[发明专利]直流现场层模拟系统、数字实时仿真系统和闭环试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及直流现场层模拟系统、数字实时仿真系统和闭环试验系统。

背景技术

RTDS：全称为实时数字仿真仪(Real Tim Digital Simulator)，由加拿大曼尼托巴RTDS公司开发制造，是一种专门设计用于研究电力系统中电磁暂态现象的装置。

直流试验HVDC dynamic simulation test：利用数字仿真(RTDS)或物理仿真建立电力系统仿真模型，开展电力系统研究或控制保护试验。

高压直流输电站控系统的主要功能是系统主机向测控单元发出控制命令，测控单元将命令送到现场设备去执行，并将现场设备的状态返回给系统主机。可以看出，现场设备和测控单元是进行直流控制保护系统功能性能试验必不可少的重要环节。

直流换流站的现场设备众多，但RTDS实时数字仿真系统的仿真能力有限，1个Rack仅能计算54个接点和56个开关，因此只有交流系统、滤波器、换流变、换流阀，以及直接影响运行方式的主要开关能够在RTSD上模拟，其余大量的断路器、隔离开关、接地刀不能模拟。

在进行直流控制保护的功能性能试验时，考虑工期和成本让全部测控装置参加试验的可能性和必要性也不大，特别是在功能研发阶段，由于没有足够的测控单元、和现场设备，系统主机甚至面临？控无可控？的局面，站控的执行顺序、连锁逻辑等重要功能也不能得到测试

现有的开展高压直流控制保护仿真试验有2种途径：

1)由于大量一次设备(如断路器、隔离刀、接地刀等)、测控单元不能在RTDS模拟，只能通过简化站控程序，跳过对没有模拟设备的控制。

2)所有一次设备通过物理设备模拟，所有操控单元均参加试验。

目前现有的两种开展高压直流控制保护仿真试验的技术存在如下缺点：

1)通过修改站控程序完成试验，试验程序和实际工程程序不一致，试验作用明显降低

2)所有一次设备通过物理设备模拟，所有操控单元均参加试验。此种方案投资太大、接线复杂、试验周期长、占地面积巨大，虽然理论上是最真实的试验，但实际上并没有实施过。

发明内容

本发明的目的是提供一种拥有真实、可靠的试验环境的直流现场层模拟系统。

本发明的另一目的是提供一种数字实时仿真系统，以解决现有RTDS实时数字仿真系统的仿真能力有限的问题。

本发明还有一个目的是提供一种闭环试验系统，以解决现有试验系统的？控无可控？的问题。

本发明的直流现场层模拟系统的技术方案如下，该系统包括：

现场设备模型：用于模拟现场交直流开关场、交直流滤波器、换流变压器、SER顺序事件和辅助信号；

测控装置模型：能够分发操作命令、返回现场设备状态和采集模拟量；

通讯模型：设有数据采集卡和现场总线通讯卡；

读、写总线通讯卡模块：用于读取或写入通讯模型的现场总线通讯卡中的数据；

读、写采集卡模块：用于读取或写入通讯模型的数据采集卡中的数据；

所述现场总线通讯卡为两块Profibus卡，以实现系统的冗余切换功能。

本发明的数字实时仿真系统的技术方案如下，该系统包括实时数字仿真仪和直流现场层模拟系统，该直流现场层模拟系统包括：

现场设备模型：用于模拟现场交直流开关场、交直流滤波器、换流变压器、SER顺序事件和辅助信号；

测控装置模型：能够分发操作命令、返回现场设备状态和采集模拟量；

通讯模型：设有数据采集卡和现场总线通讯卡；

读、写总线通讯卡模块：用于读取或写入通讯模型的现场总线通讯卡中的数据；

读、写采集卡模块：用于读取或写入通讯模型的数据采集卡中的数据；

所述直流现场层模拟系统通过通讯模型和硬连线与实时数字仿真仪相连。

本发明的闭环试验系统的技术方案如下，该系统包括直流输电保护设备、实时数字仿真仪和直流现场层模拟系统，该直流现场层模拟系统包括：

现场设备模型：用于模拟现场交直流开关场、交直流滤波器、换流变压器、SER顺序事件和辅助信号；

测控装置模型：能够分发操作命令、返回现场设备状态和采集模拟量；

通讯模型：设有数据采集卡和现场总线通讯卡；

读、写总线通讯卡模块：用于读取或写入通讯模型的现场总线通讯卡中的数据；

读、写采集卡模块：用于读取或写入通讯模型的数据采集卡中的数据；

所述直流现场层模拟系统中的通讯模型通过硬连线与实时数字仿真仪相连，所述直流现场层模拟系统中的通讯模型通过现场总线与直流输电控制保护设备相连。