能消除仿真信号远距离传输误差的数模混合仿真接口系统技术方案

一种能消除仿真信号远距离传输误差的数模混合仿真接口系统，包括物理侧仿真接口、物理侧调理机箱、数字侧调理机箱、数字侧仿真接口，所述物理侧仿真接口与所述物理侧调理机箱之间的各条数字侧三相电压电流输出线路中分别串联有误差消除电路，所述数字侧仿真接口与所述数字侧调理机箱之间的各条物理侧三相电压电流输出线路中也分别串联有误差消除电路。本实用新型专利技术的数模混合仿真接口能消除功率型数字物理混合仿真信号远距离传输过程中产生的幅值和相位的偏差，提高数字物理混合仿真系统的稳定性和仿真的精确性。

【技术实现步骤摘要】

本技术设及功率型数字物理混合仿真
，具体设及一种能消除仿真信 号远距离传输误差的数模混合仿真接口系统。
技术介绍
随着大规模风电并网、微电网、大电网互联、W及特高压交直流混合输电的实施， 电力系统的并网设备和网架结构变得越来越复杂。为了保证大量新型设备投入复杂电网后 能安全稳定地运行，必须采取合理的仿真手段对其相互作用的机理和运行控制技术等进行 多方面的研究。电力系统物理模拟仿真采用与原型系统标么值参数相等的模拟系统，利于 对新型设备建模，可W更加准确地反应装置的特性，但是其投资大、建模周期长、也很难对 大规模系统进行仿真。实时数字仿真的特点是搭建模型比较方便、投资周期短、灵活性高， 能够实现较大规模的系统仿真，但是对于数学建模不太完善的新型设备无法进行准确的模 拟。因此考虑实施实时数字仿真与物理模拟仿真相结合的数字物理混合仿真，对新型设备 和复杂电网进行仿真分析。 如图1所示，功率型数字物理混合仿真系统包含=个部分：数字仿真子系统、物理 仿真子系统和数模混合仿真接口系统。物理仿真子系统采用实际物理元件模拟目标系统中 那些数学模型未知的新型设备或者高频电力电子变换器；数字仿真子系统采用数值计算技 术按步长求解目标系统内剩余各点的电压、电流、有功、无功等物理量；数模混合仿真接口 系统将前述两者结合起来，负责它们之间信号的交互，使得整套仿真系统能够正常、准确的 描述目标系统。监控后台与物理仿真子系统和数字仿真子系统分别相连，监控后台负责总 体的协调控制。 数模混合仿真接口系统负责数字仿真子系统和物理仿真子系统之间的信号交互。 如图2所示，数模混合仿真接口系统由物理仿真接口、物理侧调理机箱、数字侧调理机箱、 数字仿真接口组成。数字仿真子系统通过数字仿真接口与数模混合仿真接口系统相连，物 理仿真子系统通过物理仿真接口与数模混合仿真接口系统相连。物理仿真接口通过两组= 相电压线路、两组=相电流线路与物理侧调理机箱相连，数字仿真接口也通过两组=相电 压线路、两组=相电流线路与数字侧调理机箱相连。 数字仿真子系统是由实时数字仿真设备RTDS搭建的仿真平台。数字仿真接口包 含了RTDS的内部板卡。RTDS内部板卡的作用之一是对信号进行D/A转换、A/D转换，即将 数字仿真子系统发出的数字信号转换为模拟信号，将物理仿真子系统发来的模拟信号转换 为数字信号。在运个过程中，因为采样时间、串行通信W及板卡串联等因素会造成信号相位 延迟。 数字物理混合仿真系统物理侧功率波动很大，容易对信号传输和测量产生干扰， 需要使物理仿真子系统和数字仿真子系统保持一定的距离。同时由于物理仿真子系统采用 实际设备进行仿真，一些设备体积较大或者对运行环境要求十分严格，所W物理仿真子系 统有时距离数字仿真子系统较远，两者通过数模混合仿真接口系统中的传输电缆连接，电 缆类型通常为屏蔽双绞线。由信号在电缆中的传输时间所带来的相位延迟W及长距离传输 带来的幅值变动不能忽视。 图2中数字侧调理机箱和物理侧调理机箱的作用都是进行电压、电流信号转换W 及滤波的作用。因为直接远距离传输电压信号，易受噪声干扰，且线路阻抗会产生电压降， 引起电压衰减，造成信号失真，无法满足信号高精度传输的要求。而直接远距离传输电流信 号，抗干扰能力较强，且电流信号受线路阻抗的影响较小，因而在数字物理混合仿真接口系 统中所有的信号都是转换为5~20mA的电流源信号传输的。滤波则是为了过滤掉信号传 输过程中带入的高频噪声分量，但是滤波环节同样会产生相位延迟。由此可见调理机箱中 的信号转换W及滤波环节也会引入信号相位的延迟。 在实际的仿真过程中，物理仿真子系统有时候需要模拟电网的故障过程，在故障 的暂态过程中，电流和电压均会出现一定的谐波分量，运些谐波分量信号也是需要准确传 输的。而不同频率的信号在传输过程中产生的相位延迟和幅值影响均不相同，因此很可能 在经过传输和转换W后叠加出来的波形和原始信号波形相差甚远，给仿真结果带来巨大影 响。 即在实际的数模混合仿真接口系统中，信号远距离传输、滤波、A/D转换、D/A转换 W及RTDS内部模块的延时等不可避免，信号延时时间越长，数字物理混合仿真系统越容易 出现振荡和发散情况，另外，由于信号在远距离电缆中传输不仅会带来相位的延迟，还会带 来幅值上的变动，运会都会对仿真结果的准确性造成影响。因此，如何减小甚至消除信号传 递过程中产生的相位延迟和幅值变动对于数字物理混合仿真系统的稳定、精确运行至关重 要的。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种能消除仿真信号远距离传输误差的 数模混合仿真接口系统。 本技术的技术问题通过如下技术方案实现：一种能消除仿真信号远距离传输 误差的数模混合仿真接口系统，包括物理侧仿真接口、物理侧调理机箱、数字侧调理机箱、 数字侧仿真接口，所述物理侧仿真接口通过物理侧=相电压电流输入线路和数字侧=相电 压电流输出线路与所述物理侧调理机箱相连，所述数字侧仿真接口通过数字侧=相电压电 流输入线路和物理侧=相电压电流输出线路与所述数字侧调理机箱相连，所述物理侧调理 机箱通过电缆与所述数字侧调理机箱相连，其特征在于，所述物理侧仿真接口与所述物理 侧调理机箱之间的各条数字侧=相电压电流输出线路中分别串联有误差消除电路，所述数 字侧仿真接口与所述数字侧调理机箱之间的各条物理侧=相电压电流输出线路中也分别 串联有误差消除电路。 所述误差消除电路的输入端还设有用于将输入的信号转换成电压源信号的转换 模块，电压源信号也即一种电压信号，运里主要为了与输入转换模块的电压信号区别。 所述误差消除电路为有源补偿电路，所述有源补偿电路由由运算放大器构成的幅 值校正电路和相位校正电路组成，所述幅值校正电路与和所述相位校正电路串联。 所述运算放大器为高速型运算放大器，高速型运算放大器相比于通用性运算放大 器，具有较高的转换速率和较宽的频率响应范围，适用于具有A/D转换、D/A转换电路的场 合。 作为所述有源补偿电路的较佳实施方式，所述相位校正电路由高速型运算放大器 OPl、电阻RUR2、电容CUC2组成，高速型运算放大器OPl的同向输入端与电容Cl同电阻 Rl的并联单元相连，电容Cl同电阻Rl的并联单元的另一端为所述相位校正电路的输入端， 高速型运算放大器OPl的反向输入端接公共端，电容C2和电阻R2并联后串接在高速型运 算放大器OPl的输出端和同向输入端之间，高速型运算放大器OPl的输出端为所述相位校 正电路的输出端。 所述幅值校正电路由高速型运算放大器0P2、电阻R3、R4组成，电阻R3的一端为 所述幅值校正电路的输入端，另一端与高速型运算放大器0P2的同向输入端相连，高速型 运算放大器0P2的反向输入端与公共端相连，电阻R4串联在高速型运算放大器0P2的输出 端和同向输入端之间，高速型运算放大器0P2的输出端为所述幅值校正电路的输出端。 所述幅值校正电路的输入端与所述相位校正电路的输出端相连。 作为本技术的较佳实施方式：所述电阻为滑动变阻器。 所述转换模块和所述误差消除电路设置在与其相近的数字侧或物理侧调理机箱 中。 相对于现有技术，本技术具有如下有益效果： 1)本技术的数模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能消除仿真信号远距离传输误差的数模混合仿真接口系统，包括物理侧仿真接口、物理侧调理机箱、数字侧调理机箱、数字侧仿真接口，所述物理侧仿真接口通过物理侧三相电压电流信号传输线路和数字侧三相电压电流信号传输线路与所述物理侧调理机箱相连，所述数字侧仿真接口通过数字侧三相电压电流信号传输线路和物理侧三相电压电流信号传输线路与所述数字侧调理机箱相连，所述物理侧调理机箱通过电缆与所述数字侧调理机箱相连，其特征在于，所述物理侧仿真接口与所述物理侧调理机箱之间的各条数字侧三相电压电流输出线路中分别串联有误差消除电路，所述数字侧仿真接口与所述数字侧调理机箱之间的各条物理侧三相电压电流输出线路中也分别串联有误差消除电路；所述误差消除电路为有源补偿电路，所述有源补偿电路由由运算放大器构成的幅值校正电路和相位校正电路组成，所述幅值校正电路与和所述相位校正电路串联。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓刚，曾杰，李鑫，毛承雄，杨汾艳，李兰芳，陈迅，陈晓科，安然然，赵艳军，张远，张弛，汪进锋，黄嘉健，黄杨珏，蔡玲珑，肖子龙，李俊林，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：广东;44