本發(fā)明涉及一種柔性直流輸電領(lǐng)域的測(cè)試裝置，具體涉及一種用于mmc閥電流單元的測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

柔性直流輸電工程中，電流單元負(fù)責(zé)控制橋臂輸出電壓和電流，是vbc中最重要的組成部分之一，須具有連續(xù)、穩(wěn)定的運(yùn)行能力。當(dāng)前對(duì)電流單元的測(cè)試方法主要是在實(shí)驗(yàn)室中組建低電壓、小電流的柔性直流換流站動(dòng)模平臺(tái)來模擬實(shí)際工程中換流站的工作狀況，通過對(duì)vbc的整體測(cè)試，對(duì)電流單元硬件可靠性、控制策略、保護(hù)策略等進(jìn)行驗(yàn)證。

然而，vbc是一個(gè)結(jié)構(gòu)龐大、多功能單元間協(xié)調(diào)配合的二次裝置；每個(gè)電流單元需要與多個(gè)匯總單元、光電流傳感器(簡(jiǎn)稱oct)和極控保護(hù)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱pcp)配合下工作。當(dāng)前的動(dòng)模平臺(tái)有操作復(fù)雜、靈活性差等局限性，只能對(duì)vbc整體性能做出評(píng)估，卻難以電流單元為對(duì)象做更為深入的測(cè)試。因此，需要一種更加靈活、易操作、通用性好的裝置對(duì)電流單元進(jìn)行全面、深入的測(cè)試。但國內(nèi)外目前未發(fā)現(xiàn)對(duì)vbc電流單元進(jìn)行深度測(cè)試的裝置設(shè)計(jì)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于mmc閥電流單元的測(cè)試裝置，該裝置以電流單元為測(cè)試對(duì)象；依據(jù)匯總單元、oct和pcp的工作特性建立相應(yīng)的數(shù)字模型；通過上位機(jī)可對(duì)數(shù)字模型進(jìn)行觀察、控制；用數(shù)字模型模擬電流單元的外圍環(huán)境；進(jìn)而展開全面、深入的測(cè)試。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種用于mmc閥電流單元的測(cè)試裝置，其改進(jìn)之處在于，所述測(cè)試裝置基于分層架構(gòu)，包括：

(1)接口層：用于連接電流單元與數(shù)字模型，是物理信號(hào)與邏輯信號(hào)之間的紐帶；

(2)模型層：通過硬件語言(hdl)在fpga中構(gòu)建電流單元外圍設(shè)備的數(shù)字模型，包括匯總單元、光電流互感器(oct)和極控制保護(hù)(pcp)數(shù)字模型，模擬匯總單元、光電流互感器(oct)和極控制保護(hù)(pcp)數(shù)字模型工作特性，為電流單元提供外圍工作環(huán)境；

(3)控制層：指令操作數(shù)字模型，使其相互配合，模擬電流單元的工作環(huán)境；讀取各模型工作狀態(tài)并生成事件順序記錄soe上報(bào)給操作層；

(4)操作層：在上位機(jī)界面采用可視化模塊映射數(shù)字模型，通過操作可視化模塊，設(shè)置數(shù)字模型的工作方式，并讀取數(shù)字模型的工作狀態(tài)；同時(shí)記錄數(shù)字模型產(chǎn)生的soe，為試驗(yàn)后期分析提供歷史數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述接口層由至少一塊接口板組成；所述接口板將接收電流單元的光纖信號(hào)轉(zhuǎn)換成lvds信號(hào)傳輸給模型層，并將接收自模型層的lvds信號(hào)轉(zhuǎn)換成光纖信號(hào)傳輸給電流單元。

進(jìn)一步地，所述模型層由fpga組成；所述fpga中包括匯總單元、光電流互感器(oct)和極控制保護(hù)(pcp)數(shù)字模型。

進(jìn)一步地，所述控制層由dsp和以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)器組成；所述控制層每個(gè)控制周期訪問數(shù)字模型一遍；檢查出狀態(tài)變化時(shí)，生成相應(yīng)事件順序記錄soe并通過以太網(wǎng)發(fā)送至操作層；穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，控制層不改變數(shù)字模型的運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)接收到操作層發(fā)來的指令代碼時(shí)，控制層按照指令代碼對(duì)模型層進(jìn)行操作，同時(shí)生成事件順序記錄soe上傳至操作層；所述控制周期為100us。

進(jìn)一步地，所述操作層由驅(qū)動(dòng)模塊、主操作模塊、數(shù)據(jù)庫和用戶界面組成，用戶界面上包括匯總單元、oct和pcp數(shù)字模型的可視化模塊，所述可視化模塊映射至模型層的全部數(shù)字模型；

所述操作層運(yùn)行時(shí)，主操作模塊接收來自驅(qū)動(dòng)模塊解析的事件順序記錄soe數(shù)據(jù)，根據(jù)其內(nèi)容更改可視化模塊顯示結(jié)果，而后將事件順序記錄soe存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫；需要改變?cè)囼?yàn)狀態(tài)時(shí)，操作層向控制層發(fā)送指令代碼，由控制層完成數(shù)字模型的時(shí)序控制；測(cè)試人員通過用戶界面訪問數(shù)據(jù)庫，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)復(fù)現(xiàn)整個(gè)試驗(yàn)過程，并分析結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述接口層、模型層和控制層組成電流單元測(cè)試裝置的下位機(jī)；所述操作層組成電流單元測(cè)試裝置的上位機(jī)。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有的優(yōu)異效果是：

(1)測(cè)試裝置(vts)易操作：每個(gè)匯總單元、oct和pcp的數(shù)字模型在上位機(jī)屏幕上都有相應(yīng)的可視化模塊；測(cè)試人員通過可視化模塊可以配置試驗(yàn)環(huán)境、了解試驗(yàn)狀況；大大降低操作難度。

(2)測(cè)試裝置(vts)具有自動(dòng)化：部分試驗(yàn)需要匯總單元、oct和pcp之間達(dá)到0.1 ms級(jí)配合，現(xiàn)有測(cè)試裝置難以做到；vts的控制層可以在操作層控制指令下，對(duì)各模型進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度、控制，進(jìn)行一系列的自動(dòng)化、時(shí)序嚴(yán)密的操作。

(3)測(cè)試裝置(vts)記錄完整：操作層將soe存入數(shù)據(jù)庫；根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，可以恢復(fù)完整的試驗(yàn)過程。

因此，vts適合對(duì)電流單元及類似工作于龐大、復(fù)雜二次系統(tǒng)中的功能單元進(jìn)行深度測(cè)試。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的用于mmc閥電流單元的測(cè)試裝置vts硬件結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明提供的接口層、模型層和控制層描述示意圖；

圖3是本發(fā)明提供的操作層描述示意圖；

圖4是本發(fā)明提供的用于mmc閥電流單元的測(cè)試裝置vts結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

以下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實(shí)施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其他實(shí)施方案可以包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過程的以及其他的改變。實(shí)施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨(dú)的組件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實(shí)施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實(shí)施方案的部分和特征。本發(fā)明的實(shí)施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個(gè)范圍，以及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同物。在本文中，本發(fā)明的這些實(shí)施方案可以被單獨(dú)地或總地用術(shù)語“發(fā)明”來表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實(shí)上公開了超過一個(gè)的發(fā)明，不是要自動(dòng)地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個(gè)發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思。

本發(fā)明提供了一種適用于電流單元的測(cè)試裝置，簡(jiǎn)稱vts，基于分層架構(gòu)設(shè)計(jì)思路，分為接口層、模型層、控制層和操作層：

(1)接口層：連接電流單元與數(shù)字模型，是物理信號(hào)與邏輯信號(hào)之間的紐帶；

(2)模型層：通過硬件語言(hdl)在fpga中構(gòu)建電流單元外圍設(shè)備的數(shù)字模型，包括匯總單元、光電流互感器(oct)和極控制保護(hù)(pcp)數(shù)字模型，模擬匯總單元、光電流互感器(oct)和極控制保護(hù)(pcp)數(shù)字模型工作特性，為電流單元提供外圍工作環(huán)境；

(3)控制層：指令操作數(shù)字模型，使其相互配合，模擬電流單元的工作環(huán)境；讀取各模 型工作狀態(tài)并生成事件順序記錄soe上報(bào)給操作層(0.1ms分辨率)；

(4)操作層：在上位機(jī)界面采用可視化模塊映射數(shù)字模型，通過操作可視化模塊，設(shè)置數(shù)字模型的工作方式，并讀取數(shù)字模型的工作狀態(tài)；同時(shí)記錄數(shù)字模型產(chǎn)生的soe，為試驗(yàn)后期分析提供歷史數(shù)據(jù)。具體描述如下：

如圖1所示，vts由上位機(jī)下位機(jī)兩部分組成，從功能上分為接口層、模型層、控制層和操作層。

如圖2所示，接口層由10塊接口板組成。接口板將接收自電流單元的光纖信號(hào)轉(zhuǎn)換成lvds信號(hào)傳輸給模型層，并將接收自模型層的lvds信號(hào)轉(zhuǎn)換成光纖信號(hào)傳輸給電流單元。

如圖2所示，模型層由fpga組成。數(shù)字模型要能夠模擬設(shè)備的基本工作特性，即使在控制層不介入的情況下，也能帶動(dòng)電流單元持續(xù)運(yùn)行。硬件描述語言(hardwaredescriptionlanguage，簡(jiǎn)稱hdl)具有并行運(yùn)行的特點(diǎn)。在fpga中用hdl編寫的數(shù)字模型可以確保不同模型之間相互獨(dú)立運(yùn)行，更真實(shí)的模擬多個(gè)外圍設(shè)備協(xié)同運(yùn)作的情況，甚至可以模擬不同設(shè)備之間時(shí)鐘漂移現(xiàn)象。

如圖2所示，控制層由dsp和以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)器組成?？刂茖用總€(gè)控制周期(100us)訪問數(shù)字模型一遍；檢查出狀態(tài)變化時(shí)，生成相應(yīng)soe并通過以太網(wǎng)發(fā)送至操作層；穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，控制層不改變數(shù)字模型的運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)接收到操作層發(fā)來的指令代碼時(shí)，控制層按照該指令對(duì)模型層進(jìn)行一系列的、有序的操作，同時(shí)生成soe上傳至操作層。

如圖3所示，操作層由驅(qū)動(dòng)程序、主程序、數(shù)據(jù)庫和用戶界面組成，用戶界面上包含可視化模塊，后者映射至模型層的全部數(shù)字模型。運(yùn)行時(shí)，主程序接收來自驅(qū)動(dòng)程序解析的soe數(shù)據(jù)，根據(jù)其內(nèi)容更改可視化模塊顯示結(jié)果，而后將soe存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫；需要改變?cè)囼?yàn)狀態(tài)時(shí)，操作層向控制層發(fā)送相應(yīng)的指令代碼，由后者完成數(shù)字模型的時(shí)序控制。測(cè)試人員可以通過用戶界面訪問數(shù)據(jù)庫，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)復(fù)現(xiàn)整個(gè)試驗(yàn)過程，分析結(jié)果。

圖4所示是vts示意圖。電流單元在系統(tǒng)中與多個(gè)匯總單元、oct和pcp相互配合。vts配置如下：(1)光纖將電流單元與vts下位機(jī)連接；(2)fpga中包含匯總單元、oct和pcp的數(shù)字模型；(3)控制器中包含相應(yīng)的控制、通訊程序；(4)上位機(jī)包含匯總單元、oct和pcp數(shù)字模型的可視化模塊。試驗(yàn)中，測(cè)試人員通過上位機(jī)選擇試驗(yàn)內(nèi)容，下位機(jī)執(zhí)行操作并返回試驗(yàn)數(shù)據(jù)；測(cè)試人員通過數(shù)據(jù)分析試驗(yàn)結(jié)果。

本發(fā)明提供適用于電流單元的測(cè)試裝置，該裝置以電流單元為測(cè)試對(duì)象；依據(jù)匯總單元、oct和pcp的工作特性建立相應(yīng)的數(shù)字模型；通過上位機(jī)可對(duì)數(shù)字模型進(jìn)行觀察、控制；用數(shù)字模型模擬電流單元的外圍環(huán)境；進(jìn)而展開全面、深入的測(cè)試。

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。