一种电力系统可控高抗系统控制器的动态试验平台技术方案

本实用新型专利技术涉及一种电力系统可控高抗系统控制器的动态试验平台，包括建模单元、计算单元、数模实时转换模块、功率放大器、可控高抗控制器和录波仪；所述建模单元、计算单元、数模实时转换模块和功率放大器依次连接；所述功率放大器、可控高抗控制器和录波仪之间两两连接。本实用新型专利技术通过包含可控高抗数学模型在内的建模单元实现了对大规模电力系统的运行状况进行精确的模拟，并实现了与实际可控高抗控制器的Ａ０和ＤＩ接口，从而接入实际可控高抗控制器进行闭环试验，提供了一种新的动态试验平台。因此，本实用新型专利技术可以进行数字模型搭建的大规模电力系统背景下的ＦＡＣＴＳ装置闭环试验，适用于电力系统各种ＦＡＣＴＳ装置的研制和试验过程。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种电力系统可控高抗系统控制器的动态试验平台
本技术涉及一种电力系统可控高抗系统控制器的动态试验平台。
技术介绍
为解决煤炭、水利等一次能源与负荷中心分布极不平衡的问题，我国交流电力系 统骨干网架宜采用超/特高压紧凑型线路实现远距离、大容量的输电，达到资源的集约配 置。超/特高压交流输电线路巨大的容性充电功率、剧烈的潮流变化以及有限的绝缘裕度 给系统的无功调节、过电压抑制提出了较高的要求。普通高压并联电抗器、可投切低压并联 电容器和电抗器组、发电机进相运行和静止无功补偿器(static var compensator，svc)等 传统的无功补偿装置大都无法同时满足无功调节和过电压抑制的需要。在超/特高压电网中，可控并联电抗器(controlled shunt reactor,CSR)可简化 系统无功电压控制、抑制工频过电压和操作过电压、消除发电机自励磁、动态补偿线路充电 功率、抑制潜供电流、阻尼系统谐振等，能满足系统多方面需求，因而具有非常广阔的应用 前景。CSR是一种基于晶闸管的新型FACTS装置，其电抗值可在线调节，满足多方面的系 统需求。在超/特高压电网中，CSR具有以下主要作用1)简化无功、电压控制措施；2)抑制工频过电压；3)消除发电机自励磁；4)抑制操作过电压；5)动态补偿线路容性功率；6)抑制潜供电流，提高单相重合闸的成功率；7)可有效提高超/特高压系统的可靠性和稳定性。综上所述，采用CSR主要能解决长距离重载线路限制过电压和无功补偿的矛盾， 并能满足系统多方面需求，在超/特高压输电系统采用CSR技术已成为发展趋势。目前，国内外对可控电抗器的研究主要集中在磁阀式可控电抗器和交流可控电抗 器上，俄罗斯学者在这方面进行了深入的研究，取得了显著的进展。俄罗斯的磁阀式可控电 抗器已经大面积地推向了市场。在前苏联地区110、220、330kV系统安装有多套MCSR并发 挥了重要作用；现已开展接入500kv系统的研究，设计制造了单相试验样机。美国也计划在 电网中大规模采用MCSR。我国长期跟踪可控电抗器的研究，已在电气化铁路、IlOkV电网得到应用；自2005 年起开展500kV MCSR技术的攻关，并取得较好研究成果。由中国电力科学研究院与特变电 工沈阳变压器集团有限公司联合设计开发的我国首套500kV磁控式并联电抗器装设于峡 江II线江陵(荆州)换流站侧，2007年9月完成调试并顺利通过试运行。该示范工程实现 100%国产化，我国拥有完全的知识产权。虽然国内外都有成型的设备，但是在软件仿真方面发展缓慢，成熟商用软件PSCAD/EMTDC等都没有可控高抗的模型，因此可控高抗在开发、生产和运行等各个阶段需要 进行的调试、整定等工作还存在一定的难度。进行验证可控高抗装置功能和性能、校准装置 参数所需要的闭环试验也因为需要在动态模拟实验室中进行而涉及的投资较大，而且建模 和试验过程复杂，需要大量的维护工作等原因很难开展。近年来，基于全数字实时仿真系统的控制保护装置闭环试验平台逐渐得到应用， 该平台采用数字仿真方法模拟实际电力系统，通过数字-物理仿真接口将控制保护装置 接入仿真系统，从而对控制保护装置进行闭环试验。和基于动态模拟实验室的闭环试验 相比，该平台投资较小，建模和试验简单灵活，得到了较快发展，如国内外一些单位基于 RTDS (Real Time Digital Simulator，实时数字仿真装置)建立了 FACTS装置的闭环试验 平台，但是RTDS中没有可控高抗相关模型，因此对于可控高抗的闭环试验还需要开展大量 的建模工作，而且此类试验平台受RTDS自身限制，电网仿真规模较小，无法对大规模互联 电网进行精确仿真。西北电网近年来发展迅速，独特的330kV/750kV电压等级网架结构逐渐形成，风 电、太阳能等新能源大量建设，系统迫切需要进行无功调节和过电压抑制相关研究。如何建 设适合于西北电网的可控高抗系统动态测试方法，结合西北电网地域广大、网架结构特殊 等特点，实现大电网背景下的可控高抗系统动态性能验证过程，是我们目前关注的交点。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种电力系统可控高抗系统控制器的动态试验平台， 基于该试验平台能够对数字量和模拟量的精确转换，实现将实际可控高抗系统控制器接入 数字仿真系统对可控高抗的数学模型进行控制，实现动态闭环试验。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案一种电力系统可控高抗系统控制器的动态试验平台，包括建模单元、计算单元、数 模实时转换模块、功率放大器、可控高抗控制器和录波仪；所述建模单元、计算单元、数模实 时转换模块和功率放大器依次连接；所述功率放大器、可控高抗控制器和录波仪之间两两 连接。 所述功率放大器包括一组线性电压电流功率放大器单元。所述建模单元、计算单元、数模实时转换模块依次通过千兆以太网连接。所述功率放大器包括一组线性电压电流功率放大器单元。相对于现有技术，本技术具有以下优点(1)包含可控高抗数学模型的建模单元通过数值计算方式实现对大型电力系统的 精确模拟，并通过数模实时转换模块将实际的可控高抗控制器接入数字电力系统中实现了 闭环控制，可以用于开展大电网背景下的控制保护装置闭环试验；(2)数模实时转换模块，可以输入输出常规电力系统元件的各个参数，没有特别的 限制，可灵活用于不同类型FACTS装置的闭环试验研究。本技术一种电力系统可控高抗系统控制器的动态试验平台通过包含可控高 抗数学模型在内的建模单元实现了对大规模电力系统的运行状况进行精确的模拟，并实现 了与实际可控高抗控制器的AO和DI接口，从而接入实际可控高抗控制器进行闭环试验，提 供了一种新的动态试验平台。因此，本技术可以进行数字模型搭建的大规模电力系统背景下的FACTS装置闭环试验，适用于电力系统各种FACTS装置的研制和试验过程。附图说明图1是本技术一种电力系统可控高抗系统控制器的动态试验平台的示意图；图2是本技术一种电力系统可控高抗系统控制器的动态试验平台工作原理 示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步详细描述。图1是本技术一种电力系统可控高抗系统控制器的动态试验平台的示意图， 表示了试验平台中各个部分之间的连接关系。如图1所示，本技术一种电力系统可控高抗系统控制器的动态试验平台主要 包括包含可控高抗数学模型的建模单元10，高性能计算单元20，数模实时转换模块30，功 率放大器40，可控高抗控制器50，录波仪60。包含可控高抗数学模型的建模单元10，是本试验方法的基础，用户通过该平台实 现电力系统的搭建、参数输入以及对试验参数的设置，并将相关数据及设定提交到高性能 计算单元20，并从高性能计算单元20接收试验反馈结果。实际试验中用户可以通过建模单 元10在仿真的电网任意地点、任意多处设置接入可控高抗模型，并设定并联母线为控制电 压输出接口，可控高抗的控制开关接收外部可控高抗控制器的控制信号，实现将可控高抗 控制器连接到数字仿真系统中的实际效果。高性能计算单元20，主要负责接受建模单元10上传的计算任务，模拟整个电力系 统的运行过程，并按照可控高抗接口的相关设置将相应的电气量通过数模实时转换模块30 的AO通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统可控高抗系统控制器的动态试验平台，其特征在于：包括建模单元（１０）、计算单元（２０）、数模实时转换模块（３０）、功率放大器（４０）、可控高抗控制器（５０）和录波仪（６０）；所述建模单元（１０）、计算单元（２０）、数模实时转换模块（３０）和功率放大器（４０）依次连接；所述功率放大器（４０）、可控高抗控制器（５０）和录波仪（６０）之间两两连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施荣，王峰，郑伟杰，张星，李刚，李亚搂，孙强，徐得超，胡晓菁，张林，
申请(专利权)人：西北电网有限公司，中国电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：87