用RTDS小步长算法仿真换流阀合成试验回路.pdf

第４１卷第６期２０１３年３月１６日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｖ０１．４ｌＮＯ．６Ｍａｒ．１６，２０１３用ＲＴＤＳ小步长算法仿真换流阀合成试验回路王峥夏，周鹏鹏，贾德峰，庄良文，李书琰（１．许昌开普电器检测研究院，河南许昌４６１０００；２．许昌供电公司，河南许昌４６１０００）摘要：为了检验换流阀合成试验回路控制和保护系统的性能，给出一种在ＲＴＤＳ上用小步长算法对合成试验回路一次系统进行建模仿真的方法分析了换流阀合成试验回路的工作原理，得出其对控制保护系统的需求，使用ＲＴＤＳ小步长算法来建立合成试验回路一次系统模型。并针对该算法用于合成回路试验仿真时的限制，尤其是在低电压仿真中的不足，采用提高换流“”变电压的方法来等效模拟，能够正确仿真电压源和电流源的配合工作工程。仿真结果表明，使用ＲＴＤＳ小步长算法建立的模型能准确模拟阀的实际工况，仿真试验环境成功进行了合成试验回路的所有试验，取得了良好的试验效果。关键词：换流阀合成试验回路；ＲＴＤＳ仿真；小步长算法；低电压仿真；等效模拟ＳｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｔｈｙｒｉｓｔｏｒｖａｌｖｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃｔｅｓｔｃｉｒｃｕｉｔｗｉｔｈＲＴＤＳｓｍａｌｌｓｔｅｐａｌｇｏｒｉｔｈｍＷＡＮＧＺｈｅｎｇ．ｘｉａ，ＺＨＯＵＰｅｎｇ．ｐｅｎｇ，ＪＩＡＤｅ．ｆｅｎｇ，ＺＨＵＡＮＧＬｉａｎｇ．ｗｅｎ，ＬＩＳｈｕ．ｙａｎ（１＿ＸｕｃｈａｎｇＫＥＴＯＰＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＡｐｐａｒａｔｕｓＴｅｓｔｉｎｇ＆ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｕｃｈａｎｇ４６１０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＸｕｃｈａｎｇＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｘｕｃｈａｎｇ４６１０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｔｅｓｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｙｒｉｓｔｏｒｖａｌｖｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃｔｅｓｔｃｉｒｃｕｉｔ（ＳＴＣ），ｓｍａｌｌｓｔｅｐａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｉｎｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｓｙｓｔｅｍｏｆＳＴＣ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅＳＴＣ，ｗｏｒｋｓｏｕｔｉｔｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｓｅｔｓｕｐｔｈｅＳＴＣｐｒｉｍａｒｙｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌｗｉｔｈＲＴＤＳｓｍａｌｌｓｔｅｐａｌｇｏｒｉｔｈｍ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒａｉｍｓａｔｔｈｅｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｓｏｆｓｍａｌｌｓｔｅｐａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｈｅＳＴＣ，ｅｓｐｅｃｉ￣ｌｙｉｎｔｈｅｌｏｗｖｏｌｔａｇｅ‘‘ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｓｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｉｍｕｌａ’ｔｉｏｎ＇ｂｙｒａｉｓｉｎｇｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｖｏｌｔａｇｅ，ＳＯｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｂｅｔｗｅｅｎｖｏｌｔａｇｅｓｏｕｒｃｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｓｏｕｒｃｅｃａｎｂｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｃｏｒｒｅｃｔｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕ￣ｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｏｄｅｌｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｉｔｈＲＴＤＳｓｍａｌｌｓｔｅｐａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｉｍｉｔａｔｅｔ’ｈｅｖａｌｖｅＳｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ａｌｌｔｈｅｔｅｓｔｓｏｆｔｈｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃｔｅｓｔｃｉｒｃｕｉｔａｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｉｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｎｄｒｅａｃｈａｇｏｏｄｔｒｉａｌｅｆｆｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｙｒｉｓｔｏｒｖａｌｖｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃｔｅｓｔｃｉｒｃｕｉｔ；ＲＴＤＳｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｍａｌｌｓｔｅｐａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ中图分类号：ＴＭ７４３文献标识码：Ｂ文章编号：１６７４．３４１５（２０１３）０６．０１２８．０６０引言近年来，随着高压直流输电（ＨＶＤＣ）技术的发展，特高压直流输电逐渐应用于更大功率、跨地区远距离的输电【ｌＪ。换流阀是直流输电实现交流与直流变换的核心设备，它在输送端（整流侧）将三相交流电压转换成直流电压，在接收端（逆变侧）将直流电压转换成三相交流电压并实现对输送功率的控制。换流阀的设计制造包含了电力电子技术、光电转换技术、高电压技术、控制技术、串联器件均压技术、冷却技术、高电压绝缘技术等多个学科领域，换流阀的性能对直流输电工程的安全运行有着至关重要的影响。换流阀合成试验可以有效验证换流阀的运行特性，确保换流阀能够满足直流输电系统运行要求，保障系统的安全可靠运行，是现今每个直流输电工程投运之前必须进行的试验项目。而换流阀合成试验回路的特殊性也给它的仿真建模带来了新的研究内容。换流阀合成试验回路中包含大量高频动作的电力电子器件，许多紧密耦合的电子开关其触发脉冲精度可以达到两三个微秒的量级，因而在使用ＲＴＤＳ仿真换流阀合成试验回路时，传统的大步长（５０ｕｓ左右）算法已不再适用，必须使用小步长（２．５ｕｓ左右）算法元件进行建模。本文对换流阀合成回路的小步长算法仿真展开了分析研究，并针对该算法在低电压仿真时的不足提出了提高电压来王峥夏，等用ＲＴＤＳ小步长算法仿真换流阀合成试验回路．１２９．“”等效模拟的解决办法。利用ＲＴＤＳ建立换流阀“合成试验回路的仿真模型，试验结果证明，使用等”效模拟方法后，ＲＴＤＳ更加真实地仿真了换流阀合成试验环境，成功验证了控制保护系统的功能和性能，证明了该方法的有效性和合理性。１换流阀合成试验回路工作原理合成试验回路的工作原理就是通过控制辅助阀的通断，使试品阀按试验要求与电压源和电流源交替连接，试品阀承受电压和电流的作用时间不同，以模拟各种试验条件下试品阀所承受的电应力【２］。合成试验回路有独立的电压源和电流源，对试验所需的装机容量依赖性很小。合成试验回路必须能够模拟换流阀在现场中所承受的正反向电压、稳态电流、冲击电流、冲击电压等工况［。合成试验回路每次只测试一段阀臂，分别使用电压源回路、电流源回路、冲击电流回路、击电流、冲击电压，其中电流源回路通过５７０Ｖ／６．５ｋＡ的背靠背直流系统实现，电压源回路、冲击电流回路、冲击电压回路是通过电容和电感充放电获得所需波形］。本文所使用的换流阀合成试验回路参数如表１所示。表１换流阀试验回路参数Ｔａｂｌｅ１Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｔｈｙｒｉｓｔｏｒｖａｌｖｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃｔｅｓｔｃｉｒｃｕｉｔ以周期性触发试验说明合成试验回路的工作冲击电压发生器来模拟正反向电压、稳态电流、冲原理，连接拓扑如图１所示。２７７７Ｄａ４——、Ｄａ２ＬＩ／，１ＤａｕｘｌＤａｕｘ２：一ｌ、、ＪＬ～——一ＶＶＶＬ，，，ｎＬｓｋ；Ｌ１＂－－４ＮＬｃｌ７７７一７７７Ｄａ３——．——一一ｋ．－一Ｄａ５——ｌ一＝ＣＬ７＝Ｃｓ＝Ｃｔ一厶——Ｉ７７７——图１电压源和电流源连接拓扑结构Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｍｐｌｙｉｎｇｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｆｂｏｔｈｖｏｌｔａｇｅｓｏｕｒｃｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｓｏｕｒｃｅ图１中右侧六脉动整流桥、平波电抗器Ｌｃ和辅助阀Ｄａｕｘ１、Ｄａｕｘ２构成５７０Ｖ／６．５ｋＡ背靠背电Ⅵ流源；晶闸管为试品阀臂，通过辅助阀Ｄａｕｘｌ、Ｄａｕｘ２与整流侧５号阀并联，试验中被测试的阀臂代替整流侧５号阀工作；图中左侧阀１～６构成三相高压整流硅堆，能够产生大于６０ｋＶ的直流高压；Ｄａ２、Ｄａ３、Ｄａ４、Ｄａ５构成电压源回路，通过Ｄａ２、Ｄａ３、Ｄａ４、Ｄａ５控制Ｃｓ充放电，在试品阀臂上得到所需的正反向电压。具体工作过程如下：（１）在ｔｌ时刻同时触发试品阀Ｖｔ和辅助阀Ｄａ３，被预充电的电容器Ｃｓ将通过Ｖｔ放电，产生运行条件下的初始涌流，形成品闸管阀导通过程中的ｄｉ／ｄｔ（ｏｎ）。（２）在时刻触发Ｄａｕｘ１、Ｄａｕｘ２，使电流源大电流通过试品阀Ｖｔ。（３）在乃时刻，触发辅助控制阀Ｄａ５，Ｃｓ电压极性翻转，为形成试品阀关断ｄｉ／ｄｔ（ｏｆｆ）做准备。（４）在时刻触发Ｄａ２，这使得ＣＬ经过Ｌｓ向ｃｓ充电，当ｃｓ得到完全补偿后，Ｄａ２由反向振荡电流封锁，电压源与高电压回路隔离。（５）在ｔ５时刻即在电流源电流过零点之前５０～２００ｇｓ再次触发Ｄａ３，Ｃｓ电容通过试品阀放电，形∞成关断过程中的ｄｉ／ｄｔ（ｏ。当电流源电流过零之后，辅助阀Ｄａｕｘ１、Ｄａｕｘ２自然关断，从而使电流源被隔离，直至下一个周期触发。（６）电容器Ｃｓ在５时刻开始放电，当放电电流过零后，即ｆ６时刻试品阀关断，此时将触发Ｄａ４，在试品阀之上形成反向恢复电压。（７）暂态恢复电压之后，在ｆ７时刻触发辅助控制阀Ｄａ５和Ｄａ３，Ｃｓ电压极性翻转，试验阀电压由反向变为正向；相应地，在Ｃｔ和试品阀Ｖｔ上的电压也充至试验电压水平，一个工作周期结束，直至下一个周期到来。．１３Ｏ．电力系统保护与控制２合成试验回路控制保护需求分析为了在ＲＴＤＳ仿真环境下对合成试验回路控制保护系统的功能和性能进行充分测试，进行该回路控制保护需求分析尤为重要。控制系统的主要功能包括回路的启动和停机过程、阀触发脉冲转换和脉冲控制和辅助阀的监视功能等，保护系统的主要功能是在系统故障时快速动作隔离故障点，保证设备安全。２．１合成试验回路控制系统背靠背电流源的控制使用Ｍａｃｈ２系统平台实现，Ｄａ２～５、Ｄａｕｘ１～２、Ｖｔ的触发脉冲由外部的ＦＰＧＡ编程实现，ＦＰＧＡ使用电流源整流侧４号阀的脉冲同步。为了保证电流源产生的稳态电流和电压源产生的正反向电压准确地拼接，电流源整流侧使用定角度控制，电流源逆变侧使用定电流控制【６Ｊ，控制系统结构如图２所示。逆变侧脉冲６、整流侧脉冲６、／ＶＢＥＭａｅｈ２————］Ｄａ２－５、光电转换控制主机ＦＰＧＡＩＶａｕｘｌ，２：４ｑ阀同步、时序控制ｌｖｔ：ｌ图２控制系统结构Ｆｉｇ．２Ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅ由合成试验回路工作原理分析得，除了六脉动电流源的触发脉冲外，还需要对Ｄａ２～５、Ｄａｕｘ１－２、试品阀Ｖｔ进行精确触发。当直流电流为６．５ｋＡ时，换相重叠角为１１．７。，以电流源整流侧４号阀触发脉冲为基准，正确的触发时刻如表２所示（时间单位ｓ）。表２辅助阀的触发时刻Ｔａｂｌｅ２Ｔｈｅｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇｔｉｍｅｏｆｔｈｅａｕｘｉｌｉａｒｙｖａｌｖｅｎｆ２如ｆ５，７因为晶闸管是半控器件，所以对脉冲的宽度没有特殊要求，能保证晶闸管可靠触发即可，一般可设置为５００ｇｓ。但表２中有两次触发例外：在ｔｌ时刻触发的Ｖｔ，在整个过程中有三个电流通过，其脉冲宽度大于７３００ｇｓ；在刀时刻触发的Ｄａ３，电容器Ｃｓ电压极性反转没有完成，其脉冲宽度大于１５００ＵＳｏ在Ｄａ２阀触发之前，控制系统还必须保证Ｃｓ电容器上为正向电压和Ｄａ３阀已经关断。若Ｄａ３阀未关断，则Ｄａ２阀的导通会造成高压整流桥的直接接地短路。若Ｃｓ电容器上为负向电压，则Ｄａ２阀的导通会造成Ｃｓ电容器上产生过电压并同时造成高压整流充电回路过流。２．２合成试验回路保护系统试验回路的保护功能也使用Ｍａｃｈ２系统平台实现，电流源回路保护包括阀短路保护、过流保护、换相失败保护、阀直流差动保护、接地过流保护、换流变保护、交流滤波器保护。电压源回路保护包括过电压保护、低电压保护、硅堆过流保护。３在ＲＴＤＳ中用小步长算法建模换流阀合成试验回路的控制和保护系统功能比较复杂，为减少现场调试时间，提高直流工程投运成功率，必须在ＲＴＤＳ仿真环境下对控制保护的功能和性能进行充分测试。由于电压源回路包含复杂的晶闸管拓扑结构，许多紧密耦合的电子开关的触发脉冲精度可以达到两三个微秒的量级，必须使用小步长算法元件库进行建模。ＲＳＣＡＤ为ＲＴＤＳ建模所需的软件平台，ＲＳＣＡＤ的小步长模型库包含各种子系统封装模块、阀模型和接口变压器，能够建立包含ＩＧＢＴ、ＳＣＲ和ＧＴＯ等开关器件的子系统，这些器件被当成理想开关建模，使用ＲＳＣＡＤ的小步长模型库搭建了试验回路的小步长模型Ｊ。换流阀合成试验回路的仿真使用了两个小步长子系统：高压变压器、高压硅堆、电容ＣＬ使用了一个小步长子系统，电压源的其他部分和电流源使用了另外一个小步长子系统。子系统之间通过一段短线路相连，由于仿真步长只有约２．５ｕｓ，长度可以小于１ｋｍ，因此对仿真结果影响很小。子系统通过接口变压器和主网络相连，主网络使用约５０ｇｓ的大步长求解，子系统使用约２．５ｓ的小步长求解。在ＲＳＣＡＤ的ＤＲＡＦＴ图形界面中用一个特殊的层级元件ｒｔｄｓＶＳＣＢＲＩＤＧＥｂｏｘ来表示小步长子系统，每个子系统使用１个或２个ＧＰＣ处理器计算，每个子系统最多可连接２块ＧＴＤＩ开关量输入卡，４块ＧＴＡＯ模拟量输出卡，每个子系统能够包含３０个电气节点，３２个开关器件。３．１小步长算法仿真理论分析换流阀合成试验回路中包含复杂的晶闸管拓扑结构，对这些高频开关器件的仿真有巨大的工作量，举例来说，一个三相三电平的背靠背ＶＳＣ换流器需要仿真的开关数量就有３６个，如何在２．５ｓ０Ｏ６ＯＯＯ０ＯＯ９６ＯＯ６２２３４５Ｕ２王峥夏，等用ＲＴＤＳ小步长算法仿真换流阀合成试验回路．１３１．的仿真步长下真实仿真大量的实际阀组件，是小步长仿真理论要解决的关键问题。ＲＴＤＳ是种基于Ｄｏｍｍｅｌ电磁暂态算法及并行处理机制的实时电磁暂态仿真工具［８】，一般来说，电磁暂态仿真程序是通过修改导纳矩阵来仿真开关器件的，在Ｄｏｍｍｅｌ计算理论中，一旦导纳矩阵发生改变，必须对它重新分解求逆才能进行节点电压的计算。。。当然，如果开关器件的数量很少，例如只有１２个，可以对所有开关状态组合的导纳矩阵事先进行求逆，对１２个开关来说有４０９６种导纳矩阵。不论是对导纳矩阵进行在线求逆，还是事先求逆，对于小步长实时仿真而言都有很大的困难：在线求逆方法的计算量很大，当节点较多时处理器无法完成计算；事先求逆方法需要很大的存储空间来保存导纳矩阵，例如３６个开关的仿真需要保存７０Ｇ个导纳矩阵，这在技术上是不可行的。为解决上述问题，实现大量开关器件的小步长仿真，ＲＴＤＳ小步长仿真使用以下方法：在模型中设定开关开通时的电抗与关断时的阻抗相等，各阻抗数值会根据所设定的参数自动生成。这样开关器件的状态改变后不会引起导纳矩阵的变化，因此不需要重新进行分解求逆。ＲＴＤＳ中小步长开关器件的等效电路如图３所示。开关导通时开关截止时图３小步长开关等效电路Ｆｉｇ．３Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｏｆｔｈｅｓｍａｌｌｓｔｅｐｓｗｉｔｃｈ当开关处于导通状态，它等效为一个小电感，当开关处于截止状态，它等效为串联的电阻Ｒ和电容Ｃ，另外开关器件还有一个并联的大电阻风［¨。输入所仿真的开关器件的工作电压、工作电流和阻尼系数，ＤＲＡＦＴ软件将自动计算开关器件的ＬＣＲ参数，使其满足在小步长情况下（约２．５ｓ），导通状态和截止状态的等效导纳相同，参数之间约束关系如下式所示。√△Ｌ＝２（ｆ・Ｆ）１，／ｆ（１）△Ｃ＝Ｉ．Ｆ）／Ｌ（２）Ｒ：丝一笪（３）△ｆ２Ｃ・—：亍（４）２（４６＋１一、式中：ｖ为工作电压；ｆ为工作电流；为阻尼系△数；ｆ为仿真步长；为导通电感；Ｃ为截止电容；为截止电阻。３．２导通电感截止电容限制和等效模拟如３．１节中对小步长算法理论的分析介绍，开关器件的导通电感和截止电容必须满足约束关系，不能分别自由选择。如果仿真开关的ＬＣＲ参数能够与实际阀组件的串联电感和阻尼回路相等，小步长模型就能够真实地仿真实际阀组件，否则将带来仿真误差。在如图１所示的换流阀合成试验回路中，Ｄａ２Ｄａ５和高压硅堆位于电压源部分，六脉动整流桥位于电流源部分，Ｖｔ和Ｄａｕｘ用于连接电压源部分和电流源部分。电压源部分的开关参数可选择为１，／ｆ＝５０ｋＶ／１ｋＡ，电流源部分的开关参数可选择为ｖ／１ｋＷ５ｌ，可以满足各自的开通和截止参数仿真；但是连接部分的开关参数并不容易选择，具体分析如下。首先，计算背靠背电流源的换相电抗＝等㈣７【一代入换流阀合成试验实际参数＝０．４５ｋＶ，＝４．５ＭＶＡ，＝０．１，可得Ｚ＝０．００４３Ｑ。其次，根据上文所述约束关系计算连接开关的ＬＣＲ参数，取Ａｔ＝３ｕｓ，＝０．８，则当ｖ／ｉ＝１ｋＶ／５ｋＡ，ｕＦ，尺＝０．４５Ｑ。当ｖ／ｉ＝５ｋＷ２ｋＡ，尺＝５．６６Ｑ。Ｌ＝０．０００２８Ｑ，Ｃ＝１１．０３＝０．００３５Ｑ，Ｃ＝０．８８，取第一组参数时，连接开关的截止电容参数太大（Ｃ＝１１．０３），电压源电容Ｃｓ＝１５，两者配合将严重影响电压源Ｃｓ的充放电特性；取第二组参数时，连接开关的开通电感参数太大（Ｌ＝０．００３５Ｑ），电流源换相电抗＝０．００４３Ｑ，两者配合将严重影响电流源的换相，导致电流源无法正常工作。由以上分析可知，无法为连接开关找到合适的ＬＣＲ参数，使其能够与电压源和电流源同时配合工作。究其原因，是小步长算法为了保证开关导通和开关截止时等效导纳相等，对导通电感和截止电容施加了约束所致，这也反映出小步长算法在用于低电压仿真时的不足。仿真试验的主要目的是为了验证控制保护系统的功能和性能，使其在真实的换流阀合成试验回路上投运时减少调试工作量。因此这里采用了修改“”电流源换流变参数的方法来等效模拟：Ⅵ换流变取＝４．５ｋＶ，Ｓ＝４５Ｍ，＝０．１，可得换相电抗Ｚ＝０．０４３Ｑ。电力系统保护与控制连接开关取１，／ｆ＝５ｌ（＿Ｖ／２ｌ时，＝Ｏ．００３５Ｑ，Ｃ＝Ｏ．８８ｕＦ，：５．６６Ｑ。这样连接开关的截止电容Ｃ是电压源电容Ｃｓ的５．８６％，对电压源电容Ｃｓ的充放电特性影响不大；连接开关的导通电感是换流变换相电抗Ｚ的８．１４％，对电流源的大电流换相影响也不大。此时连接开关的ＬＣＲ参数能够正确仿真合成试验回路电压源和电流源的配合工作过程。在调整了换流变参数后，直流侧平波电抗器和交流侧滤波器的参数也需要相应计算和调整。对于控制保护系统来说，除了电流源部分的电压量增大了１０倍之外，直流电流、触发角、换相重迭角等主要参数都不发生变化。因此只需要在电压输出时缩小１０倍，仿真模型的输出和真实系统的输出是等效的，仿真模型能够用于验证控制保护系统的功能和性能。４仿真试验结果使用ＲＴＤＳ小步长算法建立换流阀合成试验回“”路仿真模型，并利用等效模拟的方法来设置相关参数进行试验，图４即为使用该模型进行换流阀合成试验回路周期性触发试验的仿真结果。一一要～Ｌ一＿厂ｌ＼．．／一———————————————————————————————５０Ｌ；一：、：船Ｄａ４Ｄａ５Ｖ图４周期性触发仿真试验结果Ｆｉｇ．４Ｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｐｅｒｉｏｄｉｃｔｒｉｇｇｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔ将该结果与实际系统所要求的参数对比可得，控制系统脉冲，１～触发时刻正确，试品阀Ｖｔ上产生了正确的测试电流和测试电压，模拟了阀臂的实际工况。通过调整辅助阀的触发时刻，并配合冲击电压源和冲击电流源，仿真试验环境成功进行了合成试验回路的所有试验（周期性触发试验、９０。运行试验、最小交流电压试验、暂态低电压试验、断续直流电流试验、阀故障电流试验、反向恢复期保护触发试验等）［Ｂ］，试验结果表明ＲＴＤＳ仿真试验环境成功验证了控制保护系统的功能和性能。５结论本文介绍了在ＲＴＤＳ上用小步长算法对合成试验回路一次系统建模仿真的方法，分析了将ＲＴＤＳ用于换流阀合成试验回路时遇到的困难，以及在低“电压仿真时的不足。最终使用提高电压的办法等”效模拟，取得了良好的试验效果。ＲＴＤＳ小步长仿真能够搭建灵活的开关拓扑，并且触发脉冲精度很高，必将在电力电子仿真领域发挥重要作用。参考文献［１］严兵，李俊霞，张又琚．特高压直流保护专有功能概述［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００９，３７（１２）：７３－７５．—ＹＡＮＢｉｎｇ，ＬＩＪｕｎｘｉａ，ＺＨＡＮＧＹｏｕ￣ｕｎ．ＳｐｅｃｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｓｉｎＵＨＶＤＣｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００９，３７（１２）：７３・７５．［２］董云龙，方太勋，卢宇，等．ＨＶＤＣ换流阀合成试验控制及保护系统设计与开发［Ｊ】．电力系统自动化，２００６，—３０（１６）：９０９２．ＤＯＮＧＹｕｎ・ｌｏｎｇ，ＦＡＮＧＴａｉ－ｘｕｎ，ＬＵＹｕ，ｅｔａ１．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｓｙｎｔｈｅｔｉｃ－ｔｅｓｔｏｆＨＶＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｖａｌｖｅ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００６，３０（１６）：９０－９２．［３］ＩＥＣ６０７００－１ｔｈｙｒｉｓｔｏｒｖａｌｖｅｓｆｏｒｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔ（ＨＶＤＣ）ｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ－ｐａｒｔ１：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｔｅｓｔｉｎｇ［Ｓ］．１９９８．［４］杨一鸣，曹燕明．用合成回路进行±８００ｋＶ向家坝．上海工程换流阀运行试验【Ｊ】．高电压技术，２０１０，３６（１）：２８１．２８４．—ＹＡＮＧＹｉｍｉｎｇ，ＣＡＯＹａｎ－ｍｉｎｇ．ＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌｔｅｓｔｏｆＸｉａｎ￣ｉａｂａ・Ｓｈａｎｇｈａｉ￣８００ｋＶＵＨＶＤＣｔｈｙｒｉｓｔｏｒｖａｌｖｅｏｎｔｈｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃｔｅｓｔｃｉｒｃｕｉｔ［Ｊ］．Ｈｉ曲ＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１０，３６（１）：２８１－２８４．［５］周会高，许钒，黄超，等．特高压直流输电换流阀运行试验合成回路研究［Ｊ】．高电压技术，２００６，３２（１２）：１５８．１６３．ＺＨＯＵＨｕｉ－ｇａｏ，ＸＵＦａｎ，ＨＵＡＮＧＣｈａｏ，ｅｔａ１．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｓｙｎｔｈｅｔｉｃｔｅｓｔｃｉｒｃｕｉｔｆｏｒｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｔｅｓｔｏｆＵＨＶＤＣｔｈｙｒｉｓｔｏｒｖａｌｖｅｓ［Ｊ］．ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００６，３２（１２）：１５８－１６３．［６］钟庆，张尧，杨金明，等．现代控制技术在高压直流输王峥夏，等用ＲＴＤＳ小步长算法仿真换流阀合成试验回路．１３３．电系统中的应用及其发展［Ｊ］．继电器，２００６，３４（９）：８Ｏ．８６．ＺＨＯＮＧＱｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＹａｏ，ＹＡＮＧ／ｉｎ・ｍｉｎｇ，ｅｔａ１．ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｏｄｅｍｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅＨＶＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｒｅｌａｙ，２００６，３４（９）：８０－８６．［７］ＲＴＤＳＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＩｎｃ．ＶＳＣｓｍａｌｌｔｉｍｅｓｔｅｐｍｏｄｅｌｉｎｇ［Ｓ］．Ｗｉｎｎｉｐｅｇ：ＲＴＤＳＴｅｃｈｏｌｏｇｉｅｓＩｎｃ，Ｏｃｔｏｂｅｒ２００６．［８］王卉，陈楷，彭哲，等．数字仿真技术在电力系统中的应用及常用的几种数字仿真工具［Ｊ］．继电器，２００４，—３２（２１）：７１７５．ＷＡＮＧＨｕｉ，ＣＨＥＮＫａｉ，ＰＥＮＧＺｈｅ，ｅｔａ１．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｄｉｇｉｔａｌｓｉｍｕｌｍｉｏｎｉｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍａｎｄｓｅｖｅｒａｌｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｄｉｇｉｔａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ—ｔｏｏｌｓ［Ｊ］．Ｒｅｌａｙ，２００４，３２（２１）：７１７５．［９］罗建明，戚光宇，何文正，等．电力系统实时仿真技术研究综述［Ｊ］．继电器，２００６，３４（１８）：７９－８６．——ＬＵＯＪｉａｎｍｉｎｇ，ＱＩＧｕａｎｇ－ｙｕ，ＨＥＷｅｎｚｈｅｎｇ，ｅｔａ１．Ｒｅｖｉｅｗａｂｏｕｔｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｔｕｄｉｅｓｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｒｅａｌｔｉｍｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｒｅｌａｙ，２００６，３４（１８）：７９－８６．［１０］徐志恒，钱珞江．ＲＴＤＳ用户白定义元件模型（ＵＤＣ）的应用方法［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００９，３７（２２）：１４１．１４５—ＸＵＺｈｉｈｅｎｇ，ＱＩＡＮＬｕｏ￣ｉａｎｇ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆＲＴＤＳｕｓｅｒｄｅｆｉｎｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｍｏｄｅｌ（ＵＤＣ）［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００９，３７（２２）：１４１－１４５．［１１］ＨｕｉＳ，ＣｈｒｉｓｔｏｐｏｕｌｏｓＣ．Ａｄｉｓｃｒｅｔｅａｐｐｒｏａｃｈｔｏｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｗｉｔｃｈｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．—ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，１９９０，５（４）：３９８４０３．—［１２］ＰｅｊｏｖｉｃＭａｋｓｉｍｏｖｉｃＤ．Ａｍｅｔｈｏｄｏｆｆａｓｔｔｉｍｅｄｏｍａｉｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｎｅｔｗｏｒｋｓｗｉｔｈｓｗｉｔｃｈｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，１９９４，９（４）：４４９－４５６．［１３］王徭．特高压直流输电控制与保护技术的研究［Ｊ】．电力系统保护与控制，２００９，３７（１５）：５３．５８．ＷＡＮＧＹａｏ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｕｌｔｒａｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｏｗｅｒ—ＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００９，３７（１５）：５３５８．—收稿日期：２０１２－０５２３；—修回日期：２０１２－０９１９作者简介：王峥夏（１９８６－），女，本科，助理工程师，从事电力系—统仿真方面的研究；Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｚｈｅｎｇｘｉａ￣ｊｋｅｔｏｐ．ｃｎ周鹏鹏（１９８２－），男，硕士，助理工程师，从事电力系统仿真以及高压直流输电方面的研究；贾德峰（１９７７一），男，硕士，工程师，从事电力系统仿真以及风电方面的研究。