加控制功能为例,开展了直流功率调制试验,仿真结果验证了直流控制保护装置频率控制功能的正确性。     

基于RTDS和实际控制系统的±800 kV直流输电系统仿真

电力系统仿真是研究电力系统特征和电力控制技术的主要手段。为深入研究特高压直流输电技术和特高压交直流混联系统的特性,基于实时数字仿真器RTDS和南瑞继保自主研发制造的世界上首台±800kV直流控制保护样机搭建了±800kV直流输电系统的闭环仿真系统模型。由于能够在任何工况下准确模拟直流输电系统行为的仿真方法只有电磁暂态仿真,所建基于RTDS的仿真模型较之机电暂态仿真模型能够提供更深刻和准确的仿真结果;由于考虑了实际UHVDC控制与保护设备的控制作用,仿真将更能反映实际交直流系统的动态特性和更具备实际工程的参考价值。基于南方电网云广特高压直流输电系统的"孤岛运行"方式参数的仿真分析进行了必要的说明,阐明了所搭建的闭环特高压直流仿真系统可用于研究特高压直流控制保护技术和全面分析特高压直流输电系统的特征。     

基于RTDS和实际控制系统的±800kV直流输电系统仿真

电力系统仿真是研究电力系统特征和电力控制技术的主要手段。为深入研究特高压直流输电技术和特高压交直流混联系统的特性。基于实时数字仿真器RTDS和南瑞继保自主研发制造的世界上首台±800kV直流控制保护样机搭建了±800kV直流输电系统的闭环仿真系统模型。由于能够在任何工况下准备模拟直流输电系统行为的仿真方法只有电磁暂态仿真，所建基于RTDS的仿真模型较之机电暂态仿真模型能够提供更深刻和准确的仿真结果；由于考虑了实际UHVDC控制与保护设备的控制作用，仿真将更能反映实际交直流系统的动态特性和更具备实际工程的参考价值。基于南方电网云广特高压直流输电系统的“孤岛运行”方式参数的仿真分析进行了必要的说明，阐明了所搭建的闭环特高压直流仿真系统可用于研究特高压直流控制保护技术和全面分析特高压直流输电系统的特征。     

直流输电控制与保护系统的工程镜像仿真方法

为了研究直流输电工程对电网的影响,针对直流输电控制与保护系统,提出了一种工程镜像仿真概念并研究了其实现方法。首先分析了工程镜像仿真的基本原理和关键技术。然后针对直流输电控制与保护系统典型开发平台SIMADYN D开发了工程镜像仿真工具New Link C组态软件平台,利用New LinkC完成了直流控制保护仿真程序功能模块的编制,并封装成能够被RTDS识别的直流控制保护仿真模块,与已有的RTDS系统元件仿真模块(如交流系统、换流变压器、换流阀、直流线路、滤波器等)构成RTDS闭环交直流实时仿真系统。最后以贵广Ⅱ回直流输电项目为例,对比分析了实际控制保护系统与镜像系统的暂态过程,结果表明,该镜像系统能准确反映实际控制保护Ⅱ系统的运行特性,可替代实际控制保护系统进行直流输电工程的仿真研究。     

用于HVDC控制保护系统闭环测试的RTDS建模

以西北—华中直流联网工程(灵宝工程)为例,给出了基于实时数字仿真器RTDS(RealTimeDigitalSimulator)的高压直流输电(HVDC)控制保护设备闭环测试方法、系统构成。针对RTDS中缺乏工程设计的滤波器,采用等调谐锐度法建立了等效滤波器的模型。为使闭环系统有所参照及RTDS可脱离控制保护设备单独运行,设计了一内部控制系统。所建模型已用于灵宝工程控制保护设备的实验室测试中,设计规范、内部控制和外部装置控制间的结果对照表明所建系统模型正确。所使用方法及经验可推广到今后HVDC控制保护设备的测试中。     

基于RTDS的直流输电系统电磁暂态建模和实时仿真研究

在RTDS实时数字仿真平台上搭建C IGRE直流输电标准测试系统模型,并以该标准模型为研究对象,进行直流输电调节特性实时仿真研究。在C IGRE直流输电标准测试系统模型研究的基础上,进行宜都—华新直流输电系统的RTDS实时数字仿真建模,并进行该直流输电系统的运行和控制特性实时仿真研究。     

直流现场层模拟系统研究

高压直流控制保护系统在 RTDS 试验过程中,囿于 RTDS 仿真能力的限制,众多外国设备无法完全放入 RTDS 建模.由于没有足够的测控单元和现场设备,导致直流控制系统面临"控无可控"的局面,执行顺序、连锁逻辑等重要功能不能得到测试.Profi Sim (ProcesS Field Simulatot) 现场层模拟系统在工控机上通过软件的方式建立一次设备模型和测控单元模型,然后再通过数据 IO 卡、Profibus 现场总线、IEC61850 通信,与直流控制保护系统、RTDS 实时数字仿真设备构成完整的闭环测试系统,解决了 RTDS 的仿真瓶颈,实现了对直流控制保护系统的完整测试.该成果已成功应用于高岭背靠背直流联网工程的控制保护系统试验,结果表明缩短了试验周期、提高了试验质量.     

特高压多端混合直流输电实时数字仿真系统

介绍了以电网换相换流器(LCC)与模块化多电平换流器(MMC)组成的特高压(UHV)多端混合直流输电系统,并搭建了基于实时数字仿真(RTDS)与物理控制保护装置的闭环试验系统。仿真系统为三端混合直流输电系统,其中送端为常规直流站,其他两端为柔性直流站,三站均为双极四阀组,每个极由双阀组串联组成。柔直阀组仿真采用RTDS的GTFPGA UNIT,子模块为全桥拓扑结构。应用该闭环测试系统进行了多端直流输电系统的解闭锁以及阀组投退的试验,为实际工程的开展提供了十分重要的数据支持。     

基于广域自适应多直流协调控制的RTDS仿真研究

为验证基于广域控制的自适应多回直流协调控制方案的有效性与可靠性,同时分析其对现有的直流极控系统的影响,搭建了包含10个机箱的大型交直流混合输电系统的RTDS仿真模型,对已开发完成的多回直流协调控制系统的软硬件进行测试。通过模拟实际电力系统不同的运行状态、故障情况,测试了协调控制系统保护闭锁逻辑的准确性,分析了其与现有直流保护、控制系统之间的相互影响,考核了整套装置的可靠性。对开发RTDS的功能和扩展应用范围具有极为重要的意义。     

特高压多端混合直流输电系统阀组计划投/退控制方法

现有的阀组投入/退出控制策略只适用于特高压两端常规直流输电系统,不能适用于特高压柔性直流输电系统,更不能适用于特高压多端混合直流输电系统。为此,以乌东德电站送电广东广西工程为背景,提出基于混合桥模块化多电平换流器的阀组计划投入/退出控制方法,并对现有常规直流阀组计划投/退控制方法进行改进。在RTDS仿真试验平台上进行硬件闭环测试,结果表明所提阀组计划投入/退出控制方法能够平稳、快速地完成特高压多端混合直流输电系统阀组的计划投/退。     

特高压直流输电系统实时数字仿真研究

基于RTDS仿真器和南瑞继保公司研制的±800 kV直流控制保护样机搭建了云广特高压直流输电系统"孤岛"运行方式实时闭环仿真模型。利用该仿真系统对云广直流单电气元件特性、云广直流输电系统稳态潮流和暂态故障进行了仿真,并与非实时电磁暂态软件EMTDC仿真结果进行了对比。结果显示,2种仿真工具模拟的电气元件特性、系统稳态潮流和暂态特征基本一致,表明了搭建的实时闭环云广直流输电系统的可信性。由于考虑了实际特高压直流控制保护设备的作用,所搭建的实时闭环仿真系统更能反映实际交直流系统的动态特性,具备更实际的参考价值。闭环云广直流输电仿真系统已成功应用于云广特高压直流输电工程相关的多项关键科研项目,为云广特高压直流输电系统的建设和运行提供了有力的技术支持。     

实时数字仿真器的应用

介绍电力系统实时数字仿真器(RTDS)的软硬件结构及其应用,阐述该仿真器在常规直流输电与特高压直流输电方面及FACTS(灵活交流输电)方面的应用,包括特高压直流实时仿真研究、直流系统成套设计计算校核、换流站二次系统联合功能及性能测试、直流保护定值校验、为运行部门服务以及轻型直流仿真研究等方面的应用。     

电力系统广域稳定控制技术及工程实验

多回直流基于广域信息的自适应协调控制为南方电网公司重点科技项目，其目的是要充分利用广域测量信息的优势及南方电网现有多回直流的调制能力抑制交流系统的区域间低频振荡，目前已完成理论研究和样机开发，并做了RTDS测试。该测试在南方电网仿真实验室内进行，由控制系统(样机)、直流极控系统屏柜、RTDS系统联接构成闭环测试系统。本文首先介绍了电力系统广域稳定控制技术发展的现状，然后对于本项目RTDS测试过程中发现的一些关键技术问题进行了讨论     

并联型四端直流输电系统实时数字仿真分析

利用实时数字仿真器(RTDS)建立了并联型四端±500kV,5 000MW双极直流输电仿真模型,直流控制保护模型采用所开发的多端直流输电控制保护样机,与RTDS构成实时闭环仿真试验环境。控制策略采用多端直流电流裕度控制,控制系统架构按多端控制、极控制2级进行设置。多端控制包含多端直流输电系统各换流站功率指令分配、功率升降协调、直流电压控制和多端通信等功能。极控制包含常规直流控制功能,主要实现各换流站功率控制。利用该仿真系统对并联型四端直流输电系统稳态运行工况、单站闭锁功率补偿、直流线路故障进行仿真研究,结果表明所提出的控制策略和开发的控制保护样机可以满足多端直流输电要求。     

直流现场层模拟系统研究

高压直流控制保护系统在RTDS试验过程中,囿于RTDS仿真能力的限制,众多外围设备无法完全放入RTDS建模。由于没有足够的测控单元和现场设备,导致直流控制系统面临“控无可控”的局面,执行顺序、连锁逻辑等重要功能不能得到测试。Profisim（Process Field Simulator）现场层模拟系统在工控机上通过软件的方式建立一次设备模型和测控单元模型,然后再通过数据IO卡、Profibus现场总线、IEC61850通信,与直流控制保护系统、RTDS实时数字仿真设备构成完整的闭环测试系统,解决了RTDS的仿真瓶颈,实现了对直流控制保护系统的完整测试。该成果已成功应用于高岭背靠背直流联网工程的控制保护系统试验,结果表明缩短了试验周期、提高了试验质量。     

基于HCM3000平台柔性直流输电系统设计

针对传统柔性直流输电工程换流器桥臂开关频率高、谐波含量大、动态均压困难、系统损耗大、系统容量小等缺点,提出基于模块化拓扑结构换流器应用于实际柔性直流输电工程。给出模块化换流器桥臂详细拓扑结构及其子模块充电过程;推导柔性直流有功功率、无功功率控制算法,并在HCM3000平台完成桥臂控制器设计;基于主流RTDS仿真平台搭建闭环仿真系统,对控制器控制功能仿真测试并对仿真结果进行分析总结。整个设计过程对今后柔性直流输电控制保护系统工程化设计有实际借鉴意义。最后,对柔性直流推广应用作出展望。     

基于RTDS的海上风电柔性直流输电系统自适应下垂控制

针对实现直流系统并网已迫在眉睫的问题,提出基于RTDS的海上风电柔性直流输电系统自适应下垂控制。基于RTDS的海上风电柔性直流输电系统,建立海上风电柔性直流输电模型,探讨了自适应下垂控制策略。通过试验证明自适应下垂控制模型在大规模远海岸上柔性直流输电技术上有更好的应用前景。     

特高压直流输电系统实时闭环仿真建模

仿真研究是发展高压、超高压和特高压电网的必要手段。为深入研究特高压直流输电技术和特高压交直流混联系统的特性,基于RTDS仿真器和南瑞继保研制的±800kV直流控制保护样机搭建了云广直流输电系统"孤岛"运行方式实时闭环仿真模型。为验证所建模型的有效性和可信性,与非实时电磁暂态软件PSCAD/EMTDC对单电气元件特性、云广直流输电系统稳态潮流和暂态特征进行了仿真校核和分析。校核结果显示,2种仿真工具模拟的电气元件特性、系统稳态潮流和暂态特征基本一致,从而表明了搭建的实时闭环云广直流输电系统的可用性和可信性。由于考虑了UHVDC控制与保护设备的控制作用的实时参与,所搭建的闭环云广直流仿真系统将更能反映实际交直流系统的动态特性,更具实际工程参考价值。所述的闭环云广直流输电仿真系统已成功应用于云广特高压直流输电工程相关的多项关键科研项目,从而为云广特高压直流输电工程的建设和运行提供了有力的技术支持。     

全数字实时仿真装置与直流输电控制保护装置的闭环仿真试验及分析

介绍了电力系统全数字实时仿真装置(advanced digital power system simulator,ADPSS)与葛洲坝—上海直流输电工程控制保护装置的闭环仿真试验过程及分析结果。简化系统的试验结果表明,采用ADPSS进行闭环仿真试验的结果与动模试验结果一致,准确可信。另对葛洲坝—上海直流输电工程大系统做了一些具体试验分析,体现了采用ADPSS进行控制保护装置闭环仿真试验的优越性,证明ADPSS不仅可用于控制保护装置本身的行为特性研究和功能、性能测试,也可用于研究装置控制保护策略与大电网动态特性的相互作用。