УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
DEVICE FOR SIMULATING DC TRANSMISSION IN POWER SYSTEM

Изобретение относится к обработке данных, а именно к моделирующим устройствам и может быть использовано при моделировании в реальном времени непрерывного спектра нормальных и анормальных процессов функционирования передачи постоянного тока и ее конструктивных элементов с управляемыми параметрами, в том числе в составе специализированных многопроцессорных программно-технических систем гибридного типа, предназначенных для всережимного моделирования в реальном времени крупных энергетических систем.
Известно устройство для моделирования передачи постоянного тока в энергетической системе [М.Е. Гольдштейн, Н.В. Корбуков. Математическая модель длительных режимов передачи постоянного тока на базе преобразователя напряжения // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. - 2012. -№37(18). - С. 126-128], которое выбрано в качестве прототипа. Это устройство содержит одинаковые блоки моделирования первой и второй сторон передачи постоянного тока, а также блок моделирования линий постоянного тока.
В блоке моделирования первой стороны передачи постоянного тока первый трехфазный вход/выход блока моделирования трансформатора является первым трехфазным входом/выходом устройства. Второй трехфазный вход/выход блока моделирования трансформатора, первый трехфазный вход/выход блока моделирования реактора и трехфазный вход/выход блока моделирования фильтра соединены между собой. Второй трехфазный вход/выход блока моделирования реактора соединен с трехфазным входом/выходом блока моделирования статического преобразователя напряжения. Трехполюсный вход/выход блока моделирования статического преобразователя напряжения соединен с первым трехполюсным входом/выходом блока моделирования цепи постоянного тока. Второй трехполюсный вход/выход блока моделирования цепи постоянного тока соединен с первым трехполюсным входом/выходом блока моделирования линий постоянного тока. В блоке моделирования второй стороны передачи постоянного тока первый трехфазный вход/выход блока моделирования трансформатора является вторым трехфазным входом/выходом устройства. Второй трехфазный вход/выход блока моделирования трансформатора, первый трехфазный вход/выход блока моделирования реактора и трехфазный вход/выход блока моделирования фильтра соединены между собой. Второй трехфазный вход/выход блока моделирования реактора соединен с трехфазным входом/выходом блока моделирования статического преобразователя напряжения. Трехполюсный вход/выход блока моделирования статического преобразователя напряжения соединен с первым трехполюсным входом/выходом блока моделирования цепи постоянного тока. Второй трехполюсный вход/выход блока моделирования цепи постоянного тока соединен со вторым трехполюсным входом/выходом блока моделирования линий постоянного тока. Нейтрали блоков моделирования фильтра и цепи постоянного тока блоков моделирования первой и второй сторон передачи постоянного тока соединены между собой.
Это устройство позволяет моделировать только длительные режимы работы передачи постоянного тока, при этом специфика работы регуляторов блоков моделирования статических преобразователей напряжения не принимается во внимание, используют упрощенные модели трансформаторов, реактора, фильтров, цепи постоянного тока, линии постоянного тока. При моделировании считают, что напряжение со стороны энергетической системы всегда симметрично и представлено только первой гармоникой, выпрямленное напряжение в цепи постного тока не имеет пульсаций, а также не учитываются потери в статическом преобразователе напряжения. Обозначенные допущения и упрощения исключают возможность моделирования различных нормальных и анормальных режимов и процессов функционирования передачи постоянного тока и ее конструктивных элементов, а также возможность использования устройства в средствах моделирования крупных энергетических систем, в том числе, для оценки взаимного влияния функционирования передачи постоянного тока и энергетических систем.
Предложенное устройство для моделирования передачи постоянного тока в энергетической системе обеспечивает полное и достоверное воспроизведение в реальном времени непрерывного спектра нормальных и анормальных процессов функционирования передачи постоянного тока и ее конструктивных элементов.
Устройство для моделирования передачи постоянного тока в энергетической системе, также как в прототипе, содержит блок моделирования первой стороны передачи постоянного тока и блок моделирования второй стороны передачи постоянного тока, каждый из которых содержит блок моделирования трансформатора, к которому подключен блок моделирования фильтра и блок моделирования реактора, к которому подключен блок моделирования статического преобразователя напряжения, который соединен с блоком моделирования цепи постоянного тока, которой связан с блоком моделирования линий постоянного тока, причем один вход/выход каждого блока моделирования трансформатора является входом/выходом устройства, а нейтрали блока моделирования фильтра и блока моделирования цепи постоянного тока соединены между собой.
Согласно изобретению блок моделирования первой стороны переменного тока и блок моделирования второй стороны переменного тока передачи постоянного тока дополнительно содержат первый блок цифроуправляемой продольной коммутации, который связан с блоком моделирования трансформатора, блоком моделирования реактора и блоком моделирования фильтра. Нейтрали блока моделирования фильтра и блока моделирования цепи постоянного тока соединены с нейтралью блока моделирования линий постоянного тока, который содержит блок моделирования начала первой линии постоянного тока, который соединен с первым и вторым преобразователями напряжение-ток. Блок моделирования конца первой линии постоянного тока соединен с третьим и четвертым преобразователями напряжение-ток. Блок моделирования начала второй линии постоянного тока соединен с пятым и шестым преобразователями напряжение-ток. Блок моделирования конца второй линии постоянного тока соединен с седьмым и восьмым преобразователями напряжение-ток. Первый блок формирования напряжения нейтрали соединен с девятым и десятым преобразователями напряжение-ток. Второй блок формирования напряжения нейтрали соединен с одиннадцатым и двенадцатым преобразователями напряжение-ток. Выход первого преобразователя напряжение-ток подключен к соединенным между собой входом блока моделирования начала первой линии постоянного тока, входом/выходом первого блока цифроуправляемой поперечной коммутации и входом/выходом блока моделирования цепи постоянного тока. Выход пятого преобразователя напряжение-ток подключен к соединенным между собой входом блока моделирования начала второй линии постоянного тока, входом/выходом первого блока цифроуправляемой поперечной коммутации и входом/выходом блока моделирования цепи постоянного тока. Выход девятого преобразователя напряжение-ток подключен к соединенным между собой входом первого блока формирования напряжения нейтрали, входом/выходом первого блоком цифроуправляемой поперечной коммутации и входом/выходом блоком моделирования цепи постоянного тока. Выход второго преобразователя напряжение-ток подключен к соединенным между собой входом блока моделирования начала первой линии постоянного тока, входом/выходом второго блока цифроуправляемой продольной коммутации и входом/выходом второго блока цифроуправляемой поперечной коммутации. Выход шестого преобразователя напряжение-ток подключен к соединенным между собой входом блока моделирования начала второй линии постоянного тока,входом/выходом второго блока цифроуправляемой продольной коммутации и входом/выходом второго блока цифроуправляемой поперечной коммутации. Выход десятого преобразователя напряжение-ток подключен к соединенным между собой входом блока формирования направления нейтрали, входом/выходом второго блока цифроуправляемой продольной коммутации и входом/выходом второго блока цифроуправляемой поперечной коммутации. Выход третьего преобразователя напряжение-ток подключен к соединенным между собой входом блока моделирования конца первой линии постоянного тока, входом/выходом второго блока цифроуправляемой продольной коммутации и входом/выходом третьего блока цифроуправляемой поперечной коммутации. Выход седьмого преобразователя напряжение-ток подключен к соединенным между собой входом блока моделирования конца второй линии постоянного тока, входом/выходом второго блока цифроуправляемой продольной коммутации и входом/выходом третьего блока цифроуправляемой поперечной коммутации. Выход одиннадцатого преобразователя напряжение-ток подключен к соединенным между собой входом блока формирования направления нейтрали, входом/выходом второго блока цифроуправляемой продольной коммутации и входом/выходом третьего блока цифроуправляемой поперечной коммутации. Выход четвертого преобразователя напряжение-ток подключен к соединенным между собой входом блока моделирования конца первой линии постоянного тока, входом/выходом четвертого блока цифроуправляемой поперечной коммутации и входом/выходом блока моделирования цепи постоянного тока блока моделирования второй стороны передачи постоянного тока. Выход восьмого преобразователя напряжение-ток подключен к соединенным между собой входом блока моделирования конца второй линии постоянного тока, входом/выходом четвертого блока цифроуправляемой поперечной коммутации и входом/выходом блока моделирования цепи постоянного тока блока моделирования второй стороны передачи постоянного тока. Выход двенадцатго преобразователя напряжение-ток подключен к соединенным между собой входом блока формирования направления нейтрали, входом/выходом четвертого блока цифроуправляемой поперечной коммутации и входом/выходом блока моделирования цепи постоянного тока блока моделирования второй стороны передачи постоянного тока. Блоки моделирования трансформатора, блоки моделирования реактора, блоки моделирования фильтра, блоки моделирования цепи постоянного тока, блок моделирования начала первой линии постоянного тока, блок моделирования конца первой линии постоянного тока, блок моделирования начала второй линии постоянного тока, блок моделирования конца второй линии постоянного тока, первый и второй блоки формирования напряжения нейтрали подключены к центральному процессору. Центральный процессор соединен с компьютером/сервером, процессором коммутации и процессором аналого-цифрового преобразования, который соединен с блоком многоканального аналого-цифрового преобразования. К блоку многоканального аналого-цифрового преобразования подключены блоки моделирования трансформатора, блоки моделирования реактора, блоки моделирования фильтра, блоки моделирования цепи постоянного тока, блок моделирования начала первой линии постоянного тока, блок моделирования конца первой линии постоянного тока, блок моделирования начала второй линии постоянного тока, блок моделирования конца второй линии постоянного тока, первой и второй блоки формирования напряжения нейтрали. Блоки моделирования трансформатора, блоки моделирования реактора, блоки моделирования статического преобразователя напряжения, блоки моделирования цепи постоянного тока, первый, второй, третий и четвертый блоки цифроуправляемой поперечной коммутации, первый и второй блоки цифроуправляемой продольной коммутации подключены к процессору коммутации.
Предложенное устройство для моделирования передачи постоянного тока в энергетической системе по сравнению с прототипом, обеспечивает непрерывное неявное интегрирование систем дифференциальных уравнений трехфазных полных математических моделей конструктивных элементов устройства для достоверного воспроизведение непрерывного спектра нормальных и анормальных процессов функционирования передачи постоянного тока и ее конструктивных элементов; автоматизированное и автоматическое управление, в том числе функциональное, параметрами блоков моделирования трансформаторов, фильтров, реакторов, статических преобразователей напряжения, цепи постоянного тока блоков моделирования первой и второй сторон передачи постоянного тока, а также блока моделирования линий постоянного тока, и устройства в целом. Все информационно-управляющие функции устройства обеспечены использованием аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразований; преобразованием с помощью преобразователей напряжение-ток непрерывных математических переменных фазных токов моделируемых конструктивных элементов устройства в соответствующие им модельные физические токи обеспечивает адекватное воспроизведение спектра всевозможных трехфазных продольных и поперечных коммутаций, включая пофазные, а также естественное взаимодействие конструктивных элементов и устройства в целом в аналогичных программно-технических системах моделирования в реальном времени крупных энергетических систем.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для моделирования передачи постоянного тока в энергетических системах.
На фиг. 2 изображена структурная схема блока моделирования трансформатора 8
(БМТ).
На фиг. 3 представлена структурная схема блока моделирования реактора 9 (БМР).
На фиг. 4 изображена структурная схема блока моделирования фильтра 10 (БМФ).
На фиг. 5 представлена структурная схема блока моделирования статического преобразователя напряжения 12 (БМСПН).
На фиг. 6 изображена структурная схема блока моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ).
На фиг. 7 изображена структурная схема блока моделирования линий постоянного тока 7 (БМЛПТ).
На фиг. 8 представлена схема замещения фазы моделируемого реактора.
На фиг. 9 изображена схема замещения фазы моделируемого фильтра.
На фиг. 10 представлена схема замещения цепи постоянного тока.
На фиг. 11 изображена схема замещения линии постоянного тока.
Устройство для моделирования передачи постоянного тока в энергетической системе (фиг. 1) содержит центральный процессор 1 (ЦП), процессор коммутации 2 (ПК), процессор аналого-цифрового преобразования 3 (ПАЦП), блок многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП), блок моделирования первой стороны передачи постоянного тока 5 (БМ1С), блок моделирования второй стороны передачи постоянного тока 6 (БМ2С), блок моделирования линий постоянного тока 7 (БМЛПТ).
Блоки моделирования первой и второй сторон передачи постоянного тока 5 (БМ1С) и 6 (БМ2С) выполнены одинаково, и каждый содержит блок моделирования трансформатора 8 (БМТ), блок моделирования реактора 9 (БМР), блок моделирования фильтра 10 (БМФ), блок цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1), блок моделирования статического преобразователя напряжения 12 (БМСПН), блок моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ).
Цифровые входы/выходы центрального процессора 1 (ЦП), процессора коммутации 2 (ПК) и процессора аналого-цифрового преобразования 3 (ПАЦП) соединены между собой.
Цифровые входы/выходы процессора аналого-цифрового преобразования 3 (ПАЦП) и блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП) соединены между собой.
Цифровые входы/выходы центрального процессора 1 (ЦП) подключены к компьютеру/серверу.
Цифровые выходы центрального процессора 1 (ЦП) подключены к цифровым входам управления параметрами блока моделирования линий постоянного тока 7 (БМЛПТ), а также блока моделирования трансформатора 8 (БМТ), блока моделирования реактора 9 (БМР), блока моделирования фильтра 10 (БМФ), блока моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) блоков моделирования первой 5 (БМ1С) и второй 6 (БМ2С) сторон передачи постоянного тока.
Цифровые выходы процессора коммутации 2 (ПК) подключены к цифровым входам управления параметрами блока моделирования линий постоянного тока 7 (БМЛПТ), а также блока моделирования трансформатора 8 (БМТ), блока моделирования реактора 9 (БМР), первого блока цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1), блока моделирования статического преобразователя напряжения 12 (БМСПН), блока моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) блоков моделирования первой 5 (БМ1С) и второй 6 (БМ2С) сторон передачи постоянного тока.
В блоке моделирования первой 5 (БМ1С) стороны передачи постоянного тока первый трехфазный вход/выход блока моделирования трансформатора 8 (БМТ) является первым трехфазным входом/выходом устройства. Второй трехфазный вход/выход блока моделирования трансформатора 8 (БМТ) соединен с первым трехфазным входом/выходом блока моделирования реактора 9 (БМР) и с первым трехфазным входом/выходом первого блока цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1).
Второй трехфазный вход/выход первого блока цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1) соединен с третьим трехфазным входом/выходом блока моделирования трансформатора 8 (БМТ) и с трехфазным входом/выходом блока моделирования фильтра 10 (БМФ).
Второй трехфазный вход/выход блока моделирования реактора 9 (БМР) соединен с трехфазным входом/выходом блока моделирования статического преобразователя напряжения 12 (БМСПН), трехполюсный вход/выход которого соединен с первым трехполюсным входом/выходом блока моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ).
Второй трехполюсный вход/выход блока моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) соединен с первым трехполюсным входом/выходом блока моделирования линий постоянного тока 7 (БМЛПТ).
Второй трехполюсный вход/выход блока моделирования линий постоянного тока 7 (БМЛПТ) соединен с трехполюсным входом/выходом блока моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) блока моделирования второй стороны передачи постоянного тока 6 (БМ2С).
Первый трехфазный вход/выход блока моделирования трансформатора 8 (БМТ) блока моделирования второй стороны передачи постоянного тока 6 (БМ2С) является вторым трехфазным входом/выходом устройства.
Нейтрали блоков моделирования фильтра 10 (БМФ) и цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) блоков моделирования первой 5 (БМ1С) и второй 6 (БМ2С) сторон передачи постоянного тока соединены между собой и связаны с нейтралью блока моделирования линий постоянного тока 7 (БМЛПТ).
Аналоговые входы блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП) соединены с блоком моделирования линий постоянного тока 7 (БМЛПТ), а также с блоком моделирования трансформатора 8 (БМТ), с блоком моделирования реактора 9 (БМР), с блоком моделирования фильтра 10 (БМФ), блока моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) блоков моделирования первой 5 (БМ1С) и второй 6 (БМ2С) сторон передачи постоянного тока.
Блок моделирования трансформатора 8 (БМТ) (фиг. 2) содержит блок моделирования фазы А трансформатора 14 (БМфАТ), блок моделирования фазы В трансформатора 15 (БМфВТ), блок моделирования фазы С трансформатора 16 (БМфСТ), блок формирования напряжений 17 (БФН), второй 18 (БЦПрК2), третий 19 (БЦПрК3) и четвертый 20 (БЦПрК4) блоки цифроуправляемой продольной коммутации, первый 21 (БЦПоК1), второй 22 (БЦПоК2), третий 23 (БЦПоК3) блоки цифроуправляемой поперечной коммутации и первый 24 (ПНТ1), второй 25 (ПНТ2), третий 26 (ПНТ3), четвертый 27 (ПНТ4), пятый 28 (ПНТ5), шестой 29 (ПНТ6), седьмой 30 (ПНТ7), восьмой 31 (ПНТ8), девятый 32 (ПНТ9) преобразователи напряжение-ток.
Цифровые входы блоков моделирования фаз А, В и С трансформатора 14 (БМфАТ), 15 (БМфВТ) и 16 (БМфСТ) подключены к центральному процессору 1 (ЦП).
Цифровые входы блока формирования напряжений 17 (БФН), второго 18 (БЦПрК2), третьего 19 (БЦПрК3) и четвертого 20 (БЦПрК4) блоков цифроуправляемой продольной коммутации и первого 21 (БЦПоК1), второго 22 (БЦПоК2), третьего 23 (БЦПоК3) блоков цифроуправляемой поперечной коммутации подключены к процессору коммутации 2 (ПК).
Аналоговые выходы блока моделирования фазы А трансформатора 14 (БМфАТ) соединены с входами первого 24 (ПНТ1), второго 25 (ПНТ2), третьего 26 (ПНТ3) преобразователей напряжение-ток и с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП).
Аналоговые выходы блока моделирования фазы В трансформатора 15 (БМфВТ) соединены с входами четвертого 27 (ПНТ4), пятого 28 (ПНТ5), шестого 29 (ПНТ6) преобразователей напряжение-ток и с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП).
Аналоговые выходы блока моделирования фазы С трансформатора 16 (БМфСТ) соединены с входами седьмого 30 (ПНТ7), восьмого 31 (ПНТ8), девятого 32 (ПНТ9) преобразователей напряжение-ток и с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП).
Аналоговые входы блоков моделирования фаз А, В и С трансформатора 14 (БМфАТ), 15 (БМфВТ) и 16 (БМфСТ) соединены с выходами блока формирования напряжений 17 (БФН), эти же выходы которого соединены с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП).
Выходы первого 24 (ПНТ1), четвертого 27 (ПНТ4) и седьмого 30 (ПНТ7) преобразователей напряжение-ток, соединены с первым трехфазным входом/выходом второго блока цифроуправляемой продольной коммутации 18 (БЦПрК2), с трехфазным входом/выходом первого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 21 (БЦПоК1) и с блоком формирования напряжений 17 (БФН).
Второй трехфазный вход/выход второго блока цифроуправляемой продольной коммутации 18 (БЦПрК2) является первым трехфазным входом/выходом блока моделирования трансформатора 8 (БМТ).
Выходы второго 25 (ПНТ2), пятого 28 (ПНТ5) и восьмого 31 (ПНТ8) преобразователей напряжение-ток, соединены с первым трехфазным входом/выходом третьего блока цифроуправляемой продольной коммутации 19 (БЦПрК3), с трехфазным входом/выходом второго блока цифроуправляемой поперечной коммутации 22 (БЦПоК2) и с блоком формирования напряжений 17 (БФН).
Второй трехфазный вход/выход третьего блока цифроуправляемой продольной коммутации 19 (БЦПрК3), который является вторым трехфазным входом/выходом блока моделирования трансформатора 8 (БМТ), соединен с первым трехфазным входом/выходом блока моделирования реактора 9 (БМР) и с первым трехфазным входом/выходом первого блока цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1).
Выходы третьего 26 (ПНТ3), шестого 29 (ПНТ6) и девятого 32 (ПНТ9) преобразователей напряжение-ток соединены с первым трехфазным входом/выходом четвертого блока цифроуправляемой продольной коммутации 20 (БЦПрК4), с трехфазным входом/выходом третьего блока цифроуправляемой поперечной коммутации 23 (БЦПоК3) и с блоком формирования напряжений 17 (БФН).
Второй трехфазный вход/выход четвертого блока цифроуправляемой продольной коммутации 20 (БЦПрК4), который является третьим трехфазным входом/выходом блока моделирования трансформатора 8 (БМТ), соединен с трехфазным входом/выходом блока моделирования фильтра 10 (БМФ) и со вторым трехфазным входом/выходом первого блока цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1).
Блок моделирования реактора 9 (БМР) (фиг. 3) содержит блок моделирования фазы А реактора 33 (БМфАР), блок моделирования фазы В реактора 34 (БМфВР), блок моделирования фазы С реактора 35 (БМфСР), четвертый 36 (БЦПоК4) и 37 (БЦПоК5) пятый блоки цифроуправляемой поперечной коммутации, и десятый 38 (ПНТ10), одиннадцатый 39 (ПНТ11), двенадцатый 40(ПНТ12), тренадцатый 41 (ПНТ13), четырнадцатый 42 (ПНТ14), пятнадцатый 43 (ПНТ15) преобразователи напряжение-ток.
Цифровые входы блоков моделирования фаз А, В и С реактора 33 (БМфАР), 34 (БМфВР) и 35 (БМфСР) подключены к центральному процессору 1 (ЦП).
Цифровые входы четвертого 36 (БЦПоК4) и пятого 37 (БЦПоК5) блоков цифроуправляемой поперечной коммутации и подключены к процессору коммутации 2 (ПК).
Аналоговые выходы блока моделирования фазы А реактора 33 (БМфАР) соединены с входами десятого 38 (ПНТ10) и одиннадцатого 39 (ПНТ11) преобразователей напряжение-ток, с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП).
Аналоговые выходы блока моделирования фазы В реактора 34 (БМфВР) соединены с входами двенадцатого 40(ПНТ12) и тринадцатого 41 (ПНТ13) преобразователей напряжение-ток, с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП).
Аналоговые выходы блока моделирования фазы С реактора 35 (БМфСР) соединены с входами четырнадцатого 42(ПНТ14) и пятнадцатого 43 (ПНТ15) преобразователей напряжение-ток, с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП).
Выход десятого преобразователя напряжение-ток 38 (ПНТ10) соединен с фазой А трехфазного входа/выхода четвертого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 36 (БЦПоК4), с фазой А второго трехфазного входа/выхода третьего блока цифроуправляемой продольной коммутации 19 (БЦПрК3), с фазой А первого трехфазного входа/выхода первого блока цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1) и с блоком моделирования фазы А реактора 33 (БМфАР).
Выход двенадцатого преобразователя напряжение-ток 40 (ПНТ12) соединен с фазой В трехфазного входа/выхода четвертого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 36 (БЦПоК4), с фазой В второго трехфазного входа/выхода третьего блока цифроуправляемой продольной коммутации 19 (БЦПрК3), с фазой В первого трехфазного входа/выхода первого блока цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1) и с блоком моделирования фазы В реактора 34 (БМфВР).
Выход четырнадцатого преобразователя напряжение-ток 42 (ПНТ14) соединен с фазой С трехфазного входа/выхода четвертого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 36 (БЦПоК4), с фазой С второго трехфазного входа/выхода третьего блока цифроуправляемой продольной коммутации 19 (БЦПрК3), с фазой С первого трехфазного входа/выхода первого блока цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1) и с блоком моделирования фазы С реактора 35 (БМфСР).
Выход одиннадцатого преобразователя напряжение-ток 39 (ПНТ11) соединен с фазой А трехфазного входа/выхода пятого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 37 (БЦПоК5), с фазой А трехфазного входа/выхода блока моделирования статического преобразователя напряжения 12 (БМСПН) и с блоком моделирования фазы А реактора 33 (БМфАР).
Выход тринадцатого преобразователя напряжение-ток 41 (ПНТ13) соединен с фазой В трехфазного входа/выхода пятого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 37 (БЦПоК5), с фазой В трехфазного входа/выхода блока моделирования статического преобразователя напряжения 12 (БМСПН) и с блоком моделирования фазы В реактора 34 (БМфВР).
Выход пятнадцатого преобразователя напряжение-ток 43 (ПНТ15) соединен с фазой С трехфазного входа/выхода пятого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 37 (БЦПоК5), с фазой С трехфазного входа/выхода блока моделирования статического преобразователя напряжения 12 (БМСПН) и с блоком моделирования фазы С реактора 35 (БМфСР).
Блок моделирования фильтра 10 (БМФ) (фиг. 4) содержит блок моделирования фазы А фильтра 44 (БМфАФ), блок моделирования фазы В фильтра 45 (БМфВФ), блок моделирования фазы С фильтра 46 (БМфСФ) и шестнадцатый 47 (ПНТ16), семнадцатый 48 (ПНТ17), восемнадцатый 49 (ПНТ18) преобразователи напряжение-ток.
Цифровые входы блоков моделирования фаз А, В и С фильтра 44 (БМфАФ), 45 (БМфВФ), 46 (БМфСФ) подключены к центральному процессору 1 (ЦП).
Аналоговые выходы блока моделирования фазы А фильтра 44 (БМфАФ) соединены с входом шестнадцатого преобразователя напряжение-ток 47(ПНТ16) и с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП).
Аналоговые выходы блока моделирования фазы В фильтра 45 (БМфВФ) соединены с входом семнадцатого преобразователя напряжение-ток 48(ПНТ17) и с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП).
Аналоговые выходы блока моделирования фазы С фильтра 46 (БМфСФ) соединены с входом восемнадцатого преобразователя напряжение-ток 49(ПНТ18) и с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП).
Выход шестнадцатого преобразователя напряжение-ток 47 (ПНТ16) соединен с блоком моделирования фазы А фильтра 44 (БМфАФ), с фазой А второго трехфазного входа/выхода четвертого блока цифроуправляемой продольной коммутации 20 (БЦПрК4), и с фазой А второго трехфазного входа/выхода первого блока цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1).
Выход семнадцатого преобразователя напряжение-ток 48 (ПНТ17) соединен с блоком моделирования фазы В фильтра 45 (БМфВФ), с фазой В второго трехфазного входа/выхода четвертого блока цифроуправляемой продольной коммутации 20 (БЦПрК4), и с фазой В второго трехфазного входа/выхода первого блока цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1).
Выход восемнадцатого преобразователя напряжение-ток 49 (ПНТ18) соединен с блоком моделирования фазы С фильтра 46 (БМфСФ), с фазой С второго трехфазного входа/выхода четвертого блока цифроуправляемой продольной коммутации 20 (БЦПрК4), и с фазой С второго трехфазного входа/выхода первого блока цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1).
Блок моделирования статического преобразователя напряжения 12 (БМСПН) (фиг. 5) содержит блок моделирования фазы А статического преобразователя напряжения 50 (БМфАСПН), блок моделирования фазы В статического преобразователя напряжения 51 (БМфВСПН), блок моделирования фазы С статического преобразователя напряжения 52 (БМфССПН), каждый из которых содержит шесть блоков цифроуправляемых аналоговых ключей 53 (БЦАК1), 54 (БЦАК2), 55 (БЦАК3), 56 (БЦАК4), 57 (БЦАК5), 58 (БЦАК6).
Управляющие входы всех блоков цифроуправляемых аналоговых ключей 53 (БЦАК1), 54 (БЦАК2), 55 (БЦАК3), 56 (БЦАК4), 57 (БЦАК5), 58 (БЦАК6) блоков моделирования фаз А, В и С статического преобразователя напряжения 50 (БМфАСПН), 51 (БМфВСПН), 52 (БМфССПН) подключены к процессору коммутации 2 (ПК).
Первый 53 (БЦАК1) и второй 54 (БЦАК2) блоки цифроуправляемых аналоговых ключей первыми входами/выходами соединены между собой и с блоком моделирования фазы А реактора 33 (БМфАР), фазой А трехфазного входа/выхода пятого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 37 (БЦПоК5) и выходом одиннадцатого преобразователя напряжение-ток 39 (ПНТ11).
Блок моделирования фазы В статического преобразователя напряжения 51 (БМфВСПН) соединен с блоком моделирования фазы В реактора 34 (БМфВР), фазой В трехфазного входа/выхода пятого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 37 (БЦПоК5) и выходом тринадцатого преобразователя напряжение-ток 41 (ПНТ13).
Блок моделирования фазы С статического преобразователя напряжения 52 (БМфССПН) соединен с блоком моделирования фазы С реактора 35 (БМфСР), фазой С трехфазного входа/выхода пятого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 37 (БЦПоК5) и выходом пятнадцатого преобразователя напряжение-ток 43 (ПНТ15).
Второй вход/выход первого блока цифроуправляемых аналоговых ключей 53 (БЦАК1) подключен к соединенным между собой первыми входами/выходами третьего 55 (БЦАК3) и четвертого 56 (БЦАК4) блоков цифроуправляемых аналоговых ключей.
Второй вход/выход второго блока цифроуправляемых аналоговых ключей 54 (БЦАК2) подключен к соединенным между собой первыми входами/выходами пятого 57 (БЦАК5) и шестого 58 (БЦАК6) блоков цифроуправляемых аналоговых ключей.
Второй вход/выход третьего блока цифроуправляемых аналоговых ключей 55 (БЦАК3), положительные полюсы трехполюсных входов/выходов блоков моделирования фаз В 51 (БМфВСПН) и С 52 (БМфССПН) статического преобразователя напряжения и блока моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) соединены между собой.
Вторые входы/выходы четвертого 56 (БЦАК4) и шестого 58 (БЦАК6) блоков цифроуправляемых аналоговых ключей, нейтрали трехполюсных входов/выходов блоков моделирования фаз В 51 (БМфВСПН) и С 52 (БМфССПН) статического преобразователя напряжения и блока моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) соединены между собой.
Второй вход/выход пятого блока цифроуправляемых аналоговых ключей 57 (БЦАК5), отрицательные полюсы трехполюсных входов/выходов блоков моделирования фаз В 51 (БМфВСПН) и С 52 (БМфССПН) статического преобразователя напряжения и блока моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) соединены между собой.
Блок моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) (фиг. 6) содержит блок моделирования положительного полюса 59 (БМПП), блок моделирования отрицательного полюса 60 (БМОП), блок формирования напряжения нейтрали 61 (БФНН), пятый 62 (БЦПрК5) и шестой 63 (БЦПрКб) блоки цифроуправляемой продольной коммутации, шестой 64 (БЦПоК6) и седьмой 65 (БЦПоК7) блоки цифроуправляемой поперечной коммутации, а также девятнадцатый 66 (ПНТ19), двадцатый 67 (ПНТ20), двадцать первый 68 (ПНТ21), двадцать второй 69 (ПНТ22), двадцать третий 70 (ПНТ23) и двадцать четвертый 71 (ПНТ24).преобразователи напряжение-ток.
Цифровые входы блока моделирования положительного полюса 59 (БМПП), блока моделирования отрицательного полюса 60 (БМОП), блока формирования напряжения нейтрали 61 (БФНН) подключены к центральному процессору 1 (ЦП).
Цифровые входы пятого 62 (БЦПрК5) и шестого 63 (БЦПрК6) блоков цифроуправляемой продольной коммутации и шестого 64 (БЦПоК6) и седьмого 65 (БЦПоК7) блоков цифроуправляемой поперечной коммутации и подключены к процессору коммутации 2 (ПК).
Аналоговые выходы блока моделирования положительного полюса 59 (БМПП) соединены с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП) и с входами девятнадцатого 66 (ПНТ19) и двадцатого 67 (ПНТ20) преобразователей напряжение-ток.
Аналоговые выходы блока моделирования отрицательного полюса 60 (БМОП) соединены с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП) и с входами двадцать первого 68 (ПНТ21) и двадцать второго 69 (ПНТ22) преобразователей напряжение-ток.
Аналоговые выходы блок формирования напряжения нейтрали 61 (БФНН) соединены с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП) и с входами двадцать третьего 70 (ПНТ23) и двадцать четвертого 71 (ПНТ24) преобразователя напряжение-ток.
Выход девятнадцатого преобразователя напряжение-ток 66 (ПНТ19) связан с соединенными между собой блоком моделирования положительного полюса 59 (БМПП), положительным полюсом первого трехполюсного входа/выхода пятого блока цифроуправляемой продольной коммутации 62 (БЦПрК5) и положительным полюсом трехполюсного входа/выхода шестого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 64 (БЦПоК6).
Выход двадцать первого преобразователя напряжение-ток 68 (ПНТ21) связан с соединенными между собой блоком моделирования отрицательного полюса 60 (БМОП), отрицательным полюсом первого трехполюсного входа/выхода пятого блока цифроуправляемой продольной коммутации 62 (БЦПрК5) и отрицательным полюсом трехполюсного входа/выхода шестого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 64 (БЦПоК6).
Выход двадцать третьего преобразователя напряжение-ток 70 (ПНТ23) связан с соединенными между собой блоком формирования напряжения нейтрали 61 (БФНН), нейтралью первого трехполюсного входа/выхода пятого блока цифроуправляемой продольной коммутации 62 (БЦПрК5) и нейтралью трехполюсного входа/выхода шестого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 64 (БЦПоК6).
Второй трехфазный вход/выход пятого блока цифроуправляемой продольной коммутации 62 (БЦПрК5), который является первым трехфазным входом/выходом блока моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ), в котором положительный полюс второго трехполюсного входа/выхода пятого блока цифроуправляемой продольной коммутации 62 (БЦПрК5) соединен с вторым входом/выходом третьего блока цифроуправляемых аналоговых ключей 55 (БЦАК6) и положительными полюсами трехполюсных входов/выходов блоков моделирования фаз В 51 (БМфВСПН) и С 52 (БМфССПН) статического преобразователя напряжения, а отрицательный полюс второго трехполюсного входа/выхода пятого блока цифроуправляемой продольной коммутации 62 (БЦПрК5) соединен с вторым входом/выходом пятого блока цифроуправляемых аналоговых ключей 57 (БЦАК5) и отрицательными полюсами трехполюсных входов/выходов блоков моделирования фаз В 51 (БМфВСПН) и С 52 (БМфССПН) статического преобразователя напряжения, а нейтраль второго трехполюсного входа/выхода пятого блока цифроуправляемой продольной коммутации 62 (БЦПрК5) подключена к соединенными между собой соединена вторым входам/выходам четвертого 56 (БЦАК4) и 58 (БЦАК6) блоков цифроуправляемых аналоговых ключей, нейтралями трехполюсных входов/выходов блоков моделирования фаз В 51 (БМфВСПН) и С 52 (БМфССПН) статического преобразователя напряжения.
Выход двадцатого преобразователя напряжение-ток 67 (ПНТ20) связан с соединенными между собой блоком моделирования положительного полюса 59 (БМПП), положительным полюсом первого трехполюсного входа/выхода шестого блока цифроуправляемой продольной коммутации 63 (БЦПрК6) и положительным полюсом трехполюсного входа/выхода седьмого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 65 (БЦПоК7).
Выход двадцать второго преобразователя напряжение-ток 69 (ПНТ22) связан с соединенными между собой блоком моделирования отрицательного полюса 60 (БМОП), отрицательным полюсом первого трехполюсного входа/выхода шестого блока цифроуправляемой продольной коммутации 63 (БЦПрК6) и отрицательным полюсом трехполюсного входа/выхода седьмого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 65 (БЦПоК7).
Выход двадцать четвертого преобразователя напряжение-ток 71 (ПНТ24) связан с соединенными между собой блоком формирования напряжения нейтрали 61 (БФНН), нейтралью первого трехполюсного входа/выхода шестого блока цифроуправляемой продольной коммутации 63 (БЦПрК6) и нейтралью трехполюсного входа/выхода седьмого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 65 (БЦПоК7).
Второй трехполюсный вход/выход шестого блока цифроуправляемой продольной коммутации 63 (БЦПрК6), который является вторым трехфазным входом/выходом блока моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ), соединен с первым трехполюсным входом/выходом блока моделирования линий постоянного тока 7 (БМЛПТ).
Блок моделирования линий постоянного тока 7 (БМЛПТ) содержит (фиг. 7) блок моделирования начала первой линии постоянного тока 72 (БМн1ЛПТ), блок моделирования конца первой линии постоянного тока 73 (БМк1ЛПТ), блок моделирования начала второй линии постоянного тока 74 (БМн2ЛПТ), блок моделирования конца второй линии постоянного тока 75 (БМк1ЛПТ), первый блок формирования напряжения нейтрали, 76(1 БФНН), второй блок формирования напряжения нейтрали, 77 (2БФННП), седьмой блок цифроуправляемой продольной коммутации 78 (БЦПрК7), восьмой 79 (БЦПоК8), девятый 80 (БЦПоК9), десятый 81 (БЦПоК10), одиннадцатый 82(БЦПоК11) блоки цифроуправляемой поперечной коммутации, двадцать пятый 83 (ПНТ25), двадцать шестой 84 (ПНТ26), двадцать седьмой 85 (ПНТ27), двадцать восьмой 86 (ПНТ28), двадцать девятый 87 (ПНТ29), тридцатый 88 (ПНТ30), тридцать первый 89 (ПНТ31), тридцать второй 90 (ПНТ32), тридцать третий 91 (ПНТ33), тридцать четвертый 92 (ПНТ34), тридцать пятый 93 (ПНТ35), тридцать шестой 94 (ПНТ36) преобразователи напряжение-ток.
Цифровые входы блока моделирования начала первой линии постоянного тока 72 (БМн1ЛПТ), блока моделирования конца первой линии постоянного тока 73 (БМк1ЛПТ), блока моделирования начала второй линии постоянного тока 74 (БМн2ЛПТ), блока моделирования конца второй линии постоянного тока 75 (БМк1ЛПТ), первого блока формирования напряжения нейтрали 76 (1БФНН), второго блока формирования напряжения нейтрали 77 (2БФННП) подключены к центральному процессору 1 (ЦП).
Цифровые входы седьмого блока цифроуправляемой продольной коммутации 78(БЦПрК7), восьмого 79 (БЦПоК8), девятого 80 (БЦПоК9), десятого 81 (БЦПоК10) и одиннадцатого 82(БЦПоК11) блоков цифроуправляемой поперечной коммутации подключены к процессору коммутации 2 (ПК).
Аналоговые выходы блока моделирования начала первой линии постоянного тока 72 (БМн1ЛПТ) соединены с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП) и с входами двадцать пятого 83 (ПНТ25) и двадцать шестого 84 (ПНТ26) преобразователей напряжение-ток.
Аналоговые выходы блока моделирования конца первой линии постоянного тока73 (БМк1ЛПТ) соединены с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП) и с входами двадцать седьмого 85 (ПНТ27) и двадцать восьмого 86 (ПНТ28) преобразователей напряжение-ток.
Аналоговые выходы блока моделирования начала второй линии постоянного тока 74 (БМн2ЛПТ) соединены с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП) и с входами двадцать девятого 87 (ПНТ29) и тридцатого 88 (ПНТ30) преобразователей напряжение-ток.
Аналоговые выходы блока моделирования конца второй линии постоянного тока 75 (БМк2ЛПТ) соединены с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП) и с входами тридцать первого 89 (ПНТ31) и тридцать второго 90 (ПНТ32) преобразователей напряжение-ток.
Аналоговые выходы первого блока формирования напряжения нейтрали 76 (1БФНН) соединены с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП) и с входами тридцать третьего 91 (ПНТ33) и тридцать четвертого 92 (ПНТ34) преобразователей напряжение-ток.
Аналоговые выходы второго блока формирования напряжения нейтрали 77 (2БФННП) соединены с входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП) и с входами тридцать пятого 93 (ПНТ35) и тридцать шестого 94 (ПНТ36) преобразователей напряжение-ток.
Выход двадцать пятого преобразователя напряжение-ток 83 (ПНТ25) связан с соединенными между собой блоком моделирования начала первой линии постоянного тока 72 (БМн1ЛПТ), положительным полюсом трехполюсного входа/выхода восьмого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 79 (БЦПоК8), положительным полюсом второго трехполюсного входа/выхода шестого блока цифроуправляемой продольной коммутации 63 (БЦПрК6).
Выход двадцать девятого преобразователя напряжение-ток 87 (ПНТ29) связан с соединенными между собой блоком моделирования начала второй линии постоянного тока 72 (БМн1ЛПТ), отрицательным полюсом трехполюсного входа/выхода восьмого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 79 (БЦПоК8), отрицательным полюсом второго трехполюсного входа/выхода шестого блока цифроуправляемой продольной коммутации 63 (БЦПрК6).
Выход тридцать третьего преобразователя напряжение-ток 91 (ПНТ33) связан с соединенными между собой первым блоком формирования напряжения нейтрали 76 (1БФНН), нейтралью трехполюсного входа/выхода восьмого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 79 (БЦПоК8), нейтралью второго трехполюсного входа/выхода шестого блока цифроуправляемой продольной коммутации 63 (БЦПрК6).
Выход двадцать шестого преобразователя напряжение-ток 84 (ПНТ26) связан с соединенными между собой блоком моделирования начала первой линии постоянного тока 72 (БМн1ЛПТ), положительным полюсом первого трехполюсного входа/выхода седьмого блока цифроуправляемой продольной коммутации 78 (БЦПрК7) и положительным полюсом трехполюсного входа/выхода девятого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 80 (БЦПоК9).
Выход тридцатого преобразователя напряжение-ток 88 (ПНТ30) связан с соединенными между собой блоком моделирования начала второй линии постоянного тока 74 (БМн2ЛПТ), отрицательным полюсом первого трехполюсного входа/выхода седьмого блока цифроуправляемой продольной коммутации 78 (БЦПрК7) и отрицательным полюсом трехполюсного входа/выхода девятого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 80 (БЦПоК9).
Выход тридцать четвертого преобразователя напряжение-ток 92 (ПНТ34) связан с соединенными между собой первым блоком формирования направления нейтрали 76 (1БФНН), нейтралью первого трехполюсного входа/выхода седьмого блока цифроуправляемой продольной коммутации 78 (БЦПрК7) и нейтралью трехполюсного входа/выхода девятого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 80 (БЦПоК9).
Выход двадцать седьмого преобразователя напряжение-ток 85 (ПНТ27) связан с соединенными между собой блоком моделирования конца первой линии постоянного тока 73 (БМк1ЛПТ), положительным полюсом второго трехполюсного входа/выхода седьмого блока цифроуправляемой продольной коммутации 78 (БЦПрК7) и положительным полюсом трехполюсного входа/выхода десятого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 81 (БЦПоК10).
Выход тридцать первого преобразователя напряжение-ток 89 (ПНТ31) связан с соединенными между собой блоком моделирования конца второй линии постоянного тока 75 (БМк2ЛПТ), отрицательным полюсом второго трехполюсного входа/выхода седьмого блока цифроуправляемой продольной коммутации 78 (БЦПрК7) и с отрицательным полюсом трехполюсного входа/выхода десятого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 81 (БЦПоК10).
Выход тридцать пятого преобразователя напряжение-ток 93 (ПНТ35) связан с соединенными между собой вторым блоком формирования направления нейтрали 77 (2БФНН), нейтралью второго трехполюсного входа/выхода седьмого блока цифроуправляемой продольной коммутации 78 (БЦПрК7) и нейтралью трехполюсного входа/выхода десятого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 81 (БЦПоК10).
Выход двадцать восьмого преобразователя напряжение-ток 86 (ПНТ28) связан с соединенными между собой блоком моделирования конца первой линии постоянного тока 73 (БМк1ЛПТ), положительным полюсом трехполюсного входа/выхода одиннадцатого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 82(БЦПоК11) и положительным полюсом трехполюсного входа/выхода блока моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) блока моделирования второй стороны передачи постоянного тока 6 (БМ2С).
Выход тридцать второго преобразователя напряжение-ток 90 (ПНТ32) связан с соединенными между собой блоком моделирования конца второй линии постоянного тока 75 (БМк2ЛПТ), с отрицательным полюсом трехполюсного входа/выхода одиннадцатого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 82(БЦПоК11) и с отрицательным полюсом трехполюсного входа/выхода блока моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) блока моделирования второй стороны передачи постоянного тока 6 (БМ2С).
Выход тридцать шестого преобразователя напряжение-ток 94 (ПНТ36) связан с соединенными между собой вторым блоком формирования направления нейтрали 77 (2БФНН), нейтралью трехполюсного входа/выхода одиннадцатого блока цифроуправляемой поперечной коммутации 82(БЦПоК11) и нейтралью трехполюсного входа/выхода блока моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) блока моделирования второй стороны передачи постоянного тока 6 (БМ2С).
Центральный процессор 1 (ЦП), процессор коммутации 2 (ПК) и процессор аналого-цифрового преобразования 3 (ПАЦП) реализованы с помощью серийных интегральных микросхем. Блок многоканального аналого-цифрового преобразования 2 (БМАЦП) реализован с помощью серийных интегральных аналого-цифровых преобразователей.
Семь блоков цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1), 18(БЦПрК2), 19 (БЦПрК3), 20 (БЦПрК4), 62 (БЦПрК5), 63 (БЦПрК6), 78 (БЦПрК7), одиннадцать блоков цифроуправляемой поперечной коммутации 21 (БЦПоК1), 22 (БЦПоК2), 23 (БЦПоК3), 36 (БЦПоК4), 37 (БЦПоК5), 64 (БЦПоК6), 65 (БЦПоК7), 79(БЦПоК8), 80 (БЦПоК9), 81 (БЦПоК10), 82(БЦПоК11), шесть блоков цифроуправляемых аналоговых ключей 53 (БЦАК1), 54 (БЦАК2), 55 (БЦАК3), 56 (БЦАК4), 57 (БЦАК5), 58 (БЦАК6) реализованы с помощью серийных интегральных микросхем цифроуправляемых униполярных аналоговых ключей. Блок формирования напряжении 17 (БФН) реализован с помощью серийных интегральных микросхем цифроуправляемых униполярных аналоговых ключей и операционных усилителей. Все преобразователи напряжение-ток 24 (ПНТ1), 25 (ПНТ2), 26 (ПНТ3), 27 (ПНТ4), 28 (ПНТ5), 29 (ПНТ6), 30 (ПНТ7), 31 (ПНТ8), 32 (ПНТ9), 38 (ПНТ10), 39 (ПНТ11), 40 (ПНТ12), 41 (ПНТ13), 42 (ПНТ14), 43 (ПНТ15), 47 (ПНТ16), 48 (ПНТ17), 49 (ПНТ18), 66 (ПНТ19), 67 (ПНТ20), 68 (ПНТ21), 69 (ПНТ22), 70 (ПНТ23), 71 (ПНТ24), 83 (ПНТ25), 84 (ПНТ26), 85(ПНТ27), 86 (ПНТ28), 87 (ПНТ29), 88 (ПНТ30), 89 (ПНТ31), 90 (ПНТ32), 91 (ПНТ33), 92 (ПНТ34), 93 (ПНТ35), 94 (ПНТ36) реализованы с помощью осуществляющих эту функцию серийных интегральных микросхем.
Блоки моделирования фаз А, В и С трансформатора 14 (БМфАТ), 15 (БМфВТ), 16 (БМфСТ), блоки моделирования фаз А, В и С реактора 33 (БМфАР), 34 (БМфВР), 35 (БМфСР), блоки моделирования фаз А, В и С фильтра 44 (БМфАФ), 45 (БМфВФ), 46 (БМфСФ), блок моделирования положительного полюса 59 (БМПП), блок моделирования отрицательного полюса 60 (БМОП), блок формирования напряжения нейтрали 61 (БФНН), блок моделирования начала первой линии постоянного тока 72 (БМн1ЛПТ), блок моделирования конца первой линии постоянного тока 73 (БМк1ЛПТ), блок моделирования начала второй линии постоянного тока 74 (БМн2ЛПТ), блок моделирования конца второй линии постоянного тока 75 (БМк1ЛПТ), первый блок формирования напряжения нейтрали 76 (1БФНН), второй блок формирования напряжения нейтрали 77 (2БФНН) реализованы с помощью серийных интегральных микроэлектронных цифро-аналоговых преобразователей и операционных усилителей.
Устройство для моделирования передачи постоянного тока в энергетической системе работает следующим образом.
При включении напряжения питания из базы данных центрального процессора 1 (ЦП) или из базы данных персонального компьютера/сервера цифровые коды, соответствующие параметрам решаемых в блоке моделирования трансформатора 8 (БМТ), в блоке моделирования реактора 9 (БМР), в блоке моделирования фильтра 10 (БМФ), в блоке моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) блоков моделирования первой и второй сторон передачи постоянного тока 5 (БМ1С) и 6 (БМ2С), а также в блоке моделирования линий постоянного тока 7 (БМЛПТ) систем дифференциальных уравнений трехфазных математических моделей указанных моделируемых конструктивных элементов устройства передаются и записываются в регистры памяти цифро-аналоговых преобразователей блоков моделирования фаз А, В и С трансформатора 14 (БМфАТ), 15 (БМфВТ), 16 (БМфСТ), блоков моделирования фаз А, В и С реактора 33 (БМфАР), 34 (БМфВР), 35 (БМфСР), блоков моделирования фаз А, В и С фильтра 44 (БМфАФ), 45 (БМфВФ), 46 (БМфСФ), блоков моделирования положительного и отрицательного полюсов 59 (БМПП) и 60 (БМОП), блока формирования напряжения нейтрали 61 (БФНН), а также в регистры памяти цифро-аналоговых преобразователей блока моделирования начала первой линии постоянного тока 72 (БМнШ1ЛПТ), блока моделирования конца первой линии постоянного тока 73 (БМк1ЛПТ), блока моделирования начала второй линии постоянного тока 74 (БМн2ЛПТ), блока моделирования конца второй линии постоянного тока 75 (БМк1ЛПТ).
В тоже время из базы данных процессора коммутации 2 (ПК) соответствующие цифровые коды подаются в блок моделирования трансформатора 8 (БМТ), в блок моделирования реактора 9 (БМР), в блок моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) блоков моделирования первой и второй сторон передачи постоянного тока 5 (БМ1С) и 6 (БМ2С), а также в блок моделирования линий постоянного тока 7 (БМЛПТ) на управляющие входы цифроуправляемых аналоговых ключей блоков цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1), 18 (БЦПрК2), 19 (БЦПрК3), 20 (БЦПрК4), 62 (БЦПрК5), 63 (БЦПрК6), 78 (БЦПрК7) блоков цифроуправляемой поперечной коммутации 21 (БЦПоК1), 22 (БЦПоК2), 23 (БЦПоК3), 36 (БЦПоК4), 37 (БЦПоК5), 64 (БЦПоК6), 65 (БЦПоК7), 79 (БЦПоК8), 80 (БЦПоК9), 81 (БЦПоК10), 82 (БЦПоК11) определяя их состояние.
Аналогичным образом цифровые коды, формируемые в процессоре коммутации 2 (ПК) согласно алгоритму управления, подаются в блок моделирования статического преобразователя напряжения 12 (БМСПН) на управляющие входы цифроуправляемых аналоговых ключей всех блоков цифроуправляемых аналоговых ключей 53 (БЦАК1), 54 (БЦАК2), 55 (БЦАК3), 56 (БЦАК4), 57 (БЦАК5), 58 (БЦАК6) блока моделирования фазы А статического преобразователя напряжения 50 (БМфАСПН) и одинаковых ему блоков моделирования фаз В и С статического преобразователя напряжения 51 (БМфВСПН) и 52 (БМфССПН).
Тем самым обеспечивается осуществление всевозможных продольных и поперечных трехфазных коммутаций, включая пофазные, входов/выходов моделируемых конструктивных элементов и устройства для моделирования передачи постоянного тока в энергетических системах в целом на модельном физическом уровне.
В зависимости от включенного или отключенного состояния цифроуправляемых аналоговых ключей первого блока цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1) обеспечивается подключение блока моделирования фильтра 10 (БМФ) к вторичной или третичной обмотке блока моделирования трансформатора 8 (БМТ) в зависимости от вида моделируемого трансформатора связи (двухобмоточного или трехобмоточного).
В зависимости от включенного или отключенного состояния цифроуправляемых аналоговых ключей седьмого блока цифроуправляемой продольной коммутации 78 (БЦПрК7), а также изменение параметров блока моделирования начала первой линии постоянного тока 72 (БМн1ЛПТ), блока моделирования конца первой линии постоянного тока 73 (БМк1ЛПТ), блока моделирования начала второй линии постоянного тока74 (БМн2ЛПТ), блока моделирования конца второй линии постоянного тока 75 (БМк2ЛПТ) обеспечивается воспроизведение различных аварийных режимов на линии постоянного тока.
Таким образом, обеспечивается соединение моделируемых конструктивных элементов устройства для моделирования передачи постоянного тока в энергетических системах между собой и исходное положение обозначенных всех блоков и устройства в целом.
Из базы данных процессора коммутации 2 (ПК) соответствующие цифровые коды подаются на управляющие входы цифроуправляемых аналоговых ключей блока формирования напряжений 17 (БФН).
Тем самым на выходах блока формирования напряжений 17 (БФН), блока формирования напряжения нейтрали 61 (БФНН), первого блока формирования напряжения нейтрали 76 (1БФНН) и второго блока формирования напряжения нейтрали 77 (2БФННП) согласно уравнениям формирования линейных и фазных напряжений, и напряжения нейтрали формируются соответствующие математические переменные напряжений, которые через блок многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП) поступают в центральный процессор 1 (ЦП) и по компьютерной сети в персональный компьютер/сервер.
Блок моделирования трансформатора 8 (БМТ), в том числе блоки моделирования фаз А, В и С трансформатора 14 (БМфАТ), 15 (БМфВТ), 16 (БМфСТ), блок моделирования реактора 9 (БМР), в том числе блоки моделирования фаз А, В и С реактора 33 (БМфАР), 34 (БМфВР), 35 (БМфСР), блок моделирования фильтра 10 (БМФ), в том числе блоки моделирования фаз А, В и С фильтра 44 (БМфАФ), 45 (БМфВФ), 46 (БМфСФ), блок моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ), в том числе блоки моделирования положительного и отрицательного полюсов 59 (БМПП) и 60 (БМОП), и блок формирования напряжения нейтрали 61 (БФНН), блок моделирования линий постоянного тока 7 (БМЛПТ), в том числе блок моделирования начала первой линии постоянного тока 72 (БМн1ЛПТ), блок моделирования конца первой линии постоянного тока 73 (БМк1ЛПТ), блок моделирования начала второй линии постоянного тока 74 (БМн2ЛПТ), блок моделирования конца второй линии постоянного тока 75 (БМк1ЛПТ) первый блок формирования напряжения нейтрали 76 (1БФНН), второй блок формирования напряжения нейтрали 77 (2БФННП) представляют собой параллельные цифро-аналоговые структуры неявного с гарантированной инструментальной ошибкой непрерывного интегрирования в реальном времени систем дифференциальных уравнений трехфазных математических моделей этих конструктивных элементов устройства.
На выходе блоков моделирования фаз А, В и С трансформатора 14 (БМфАТ), 15 (БМфВТ), 16 (БМфСТ), блоков моделирования фаз А, В и С реактора 33 (БМфАР), 34 (БМфВР), 35 (БМфСР), блоков моделирования фаз А, В и С фильтра 44 (БМфАФ), 45 (БМфВФ), 46 (БМфСФ) в результате решения систем дифференциальных уравнений трехфазных математических моделей конструктивных элементов устройства формируются математические переменные фазных токов, которые представлены непрерывными изменениями напряжений.
С помощью первого 24 (ПНТ1), второго 25 (ПНТ2), третьего 26 (ПНТ3), четвертого 27 (ПНТ4), пятого 28 (ПНТ5), шестого 29 (ПНТ6), седьмого 30 (ПНТ7), восьмого 31 (ПНТ8), девятого 32 (ПНТ9), десятого 38 (ПНТ10), одиннадцатого 39 (ПНТ11), двенадцатого 40 (ПНТ12), тринадцатого 41 (ПНТ13), четырнадцатого 42 (ПНТ14), пятнадцатого 43 (ПНТ15), шестнадцатого 47 (ПНТ16), семнадцатого 48 (ПНТ17) и восемнадцатого 49 (ПНТ18) преобразователей напряжение-ток эти математические переменные фазных токов преобразуются в соответствующие им модельные физические токи.
На выходе блоков моделирования положительного и отрицательного полюсов 59 (БМПП) и 60 (БМОП), блока формирования напряжения нейтрали 61 (БФНН), блока моделирования начала первой линии постоянного тока 72 (БМн1ЛПТ), блока моделирования конца первой линии постоянного тока 73 (БМк1ЛПТ), блока моделирования начала второй линии постоянного тока 74 (БМн2ЛПТ), блока моделирования конца второй линии постоянного тока 75 (БМк1ЛПТ), первого блока формирования напряжения нейтрали 76 (1БФНН), второго блока формирования напряжения нейтрали 77 (2БФННП) в результате решения систем дифференциальных уравнений трехфазных математических моделей конструктивных элементов устройства формируются математические переменные токов полюсов и нейтрали, которые представлены непрерывными изменениями напряжений.
С помощью девятнадцатого 66 (ПНТ19), двадцатого 67 (ПНТ20), двадцать первого 68 (ПНТ21), двадцать второго 69 (ПНТ22), двадцать третьего 70 (ПНТ23), двадцать четвертого 71 (ПНТ24), двадцать пятого 83 (ПНТ25), двадцать шестого 84 (ПНТ26), двадцать седьмого 85 (ПНТ27), двадцать восьмого 86 (ПНТ28), двадцать девятого 87 (ПНТ29), тридцатого 88 (ПНТ30), тридцать первого 89 (ПНТ31), тридцать второго 90 (ПНТ32), тридцать третьего 91 (ПНТ33), тридцать четвертого 92 (ПНТ34), тридцать пятого 93 (ПНТ35), тридцать шестого 94 (ПНТ36) преобразователей напряжение-ток эти математические переменные токов полюсов и нейтрали преобразуются в соответствующие им модельные физические токи.
На выходах первого 24 (ПНТ1), второго 25 (ПНТ2), третьего 26 (ПНТ3), четвертого 27 (ПНТ4), пятого 28 (ПНТ5), шестого 29 (ПНТ6), седьмого 30 (ПНТ7), восьмого 31 (ПНТ8), девятого 32 (ПНТ9), десятого 38 (ПНТ10), одиннадцатого 39 (ПНТ11), двенадцатого 40 (ПНТ12), тринадцатого 41 (ПНТ13), четырнадцатого 42 (ПНТ14), пятнадцатого 43 (ПНТ15), шестнадцатого 47 (ПНТ16), семнадцатого 48 (ПНТ17), восемнадцатого 49 (ПНТ18), девятнадцатого 66 (ПНТ19), двадцатого 67 (ПНТ20), двадцать первого 68 (ПНТ21), двадцать второго 69 (ПНТ22), двадцать третьего 70 (ПНТ23), двадцать четвертого 71 (ПНТ24), двадцать пятого 83 (ПНТ25), двадцать шестого 84 (ПНТ26), двадцать седьмого 85 (ПНТ27), двадцать восьмого 86 (ПНТ28), двадцать девятого 87 (ПНТ29), тридцатого 88 (ПНТ30), тридцать первого 89 (ПНТ31), тридцать второго 90 (ПНТ32), тридцать третьего 91 (ПНТ33), тридцать четвертого 92 (ПНТ34), тридцать пятого 93 (ПНТ35), тридцать шестого 94 (ПНТ36) преобразователей напряжение-ток формируются определяемые этими токами соответствующие переменные в виде узловых напряжений, которые по каналам обратной связи подаются в соответствующие блоки:
- от первого 24 (ПНТ1), второго 25 (ПНТ2), третьего 26 (ПНТ3), четвертого 27 (ПНТ4), пятого 28 (ПНТ5), шестого 29 (ПНТ6), седьмого 30 (ПНТ7), восьмого 31 (ПНТ8), девятого 32 (ПНТ9) преобразователей напряжение-ток к блоку формирования напряжений 17 (БФН) (фиг.2);
- от десятого 38 (ПНТ10), одиннадцатого 39 (ПНТ11) преобразователей напряжение-ток к блоку моделирования фазы А реактора 33 (БМфАР) (фиг. 3);
- от двенадцатого 40 (ПНТ12), тринадцатого 41 (ПНТ13) преобразователей напряжение-ток к блоку моделирования фазы В реактора 34 (БМфВР);
- от двенадцатого четырнадцатого 42 (ПНТ14), пятнадцатого 43 (ПНТ15) преобразователя напряжение-ток к блоку моделирования фазы С реактора 35 (БМфСР);
- от шестнадцатого преобразователя напряжение-ток 47 (ПНТ16) к блоку моделирования фазы А фильтра 44 (БМфАФ) (фиг. 4);
- от семнадцатого преобразователя напряжение-ток 48 (ПНТ17) к блоку моделирования фазы В фильтра 45 (БМфВФ);
- от восемнадцатого преобразователя напряжение-ток 49 (ПНТ18) к блоку моделирования фазы С фильтра 46 (БМфСФ);
- от девятнадцатого 66 (ПНТ19), двадцатого 67 (ПНТ20) преобразователей напряжение-ток к блоку моделирования положительного полюса 59 (БМПП) (фиг. 6);
- от двадцать первого 68 (ПНТ21), двадцать второго 69 (ПНТ22) преобразователей напряжение-ток к блоку моделирования отрицательного полюса 60 (БМОП);
- от двадцать третьего 70 (ПНТ23), двадцать четвертого 71 (ПНТ24) преобразователя напряжение-ток к блоку формирования напряжения нейтрали 61 (БФНН);
- от двадцать пятого 83 (ПНТ25), двадцать шестого 84 (ПНТ26) преобразователей напряжение-ток к блоку моделирования начала первой линии постоянного тока 72 (БМн1ЛПТ) (фиг. 7);
- от двадцать седьмого 85 (ПНТ27), двадцать восьмого 86 (ПНТ28) преобразователей напряжение-ток к блоку моделирования конца первой линии постоянного тока 73 (БМк1ЛПТ);
- от двадцать девятого 87 (ПНТ29), тридцатого 88 (ПНТ30) преобразователей напряжение-ток к блоку моделирования начала второй линии постоянного тока 74 (БМн2ЛПТ);
от тридцать первого 89 (ПНТ31), тридцать второго 90 (ПНТ32) преобразователей напряжение-ток к блоку моделирования конца второй линии постоянного тока 75 (БМк1ЛПТ);
- от тридцать третьего 91 (ПНТ33), тридцать четвертого 92 (ПНТ34) преобразователей напряжение-ток к первому блоку формирования напряжения нейтрали 76 (1БФНН);
- от тридцать пятого 93 (ПНТ35), тридцать шестого 94 (ПНТ36) преобразователей напряжение-ток к второму блоку формирования напряжения нейтрали 77 (2БФННП).
Кроме этого, сформированные на выходах первого 24 (ПНТ1), четвертого 27 (ПНТ4), седьмого 30 (ПНТ7) преобразователей напряжение-ток переменные в виде узловых напряжений подаются в первый блок цифроуправляемой поперечной коммутации 21 (БЦПоК1) и во второй блок цифроуправляемой продольной коммутации 18 (БЦПрК2), один из трехфазных входов/выходов которого является первым трехфазным входом/выходом устройства (фиг. 2); сформированная на выходе второго 25 (ПНТ2) преобразователя напряжение-ток переменная в виде узлового напряжения подается во второй блок цифроуправляемой поперечной коммутации 22 (БЦПоК2) и через третий блок цифроуправляемой продольной коммутации 19 (БЦПрК3) в первый блок цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1), на вход блока моделирования фазы А реактора 33 (БМфАР), в четвертый блок цифроуправляемой поперечной коммутации 36 (БЦПоК4) и к выходу десятого 38 (ПНТ10) преобразователя напряжение-ток; сформированная на выходе пятого 28 (ПНТ5) преобразователя напряжение-ток переменная в виде узлового напряжения подается во второй блок цифроуправляемой поперечной коммутации 22 (БЦПоК2) и через третий блок цифроуправляемой продольной коммутации 19 (БЦПрК3) в первый блок цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1), на вход блока моделирования фазы В реактора 34 (БМфВР), в четвертый блок цифроуправляемой поперечной коммутации 36 (БЦПоК4) и к выходу двенадцатого 40(ПНТ12) преобразователя напряжение-ток; сформированная на выходе восьмого 31 (ПНТ8) преобразователя напряжение-ток переменная в виде узлового напряжения подается во второй блок цифроуправляемой поперечной коммутации 22 (БЦПоК2) и через третий блок цифроуправляемой продольной коммутации 19 (БЦПрК3) в первый блок цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1), на вход блока моделирования фазы В реактора 35 (БМфСР), в четвертый блок цифроуправляемой поперечной коммутации 36 (БЦПоК4) и к выходу четырнадцатого 42 (ПНТ14) преобразователя напряжение-ток; сформированная на выходе третьего 26 (ПНТ3) преобразователя напряжение-ток переменная в виде узлового напряжения подается в третий блок цифроуправляемой поперечной коммутации 23 (БЦПоК3) и через четвертый блок цифроуправляемой продольной коммутации 20 (БЦПрК4) в первый блок цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1), на вход блока моделирования фаз А фильтра 44 (БМфАФ) и к выходу шестнадцатого 47 (ПНТ16) преобразователя напряжение-ток; сформированная на выходе шестого 29 (ПНТ6) преобразователя напряжение-ток переменная в виде узлового напряжения подается в третий блок цифроуправляемой поперечной коммутации 23 (БЦПоК3), в первый блок цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1) и через четвертый блок цифроуправляемой продольной коммутации 20 (БЦПрК4) на вход блока моделирования фаз В фильтра 45 (БМфВФ) и к выходу семнадцатого 48(ПНТ17) преобразователя напряжение-ток; сформированная на выходе девятого 32 (ПНТ9) преобразователя напряжение-ток переменная в виде узлового напряжения подается в третий блок цифроуправляемой поперечной коммутации 23 (БЦПоК3), в первый блок цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1) и через четвертый блок цифроуправляемой продольной коммутации 20 (БЦПрК4) на вход блока моделирования фаз С фильтра 45 (БМфСФ) и к выходу восемнадцатого 49(ПНТ17) преобразователя напряжение-ток; сформированные на выходах десятого 38 (ПНТ10) двенадцатого 40 (ПНТ12), четырнадцатого 42 (ПНТ14) преобразователей напряжение-ток переменные в виде узловых напряжений подаются в первый блок цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1), в третий блок цифроуправляемой продольной коммутации 19 (БЦПрК3) и в четвертый блок цифроуправляемой поперечной коммутации 36 (БЦПоК4) (фиг. 3); сформированная на выходе одиннадцатого 39(ПНТ11) преобразователя напряжение-ток переменная в виде узлового напряжения подается в пятый блок цифроуправляемой поперечной коммутации 37 (БЦПоК5) и на первые входы/выходы первого 53 (БЦАК1) и второго 54 (БЦАК2) блоков цифроуправляемых аналоговых ключей; сформированная на выходе тринадцатого 41 (ПНТ13) преобразователя напряжение-ток переменная в виде узлового напряжения подается в пятый блок цифроуправляемой поперечной коммутации 37 (БЦПоК5) и в блок моделирования фаз В статического преобразователя напряжения 51 (БМфВСПН); сформированная на выходе пятнадцатого 43 (ПНТ15) преобразователя напряжение-ток переменная в виде узлового напряжения подается в пятый блок цифроуправляемой поперечной коммутации 37 (БЦПоК5) и в блок моделирования фаз С статического преобразователя напряжения 52 (БМфССПН); сформированные на выходах шестнадцатого 47 (ПНТ16), семнадцатого 48 (ПНТ17), восемнадцатого 49 (ПНТ18) преобразователей напряжение-ток переменные в виде узловых напряжений подаются в первый блок цифроуправляемой продольной коммутации 11 (БЦПрК1) и в четвертый блок цифроуправляемой продольной коммутации 20 (БЦПрК4) (фиг. 4); сформированная на выходе девятнадцатого 66(ПНТ19) преобразователя напряжение-ток переменная в виде узлового напряжения подается в шестой блок цифроуправляемой поперечной коммутации 64 (БЦПоК6) и через пятый блок цифроуправляемой продольной коммутации 62 (БЦПрК5) на второй вход/выход третьего 55 (БЦАК3) блока цифроуправляемых аналоговых ключей и в блоки моделирования фаз В 51 (БМфВСПН) и С 52 (БМфССПН) статического преобразователя напряжения (фиг.6); сформированная на выходе двадцать первого 68 (ПНТ21) преобразователя напряжение-ток переменная в виде узлового напряжения подается в шестой блок цифроуправляемой поперечной коммутации 64 (БЦПоК6) и через пятый блок цифроуправляемой продольной коммутации 62 (БЦПрК5) на второй вход/выход пятого 57 (БЦАК3) блока цифроуправляемых аналоговых ключей и в блоки моделирования фаз В 51 (БМфВСПН) и С 52 (БМфССПН) статического преобразователя напряжения; сформированная на выходе двадцать третьего 70 (ПНТ23) преобразователя напряжение-ток переменная в виде узлового напряжения подается в шестой блок цифроуправляемой поперечной коммутации 64 (БЦПоК6) и через пятый блок цифроуправляемой продольной коммутации 62 (БЦПрК5) на вторые входы/выходы четвертого 56 (БЦАК4) и шестого 58 (БЦАК6) блоков цифроуправляемых аналоговых ключей и в блоки моделирования фаз В 51 (БМфВСПН) и С 52 (БМфССПН) статического преобразователя напряжения; сформированная на выходе двадцатого 67 (ПНТ20) преобразователя напряжение-ток переменная в виде узлового напряжения подается в седьмой блок цифроуправляемой поперечной коммутации 65 (БЦПоК7) и через шестой блок цифроуправляемой продольной коммутации 63 (БЦПрК6) в блок моделирования начала первой линии постоянного тока 72 (БМн1ЛПТ), в восьмой блок цифроуправляемой поперечной коммутации 79 (БЦПоК8) и к выходу двадцать пятого 83 (ПНТ25) преобразователя напряжение-ток; сформированная на выходе двадцать первого 69 (ПНТ22) преобразователя напряжение-ток переменная в виде узлового напряжения подается в седьмой блок цифроуправляемой поперечной коммутации 65 (БЦПоК7) и через шестой блок цифроуправляемой продольной коммутации 63 (БЦПрК6) в блок моделирования начала второй линии постоянного тока 74 (БМн2ЛПТ), в восьмой блок цифроуправляемой поперечной коммутации 79 (БЦПоК8) и к выходу двадцать девятого 87 (ПНТ29) преобразователя напряжение-ток; сформированная на выходе двадцать четвертого 71 (ПНТ24) преобразователя напряжение-ток переменная в виде узлового напряжения подается в седьмой блок цифроуправляемой поперечной коммутации 65 (БЦПоК7) и через шестой блок цифроуправляемой продольной коммутации 63 (БЦПрК6) в первый блок формирования напряжения нейтрали 76 (1БФНН), в восьмой блок цифроуправляемой поперечной коммутации 79 (БЦПоК8) и к выходу тридцать третьего 91 (ПНТ33) преобразователя напряжение-ток; сформированные на выходах двадцать пятого 83 (ПНТ25), двадцать девятого 87 (ПНТ29), тридцать третьего 91 (ПНТ33) преобразователей напряжение-ток переменные в виде узловых напряжений подаются в восьмой блок цифроуправляемой поперечной коммутации 79 (БЦПоК8) и шестой блок цифроуправляемой продольной коммутации 63 (БЦПрК6) (фиг.7); сформированные на выходах двадцать шестого 84 (ПНТ26), тридцатого 88 (ПНТ30), тридцать шестого 92 (ПНТ34) преобразователей напряжение-ток переменные в виде узловых напряжений подаются в девятый блок цифроуправляемой поперечной коммутации 80 (БЦПоК9) и в седьмой блок цифроуправляемой продольной коммутации 78 (БЦПрК7); сформированные на выходах двадцать седьмого 85 (ПНТ27), тридцать первого 89 (ПНТ31), тридцать пятого 93 (ПНТ35) преобразователей напряжение-ток переменные в виде узловых напряжений подаются в десятый блок цифроуправляемой поперечной коммутации 81 (БЦПоК10) и в седьмой блок цифроуправляемой продольной коммутации 78 (БЦПрК7); сформированные на выходах двадцать восьмого 86 (ПНТ28), тридцать второго 90 (ПНТ32), тридцать шестого 94 (ПНТ36) преобразователей напряжение-ток переменные в виде узловых напряжений подаются в одиннадцатый блок цифроуправляемой поперечной коммутации 82 (БЦПоК11) и в блок моделирования цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ) блока моделирования второй стороны передачи постоянного тока 6 (БМ2С).
Все сформированные математические переменные фазных токов и математические переменные токов полюсов, а также полученные в результате решения систем дифференциальных уравнений трехфазных математических моделей конструктивных элементов устройства на выходе блоков моделирования фаз А, В и С трансформатора 14 (БМфАТ), 15 (БМфВТ), 16 (БМфСТ) - математические переменные основного магнитного потока и ток намагничивания фаз трансформатора; на выходе блоков моделирования фаз А, В и С реактора 33 (БМфАР), 34 (БМфВР), 35 (БМфСР), блоков моделирования фаз А, В и С фильтра 44 (БМфАФ), 45 (БМфВФ), 46 (БМфСФ) - математические переменные фазных напряжений; на выходе блоков моделирования положительного и отрицательного полюсов 59 (БМПП) и 60 (БМОП), блоков моделирования начала первой линии постоянного тока 72 (БМн1ЛПТ), блоков моделирования конца первой линии постоянного тока 73 (БМк1ЛПТ), блоков моделирования начала второй линии постоянного тока 74 (БМн2ЛПТ), блоков моделирования конца второй линии постоянного тока 75 (БМк1ЛПТ) математические переменные напряжений полюсов; на выходе блока формирования напряжения нейтрали 61 (БФНН), первого блока формирования напряжения нейтрали 76 (1БФНН), второго блока формирования напряжения нейтрали 77 (2БФНН) - математические переменные напряжения нейтрали поступают в блок многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП).
Сформированные на выходе блока формирования напряжений 17 (БФН) математические переменные фазных напряжений поступают в блок многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП).
Все полученные данные из блока многоканального аналого-цифрового преобразования 4 (БМАЦП) поступают в процессор коммутации 2 (ПК) и через центральный процессор 1 (ЦП) поступают в персональный компьютер/сервер.
Блок моделирования статического преобразователя напряжения 12 (БМСПН) реализует модельную физическую структуру принятой в российской энергетике схемы трехуровневого статического преобразователя напряжения посредством цифроуправляемых аналоговых ключей со схемами замещения воспроизводимых силовых полупроводниковых ключей всех блоков цифроуправляемых аналоговых ключей 53 (БЦАК1), 54 (БЦАК2), 55 (БЦАК3), 56 (БЦАК4), 57 (БЦАК5), 58 (БЦАК6), осуществляющих преобразование трехфазного напряжения в трехуровневое напряжение постоянного тока путем реализуемого в процессоре коммутации 2 (ПК) широтно-импульсного управления цифроуправляемыми аналоговыми ключами этих блоков.
В блоках моделирования фаз А, В и С трансформатора 14 (БМфАТ), 15 (БМфВТ), 16 (БМфСТ) реализуются математические модели этих фаз, определяемые системой дифференциальных уравнений вида:
где j=а, В, С - фаза трансформатора;
i=1, 2, 3 - номер обмотки трансформатора;
Tji
U - напряжение j-ой фазы i-ой обмотки трансформатора,
которое формируется в блоке формирования напряжений 17 (БФН) в виде линейных или фазных напряжений в зависимости от схемы соединения обмотки;
Tji
i - ток j-ой фазы i-ой обмотки трансформатора;
Tji
W - число витков j-ой фазы i-ой обмотки трансформатора;
Tj
Ф - значение основного магнитного потока j-ой фазы трансформатора;
Tji
L - индуктивность рассеивания j-ой фазы i-ой обмотки трансформатора;
Tji
R. - активное сопротивление j-ой фазы i-ой обмотки трансформатора;
Tjμ
F - намагничивающая сила j-ой фазы трансформатора электромагнитной системы трансформатора, определяемая уравнением баланса намагничивающих сил;
Tjμ
i - ток намагничивания j-ой фазы трансформатора.
Аналогичным образом в блоках моделирования реактора 9 (БМР), фильтра 10 (БМФ), цепи постоянного тока 13 (БМЦПТ), линий постоянного тока 7 (БМЛПТ) осуществляется реализация математических моделей этих конструктивных элементов, определяемых схемами замещения для каждой фазы/полюса и соответствующими системами дифференциальных уравнений, достаточно полно и достоверно описывающих непрерывный спектр значимых процессов в выше обозначенных элементах устройства.
В блоках моделирования фаз А, В и С реактора 33 (БМфАР), 34 (БМфВР), 35 (БМфСР) осуществляется решение следующего дифференциального уравнения, соответствующего схеме замещения (фиг. 8):
где j=A, В, С - фаза реактора;
Rj
Rj2
U, и U - напряжения на входе/выходе схемы замещения j-ой фазы реактора;
Rj
i- ток j-ой фазы реактора;
Rj
Rj
R и L - активное сопротивление и индуктивность рассеивания обмотки j-ой фазы реактора.
В блоках моделирования фаз А, В и С фильтра 44 (БМфАФ), 45 (БМфВФ), 46 (БМфСФ) осуществляется решение следующей системы уравнений, соответствующей схеме замещения (фиг. 9):
где j=а, В, С - фаза фильтра;
Fj
U - напряжение j-ой фазы фильтра;
Fj
i- ток j-ой фазы фильтра;
FjC
U - напряжение на конденсаторе j-ой фазы фильтра;
FjC
F
R и Cj - активная и реактивная составляющая сопротивления конденсатора j- ой фазы фильтра;
FjR
i - ток в ветви резистора j-ой фазы фильтра;
Fj
R.- величина сопротивления резистора j-ой фазы фильтра;
FjR
U - напряжение на резисторе j-ой фазы фильтра;
FjL
i - ток в ветви индуктивности j-ой фазы фильтра;
FjL
Fj
R и L- активное сопротивление и индуктивность рассеивания катушки j-ой
фазы фильтра;
N
U - напряжение нейтрали.
В блоке моделирования положительного полюса 59 (БМПП) и блок моделирования отрицательного полюса 60 (БМОП) осуществляется решение следующей системы уравнений, соответствующей схеме замещения одного из полюсов цепи постоянного тока, которая включает конденсаторные батареи, фильтр постоянного тока и сглаживающий реактор (фиг.10):
где j - положительный и отрицательный полюс цепи постоянного тока;
j1
j2
Uи U- напряжения на входе/выходе схемы замещения положительного и отрицательного полюсов;
j1
j2
i и i - входные/выходные токи схемы замещения положительного и отрицательного полюсов;
СВ_DCj
F
DCj
i и i_ токи в ветви конденсаторной батареи и фильтра постоянного тока;
СВ
DCj
DCj
СВ
DCj
F
DCj
R_ R и C_, C_ активные и реактивные составляющие сопротивлений конденсаторной батареи и конденсатора фильтра постоянного тока;
СВ
DCj
F
DCj
R_ U_ напряжения на конденсаторной батареи и конденсаторе фильтра постоянного тока;
R_DCj
R_DCj
R и L активное сопротивление и индуктивность рассеивания обмотки сглаживающего реактора;
N
U - напряжение нейтрали.
В блоке моделирования начала и конца первой линии постоянного тока 72 (БМн1ЛПТ) и 73 (БМк1ЛПТ), блоке моделирования начала и конца второй линии постоянного тока 74 (БМн2ЛПТ) и 75 (БМк1ЛПТ) для воспроизведения и анализа влияния колебаний (спектрального состава) в линии постоянного тока, осуществляется решение следующей системы уравнений, соответствующей схеме замещения (фиг. 11):
где j - отрицательный или положительный полюс;
jj
j2
U и U - напряжения на входе/выходе схемы замещения j-гo полюса линии постоянного тока;
J12
U - напряжение в промежуточной точке схемы замещения j-гo полюса линии постоянного тока;
DC
jl
DC
Lj2
DC
DC
Lj2
и
R_L R_ L_Lj1 L_ - активное сопротивление и индуктивность j-гo полюса линии постоянного тока;
j1
j2
i и i - входные/выходные токи схемы замещения j-гo полюса линии постоянного тока;
- емкостная поперечная проводимость j-го полюса линии постоянного тока;
- активная поперечная проводимость j-го полюса линии постоянного тока;
Ljl
Lj2
i и i -емкостнои ток и ток утечки токи j-o полюса линии постоянного тока;
N
U - напряжение нейтрали.
Управление коэффициентами уравнений (1-5) и задание значений напряжений нейтрали осуществляется с помощью цифро-аналоговых преобразователей выше обозначенных блоков через центральный процессор 1 (ЦП).
Таким образом, предложенное устройство для моделирования передачи постоянного тока в энергетической системе обеспечивает воспроизведение единого непрерывного спектра квазиустановившихся и переходных процессов в реальном времени и на неограниченном интервале времени в передаче постоянного тока и ее конструктивных элементах при всевозможных нормальных, аварийных и послеаварийных режимах их работы, а также автоматизированное и автоматическое управление, в том числе функциональное, их параметрами.