一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置，包括基于電流源型換流器的整流換流站，基于電流源型換流器的整流換流站的一側(cè)與送電側(cè)交流電網(wǎng)連接，另一側(cè)與直流電網(wǎng)連接；基于電流源型換流器的逆變換流站的一側(cè)與直流電網(wǎng)連接，另一側(cè)與動(dòng)模交流電網(wǎng)連接；基于電壓源型換流器的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站的一側(cè)與模擬發(fā)電機(jī)組連接，另一側(cè)與直流電網(wǎng)連接，基于電壓源型換流器的網(wǎng)側(cè)換流站的一側(cè)與直流電網(wǎng)連接，另一側(cè)與動(dòng)模交流電網(wǎng)連接。本實(shí)用新型提出了一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置，以為直流電網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)建方案、調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制保護(hù)策略研究、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性分析提供一個(gè)可靠方便的研究平臺(tái)，為系統(tǒng)工程開發(fā)和調(diào)試提供一個(gè)良好的測(cè)試環(huán)境。
【專利說明】
一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電氣技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展和日益完善，基于電流源型換流器和電壓源型換流器的高壓直流輸電工程逐漸增多，形成了不同輸電類型、電壓、容量和落點(diǎn)的多條直流線路共存于同一電網(wǎng)的輸電方式，形成了混合直流電網(wǎng)的雛形。為了實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建，必須對(duì)混合直流電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、調(diào)度控制和繼電保護(hù)等方面進(jìn)行詳細(xì)的研究。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問題，提供了一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置，用于在動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)室下研究混合直流電網(wǎng)的構(gòu)建方法和調(diào)度保護(hù)策略，本裝置可以為直流電網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)建方案、調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制保護(hù)策略研究、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性分析提供一個(gè)可靠方便的研究平臺(tái)，為系統(tǒng)工程開發(fā)和調(diào)試提供一個(gè)良好的測(cè)試環(huán)境。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置，包括基于電流源型換流器(LCC)的整流換流站，所述基于電流源型換流器的整流換流站的一側(cè)與送電側(cè)交流電網(wǎng)連接，另一側(cè)與直流電網(wǎng)連接;基于電流源型換流器的逆變換流站的一側(cè)與直流電網(wǎng)連接，另一側(cè)與動(dòng)模交流電網(wǎng)連接；
[0006]基于電壓源型換流器(VSC)的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站的一側(cè)與模擬發(fā)電機(jī)組連接，另一側(cè)與直流電網(wǎng)連接，基于電壓源型換流器的網(wǎng)側(cè)換流站的一側(cè)與直流電網(wǎng)連接，另一側(cè)與動(dòng)模交流電網(wǎng)連接；
[0007]所述基于電流源型換流器的整流換流站、基于電流源型換流器的逆變換流站、基于電壓源型換流器的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站及基于電壓源型換流器的網(wǎng)側(cè)換流站分別設(shè)有整流站監(jiān)控系統(tǒng)、逆變站監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及網(wǎng)側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集交直流側(cè)電壓電流、開關(guān)量和換流器狀態(tài)信息，下發(fā)所有開關(guān)的控制信號(hào);所述整流站監(jiān)控系統(tǒng)、逆變站監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及網(wǎng)側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)都與運(yùn)行監(jiān)控中心進(jìn)行通信。
[0008]所述運(yùn)行監(jiān)控中心設(shè)置有中央監(jiān)視與控制系統(tǒng)，用于負(fù)責(zé)混合直流電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制;所述中央監(jiān)視與控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)收集各換流站的狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)各換流站的實(shí)時(shí)控制。
[0009]所述中央監(jiān)視與控制系統(tǒng)采用客戶端服務(wù)器的架構(gòu)。
[0010]所述基于電流源型換流器的整流換流站包括交流母線I，所述交流母線I分別通過固態(tài)開關(guān)與正極換流變壓器1、負(fù)極換流變壓器I相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器檢測(cè)交流母線I電壓信號(hào)；
[0011]正極換流變壓器I和負(fù)極換流變壓器I分別通過固態(tài)開關(guān)與正極整流換流器和負(fù)極整流換流器相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)；
[0012]正極整流換流器的正極和負(fù)極整流換流器的負(fù)極分別與一個(gè)平波電抗器I相連接;正極整流換流器的負(fù)極和負(fù)極整流換流器的正極相連接，并通過直流接地電阻I接入接地極;兩個(gè)平波電抗器I分別通過固態(tài)開關(guān)與直流線路相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)；
[0013]正極整流換流器、負(fù)極整流換流器、所有的電流互感器以及電壓互感器都與整流站監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信;交流母線I還連接有高通濾波器組和雙調(diào)諧濾波器組。
[0014]所述基于電流源型換流器的逆變換流站包括交流母線II，所述交流母線II的一側(cè)與動(dòng)模交流電網(wǎng)連接，另一側(cè)分別通過固態(tài)開關(guān)與正極換流變壓器I1、負(fù)極換流變壓器II相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器檢測(cè)交流母線II電壓信號(hào)；
[0015]正極換流變壓器II和負(fù)極換流變壓器II分別通過固態(tài)開關(guān)與正極逆變換流器和負(fù)極逆變換流器相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)；
[0016]正極逆變換流器的正極和負(fù)極逆變換流器的負(fù)極分別與一個(gè)平波電抗器II相連接;正極逆變換流器的負(fù)極和負(fù)極逆變換流器的正極相連接，并通過直流接地電阻II接入接地極;兩個(gè)平波電抗器II分別通過固態(tài)開關(guān)與直流線路相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)；
[0017]正極逆變換流器、負(fù)極逆變換流器、所有的電流互感器以及電壓互感器都與逆變站監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信;交流母線II還連接有高通濾波器組和雙調(diào)諧濾波器組。
[0018]所述基于電壓源型換流器的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站包括交流母線III，交流母線III分別通過固態(tài)開關(guān)與正極換流變壓器II1、負(fù)極換流變壓器III相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器檢測(cè)交流母線III的電壓信號(hào);正極換流變壓器II1、負(fù)極換流變壓器III分別通過固態(tài)開關(guān)與正極限流電阻1、負(fù)極限流電阻I相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)；
[0019]正極限流電阻I和負(fù)極限流電阻I的兩端分別并聯(lián)有固態(tài)開關(guān)，正極限流電阻1、正極交流電抗器I及正極電壓源型換流器I依次串聯(lián)，負(fù)極限流電阻1、負(fù)極交流電抗器I及負(fù)極電壓源型換流器I依次串聯(lián)，通過電壓互感器和電流互感器分別測(cè)量正極電壓源型換流器1、負(fù)極電壓源型換流器I的交流出口電壓和流出電流；
[0020]正極電壓源型換流器1、負(fù)極電壓源型換流器I的直流側(cè)分別接入一個(gè)直流電容器，正極電壓源型換流器I的直流側(cè)正極通過固態(tài)開關(guān)與直流線路相連接，正極電壓源型換流器I的負(fù)極與負(fù)極電壓源型換流器I的正極連接，并通過直流接地電阻III與直流接地極相連接;負(fù)極電壓源型換流器I的直流側(cè)負(fù)極通過固態(tài)開關(guān)與直流線路相連接;采用電壓互感器和電流互感器分別測(cè)量正極電壓源型換流器I的正極直流電壓和正極電流;采用電壓互感器和電流互感器分別測(cè)量負(fù)極電壓源型換流器I的負(fù)極直流電壓和負(fù)極電流；
[0021]正極電壓源型換流器1、負(fù)極電壓源型換流器1、所有的電壓互感器及電流互感器都與發(fā)電機(jī)側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信。
[0022]所述基于電壓源型換流器的網(wǎng)側(cè)換流站包括交流母線IV，交流母線IV分別通過固態(tài)開關(guān)與正極換流變壓器IV、負(fù)極換流變壓器IV相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器檢測(cè)交流母線IV的電壓信號(hào);正極換流變壓器IV、負(fù)極換流變壓器IV分別通過固態(tài)開關(guān)與正極限流電阻I1、負(fù)極限流電阻II相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)；
[0023]正極限流電阻II和負(fù)極限流電阻II的兩端分別并聯(lián)有固態(tài)開關(guān)，正極限流電阻
I1、正極交流電抗器II及正極電壓源型換流器II依次串聯(lián)，負(fù)極限流電阻I1、負(fù)極交流電抗器II及負(fù)極電壓源型換流器II依次串聯(lián)，通過電壓互感器和電流互感器分別測(cè)量正極電壓源型換流器I1、負(fù)極電壓源型換流器II的交流出口電壓和流出電流；
[0024]正極電壓源型換流器I1、負(fù)極電壓源型換流器II的直流側(cè)分別接入一個(gè)直流電容器，正極電壓源型換流器II的直流側(cè)正極通過固態(tài)開關(guān)與直流線路相連接，正極電壓源型換流器II的負(fù)極與負(fù)極電壓源型換流器II的正極連接，并通過直流接地電阻IV與直流接地極相連接;負(fù)極電壓源型換流器II的直流側(cè)負(fù)極通過固態(tài)開關(guān)與直流線路相連接;采用電壓互感器和電流互感器分別測(cè)量正極電壓源型換流器II的正極直流電壓和正極電流;采用電壓互感器和電流互感器分別測(cè)量負(fù)極電壓源型換流器II的負(fù)極直流電壓和負(fù)極電流；
[0025]正極電壓源型換流器I1、負(fù)極電壓源型換流器I1、所有的電壓互感器及電流互感器都與網(wǎng)側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信。
[0026]所述模擬發(fā)電機(jī)組接入基于電壓源型換流器的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站的交流側(cè)母線;所述模擬發(fā)電機(jī)組采用風(fēng)電機(jī)組、火電機(jī)組、水電機(jī)組或核電機(jī)組的模擬裝置。
[0027]所述直流電網(wǎng)采用直流線路構(gòu)成相應(yīng)的輻射狀或環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0028]所述送電側(cè)交流電網(wǎng)的交流母線與無窮大電源相連接。
[0029]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0030]本實(shí)用新型提出了一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置，以為直流電網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)建方案、調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制保護(hù)策略研究、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性分析提供一個(gè)可靠方便的研究平臺(tái)，為系統(tǒng)工程開發(fā)和調(diào)試提供一個(gè)良好的測(cè)試環(huán)境。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為混合直流電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖2為基于LCC整流換流站的主電路結(jié)構(gòu)圖；
[0033]圖3為基于LCC逆變換流站的主電路結(jié)構(gòu)圖；
[0034]圖4為基于VSC的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站的主電路結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖5為基于VSC的網(wǎng)側(cè)換流站的主電路結(jié)構(gòu)圖；
[0036]其中，1.送電側(cè)交流電網(wǎng)，2.動(dòng)模交流電網(wǎng)，3.模擬發(fā)電機(jī)組；
[0037]2.1交流母線I，2.2正極換流變壓器I，2.3正極整流換流器，2.4平波電抗器1,2.5直流線路，2.6直流接地電阻I，2.7接地極，2.8負(fù)極換流變壓器I，2.9負(fù)極整流換流器，2.10高通濾波器組，2.11雙調(diào)諧濾波器組；
[0038]3.1交流母線II，3.2正極換流變壓器II，3.3正極逆變換流器，3.4平波電抗器II，3.5直流接地電阻II，3.6負(fù)極換流變壓器II，3.7負(fù)極逆變變壓器；
[0039]4.1交流母線III，4.2正極換流變壓器III，4.3正極限流電阻I，4.4正極交流電抗器I，4.5正極電壓源型換流器I，4.6直流電容器，4.8直流接地電阻III，4.9負(fù)極換流變壓器III，4.10負(fù)極限流電阻I，4.11負(fù)極交流電抗器I，4.12負(fù)極電壓源型換流器I;
[0040]5.1交流母線IV，5.2正極換流變壓器IV，5.3正極限流電阻II，5.4正極交流電抗器
11,5.5正極電壓源型換流器II，5.6直流接地電阻IV，5.7負(fù)極換流變壓器IV，5.8負(fù)極限流電阻II，5.9負(fù)極交流電抗器II，5.10負(fù)極電壓源型換流器II。
【具體實(shí)施方式】
:
[0041 ]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明:
[0042]—種新型混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置包括運(yùn)行監(jiān)控中心、基于LCC整流換流站、基于LCC逆變換流站、基于VSC的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站、基于VSC的網(wǎng)側(cè)換流站、模擬發(fā)電機(jī)組3、送電側(cè)交流電網(wǎng)1、直流電網(wǎng)、動(dòng)模交流電網(wǎng)2。如圖1所示，LCCl?LCC X為基于LCC整流換流站，LCCx+1?LCC x+y為基于LCC逆變換流站，VSCl?VSC m為基于VSC的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站，VSCm+1?VSCm+n為基于VSC的網(wǎng)側(cè)換流站，SLl?SLx為運(yùn)行監(jiān)控中心與基于LCC整流換流站I?X的通信信道，SLx+Ι?SLx+y為運(yùn)行監(jiān)控中心與基于LCC逆變換流站x+1?x+y的通信信道，SVl?SVm為運(yùn)行監(jiān)控中心的中央監(jiān)控系統(tǒng)與基于VSC的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站I?m的通信信道，SVm+1?SVm+n為運(yùn)行監(jiān)控中心與基于VSC的網(wǎng)側(cè)換流站m+1?m+n的通信信道。其中，基于LCC整流換流站I?X與送電側(cè)交流電網(wǎng)I相連接，基于VSC的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站I?m與模擬發(fā)電機(jī)組3相連接，基于LCC逆變換流站x+1?x+y與動(dòng)模交流電網(wǎng)2相連接，基于VSC的網(wǎng)側(cè)換流站m+1?m+n與動(dòng)模交流電網(wǎng)2相連接。
[0043]如圖1所示，運(yùn)行監(jiān)控中心的中央監(jiān)控系統(tǒng)通過通信信道SLl?SLx分別與X個(gè)基于LCC整流換流站進(jìn)行交互，通過通信信道SLx+Ι?SLx+y與y個(gè)基于LCC逆變換流站進(jìn)行交互，通過通信信道SVl?SVm與m個(gè)基于VSC的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站進(jìn)行交互，通過通信信道SVm+1?SVm+n與η個(gè)基于VSC的網(wǎng)側(cè)換流站進(jìn)行交互。
[0044]圖1中，直流網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)實(shí)際需求搭建成輻射狀或環(huán)狀等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，直流線路采用等效電阻或T型、P型集中模型進(jìn)行物理等值。送電側(cè)交流電網(wǎng)I和動(dòng)模交流電網(wǎng)2采用動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室模擬電網(wǎng)的一條交流母線，該交流母線可與無窮大電源或普通電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)、變壓器、線路以及綜合負(fù)荷相連，以用來模式實(shí)際電網(wǎng)。
[0045]如圖2和圖3所示，LCC換流站可以分為整流換流站和逆變換流站?；贚CC整流換流站和基于LCC逆變換流站采用除了換流器結(jié)構(gòu)外，兩種換流站具有相同的主電路和監(jiān)控系統(tǒng)。換流站的主電路主要由正極系統(tǒng)和負(fù)極系統(tǒng)構(gòu)成，其主要元件包括換流站交流側(cè)母線、換流變壓器、整流換流器或逆變換流器、平波電抗器、直流線路、直流接地電阻、直流接地極、高通濾波器組和雙調(diào)諧濾波器組組成。
[0046]如圖2所示，交流母線12.1分別通過固態(tài)開關(guān)Κ1、Κ4與正極換流變壓器12.2、負(fù)極換流變壓器12.8相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)11、14，通過電壓互感器檢測(cè)交流母線電壓信號(hào)Vl、V4。正極換流變壓器12.2、負(fù)極換流變壓器12.8分別通過固態(tài)開關(guān)K2、K5與正極整流換流器2.3和負(fù)極整流換流器2.9相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)12、15，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)V2、V5。正極整流換流器2.3和負(fù)極整流換流器2.9的直流側(cè)流出，正極整流換流器2.3的正極和負(fù)極整流換流器2.9的負(fù)極分別與一個(gè)平波電抗器12.4相連接;正極系統(tǒng)的負(fù)極和負(fù)極系統(tǒng)的正極相連接，也即是正極整流換流器的負(fù)極和負(fù)極整流換流器的正極相連接，并通過直流接地電阻12.6接入接地極2.7。平波電抗器12.4分別通過固態(tài)開關(guān)K3和K6與直流線路2.5相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)13、16，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)V3、V6。
[0047]整流站監(jiān)控系統(tǒng)通過Vl?Vll監(jiān)測(cè)正負(fù)極系統(tǒng)的電壓信號(hào)，通過Il?Il監(jiān)測(cè)正負(fù)極系統(tǒng)的電流信號(hào)，通過Kl?Kll監(jiān)測(cè)固態(tài)開關(guān)狀態(tài)并實(shí)現(xiàn)其控制，通過El?E2來監(jiān)測(cè)正、負(fù)極電壓源型換流器的狀態(tài)，通過Tl?T2來控制正、負(fù)極電流源型換流器，通過Rl?Rj來預(yù)留擴(kuò)展接口。
[0048]如圖3所示，交流母線113.1分別通過固態(tài)開關(guān)K12、K15與正極換流變壓器113.2、負(fù)極換流變壓器113.6相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)112、115，通過電壓互感器檢測(cè)交流母線電壓信號(hào)V12、V15。正極換流變壓器113.2、負(fù)極換流變壓器113.6分別通過固態(tài)開關(guān)K13、K16與正極逆變換流器3.3和負(fù)極逆變換流器3.7相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)113、116，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)V13、Vl6。正極逆變換流器3.3和負(fù)極逆變換流器3.7的直流側(cè)流出，正極逆變換流器3.3的正極和負(fù)極逆變換流器3.7的負(fù)極分別與一個(gè)平波電抗器113.4相連接;正極系統(tǒng)的負(fù)極和負(fù)極系統(tǒng)的正極相連接，也即是正極逆變換流器3.3的負(fù)極和負(fù)極逆變換流器3.7的正極相連接，并通過直流接地電阻113.5接入接地極2.7。平波電抗器113.4分別通過固態(tài)開關(guān)K14和Κ17與直流線路2.5相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)114、117，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)Vl 4、Vl 7。
[0049]逆變換站監(jiān)控系統(tǒng)通過V12?V22監(jiān)測(cè)正負(fù)極系統(tǒng)的電壓信號(hào)，通過112?122監(jiān)測(cè)正負(fù)極系統(tǒng)的電流信號(hào)，通過Κ12?Κ22監(jiān)測(cè)固態(tài)開關(guān)狀態(tài)并實(shí)現(xiàn)其控制，通過Ε3?Ε4來監(jiān)測(cè)正、負(fù)極電壓源型換流器的狀態(tài)，通過Τ3?Τ4來控制正、負(fù)極電流源型換流器，通過Rl?Rj來預(yù)留擴(kuò)展接口。
[0050]如圖4和圖5所示，VSC換流站可以分為基于VSC的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站和基于VSC的網(wǎng)側(cè)換流站。兩者具有相同的主電路和監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，唯一不同的是，基于VSC的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行交互。換流站的主電路主要由正極系統(tǒng)和負(fù)極系統(tǒng)構(gòu)成，其主要元件包括換流站交流側(cè)母線、換流變壓器、限流電阻、交流電抗器、換流器、直流電容器、直流線路、直流接地電阻和直流接地極組成。
[0051 ] 如圖4所示，交流母線1114.1分別通過固態(tài)開關(guān)Κ41、Κ45與正極換流變壓器III4.2、負(fù)極換流變壓器ΙΙΙ4.9相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)141、145，通過電壓互感器檢測(cè)交流母線電壓信號(hào)V41、V45。正極換流變壓器III 4.2、負(fù)極換流變壓器III4.9分別通過固態(tài)開關(guān)K42、K46與正極限流電阻I 4.3、負(fù)極限流電阻14.10相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)142、146，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)V42、V46 ο正極限流電阻I 4.3、負(fù)極限流電阻14.10分別與固態(tài)開關(guān)Κ43、Κ47并聯(lián)，并分別與正極交流電抗器14.4和負(fù)極交流電抗器14.11相連接，最終與正極電壓源型換流器14.5和負(fù)極電壓源型換流器14.12相連接。通過電壓互感器和電流互感器分別測(cè)量正極電壓源型換流器14.5和負(fù)極電壓源型換流器14.12的交流出口電壓￥43、￥47和流出電流143、147。正極電壓源型換流器14.5和負(fù)極電壓源型換流器14.12的直流側(cè)均接入直流電容器4.6。正極電壓源型換流器14.5的直流側(cè)正極與固態(tài)開關(guān)Κ44、直流線路2.5相連接，負(fù)極與直流接地電阻1114.8、直流接地極相連接，并采用電壓互感器測(cè)量其正極直流電壓V44，采用電流互感器測(cè)量其正極電流144。負(fù)極電壓源型換流器14.12的直流側(cè)負(fù)極與固態(tài)開關(guān)Κ48、直流線路2.5相連接，正極與直流接地電阻1114.8、直流接地極連接，并采用電壓互感器測(cè)量其負(fù)極直流電壓V48，采用電流互感器測(cè)量其負(fù)極電流148。
[0052]基于VSC的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站通過V41?V48監(jiān)測(cè)正負(fù)極系統(tǒng)的電壓信號(hào)，通過141?148監(jiān)測(cè)正負(fù)極系統(tǒng)的電流信號(hào)，通過K41?K48監(jiān)測(cè)固態(tài)開關(guān)狀態(tài)并實(shí)現(xiàn)其控制，通過E5?E6來監(jiān)測(cè)正、負(fù)極電壓源型換流器的狀態(tài)，通過T5?T6來控制正、負(fù)極電壓源型換流器，通過Rl?Rj來預(yù)留擴(kuò)展接口。
[0053]基于VSC的發(fā)電機(jī)側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)還通過SI?Si接口與發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)通信，以獲取模擬發(fā)電機(jī)組3的實(shí)時(shí)信息，并實(shí)現(xiàn)模擬發(fā)電機(jī)組3的協(xié)調(diào)控制。
[0054]如圖5所示，交流母線IV5.1分別通過固態(tài)開關(guān)K51、K55與正極換流變壓器IV5.2、負(fù)極換流變壓器IV5.7相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)151、155，通過電壓互感器檢測(cè)交流母線電壓信號(hào)V51、V55。正極換流變壓器IV 5.2、負(fù)極換流變壓器IV5.7分別通過固態(tài)開關(guān)K52、K56與正極限流電阻II 5.3、負(fù)極限流電阻115.8相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)152、156，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)V52、V56。正極限流電阻I 15.3、負(fù)極限流電阻115.6分別與固態(tài)開關(guān)Κ53、Κ57并聯(lián)，并分別與正極交流電抗器115.4和負(fù)極交流電抗器115.9相連接，最終分別與正極電壓源型換流器115.5和負(fù)極電壓源型換流器115.10相連接。通過電壓互感器和電流互感器分別測(cè)量正極電壓源型換流器115.5和負(fù)極電壓源型換流器115.10的交流出口電壓V53、V57和流出電流153、157。正極電壓源型換流器14.5和負(fù)極電壓源型換流器14.12的直流側(cè)均接入直流電容器4.6。正極電壓源型換流器115.5的直流側(cè)正極與固態(tài)開關(guān)Κ54、直流線路2.5相連接，負(fù)極與直流接地電阻IV5.6、直流接地極相連接，并采用電壓互感器測(cè)量其正極直流電壓V54，采用電流互感器測(cè)量其正極電流154。負(fù)極電壓源型換流器115.10的直流側(cè)負(fù)極與固態(tài)開關(guān)Κ58、直流線路2.5相連接，正極也與直流接地電阻IV5.6、直流接地極連接，并采用電壓互感器測(cè)量其負(fù)極直流電壓V58，采用電流互感器測(cè)量其負(fù)極電流158。
[0055]基于VSC的網(wǎng)側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)通過V51?V58監(jiān)測(cè)正負(fù)極系統(tǒng)的電壓信號(hào)，通過151?158監(jiān)測(cè)正負(fù)極系統(tǒng)的電流信號(hào)，通過Κ51?Κ58監(jiān)測(cè)固態(tài)開關(guān)狀態(tài)并實(shí)現(xiàn)其控制，通過Ε7?Ε7來監(jiān)測(cè)正、負(fù)極電壓源型換流器的狀態(tài)，通過Τ7?Τ7來控制正、負(fù)極電壓源型換流器，通過Rl?Rj來預(yù)留擴(kuò)展接口。
[0056]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置，其特征是，包括基于電流源型換流器的整流換流站，所述基于電流源型換流器的整流換流站的一側(cè)與送電側(cè)交流電網(wǎng)連接，另一側(cè)與直流電網(wǎng)連接;基于電流源型換流器的逆變換流站的一側(cè)與直流電網(wǎng)連接，另一側(cè)與動(dòng)模交流電網(wǎng)連接； 基于電壓源型換流器的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站的一側(cè)與模擬發(fā)電機(jī)組連接，另一側(cè)與直流電網(wǎng)連接，基于電壓源型換流器的網(wǎng)側(cè)換流站的一側(cè)與直流電網(wǎng)連接，另一側(cè)與動(dòng)模交流電網(wǎng)連接； 所述基于電流源型換流器的整流換流站、基于電流源型換流器的逆變換流站、基于電壓源型換流器的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站及基于電壓源型換流器的網(wǎng)側(cè)換流站分別設(shè)有整流站監(jiān)控系統(tǒng)、逆變站監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及網(wǎng)側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集交直流側(cè)電壓電流、開關(guān)量和換流器狀態(tài)信息，下發(fā)所有開關(guān)的控制信號(hào);所述整流站監(jiān)控系統(tǒng)、逆變站監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及網(wǎng)側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)都與運(yùn)行監(jiān)控中心進(jìn)行通信。2.如權(quán)利要求1所述的一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置，其特征是，所述運(yùn)行監(jiān)控中心設(shè)置有中央監(jiān)視與控制系統(tǒng)，用于負(fù)責(zé)混合直流電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制;所述中央監(jiān)視與控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)收集各換流站的狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)各換流站的實(shí)時(shí)控制。3.如權(quán)利要求2所述的一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置，其特征是，所述中央監(jiān)視與控制系統(tǒng)采用客戶端服務(wù)器的架構(gòu)。4.如權(quán)利要求1所述的一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置，其特征是，所述基于電流源型換流器的整流換流站包括交流母線I，所述交流母線I分別通過固態(tài)開關(guān)與正極換流變壓器1、負(fù)極換流變壓器I相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器檢測(cè)交流母線I電壓信號(hào)； 正極換流變壓器I和負(fù)極換流變壓器I分別通過固態(tài)開關(guān)與正極整流換流器和負(fù)極整流換流器相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)； 正極整流換流器的正極和負(fù)極整流換流器的負(fù)極分別與一個(gè)平波電抗器I相連接；正極整流換流器的負(fù)極和負(fù)極整流換流器的正極相連接，并通過直流接地電阻I接入接地極；兩個(gè)平波電抗器I分別通過固態(tài)開關(guān)與直流線路相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)； 正極整流換流器、負(fù)極整流換流器、所有的電流互感器以及電壓互感器都與整流站監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信;交流母線I還連接有高通濾波器組和雙調(diào)諧濾波器組。5.如權(quán)利要求1所述的一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置，其特征是，所述基于電流源型換流器的逆變換流站包括交流母線II，所述交流母線II的一側(cè)與動(dòng)模交流電網(wǎng)連接，另一側(cè)分別通過固態(tài)開關(guān)與正極換流變壓器I1、負(fù)極換流變壓器II相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器檢測(cè)交流母線II電壓信號(hào)； 正極換流變壓器II和負(fù)極換流變壓器II分別通過固態(tài)開關(guān)與正極逆變換流器和負(fù)極逆變換流器相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)； 正極逆變換流器的正極和負(fù)極逆變換流器的負(fù)極分別與一個(gè)平波電抗器II相連接;正極逆變換流器的負(fù)極和負(fù)極逆變換流器的正極相連接，并通過直流接地電阻II接入接地極;兩個(gè)平波電抗器II分別通過固態(tài)開關(guān)與直流線路相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)； 正極逆變換流器、負(fù)極逆變換流器、所有的電流互感器以及電壓互感器都與逆變站監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信;交流母線II還連接有高通濾波器組和雙調(diào)諧濾波器組。6.如權(quán)利要求1所述的一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置，其特征是，所述基于電壓源型換流器的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站包括交流母線III，交流母線III分別通過固態(tài)開關(guān)與正極換流變壓器II1、負(fù)極換流變壓器III相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器檢測(cè)交流母線III的電壓信號(hào);正極換流變壓器II1、負(fù)極換流變壓器III分別通過固態(tài)開關(guān)與正極限流電阻1、負(fù)極限流電阻I相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)； 正極限流電阻I和負(fù)極限流電阻I的兩端分別并聯(lián)有固態(tài)開關(guān)，正極限流電阻1、正極交流電抗器I及正極電壓源型換流器I依次串聯(lián)，負(fù)極限流電阻1、負(fù)極交流電抗器I及負(fù)極電壓源型換流器I依次串聯(lián)，通過電壓互感器和電流互感器分別測(cè)量正極電壓源型換流器1、負(fù)極電壓源型換流器I的交流出口電壓和流出電流； 正極電壓源型換流器1、負(fù)極電壓源型換流器I的直流側(cè)分別接入一個(gè)直流電容器，正極電壓源型換流器I的直流側(cè)正極通過固態(tài)開關(guān)與直流線路相連接，正極電壓源型換流器I的負(fù)極與負(fù)極電壓源型換流器I的正極連接，并通過直流接地電阻III與直流接地極相連接;負(fù)極電壓源型換流器I的直流側(cè)負(fù)極通過固態(tài)開關(guān)與直流線路相連接;采用電壓互感器和電流互感器分別測(cè)量正極電壓源型換流器I的正極直流電壓和正極電流;采用電壓互感器和電流互感器分別測(cè)量負(fù)極電壓源型換流器I的負(fù)極直流電壓和負(fù)極電流； 正極電壓源型換流器1、負(fù)極電壓源型換流器1、所有的電壓互感器及電流互感器都與發(fā)電機(jī)側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信。7.如權(quán)利要求1所述的一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置，其特征是，所述基于電壓源型換流器的網(wǎng)側(cè)換流站包括交流母線IV，交流母線IV分別通過固態(tài)開關(guān)與正極換流變壓器IV、負(fù)極換流變壓器IV相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器檢測(cè)交流母線IV的電壓信號(hào)；正極換流變壓器IV、負(fù)極換流變壓器IV分別通過固態(tài)開關(guān)與正極限流電阻I1、負(fù)極限流電阻II相連接，并通過電流互感器測(cè)量?jī)呻娐返碾娏餍盘?hào)，通過電壓互感器測(cè)量換流標(biāo)閥側(cè)電壓信號(hào)； 正極限流電阻II和負(fù)極限流電阻II的兩端分別并聯(lián)有固態(tài)開關(guān)，正極限流電阻I1、正極交流電抗器II及正極電壓源型換流器II依次串聯(lián)，負(fù)極限流電阻I1、負(fù)極交流電抗器II及負(fù)極電壓源型換流器II依次串聯(lián)，通過電壓互感器和電流互感器分別測(cè)量正極電壓源型換流器I1、負(fù)極電壓源型換流器II的交流出口電壓和流出電流； 正極電壓源型換流器I1、負(fù)極電壓源型換流器II的直流側(cè)分別接入一個(gè)直流電容器，正極電壓源型換流器II的直流側(cè)正極通過固態(tài)開關(guān)與直流線路相連接，正極電壓源型換流器II的負(fù)極與負(fù)極電壓源型換流器II的正極連接，并通過直流接地電阻IV與直流接地極相連接;負(fù)極電壓源型換流器II的直流側(cè)負(fù)極通過固態(tài)開關(guān)與直流線路相連接;采用電壓互感器和電流互感器分別測(cè)量正極電壓源型換流器II的正極直流電壓和正極電流;采用電壓互感器和電流互感器分別測(cè)量負(fù)極電壓源型換流器II的負(fù)極直流電壓和負(fù)極電流； 正極電壓源型換流器I1、負(fù)極電壓源型換流器I1、所有的電壓互感器及電流互感器都與網(wǎng)側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信。8.如權(quán)利要求1所述的一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置，其特征是，所述模擬發(fā)電機(jī)組接入基于電壓源型換流器的發(fā)電機(jī)側(cè)換流站的交流側(cè)母線;所述模擬發(fā)電機(jī)組采用風(fēng)電機(jī)組、火電機(jī)組、水電機(jī)組或核電機(jī)組的模擬裝置。9.如權(quán)利要求1所述的一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置，其特征是，所述直流電網(wǎng)采用直流線路構(gòu)成相應(yīng)的輻射狀或環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。10.如權(quán)利要求1所述的一種混合直流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模擬裝置，其特征是，所述送電側(cè)交流電網(wǎng)的交流母線與無窮大電源相連接。
【文檔編號(hào)】H02J3/36GK205453151SQ201620183956
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月10日
【發(fā)明人】任敬國(guó), 鄭建, 陳玉峰, 姚金霞, 辜超, 李秀衛(wèi), 袁海燕, 王輝, 李 杰, 王斌, 馬艷, 楊祎, 彭飛, 王建, 朱慶東, 白德盟, 師偉, 張振軍
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司