一種功率閉環(huán)實時仿真測試系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力設(shè)備仿真與測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種功率閉環(huán)實時仿真測試系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，仿真技術(shù)已全面進入實時化仿真時代，實時仿真以其更加接近實際系統(tǒng)的仿真環(huán)境成為仿真領(lǐng)域的發(fā)展方向，實時仿真的發(fā)展更使數(shù)字物理混合仿真成為可能，為控制保護裝置開發(fā)與測試、新型電力電子裝置研發(fā)提供了更加靈活與便捷的手段。
[0003]仿真技術(shù)與試驗測試技術(shù)是新型裝備研發(fā)的兩個重要技術(shù)手段，目前新型裝備的研發(fā)依然采用傳統(tǒng)的開發(fā)流程，即首先理論分析，再離線仿真驗證，然后試制低壓物理模型進行動模試驗，最后進行實際裝置的生產(chǎn)。各研發(fā)過程獨立性較強，難以保證子過程的平滑過渡，缺乏先進技術(shù)手段的支撐，研發(fā)流程緩慢，并且對低壓物理模型的動模試驗難以模擬電網(wǎng)全部工況，靈活性不足，也為后續(xù)新型裝備的研制增加了不確定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種功率閉環(huán)實時仿真測試系統(tǒng)和方法，本發(fā)明將仿真與測試形成有機的整體，為新型裝備的研發(fā)提供了先進的技術(shù)手段，可提高研發(fā)效率，保證各子研發(fā)過程的平滑過渡，并能夠在研發(fā)早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的問題與缺陷，更好的指導(dǎo)裝備研發(fā)。
[0005]本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供一種功率閉環(huán)實時仿真測試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括基于實時數(shù)字仿真器的等值電網(wǎng)系統(tǒng)和信息-功率接口電路；所述等值電網(wǎng)系統(tǒng)將模擬量信號發(fā)送給信息-功率接口電路，經(jīng)信息-功率接口電路處理后的模擬量信號再發(fā)送給被測物理裝置為被測物理裝置供電，被測物理裝置的模擬量反饋信號再經(jīng)過信息-功率接口電路發(fā)送給等值電網(wǎng)系統(tǒng)，所述等值電網(wǎng)系統(tǒng)同時將數(shù)字量信號發(fā)送給被測物理裝置，實現(xiàn)對被測物理裝置中開關(guān)的遠程控制。
[0007]所述等值電網(wǎng)系統(tǒng)包括一次設(shè)備和控制系統(tǒng)，所述一次設(shè)備包括火電廠、風(fēng)電場、光伏電站、城市負荷中心、斷路器和變壓器；所述控制系統(tǒng)通過信息-功率接口電路中的數(shù)字量輸出板卡和數(shù)字量輸入板卡對被測物理裝置中開關(guān)的合閘和分閘進行遠程控制。
[0008]所述信息-功率接口電路包括與實時數(shù)字仿真器相匹配的模擬量輸出板卡、四象限功率放大器、電壓探頭、電流探頭、模擬量輸入板卡、數(shù)字量輸出板卡和數(shù)字量輸入板卡。
[0009]所述模擬量輸出板卡接收所述等值電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)送的模擬量信號，并將模擬量信號實時傳輸給所述四象限功率放大器，所述四象限功率放大器將接收的模擬量信號放大至待測物理裝置的額定電壓，向待測物理裝置供電或吸收待測物理裝置發(fā)出的能量。
[0010]所述電流探頭用于采集四象限功率放大器與待測物理裝置之間交互的實際電流；所述電壓探頭用于采集四象限功率放大器與待測物理裝置連線以及待測物理裝置內(nèi)部關(guān)鍵點的實際電壓。
[0011 ] 所述模擬量輸入板卡將電壓探頭和電流探頭采集的電壓信號和電流信號反饋至等值電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0012]所述數(shù)字量輸出板卡用于對待測物理裝置中開關(guān)進行遠端控制，實現(xiàn)開關(guān)的分閘與合閘操作；
[0013]所述數(shù)字量輸入板卡用于接收待測物理裝置反饋的開關(guān)動作信號，并將接收的開關(guān)動作信號發(fā)送給控制系統(tǒng)。
[0014]本發(fā)明還提供一種功率閉環(huán)實時仿真測試方法，所述方法包括以下步驟:
[0015]步驟1:搭建等值電網(wǎng)系統(tǒng)；
[0016]步驟2:搭建數(shù)字物理輸入輸出接口 ；
[0017]步驟3:基于四象限功率放大器，搭建數(shù)字物理接口電路；
[0018]步驟4:連接待測物理裝置，并搭建信號反饋接口電路；
[0019]步驟5:對待測物理裝置進行全工況測試。
[0020]所述步驟I中，基于實時數(shù)字仿真器搭建等值電網(wǎng)系統(tǒng)，所述等值電網(wǎng)系統(tǒng)反應(yīng)實際電網(wǎng)的各種工況；所述實時數(shù)字仿真器采用RTDS或RT-Lab。
[0021]所述步驟2中，通過在等值電網(wǎng)系統(tǒng)中設(shè)置模擬量輸出板卡與模擬量輸入板卡對應(yīng)的比例系數(shù)，使等值電網(wǎng)系統(tǒng)中對應(yīng)的模擬量信號通過設(shè)定的接口輸入或輸出，完成數(shù)字物理輸入輸出接口的搭建。
[0022]所述步驟3中，將模擬量輸出板卡與四象限功率放大器輸入端相連，用于將等值電網(wǎng)系統(tǒng)中對應(yīng)節(jié)點電氣參數(shù)通過四象限功率放大器輸出，完成數(shù)字物理接口電路的搭建。
[0023]所述步驟4中，連接待測物理裝置，將待測物理裝置輸入端與四象限功率放大器輸出端連接，實現(xiàn)四象限功率放大器與待測物理裝置的功率交換，同時，在四象限功率放大器與待測物理裝置之間設(shè)置電壓探頭和電流探頭，待測物理裝置將模擬量反饋信號回傳到等值電網(wǎng)系統(tǒng)，完成信號反饋接口電路的搭建。
[0024]所述步驟5中，采用所述系統(tǒng)對待測物理裝置進行全工況測試，實現(xiàn)對待測物理裝置的功率閉環(huán)測試，在等值電網(wǎng)系統(tǒng)中設(shè)置包括穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)態(tài)和故障態(tài)的運行工況，對待測物理裝置的功能與性能進行全面驗證。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0026]1.本發(fā)明充分發(fā)揮實時仿真技術(shù)的優(yōu)勢，在新型裝備研發(fā)過程中，將等值電網(wǎng)系統(tǒng)與待測物理裝置相結(jié)合，將等值電網(wǎng)系統(tǒng)與待測物理裝置互聯(lián)，為待測物理裝置提供更加貼近實際電力系統(tǒng)的測試環(huán)境，尤其適用于物理特性和等值電網(wǎng)系統(tǒng)研宄尚不充分的物理裝置的仿真試驗研宄；
[0027]2.本發(fā)明將仿真與測試形成有機的整體，為新型物理裝置的研發(fā)提供了先進的技術(shù)手段，可提高研發(fā)效率，保證各子研發(fā)過程的平滑過渡，并能夠在研發(fā)早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的問題與缺陷，更好的指導(dǎo)裝備研發(fā)。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明實施例中功率閉環(huán)實時仿真測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實施例中等值電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖3是本發(fā)明實施例中系統(tǒng)初始狀態(tài)功率波形圖；
[0031]圖4是本發(fā)明實施例中系統(tǒng)傳送的功率波形圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0033]如圖1，本發(fā)明提供一種功率閉環(huán)實時仿真測試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括基于實時數(shù)字仿真器的等值電網(wǎng)系統(tǒng)和信息-功率接口電路；所述等值電網(wǎng)系統(tǒng)將模擬量信號發(fā)送給信息-功率接口電路，經(jīng)信息-功率接口電路處理后的模擬量信號再發(fā)送給被測物理裝置為被測物理裝置供電，被測物理裝置的模擬量反饋信號再經(jīng)過信息-功率接口電路發(fā)送給等值電網(wǎng)系統(tǒng)，所述等值電網(wǎng)系統(tǒng)同時將數(shù)字量信號發(fā)送給被測物理裝置，實現(xiàn)對被測物理裝置中開關(guān)的遠程控制。
[0034]所述等值電網(wǎng)系統(tǒng)包括一次設(shè)備和控制系統(tǒng)，所述一次設(shè)備包括火電廠、風(fēng)電場、光伏電站、城市負荷中心、斷路器和變壓器；所述控制系統(tǒng)通過信息-功率接口電路中的數(shù)字量輸出板卡和數(shù)字量輸入板卡對被測物理裝置中開關(guān)的合閘和分閘進行遠程控制。
[0035]所述信息-功率接口電路包括與實時數(shù)字仿真器相匹配的模擬量輸出板卡、四象限功率放大器、電壓探頭、電流探頭、模擬量輸入板卡、數(shù)字量輸出板卡和數(shù)字量輸入板卡。
[0036]所述模擬量輸出板卡接收所述等值電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)送的模擬量信號，并將模擬量信號實時傳輸給所述四象限功率放大器，所述四象限功率放大器將接收的模擬量信號放大至待測物理裝置的額定電壓，向待測物理裝置供電或吸收待測物理裝置發(fā)出的能量。
[0037]所述電流探頭用于采集四象限功率放大器與待測物理裝置之間交互的實際電流；所述電壓探頭用于采集四象限功率放大器與待測物理裝置連線以及待測物理裝置內(nèi)部關(guān)鍵點的實際電壓。
[0038]所述模擬量輸入板卡將電壓探頭和電流探頭采集的電壓信號和電流信號反饋至等值電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0039]所述數(shù)字量輸出板卡用于對待測物理裝置中開關(guān)進行遠端控制，實現(xiàn)開關(guān)的分閘與合閘操作；
[0040]所述數(shù)字量輸入板卡用于接收待測物理裝置反饋的開關(guān)動作信號，并將接收的開關(guān)動作信號發(fā)送給控制系統(tǒng)。
[0041]本發(fā)明還提供一種功率閉環(huán)實時仿真測試方法，所述方法包括以下步驟:
[0042]步驟1:搭建等值電網(wǎng)系統(tǒng)；
[0043]步驟2:搭建數(shù)字物理輸入輸出接口 ；
[0044]步驟3:基于四象限功率放大器，搭建數(shù)字物理接口電路；
[0045]步驟4:連接待測物理裝置，并搭建信號反饋接口電路；
[0046]步驟5:對待測物理裝置進行全工況測試。
[0047]所述步驟I中，基于