基于RTLAB的模块化多电平柔性直流输电控制保护系统仿真测试研究

摘要

柔性直流输电技术是现今学术界研究热点和工程热点，其控制保护机制尚处于探索阶段，无长期稳定的工程运行经验。本文提出的一种基于RTLAB实时仿真平台的柔性直流输电控制保护系统仿真测试方案，能有效缩短控制保护系统开发时间，全面测试控制保护系统功能，保证柔性直流输电系统安全可靠地并网运行。
　　论文研究对象为基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统（以下缩称“MMC-HVDC”）。通过对MMC-HVDC基本原理的分析，建立了数学模型，阐述了其优缺点和应用场合。论文总结了MMC-HVDC工程常用的控制策略，介绍了国内常用的站控、换流器控制、阀控三级分层控制方法，认为站间通讯可有效提高现阶段MMC-HVDC系统可靠性与稳定性。
　　论文阐述了RTLAB实时仿真系统平台的基本原理，重点分析了SSN的应用和CPU与FPGA协同作用的硬件平台，解释了RTLAB平台如何做到缩短仿真时间达到实时性目的。论文比较了RTLAB平台和PSCAD软件、RTDS平台在MMC-HVDC的应用，认为RTLAB是相对成熟的MMC-HVDC仿真测试手段。
　　根据柔性直流输电常用的主回路图，建立了包含变压器、换流阀、直流电缆、避雷器、断路器、桥臂电抗等主回路模型，阐述了相关参数的设计方法。借助Aurora协议，实现了实际阀控系统和模拟的主回路之间的快速通讯。利用该主回路模型，完成了实际MMC-HVDC工程控制保护系统的测试，给出了STATCOM状态下，交直流并列运行条件下，孤岛运行条件下的启动、稳态运行、功率升降、功率阶跃和故障保护等工况下的测试结果，并和实际工程调试做了对比。结果表明，RTLAB平台测试结果和实际工程结果基本一致。

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1 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 国际柔直技术和柔直工程概况

1.3 MMC-HVDC基本原理

1.4 RTLAB简介

1.5 论文主要工作

2 MMC-HVDC基本原理及控制策略

2.1 MMC-HVDC基本工作原理

2.2 MMC-HVDC控制策略

3 MMC-HVDC主回路RTLAB建模

3.1 RTLAB实时仿真平台

3.2主回路参数设计与RTLAB建模

4 MMC-HVDC 控制保护系统硬件在环测试

4.1 测试平台简介

4.2 控制系统测试

4.3 保护系统测试

4.4 测试结果与现场调试对比

5 全文总结

5.1 本文工作总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献