[發(fā)明專利]構(gòu)建RTDS的實(shí)物控制器仿真實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)接口及其電路的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310539868.4
• 申請(qǐng)日: 2013-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN103558840A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范瑞祥;鄧才波;徐在德;肖紅霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G05B23/02
• 分類號(hào): G05B23/02
• 代理公司: 南昌市平凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 36122
• 代理人: 姚伯川

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技術(shù)領(lǐng)域????

本發(fā)明涉及一種構(gòu)建基于實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)（Real?Time?Digital?Simulator簡(jiǎn)稱RTDS）的接口及其電路的方法，屬于電子信息技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)????

隨著電力科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的電氣設(shè)備通過智能控制器來進(jìn)行控制，控制器的性能是電氣設(shè)備性能的核心，對(duì)其各方面參數(shù)進(jìn)行安全精確的測(cè)試是保證設(shè)備安全穩(wěn)定高效運(yùn)行的重要舉措。而電力電網(wǎng)作為密切關(guān)系經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和人民生活的重要設(shè)施，電氣設(shè)備在電網(wǎng)中的測(cè)試和投運(yùn)也必須充分準(zhǔn)備，謹(jǐn)慎操作。傳統(tǒng)的電氣設(shè)備測(cè)試方式之一是用純軟件方法進(jìn)行理論與算法的仿真計(jì)算；二是將裝置直接接入電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行測(cè)試。前一種方式考核方式過于理想，完全不涉及裝置的硬件部分，無法精確反映設(shè)備的性能，僅能起到參考作用。第二種方式無法保障設(shè)備和電網(wǎng)的安全，不僅容易出現(xiàn)測(cè)試事故，而且很多特殊工況難以現(xiàn)場(chǎng)模擬。

RTDS裝置具有電網(wǎng)及其各種狀態(tài)的精確模擬能力和多種輸入輸出接口，能夠?qū)⒀b備一次系統(tǒng)和電網(wǎng)用軟件模擬，通過RTDS接口將軟件系統(tǒng)與裝備控制器連接，利用實(shí)際采樣與控制信號(hào)進(jìn)行控制測(cè)試，從而實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對(duì)電氣設(shè)備控制器進(jìn)行全面精確的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試，綜合純軟件仿真和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的各自優(yōu)點(diǎn)，非常適合裝備研發(fā)及其性能校核。然而，由于電氣設(shè)備控制器的輸入輸出信號(hào)多種多樣，如何構(gòu)建其與RTDS裝置的接口，實(shí)現(xiàn)控制器與RTDS信號(hào)的兼容，對(duì)保證測(cè)試的順利進(jìn)行及其可信度具有重要意義。

目前RTDS雖具備多種輸入輸出接口，但其配置主要以滿足繼電保護(hù)裝置的測(cè)試為主，信號(hào)輸入輸出標(biāo)準(zhǔn)較為單一，通用性不夠理想，尤其是交直流電壓和電流信號(hào)根據(jù)傳感器所在位置不同，會(huì)有不同的大小范圍和精度，可能導(dǎo)致部分控制器的輸入輸出信號(hào)與RTDS接口不匹配，影響了RTDS裝置的應(yīng)用范圍。

現(xiàn)有RTDS的硬件配置情況，其輸入輸出接口通常包括：

（1）GTAO口（模擬輸出接口），最大輸出電壓為±10V，配合相應(yīng)的電壓和電流功放后，電壓一般可達(dá)140V，電流可達(dá)60A；

（2）GTDI口（數(shù)字量輸入接口），對(duì)于不同電壓等級(jí)的脈沖信號(hào)輸入，需通過調(diào)整內(nèi)部電阻（廠家標(biāo)準(zhǔn)配置為330歐姆和2.2K歐姆）來進(jìn)行電平兼容，適用于5V及24V電平脈沖輸入；

（3）GTFPI口（開關(guān)量輸入輸出接口）：適用于繼電器等空節(jié)點(diǎn)信號(hào)接入。

下表為RTDS的常規(guī)接口表。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，為了解決RTDS接口與控制輸入輸出信號(hào)不匹配的問題，擴(kuò)展RTDS的應(yīng)用范圍，使其在控制器實(shí)時(shí)仿真領(lǐng)域發(fā)揮更大作用；本發(fā)明提出一種基于RTDS的實(shí)物控制器仿真實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)接口及其電路。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，根據(jù)控制器常用輸入輸出信號(hào)需要及現(xiàn)有RTDS接口的輸入輸出能力,本發(fā)明方法將RTDS接口劃分為五個(gè)模塊分別進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，分別為交流電壓調(diào)理模塊、小電流信號(hào)調(diào)理模塊、直流電壓轉(zhuǎn)直流電流調(diào)理模塊、脈沖調(diào)理模塊和空節(jié)點(diǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)化模塊，以解決RTDS常規(guī)接口表輸入輸出范圍之外的信號(hào)接口要求。

本發(fā)明的交流電壓調(diào)理模塊一端通過電壓功放接RTDS交流電壓模擬輸出接口，另一端接控制器220伏采樣接口；小電流信號(hào)調(diào)理模塊一端通過電流功放接RTDS交流電流模擬輸出接口，另一端接控制器交流小信號(hào)采樣接口；直流電壓轉(zhuǎn)直流電流調(diào)理模塊一端通過電壓功放接RTDS直流電壓模擬輸出接口，另一端接控制器交流小信號(hào)采樣接口；脈沖調(diào)理模塊一端接RTDS數(shù)字量輸入接口，另一端接控制器脈沖信號(hào)輸出端；空節(jié)點(diǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)化模塊一端接RTDS開關(guān)量輸入輸出接口，另一端接控制器投切信號(hào)輸出端。

本發(fā)明RTDS的實(shí)物控制器仿真實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)接口板電路如圖2所示。所述接口板電路包括由實(shí)現(xiàn)5V標(biāo)準(zhǔn)電平轉(zhuǎn)換的MC14504芯片；5V變220V的變壓器；10V,0.2A的電流互感器；50V,25mA的直流電壓變送器；繼電器模塊組成的電路。

MC14504芯片的相應(yīng)端口分別接RTDS數(shù)字量輸入接口的脈沖輸入和控制器的脈沖輸出，電平轉(zhuǎn)換開關(guān)和3.3V、5V、15V標(biāo)準(zhǔn)電平輸入；5V變220V的變壓器通過功放接RTDS交流電壓模擬輸出接口；10V,0.2A的電流互感器分別接控制器小電流輸入接口和通過電流功放接RTDS交流電流模擬輸出接口；50V,25mA的直流電壓變送器分別接控制器直流小信號(hào)輸入接口和通過電壓功放接RTDS直流模擬輸出接口；繼電器模塊分別接控制器投切信號(hào)輸出和RTDS開關(guān)量輸入輸出接口。