[发明专利]海上风电经VSC‑MTDC输电并网系统的动态模拟系统

摘要

本发明公开了一种海上风电经VSC‑MTDC输电并网系统的动态模拟系统，给出了并网系统主电路框架，完善了监控系统的设计方案，提出了基于中央监控系统和换流站监控系统双层结构的监控系统构架，给出了风机模拟装置监控系统与换流站监控系统的接口方案，设计了VSC‑MTDC输电系统网侧换流站间的协调控制方法。本发明有益效果是为海上风电经VSC‑MTDC输电并网系统的系统方案、控制系统设计、控制策略研究、动态响应特性分析提供一个可靠方便的研究平台，为系统工程开发和调试提供一个良好的测试环境。

主权项

一种海上风电经VSC‑MTDC输电并网系统的动态模拟系统，其特征是：包括运行调度中心、换流站、海上风电场、直流网络和交流网络，其中：所述运行调度中心设置有中央监控系统，用于负责海上风电经VSC‑MTDC输电并网系统的实时监视与控制；所述中央监控系统设备有前置数据服务器、数据服务器、应用程序服务器、SCADA服务器、工作站、集中显示屏以及通信网络，其中：所述前置数据服务器，用于监控数据的预处理、筛选和格式化； 所述数据服务器，用于数据的储存和管理；所述应用程序服务器，用于储存和运行应用程序；所述SCADA服务器，用于实现并网系统的实时监视与控制；所述工作站是人机交互的硬件设备，作为进行监视和控制的工作平台；所述通信网络，用于实现运行调度中心内部各设备间、与换流站监控系统间的数据传输与交互；所述换流站，包括风电场换流站和网侧换流站，均设有监控系统，包括换流站监控主站、监控终端、数据采集终端、站内GPS时钟模块以及站内网络，所述换流站监控主站用于换流站内所有设备的实时监测与控制，实时上传状态信息至中央监控系统并接收中央监控系统下发的指令；所述监控终端通过数据采集电路采集换流站的实时状态信息，通过固态开关监控电路实时地监测、控制固态开关，通过全控型半导体开关器件的监控电路来实现开关器件的监测与控制，通过其通信模块实时上传状态信息并接收换流站监控主站的下发指令；所述数据采集终端用于实时地采集换流站的交、直流电气量状态信息；所述站内GPS时钟模块用于换流站监控系统的精确定时，所述站内网络负责实现换流站监控计算机与监控终端、数据采集终端间的通信；所述海上风电场包括若干台风机模拟装置，且接入换流站的交流侧母线；所述直流网络采用直流线路构成相应的辐射状或环状网络结构，所述交流母线与无穷大电源或普通电网、发电机、变压器、线路以及综合负荷相连；所述中央监控系统采用客户端/服务器的架构，包括实时监测模块、控制模块、辅助决策模块、故障录波与分析模块、通信模块以及外部接口模块，其中：所述实时监测模块，用于负责实时地收集、监视与显示各换流站及其交流侧电网的状态信息和运行信息，并负责非正常运行设备、故障设备的告警；所述控制模块，接收电力系统调度中心发出的控制指令，实现VSC‑MTDC输电并网系统的启停控制、换流站控制模式的选择、换流站控制指令值计算、紧急控制和辅助控制；所述辅助决策模块，利用离线计算和在线计算两种手段，结合相应电网分析理论，实现直流系统运行状态的计算和预测、系统静态稳定性分析、系统暂态稳定性分析、系统可靠性评估和系统安全性评估；所述故障录波与分析模块，用于记录各换流站上传的所有数据信息，并进行数据回放、故障分析、故障诊断和打印报表；所述通信模块，用于显示直流系统各层次网络的运行状态，并提供自检、调试与测试；所述外部接口模块包括人机接口和开放接口，人机接口用于管理员访问、程序调试以及程序错误处理的系统软件维护工作，开放接口用于为高级应用程序访问中央监控系统提供统一规范的接口。