[發(fā)明專利]一種電力系統(tǒng)動態(tài)模擬實驗平臺裝置

在審

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• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107247418A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設計）人: 胡偉平;孫健;張磊;岳偉;翁海清;易榮;張海濤
• 申請（專利權）人: 榮信匯科電氣技術有限責任公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所21224
• 代理人: 張群

技術領域

本發(fā)明涉及電力電子技術領域，特別涉及一種電力系統(tǒng)動態(tài)模擬實驗平臺裝置。

背景技術

電力系統(tǒng)動態(tài)模擬實驗，是電力系統(tǒng)的物理層面的模擬，使用和原型系統(tǒng)具有相同物理特性的物理模型，搭建實驗環(huán)境，通過模擬實驗，得出結論的方法。主要目的是通過對在電力系統(tǒng)中運行的保護和控制裝置(閥基控制器)的性能指標進行考核，以確保閥保護和控制裝置在現(xiàn)場運行的可靠性，是大功率電力電子設備研發(fā)中不可或缺的一個環(huán)節(jié)。

一般來說動模試驗的試驗方法主要是通過RTDS(Real TimeDigital Simulator，RTDS 實時數(shù)字仿真器)或其他類似電力電子仿真系統(tǒng)構成閉環(huán)測試系統(tǒng)進行仿真驗證，搭建測試模型來模擬實際電力系統(tǒng)的各種運行工況及故障狀態(tài)，動模試驗的關鍵考察科目為閥基控制器在現(xiàn)場運行時對各種運行工況及發(fā)生的故障能否做出正確的反應。

由于RTDS(實時數(shù)字仿真器)仿真器對于閥塔的單個功率單元仿真模型只設置了最基本的開關量信號和旁路功能，并沒有針對各廠家自行研發(fā)的功率單元模塊的實際特性進行優(yōu)化，傳統(tǒng)的動模平臺的閥基控制器一般忽略對單個功率單元某些特有故障的驗證。

發(fā)明內容

為了解決背景技術中所述問題，本發(fā)明提供一種電力系統(tǒng)動態(tài)模擬實驗平臺裝置，針對現(xiàn)有技術所存在的技術缺陷，采用了多個單元模擬及控制模塊組合方式搭建了功率單元的模擬閥塔結構，通過邏輯控制同時模擬功率單元的單元控制板邏輯和功率單元本身的電子和機械特性，本模擬實驗平臺裝置不但能夠實現(xiàn)常規(guī)的電力系統(tǒng)動態(tài)模擬實驗，同時能夠模擬功率單元本身的各種特性，對功率單元自身的各種故障進行模擬，解決和彌補動模實驗平臺現(xiàn)有系統(tǒng)里對單元級故障響應及測試的不足。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案實現(xiàn)：

一種電力系統(tǒng)動態(tài)模擬實驗平臺裝置，包括閥基控制器、單元模擬及控制模塊、數(shù)字仿真器接口模塊、上位機和實時數(shù)字仿真器。

所述的閥基控制器通過高速光纖依次連接單元模擬及控制模塊、數(shù)字仿真器接口模塊和實時數(shù)字仿真器，所述的數(shù)字仿真器接口模塊還同時通過以太網連接上位機。

所述的單元模擬及控制模塊數(shù)量為多個，每個均包括單元模擬模塊及多個單元控制模塊，所述的單元模擬模塊和單元控制模塊都使用FPGA芯片作為邏輯實現(xiàn)的主芯片，一個模擬單元模塊芯片通過IO管腳與多個單元控制模塊芯片相連，可以接收多路單元控制模塊的狀態(tài)信息，其中單元控制模塊和實際項目使用的功率單元中的單元控制板控制邏輯一致，單元模擬模塊采用控制邏輯模擬功率單元的電子和機械特性，每個單元模擬及控制模塊根據(jù)其中的單元控制模塊的數(shù)量可以模擬多個功率單元的閥子模塊，多個單元模擬及控制模塊分別與閥基控制器和實時數(shù)字仿真器進行光纖連接，搭建成用于動模實驗平臺的閥塔。

所述的閥基控制器結構與電力系統(tǒng)實際工程中的閥基控制器等比例一致，用于模擬實際的閥基控制器，接收實時數(shù)字仿真器反饋的功率單元電容電壓信號，進行核心算法的計算，生成模擬閥塔中每個功率器件的驅動脈沖命令；同時還接收每個單元模擬模塊產生的模擬單元故障信號，產生單元控制模塊所需的旁路保護信號和系統(tǒng)控制命令信號，通過核心算法閉環(huán)計算功率器件的開關量，以及當閥發(fā)生故障時，根據(jù)閥體保護策略為閥塔提供保護信號。

所述單元模擬模塊根據(jù)上位機的設置，按照實際工程中的功率器件驅動板的反饋信號時序產生驅動反饋信號發(fā)送給多個單元控制模塊的所有功率器件驅動反饋信號接口，以模擬功率單元模塊中功率器件的驅動板或者單個功率器件發(fā)生故障的情況。

所述單元模擬及控制模塊內部的程序模塊結構包括單元控制邏輯模塊、模擬單元邏輯模塊、模擬單元命令解析模塊、數(shù)據(jù)總線接口，模擬單元邏輯模塊收發(fā)數(shù)據(jù)總線接口傳送過來的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分配置數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)兩種格式，由模擬單元命令解析模塊解析出來，單元控制邏輯模塊把接收到的配置數(shù)據(jù)作為單元故障的參數(shù)，控制數(shù)據(jù)則可以實時設置各類故障的發(fā)生。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明的一種電力系統(tǒng)動態(tài)模擬實驗平臺裝置，采用了多個單元模擬及控制模塊組合方式搭建了功率單元的模擬閥塔結構，通過邏輯控制同時模擬功率單元的單元控制板邏輯和功率單元本身的電子和機械特性，能夠模擬真實工程中的功率單元的所有故障狀態(tài)，具體故障包括1)單元漏水告警故障2)功率器件驅動異常3)電容傳感器壓力告警4) 取能電源異常5)旁路失敗6)取能電源得電與失電的時序。彌補了現(xiàn)有仿真器的不足。