一种直流孤岛运行机网协调特性研究实时仿真平台制造技术

本发明专利技术是一种直流孤岛运行机网协调特性研究实时仿真平台。该平台包括发电机励磁调节控制系统（1）、发电机调速控制系统（2），电厂监控系统（3），发电机水轮机实时仿真装置（4），RTDS建模工作站（5），RTDS处理器板卡GPC\PB5（6），RTDS模拟量输出板卡GTAO（7），RTDS模拟量输入板卡GTAI（8），RTDS数字量输出板卡GTDO（9），RTDS数字量输入板卡GTDI（10），功率放大器（11）。该平台可以准确真实地模拟直流孤岛运行机网协调控制特性，提高仿真精度。

【技术实现步骤摘要】
一种直流孤岛运行机网协调特性研究实时仿真平台
本专利技术是一种直流孤岛运行机网协调特性研究实时仿真平台，是一种分析直流孤岛运行机网协调特性的电力系统实时仿真平台的创新技术。
技术介绍
为了满足日益增长的电力需求，同时节约输电走廊资源、提高输电资源的利用率，直流输电工程以其独特的优势得到迅猛发展，实现了远距离、大容量的电力输送。但是，随着直流输电功率的提升，直流一旦发生单极、双极闭锁故障，功率潮流将大幅度转移到交流输电系统，必然会给电网带来巨大冲击。因此，工程设计中一般将孤岛方式作为直流常规运行方式。 当直流孤岛运行时，由于送端系统较弱、有效短路比低，孤岛系统将面临严重的过电压和频率失稳问题。且送端机组励磁调速控制特性与直流控制保护特性配合是否合理，将直接关系到系统的安全稳定运行。目前，我国对于直流孤岛运行缺乏经验，对直流孤岛运行机网协调特性的研究亦缺乏有效手段。传统BPA建模机组励磁调速的建模过于简化，不能满足直流孤岛运行方式下机网协调特性研究的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是考虑上述问题而提供一种直流孤岛运行机网协调特性研究实时仿真平台，基于该平台，可以真实地模拟直流孤岛运行时机网协调控制特性，为机组励磁调速控制装置的改进与研究提供仿真相应仿真结果，研究直流孤岛运行方式下机网协调控制的稳定性。 本专利技术考虑上述问题采用的技术方案为:本专利技术为一种直流孤岛运行机网协调特性研究实时仿真平台，用于研究直流孤岛运行系统的稳定特性。包括发电机励磁调节控制系统、发电机调速控制系统，电厂监控系统，发电机水轮机实时仿真装置，RTDS建模工作站，RTDS处理器板卡GPC\PB5，RTDS模拟量输出板卡GTAO，RTDS模拟量输入板卡GTAI，RTDS数字量输出板卡GTD0，RTDS数字量输入板卡GTDI，功率放大器。发电机励磁调节控制系统与电厂监控系统连接，发电机调速控制系统与电厂监控系统连接，发电机水轮机实时仿真装置与发电机调速控制系统连接，RTDS建模工作站与RTDS处理器板卡GPC\PB5连接，RTDS处理器板卡GPC\PB5通过RTDS模拟量输出板卡GTA0、功率放大器将相关电压电流等控制信号送至发电机励磁调节控制系统、发电机调速控制系统、电厂监控系统、发电机水轮机实时仿真装置，RTDS处理器板卡GPC\PB5通过RTDS数字量输出板卡GTDO将相关数字量信号送至发电机励磁调节控制系统、发电机调速控制系统、电厂监控系统、发电机水轮机实时仿真装置，发电机励磁调节控制系统、发电机调速控制系统、电厂监控系统、发电机水轮机实时仿真装置通过RTDS模拟量输入板卡GTAI将相关控制信号送至RTDS处理器板卡GPC\PB5，发电机励磁调节控制系统、电厂监控系统通过RTDS数字量输入板卡GTDI将相关控制信号送至RTDS处理器板卡GPC\PB5。 上述电厂监控系统向发电机励磁调节控制系统发送增减磁信号，发电机励磁调节控制系统向电厂监控系统反馈励磁调节器状态信号。 上述电厂监控系统向发电机调速控制系统发送增减有功指令，发电机调速控制系统向电厂监控系统反馈调速器相关状态量。 上述RTDS处理器板卡GPC\PB5通过RTDS模拟量输出板卡GTAO向发电机水轮机实时仿真装置发送机组频率信号，发电机调速控制系统向发电机水轮机实时仿真装置发送控制开度信号，发电机水轮机实时仿真装置通过RTDS模拟量输入板卡GTAI向RTDS处理器板卡GPC\PB5发送发电机转矩信号。 上述RTDS处理器板卡GPC\PB5通过RTDS模拟量输出板卡GTA0、功率放大器向发电机励磁调节控制系统发送发电机机端电压、定子电流、同步电压信号、励磁电压电流信号；RTDS处理器板卡GPC\PB5通过RTDS数字量输出板卡GTDO向发电机励磁调节控制系统发送机端断路器状态、孤岛、联网、直流停运等信号；发电机励磁调节控制系统通过RTDS模拟量输入板卡GTAI向RTDS处理器板卡GPC\PB5送入励磁控制电压；发电机励磁调节控制系统通过RTDS数字量输入板卡GTDI向RTDS处理器板卡GPC\PB5送入整流桥触发脉冲信号。 上述RTDS处理器板卡GPC\PB5通过RTDS模拟量输出板卡GTA0、功率放大器向发电机调速控制系统发送发电机机端电压、定子电流、电站母线电压、导叶行程信号；RTDS处理器板卡GPC\PB5通过RTDS数字量输出板卡GTDO向发电机调速控制系统发送机端断路器状态、孤岛、联网、直流停运等信号；发电机调速控制系统通过模拟量输入板卡GTAI向RTDS处理器板卡GPC\PB5送入控制开度信号。 上述RTDS处理器板卡GPC\PB5通过RTDS数字量输出板卡GTDO向电厂监控系统发送机端断路器状态、孤岛、联网、直流停运等信号；电厂监控系统通过RTDS数字量输入板卡GTD1、RTDS模拟量输入板卡GTAI向RTDS处理器板卡GPC\PB5发送发电机有功、无功增减指令。 上述直流孤岛系统包含孤岛运行电站的全部发变组单元、RTDS纯数字励磁调节系统、RTDS纯数字调速系统、机端断路器、电站母线、电站交流出线、相关直流输电系统，发变组单元通过机端断路器与电站母线相连，电站母线通过电站交流出线与直流输电系统相连。 上述RTDS纯数字励磁调节系统按照实际发电机励磁调节控制系统搭建，通过RTDS与真实发电机励磁调节控制系统的闭环测试，对真实发电机励磁调节控制系统的逻辑与参数进行辨识与验证，最终建立的RTDS纯数字励磁调节系统能真实反映发电机励磁调节控制系统控制特性。 上述RTDS纯数字调速系统按照发电机调速控制系统搭建，通过RTDS与真实发电机调速控制系统的闭环测试，对真实发电机调速控制系统的逻辑与参数进行辨识与验证，建立的RTDS纯数字调速系统能真实反映发电机调速控制系统控制特性。 本专利技术为一种直流孤岛运行机网协调特性研究实时仿真平台，利用机组的励磁调速监控与RTDS形成闭环的仿真测试平台。所述的发变组单元、机端断路器、电站母线、电站交流出线、相关直流输电系统在RTDS中搭建纯数字模型，所述的励磁调速监控采用实际物理装置，采用该方式，可以真实准确模拟实际励磁调速对机组的控制特性。当励磁调速控制设备的数量少于发变组数量时，多余发电机的励磁调速控制采用RTDS纯数字励磁调节系统、RTDS纯数字调速系统控制。基于该平台，可以研究直流孤岛运行时，发生送端交流故障、直流相关故障下，发变组侧励磁调速的控制特性以及其与直流控制保护的相互影响。 【附图说明】 图1为本专利技术直流孤岛运行机网协调特性研究实时仿真平台的结构示意图；图2为本专利技术直流孤岛运行机网协调特性研究仿真系统模型结构。 【具体实施方式】 实施例 本专利技术为一种直流孤岛运行机网协调特性研究实时仿真平台，其结构示意图如图1所示。包括发电机励磁调节控制系统I以ABB生产的UNITR0L6800励磁调节器为例、发电机调速控制系统2武汉能事达公司生产的MGC5000可编程微机调速器为例，电厂监控系统3以北京中水科水电科技公司生产的H9000监控系统为例，发电机水轮机实时仿真装置4具体为南网科研院与武汉大学联合开发的HRTS装置，RTDS建模工作站5本实施例使用的为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流孤岛运行机网协调特性研究实时仿真平台，其特征在于：该平台包括发电机励磁调节控制系统（1）、发电机调速控制系统（2），电厂监控系统（3），发电机水轮机实时仿真装置（4），RTDS建模工作站（5），RTDS处理器板卡GPC\PB5（6），RTDS模拟量输出板卡GTAO（7），RTDS模拟量输入板卡GTAI（8），RTDS数字量输出板卡GTDO（9），RTDS数字量输入板卡GTDI（10），功率放大器（11）；发电机励磁调节控制系统（1）与电厂监控系统（3）连接，发电机调速控制系统（2）与电厂监控系统（3）连接，发电机水轮机实时仿真装置（4）与发电机调速控制系统（2）连接，RTDS建模工作站（5）与RTDS处理器板卡GPC\PB5（6）连接，RTDS处理器板卡GPC\PB5（6）通过RTDS模拟量输出板卡GTAO（7）、功率放大器（11）将相关电压电流等控制信号送至发电机励磁调节控制系统（1）、发电机调速控制系统（2）、电厂监控系统（3）、发电机水轮机实时仿真装置（4），RTDS处理器板卡GPC\PB5（6）通过RTDS数字量输出板卡GTDO（9）将相关数字量信号送至发电机励磁调节控制系统（1）、发电机调速控制系统（2）、电厂监控系统（3）、发电机水轮机实时仿真装置（4），发电机励磁调节控制系统（1）、发电机调速控制系统（2）、电厂监控系统（3）、发电机水轮机实时仿真装置（4）通过RTDS模拟量输入板卡GTAI（8）将相关控制信号送至RTDS处理器板卡GPC\PB5（6），发电机励磁调节控制系统（1）、电厂监控系统（3）通过RTDS数字量输入板卡GTDI（10）将相关控制信号送至RTDS处理器板卡GPC\PB5（6）。...

【技术特征摘要】
1.一种直流孤岛运行机网协调特性研究实时仿真平台，其特征在于:该平台包括发电机励磁调节控制系统(I)、发电机调速控制系统(2)，电厂监控系统(3)，发电机水轮机实时仿真装置(4)，RTDS建模工作站(5)，RTDS处理器板卡GPC\PB5 (6)，RTDS模拟量输出板卡GTAO (7)，RTDS模拟量输入板卡GTAI (8)，RTDS数字量输出板卡GTDO (9)，RTDS数字量输入板卡GTDI (10)，功率放大器(11);发电机励磁调节控制系统(I)与电厂监控系统(3)连接，发电机调速控制系统(2 )与电厂监控系统(3 )连接，发电机水轮机实时仿真装置(4 )与发电机调速控制系统(2)连接，RTDS建模工作站(5)与RTDS处理器板卡GPC\PB5 (6)连接，RTDS处理器板卡GPC\PB5 (6)通过RTDS模拟量输出板卡GTAO (7)、功率放大器(11)将相关电压电流等控制信号送至发电机励磁调节控制系统(I)、发电机调速控制系统(2)、电厂监控系统(3)、发电机水轮机实时仿真装置(4)，RTDS处理器板卡GPC\PB5 (6)通过RTDS数字量输出板卡GTDO (9)将相关数字量信号送至发电机励磁调节控制系统(I)、发电机调速控制系统(2)、电厂监控系统(3)、发电机水轮机实时仿真装置(4)，发电机励磁调节控制系统(I)、发电机调速控制系统(2)、电厂监控系统(3)、发电机水轮机实时仿真装置(4)通过RTDS模拟量输入板卡GTAI (8)将相关控制信号送至RTDS处理器板卡GPC\PB5 (6)，发电机励磁调节控制系统(I )、电厂监控系统(3)通过RTDS数字量输入板卡GTDI (10)将相关控制信号送至RTDS处理器板卡GPC\PB5 (6)。2.根据权利要求1所述的直流孤岛运行机网协调特性研究实时仿真平台，其特征在于:电厂监控系统(3)向发电机励磁调节控制系统(I)发送增减磁信号，发电机励磁调节控制系统(I)向电厂监控系统(3 )反馈励磁调节器状态信号。3.根据权利要求1所述的直流孤岛运行机网协调特性研究实时仿真平台，其特征在于:电厂监控系统(3)向发电机调速控制系统(2)发送增减有功指令，发电机调速控制系统(2)向电厂监控系统(3)反馈调速器相关状态量。4.根据权利要求1所述的直流孤岛运行机网协调特性研究实时仿真平台，其特征在于:RTDS处理器板卡GPC\PB5 (6)通过RTDS模拟量输出板卡GTAO (7)向发电机水轮机实时仿真装置(4)发送机组频率信号，发电机调速控制系统(2)向发电机水轮机实时仿真装置(4)发送控制开度信号，发电机水轮机实时仿真装置(4)通过RTDS模拟量输入板卡GTAI(8)向RTDS处理器板卡GPC\PB5 (6)发送发电机转矩信号。5.根据权利要求1所述的直流孤岛运行机网协调特性研究实时仿真平台，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁艺，郭琦，李伟，李书勇，关红兵，黄立滨，欧开健，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44