[发明专利]一种柔性直流输电实时仿真系统及其仿真方法

权利要求书

1.一种柔性直流输电实时仿真系统，包括有实时仿真平台、A套阀控装置、A套阀控信号转换装置、A套换流阀控制装置、A套站控装置、A套直流保护装置、A套直流测控装置、A套交流测控装置、B套阀控装置、B套阀控信号转换装置、B套换流阀控制装置、B套站控装置、B套直流保护装置、B套直流测控装置、B套交流测控装置、集中录波装置，其中实时仿真平台通过A套阀控信号转换装置与A套阀控装置连接，A套阀控装置与A套换流阀控制装置连接，A套换流阀控制装置与A套站控装置连接，实时仿真平台通过信号接口屏分别与A套直流保护装置、A套直流测控装置、A套交流测控装置连接及与集中录波装置连接；同样，实时仿真平台通过B套阀控信号转换装置与B套阀控装置连接，B套阀控装置与B套换流阀控制装置连接，B套换流阀控制装置与B套站控装置连接，实时仿真平台通过信号接口屏分别与B套直流保护装置、B套直流测控装置、B套交流测控装置连接及与集中录波装置连接。

2.根据权利要求1所述的柔性直流输电实时仿真系统，其特征在于上述A套站控装置、A套直流保护装置、A套直流测控装置、A套交流测控装置均与站控SCADA连接；B套站控装置、B套直流保护装置、B套直流测控装置、B套交流测控装置均与站控SCADA连接。

3.根据权利要求2所述的柔性直流输电实时仿真系统，其特征在于上述A套换流阀控制装置与B套换流阀控制装置连接，且A套换流阀控制装置及B套换流阀控制装置均与站控SCADA连接。

4.根据权利要求3所述的柔性直流输电实时仿真系统，其特征在于上述站控SCADA通过远动装置与集控SCADA连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的柔性直流输电实时仿真系统，其特征在于上述A套换流阀控制装置与B套换流阀控制装置连接，且A套换流阀控制装置及B套换流阀控制装置与集中录波装置连接。

6.根据权利要求5所述的柔性直流输电实时仿真系统，其特征在于上述A套阀控信号转换装置及B套阀控信号转换装置与集中录波装置连接。

7.根据权利要求5所述的柔性直流输电实时仿真系统，其特征在于上述A套阀控信号转换装置及B套阀控信号转换装置与集中录波装置连接。

8.一种柔性直流输电实时仿真系统的仿真方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)构建实时仿真平台与柔直控制保护系统和阀控系统的闭环仿真环境，并确定控制系统层级间功能划分；

(2)在实时仿真平台中完成系统建模和模块化多电平换流阀(MMC)等效仿真建模,把IGBT开关器件和续流二极管简化成可开关的R_on/R_off数值，将子模块电容离散化一个等效电流源并联一个R_c＝Δt/2C的电阻，获得每一桥臂的戴维宁等效电路；

(3)在实时仿真平台上实现柔直系统模型的运算资源分配,使得MMC模型运行于FPGA上，交流电网和直流场的模型运行在CPU上，CPU和FPGA之间每隔10μs～30μs交换一次数据；

(4)定义柔直系统合并单元传输的模拟量和数字量信号，由实时仿真平台通过专用接口屏将信号传送给控制保护系统各层级；

(5)通过基于数据链路层的Aurora快速通讯协议实现模块化多电平换流阀(MMC)与阀控系统的数据交换，在每隔10μs～30μs，阀控装置将换流阀每个桥臂的触发脉冲信号通过Aurora协议打包后，通过光纤传递给实时仿真系统，实时仿真系统将接收到的内容通过Aurora协议解码，传送给基于FPGA模型的柔直换流阀对应的桥臂，实现换流阀功率模块的状态监测及控制；

(6)实现一个桥臂内若干模块化多电平换流阀(MMC)子模块电压和桥臂电感电流的计算值同样实时地输出给阀控装置，阀控装置将接收到的内容通过Aurora协议解码，实现电容均压，环流抑制等控制及阀级控制保护功能，处理后的信号传递给换流器级控制和上层控制，从而实现闭环的仿真系统的稳态和暂态工况。

9.根据权利要求8所述的柔性直流输电实时仿真系统的仿真方法，其特征在于上述实时仿真平台是RT-LAB实时仿真平台。

10.根据权利要求9所述的柔性直流输电实时仿真系统的仿真方法，其特征在于上述步骤(3)MMC模型运行于FPGA上的仿真步长为250ns，交流电网和直流场的模型运行在CPU上的仿真步长为20μs，CPU和FPGA之间每20μs交换一次数据；上述步骤(5)在每隔20μs，阀控装置将换流阀每个桥臂的触发脉冲信号通过Aurora协议打包后，通过光纤传递给实时仿真系统。