[发明专利]一种全数字高压直流输电培训仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种面向电力行业的培训仿真系统，尤其涉及一种全数字化的高压直流输电(High Voltage DC Transmission Systems，简称HVDC)培训仿真系统，属于电力系统仿真技术领域。

背景技术

高压直流输电是指将三相交流电通过换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。它基本上由两个换流站和直流输电线组成，两个换流站与两端的交流系统相连接。直流输电技术的主要优点是不增加系统的短路容量，便于实现两大电力系统的非同期联网运行和不同频率电力系统的联网。

当前，我国正在积极推进坚强智能电网的建设，发展特高压直流输电是实现电网智能化的坚强保障。因此，有必要加强高压直流输电培训仿真技术的研究，为在2020年基本建成坚强智能电网奠定技术基础。

针对上述的技术需求，在《电力系统自动化》2006年第18期上发表的《数模混合式高压直流输电仿真系统的建立》一文中，刘云、印永华等人介绍了中国电力科学研究院仿真中心的数模混合式高压直流输电仿真系统的开发、建设及试验工作，阐述了如何建立适应仿真试验需要且实用高效的数模混合式直流仿真系统的设计思想、技术措施以及系统优化和简化方法.文中详细论述了多种设备的配置，高压直流输电一次物理模型和二次部分的结构优化，控制保护系统软硬件的调整和修改，设备间接口的设计，以及通过适当的通信系统实现直流输电模拟仿真系统的一次模型与控制保护系统间互联，与其他直流、交流仿真系统及其自动控制装置的连接，并通过后台及数据采集系统实现对系统的监控，从而建成完整的数模混合式高压直流输电仿真系统的工作。

在申请号为200810028456.3的中国发明专利申请中，公开了一种针对高压直流输电系统换流站运行和维护技术人员的培训考核系统。这种高压直流输电技术智能培训考核系统，由直流输电仿真系统、数据库、培训考核系统服务器、路由器、远程访问服务器以及一个教员用户终端、多个本地学员用户终端或远程学员用户终端组成，能进行网上学习、培训和考试，包括理论培训考试和直流输电系统实操培训考试，能根据所设定的题型、难度自动组题、自动计时、自动判分、自动形成成绩报告，可满足对直流输电系统运行维护初级工、中级工和高级工进行规范化、智能化培训和考核的需要。

另外，在申请号为200810218923.9的中国发明专利申请中，公开了一种理论与实操相结合的高压直流输电技术培训系统，包括离线直流输电培训系统、基于U3平台的离线直流输电培训系统、直流输电仿真系统、在线/离线培训切换装置及用户终端，用户终端通过在线/离线培训切换装置分别与离线直流输电培训系统、基于U3平台的离线直流输电培训系统和直流输电仿真系统连接。该培训系统采用模块化的设计结构，包含权限管理子系统、用户管理子系统、直流输电系统故障演示子系统。直流输电仿真系统实操性强、形象逼真，能真实地仿真模拟直流输电系统实际特性。

为了提高高压直流输电系统的仿真能力，在申请号为200910080301.9的中国发明专利申请中，公开了如下的技术方案：扩展单态动态相量形式为多态动态相量形式；采用开关函数表示换流阀特性，建立考虑交流基波电压不对称和直流电流存在纹波的非理想条件下HVDC系统的多态动态相量模型；并根据该模型的代数微分方程组，得到模型中每个变量随时间变化的曲线；然后，经过傅立叶反变换，分别计算出完整的高压直流输电系统整流侧直流电压、逆变侧直流电压、直流线路电流和交流侧电流随时间变化的曲线；最后计算高压直流输电系统直流侧和交流侧的各值，实现对高压直流输电系统的仿真。该技术方案在仿真中对非对称故障具有良好的适应性，同时计算效率高且不失准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种全数字高压直流输电培训仿真系统(简称培训仿真系统)。该培训仿真系统可以建立一个全方位、全过程、全场景的高逼真度、交互式高压交直流输电培训模拟环境。

为实现上述的目的，本发明采用下述的技术方案：

一种全数字高压直流输电培训仿真系统，其特征在于包括：

交互式实时协同培训仿真支撑平台，用于提供仿真运行支撑环境；

三维仿真建模模块，用于构建虚拟设备仿真组件库；

交互式三维虚拟场景模块，用于实现一、二次设备的三维重现；

面向培训的交互式实时数字仿真模块，用于生成交流系统模型和直流系统模型；

培训管理与评价模块，用于实现教案调用、学员培训过程跟踪、培训进程控制、学员管理、培训评估功能；其中，