纯数字高压直流输电仿真培训系统的研究

1/5纯数字高压直流输电仿真培训系统的研究石岩张晋华奚华中陶瑜摘要分析了纯数字高压直流输电仿真培训系统的技术可行性,提出了该系统应具有的基本功能,并进行了系统分析和设计,用纯数字高压直流输电系统的模型和换流站仿真系统的异步运行实现仿真系统的实时性。该系统以SUN工作站为硬件平台，以XWINDOWS，INGRES数据库及PSCAD/EMTDC为软件平台，满足了仿真精度和培训实时性要求。关键词数字仿真培训高压直流输电系统分类号TM743TMSTUDYONCOMPLETELYDIGITALSIMULATIONTRAININGSYSTEMFORHVDCSYSTEMSHIYAN,ZHANGJINHUA,XIHUAZHONG,TAOYUELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEOFCHINA,100085,BEIJING,CHINAABSTRACTTHETECHNICALFEASIBILITYOFDIGITALSIMULATIONTRAININGSYSTEMFORHVDCSYSTEMISANALYZED,ANDITSNECESSARYFUNDAMENTALFUNCTIONSAREPOINTEDOUTTHENTHESYSTEMANALYSISANDDESIGNARECARRIEDOUTTHEREALTIMEFUNCTIONOFTHESIMULATIONSYSTEMCANBEREALIZEDBASEDON2/5THEMODELOFDIGITALHVDCTRANSMISSIONSYSTEMANDTHEASYNCHRONOUSOPERATIONFUNCTIONOFCONVERTERSTATIONSIMULATIONSYSTEMTHISTRAININGSYSTEMTAKESSUNWORKSTATIONASHARDWAREPLATFORM,ANDTAKESXWINDOWS,INGRESDATABASEANDPSCAD/EMTDCASSOFTWAREPLATFORMTHESIMULATIONACCURACYISSATISFACTORYKEYWORDSDIGITALSIMULATIONTRAININGHVDCTRANSMISSIONSYSTEMS0引言随着我国电力工业的发展，相继会出现一系列高压直流输电工程。继葛上直流工程后，天广直流工程也正处于建设之中，三峡向华东输电方案经许多专家学者的充分研究论证后，最后确定为直流联网输电方案，因此，在未来的若干年内，我国将成为世界上直流输电发展最为活跃的地区之一。与交流输电相比，直流输电毕竟是一门新兴的高新技术，许多方面有待进一步研究，特别是纯数字高压直流输电仿真培训系统本文简称为纯数字培训系统，国内外还鲜有成熟的系统投入实际使用。1纯数字培训系统实现的可行性分析由中国电力科学研究院自行研制开发成功的数模混合式高压直流输电仿真培训系统本文简称为数模混合式培3/5训系统，已于1996年底投入实际使用,该系统的核心是以我国葛上直流工程为对象,开发出与换流站运行环境相一致的操作界面,并通过自行研制的硬件与从ABB公司引进的高压直流输电模拟系统接口来实现直流系统的顺序控制、站控及阀控的实时仿真。数模混合式培训系统虽然可以实时仿真直流输电系统正常和故障工况下的全部运行过程，并给出与现场完全一致的物理现象，但由于该系统与高压直流系统物理模拟仿真器直接相连，而直流系统物理模拟仿真器通常都由数十个庞大的机柜组成，因此使该系统只能在现有的高压直流输电物理模拟实验室运行，而无法将其方便地置于换流站或调度中心对运行人员进行培训。由此就提出了能否用实时数字模型来代替直流输电系统物理仿真器，即纯数字培训系统，答案显然是肯定的。与交流输电仿真培训系统相比，高压直流输电仿真培训系统所面临的主要问题将是如何在仿真精度与用户可接受的实时性方面找到一个折中的解决办法。采用多CPU并行处理技术是一种可行的方法，如加拿大RTDS公司的纯数字电力系统仿真系统，但庞大的并行处理机将会给用户带来昂贵的经济代价；同时一旦硬件规模确定，对电力系统的最大仿真规模也就随之而定，很难适应未来电网发展的要求。4/5由于纯数字培训系统的实时性只是在培训时才需要，并不要求系统每时每刻均运行在实时状态，这就为利用通用的商业化计算机和商业化软件，并辅助于自行开发的用户界面及系统管理等应用程序，来构成性能价格比较高的纯数字培训系统提供了可能。具体的做法就是用纯数字高压直流输电系统的模型和换流站仿真系统的异步运行来实现仿真系统的实时性。2纯数字培训系统的基本功能纯数字培训系统具有以下4个方面的内容A工程运行人员操作仿真培训子系统包括直流系统顺序控制操作仿真培训；直流系统自动控制操作仿真培训；直流系统正常启动、停运、控制方式、运行方式转换操作仿真培训；直流系统故障工况、故障报警、故障处理仿真培训。B直流工程的系统分析功能包括各稳态运行工况下运行性能分析；故障暂态工况的离线再现分析；交流系统不同运行方式下直流系统的最优运行方式选择；直流控制保护系统参数优化的研究。C基于系统实时数据的工况分析及预想故障仿真功能，通过换流站的局域网LAN，使得该仿真系统的数据与实际系统同步更新，在此基础上，可实现如下功能对某一时刻实际系统的工况进行分析，如谐波分析；对应于某5/5一时刻的实时系统工况，模拟在此工况下可能发生的预想故障，对运行人员进行培训。D工程数据库，包括系统的结构及参数、一次主设备的结构和参数、HVDC控制保护系统的结构和参数、工程可靠性统计。3纯数字培训系统的硬件平台及结构图1给出了纯数字培训系统的硬件结构图。其中工作站主机完成所有