[发明专利]一种用于直流输电系统动态特性研究的动模实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于直流输电系统动态特性研究的动模实验装置。

背景技术

自1954年瑞典哥特兰的世界上第一项高压直流输电工程投运以来，高压直流输电技术已随着电力电子技术的突飞猛进而飞速发展，它在长距离输电、电网互联等方面有独特优点，已作为高压交流输电技术的有力补充而在全世界广泛应用。其主要优点为：提高传输容量和传输距离。随着电网区域的扩大，电能的传输容量和传输距离也不断增大。所需电网电压等级越高，紧凑型输电的效果越好；提高电能传输的经济性。输电电压越高，输送单位容量的价格越低；节省线路走廊。一般来说，一回1150kV输电线路可代替6回500kV线路。采用特高压输电提高了走廊利用率。我国幅员辽阔，西电东送、南北互供的电网发展战略使高压直流输电技术大有用武之地，目前我国已经投运多个直流系统。

高压直流输电作为新兴的技术，目前在我国还处于刚起步的阶段，在实际运行中难免会出现很多不可预计的故障，导致单极闭锁、换相失败等较为严重的后果。

根据有关电力生产单位现有的培训设施和条件，目前对参与直流运行的工作人员培训的方法基本都在课堂进行，主要是理论体系的培训。到需要用相应仪器设备实际操作时，缺少能够很好地模拟现场实际的动模实验装置，即便是到运行现场实际操作，除了对安全运行带来隐患外也未必能提高处理应急故障的水平。这显然不能达到专业技术培训的目的。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种用于直流输电系统动态特性研究的动模实验装置，用于直流运行人员的岗前培训。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于直流输电系统动态特性研究的动模实验装置，它在动模实验室中搭建直流输电系统的主电路与控制保护电路，并在该平台上设置上位机与控制保护电路连接，上位机还通过监测电路与主电路连接；其中，所述直流输电系统的主电路包括整流侧电路和逆变侧电路，所述整流侧电路的交流母线I与动模实验室的整流侧等值交流电网连接，即外部市网相连，交流电压大小为380V，模拟实际中的380kV的交流电压；逆变侧电路的交流母线II与动模实验室的逆变侧等值交流电网连接，即与动模网相连，交流电压为1000V，模拟实际中的500kV电网交流电压；所述上位机通过控制保护电路在逆变侧电路的动模实验室的逆变侧等值交流电网和直流输电系统主电路上进行动作，在上面不同位置设置故障，并收集逆变侧电路两端的交流电压与电流和直流电压、电流、触发角参数，并进行数据信号的分析，完成对逆变侧电路的交流端发生故障的瞬时直流动态响应的模拟。

所述整流侧电路包括整流侧等值交流电网，它与交流母线I连接，在交流母线I上并联有若干个换流变压器I，各换流变压器I与一个相应的换流阀I连接，各换流阀I串接，串接的换流阀I间通过隔离开关I与中性点接地电阻I连接后接地；同时串接的换流阀I两端还分别通过平波电抗器I、直流输电线路电阻与逆变侧电路的平波电抗器II串接；同时交流母线I还与工作线路I连接，在工作线路I上并联若干个补偿电容I、若干组交流滤波器I；

所述逆变侧电路的交流母线II与逆变侧等值交流电网连接，交流母线II上并联若干个换流变压器II，各换流变压器II与一个相应的换流阀II连接，各换流阀II串接，串接的换流阀II间通过隔离开关II与中性点接地电阻II连接后接地；同时串接的换流阀II两端还分别通过平波电抗器II、直流输电线路电阻与整流侧电路的平波电抗器I串接；同时交流母线II还与工作线路II连接，在工作线路II上并联若干个补偿电容II、若干组交流滤波器II；

所述各隔离开关、各换流阀、各电压互感器和电流互感器均与控制保护电路连接。

所述控制保护电路包括一个DSP控制电路，它与通过网口与上位机连接；DSP控制器还通过一个A/D采样模块、一个信号调理电路、与一个传感器和互感器模块连接，该传感器和互感器模块设置在主电路；同时，DSP控制器还与各隔离开关连接，而且DSP控制器还通过CPLD电路、晶闸管驱动电路与各换流阀连接。

所述监测电路包括一个数据采集卡、一个信号调理电路、一个传感器和互感器模块，该数据采集卡与上位机连接和信号调理电路连接，信号调理电路通过传感器和互感器模块与主电路连接。控制保护电路和监控电路构造图如图2所示。