一種高壓直流輸電系統過電壓仿真培訓系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種高壓直流輸電系統過電壓仿真培訓系統，包含以下部分：高壓直流輸電系統過電壓理論知識庫、系統元件數學模型知識庫、直流保護庫、直流控制庫、仿真操作培訓庫以及用戶自用功能擴展模塊，用戶可以隨時學習高壓直流輸電系統各類過電壓產生機理，熟悉直流輸電工程各元件的數學模型，了解直流響應的保護和控制配置，以及進行具體的過電壓仿真操作培訓，深入全面了解高壓直流輸電系統過電壓。

【技術實現步驟摘要】
一種高壓直流輸電系統過電壓仿真培訓系統及方法
本專利技術涉及一種電壓仿真系統，特別涉及一種適用于高壓直流輸電系統過電壓仿真培訓系統。
技術介紹
目前我國特高壓直流輸電工程已經成為電網建設的主要趨勢之一，國網現已投運±800kV特高壓直流一回和±500kV高壓直流5回，南網在糯扎渡直流工程投運之后將有8回直流。隨著越來越多高壓直流工程的投運，更多的人需要進行高壓直流輸電系統的理論培訓，其中高壓直流輸電系統過電壓研究理論性很強，相關研究人員需要對過電壓理論有比較系統的認識。而實際操作人員并不全都具備這種理論基礎，因而在實際工作開展中會存在很大的局限性。采用人工授課的方法覆蓋面不夠廣、過渡時間比較長、連續性要求高，而且成本也很高，無法讓操作人員隨時隨地得到培訓。在需要加強相關操作人員對高壓直流輸電系統過電壓研究理論認識的需求下，急需一種可以實現所有操作人員都可以得到系統培訓的高壓直流輸電系統過電壓仿真培訓系統。
技術實現思路
本專利技術的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種高壓直流輸電系統過電壓仿真培訓系統。本專利技術的另一目的在于，提供一種高壓直流輸電系統過電壓仿真培訓系統的實現方法。為了達到上述第一目的，本專利技術采用以下技術方案：一種高壓直流輸電系統過電壓仿真培訓系統，包括過電壓理論知識庫、系統元件數學模型知識庫、直流保護庫、直流控制庫、仿真操作培訓庫以及用戶自用功能擴展模塊；所述過電壓理論知識庫，用于用戶進行具體過電壓理論的學習，了解過電壓產生機理；所述系統元件數學模型知識庫，用于用戶熟悉實際高壓直流輸電工程的各組成部分，建立相應的數學模型體系；所述直流保護庫，用于用戶了解實際高壓直流輸電工程保護區域劃分以及具體保護功能；所述直流控制庫，用于用戶了解實際高壓直流輸電工程控制系統的組成及其各項具體控制功能；所述仿真操作培訓庫，用于用戶在對高壓直流輸電工程有一定理論上的了解之后，集合實際工程的具體參數，了解各種過電壓工況下系統各項運行參數的變化；所述用戶自動功能擴展模塊，用于用戶對各庫的修改和完善，形成用戶自己特有的系統。優選的，所述電壓理論知識庫包括操作過電壓模塊和雷電過電壓模塊，所述操作過電壓模塊的仿真庫中每種過電壓工況有一個周波20ms的20組仿真數據，有保存的數據文件和輸出的波形，用戶可自己導出數據文件，進行數據的具體分析；所述雷電過電壓模塊，用于提供最終的仿真波形和數據，培訓系統提供一個±500kV直流輸電工程的仿真數據和一個±800kV特高壓直流輸電工程的仿真數據，也可根據實際需要進行具體定制。優選的，系統元件數學模塊知識庫包括高壓直流輸電工程的主要元件的數學模型，包括交流電源、交流濾波器、換流變壓器、換流閥、直流濾波器、平波電抗器、避雷器、直流線路和直流桿塔模型。優選的，所述直流保護庫模塊按照現有直流輸電工程的保護配置來進行分塊，包括交流母線保護、交流線路保護、交流濾波器保護、換流變壓器保護，換流器保護、直流母線保護、直流濾波器保護、直流線路保護、接地極線路保護和高速開關保護。優選的，所述直流控制庫模塊包含實際工程的完整保護配置：直流功率/電流控制、暫態穩定控制、電流平衡控制、電流裕度補償控制、極間功率轉移控制、過負荷控制、變壓器分接頭控制、定直流電流控制、定直流電壓控制、定熄弧角控制。優選的，所述仿真操作培訓庫里面包含了主要過電壓工況的仿真數據，每種過電壓工況都有具體的仿真數據，有保存的數據文件和輸出的波形，用戶可以自己導出數據文件，進行其他具體分析。優選的，所述用戶自用功能擴展模塊可以對各個理論模塊的增加和修改功、添加筆記功能，對仿真培訓模塊的數據導出和導入。為了達到上述第二目的，本專利技術采用以下技術方案：本實施例高壓直流輸電系統過電壓仿真培訓系統的實現方法，包括下述步驟：S1、一級模塊選擇，選擇過電壓理論知識庫、系統元件數學模型知識庫、直流保護庫、直流控制庫、仿真操作培訓庫以及用戶自用功能擴展模塊；S2、二級模塊選擇，選擇一級模塊對應下的二級模塊，若一級模塊下僅有二級模塊則選擇要了解的二級模塊，學習相關內容即可；S3、三級模塊選擇，若二級模塊下還有三級模塊，則在二級模塊下選擇需要使用的三級模塊即可；S4、整個系統最多有三級模塊，使用結束可以返回上一層或者返回主頁面，選擇其他需要使用的模塊。本專利技術與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：1、本專利技術的系統包含了高壓直流輸電系統過電壓的理論知識、數學模型并結合實際控制保護和仿真操作數據，內容廣泛，功能強大，將以往單一方向的深入結合起來，形成系統學習。2、適用范圍廣，所有的用戶可以隨時隨地使用本系統，系統全面的了解高壓直流輸電系統過電壓，改變了以往人工教學的模式，大大節約成本，增強實用性。3、用戶可以將系統和自己實際的工作相結合，對系統的內容進行更新和補充，完善系統功能，使系統能及時更新，并可以惠及到所有用戶。附圖說明圖1為本培訓系統的整體結構框圖；圖2為本培訓系統的過電壓理論知識庫結構框圖；圖3為本培訓系統的系統元件數學模型知識庫示意圖；圖4為本培訓系統的直流保護庫示意圖；圖5為本培訓系統的仿真操作培訓庫示意圖；圖6為本專利技術實施例中故障點的示意圖；圖7(a)-圖7(h)是本專利技術實施例中的仿真電壓波形圖；圖8(a)-圖8(d)是本專利技術實施例中的仿真電流波形圖；圖9(a)-圖9(h)是本專利技術實施例中的仿真觸發角波形圖；圖10(a)-圖10(d)是本專利技術實施例中的仿真保護動作波形圖；圖11(a)-圖11(i)是本專利技術實施例中的仿真避雷器應力波形圖。具體實施方式下面結合實施例及附圖對本專利技術作進一步詳細的描述，但本專利技術的實施方式不限于此。實施例請參照圖1，本專利技術高壓直流輸電系統過電壓培訓系統，包括六大模塊，過電壓理論知識庫模塊、系統元件數學模型庫模塊、直流保護庫模塊、直流控制庫模塊、仿真操作培訓庫模塊和用戶自用功能擴展模塊。模塊之間相對獨立又相互交叉，通過理論認識、熟悉模型、了解保護和控制到具體仿真操作，可以實現用戶有條理有步驟的系統掌握過電壓理論，用戶自用功能擴展可以編輯培訓內容、管理用戶相關資料。所述過電壓理論知識庫，用于用戶進行具體過電壓理論的學習，了解過電壓產生機理；所述系統元件數學模型知識庫，用于用戶熟悉實際高壓直流輸電工程的各組成部分，建立相應的數學模型體系；所述直流保護庫，用于用戶了解實際高壓直流輸電工程保護區域劃分以及具體保護功能；所述直流控制庫，用于用戶了解實際高壓直流輸電工程控制系統的組成及其各項具體控制功能；所述仿真操作培訓庫，用于用戶在對高壓直流輸電工程有一定理論上的了解之后，集合實際工程的具體參數，了解各種過電壓工況下系統各項運行參數的變化；所述用戶自動功能擴展模塊，用于用戶對各庫的修改和完善，形成用戶自己特有的系統。請參照圖2，所述過電壓理論知識庫，包括操作過電壓理論和雷電過電壓理論兩大模塊，操作過電壓理論模塊中按產生原因分為交流側過電壓、直流側過電壓和線路過電壓三個子模塊。雷電過電壓理論模塊中按過電壓產生原因分為直擊雷過電壓、反擊過電壓、繞擊過電壓和感應過電壓四個子模塊，每個模塊中詳細介紹了相應過電壓產生原理和抑制方法。請參照圖3，所述系統元件數學模型知識庫，包含了高壓直流輸電工程的主要元件的數學模型，包括交流電源、交本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高壓直流輸電系統過電壓仿真培訓系統，其特征在于，包括過電壓理論知識庫、系統元件數學模型知識庫、直流保護庫、直流控制庫、仿真操作培訓庫以及用戶自用功能擴展模塊；所述過電壓理論知識庫，用于用戶進行具體過電壓理論的學習，了解過電壓產生機理；所述系統元件數學模型知識庫，用于用戶熟悉實際高壓直流輸電工程的各組成部分，建立相應的數學模型體系；所述直流保護庫，用于用戶了解實際高壓直流輸電工程保護區域劃分以及具體保護功能；所述直流控制庫，用于用戶了解實際高壓直流輸電工程控制系統的組成及其各項具體控制功能；所述仿真操作培訓庫，用于用戶在對高壓直流輸電工程有一定理論上的了解之后，集合實際工程的具體參數，了解各種過電壓工況下系統各項運行參數的變化；所述用戶自動功能擴展模塊，用于用戶對各庫的修改和完善，形成用戶自己特有的系統。

【技術特征摘要】
1.一種高壓直流輸電系統過電壓仿真培訓系統，其特征在于，包括過電壓理論知識庫、系統元件數學模型知識庫、直流保護庫、直流控制庫、仿真操作培訓庫以及用戶自用功能擴展模塊；所述過電壓理論知識庫，用于用戶進行具體過電壓理論的學習，了解過電壓產生機理；所述系統元件數學模型知識庫，用于用戶熟悉實際高壓直流輸電工程的各組成部分，建立相應的數學模型體系；所述直流保護庫，用于用戶了解實際高壓直流輸電工程保護區域劃分以及具體保護功能；所述直流控制庫，用于用戶了解實際高壓直流輸電工程控制系統的組成及其各項具體控制功能；所述仿真操作培訓庫，用于用戶在對高壓直流輸電工程有一定理論上的了解之后，集合實際工程的具體參數，了解各種過電壓工況下系統各項運行參數的變化；所述用戶自用功能擴展模塊，用于用戶對各庫的修改和完善，形成用戶自己特有的系統。2.根據權利要求1所述的高壓直流輸電系統過電壓仿真培訓系統，其特征在于，所述過電壓理論知識庫，包括操作過電壓理論和雷電過電壓理論兩大模塊，操作過電壓理論模塊中按產生原因分為交流側過電壓、直流側過電壓和線路過電壓三個子模塊；雷電過電壓理論模塊中按過電壓產生原因分為直擊雷過電壓、反擊過電壓、繞擊過電壓和感應過電壓四個子模塊，每個模塊中詳細介紹了相應過電壓產生原理和抑制方法。3.根據權利要求1所述的高壓直流輸電系統過電壓仿真培訓系統，其特征在于，系統元件數學模型知識庫包括高壓直流輸電工程的主要元件的數學模型，包括交流電源、交流濾波器、換流變壓器、換流閥、直流濾波器、平波電抗器、避雷器、直流線路和直流桿塔模型。4.根據權利要求1所述的高壓直流輸電系統過電壓仿真培訓系統，其特征在于，所述直流...

【專利技術屬性】
技術研發人員：盧文浩，汪鳳嬌，陳偉，劉金平，龍啟，王鋼，李海鋒，
申請(專利權)人：中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心，華南理工大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44