一种快速机械开关半实物仿真平台制造技术

本发明专利技术涉及一种快速机械开关半实物仿真平台，该仿真平台包括一个运行仿真软件的PC以及一个与所述PC通讯连接的快速开关仿真装置；通过所述仿真软件建立仿真模型，所述仿真模型包括快速开关控制保护策略、逻辑时序的程序模块以及开关触头位移传感器的时间速度变化曲线；所述快速开关仿真装置接收来自于快速开关控制保护装置的分/合闸指令，并将分/合闸指令传输到所述PC；所述仿真软件根据分/合闸指令生成仿真过程数据，快速仿真装置接收所述仿真过程数据，对所述仿真过程数据进行处理，并转发给所述快速开关控制保护装置。该仿真平台能够满足高速机械开关模拟器状态变化仿真需求，且成本较低，性价比极高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种快速机械开关半实物仿真平台，属于直流断路器

技术介绍
快速机械开关是直流断路器中重要的组成元件，其结构和控制保护逻辑复杂，工程化应用前需要进行实际的仿真。电力系统仿真中常用的工具设备是RTDS/RT-LAB数字仿真仪。RTDS/RT-LAB(实时数字仿真器)是一种实时全数字电磁暂态电力系统模拟装置，利用先进的软硬件技术，可以对交直流系统进行实时准确的仿真，但是价格昂贵，要数十万美元。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种快速机械开关半实物仿真平台，用于提供一种新型实用仿真平台，以解决快速机械开关的仿真成本高的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种快速机械开关半实物仿真平台，该仿真平台包括一个运行仿真软件的PC以及一个与所述PC通讯连接的快速开关仿真装置；通过所述仿真软件建立仿真模型，所述仿真模型包括快速开关控制保护策略、逻辑时序的程序模块以及开关触头位移传感器的时间速度变化曲线；所述快速开关仿真装置接收来自于一个快速开关控制保护装置的分/合闸指令，并将分/合闸指令传输到所述PC；所述仿真软件根据分/合闸指令生成仿真过程数据，快速仿真装置接收所述仿真过程数据，对所述仿真过程数据进行处理，并转发给所述快速开关控制保护装置。进一步地，所述仿真软件为PSCAD或MATLAB。进一步地，所述PC通过串口与所述快速开关仿真装置进行通信。进一步地，所述仿真过程数据包括开关状态、位移曲线、开关两端电流和线圈驱动电路电压。进一步地，所述快速开关仿真装置包括一个通信板，所述通信板用于获取、解析、存储并发送由所述PC发送过来的仿真过程数据；所述仿真装置还包括开关位移输出板、电压输出板、电流输出板、录波回放板和快速IO板。进一步地，所述开关位移输出板接收所述通信板的开关状态信息并转发给所述快速开关控制保护装置。进一步地，所述电压输出板接收所述通信板的数字电压量，并将其转换成模拟量输出给所述快速开关控制保护装置；所述电流输出板接收所述通信板的数字电流量，并将其换成模拟量输出给所述快速开关控制保护装置。进一步地，所述录波回放板用于对经过所述快速仿真装置处理后的仿真过程数据进行录波和回放。进一步地，所述快速IO板用于接收快速开关控制保护装置的分/合闸指令，并转发给所述通信板。进一步地，所述快速开关仿真装置还包括一个背板，所述开关位移输出板、电压输出板、电流输出板、录波回放板和快速IO板连接在所述背板上，通过所述背板与所述通信板进行通信。本专利技术的有益效果是：提供了一种快速机械开关半实物仿真平台，通过采用仿真软件建立仿真模型，将仿真模型生成的仿真过程数据发送给快速开关仿真装置，快速开关仿真装置将处理后的仿真过程数据发到一个快速开关控制保护装置，最终实现仿真效果。本仿真平台可以满足大批量机械开关控制装置测试用户的需求，无需昂贵的仿真设备，仅需要一台电脑和一个快速开关仿真装置即可实现，较低了成本，性价比极高。附图说明图1是仿真平台系统搭建框图；图2是快速开关仿真装置配置图；图3是直流断路器关断仿真过程图；图4是快速开关仿真装置信号传输。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步详细的说明。在本实施例中，快速机械开关半实物仿真平台系统由电脑或服务器安装的PSCAD软件+串口通信模块、快速开关仿真装置、快速开关控制保护装置和电脑监控后台组成，仿真平台系统搭建框图如图1所示。其中，电脑PSCAD软件通过串口通信模块与快速开关仿真装置进行通信，快速开关控制保护装置向快速开关仿真装置发送触发信号以及I/O信息，并接收来自快速开关仿真装置的电压/电流以及I/O信息，电脑监控后台采用RJ45串口与快速开关控制保护装置进行通信。其中，PSCAD+串口通信模块和快速开关仿真装置一起构成了快速机械开关半实物仿真平台。下面对上述仿真平台系统中的各个装置或模块做进一步详细的介绍。1、PSCAD+串口通信模块PSCAD作为较常用的电力系统仿真软件，是一种先进的电力系统稳态、暂态仿真工具，适用于理论性仿真，属于现有技术。在本实施例中，PSCAD主要用于建立仿真模型，也可用Matlab或者是可实现本实施例中所要求的建模功能的其他软件来替代。串口通信模块采用VC等工具在Windows平台上编写串口通信函数，主要用于实现PSCAD与快速开关仿真装置之间的串行通信。当然，也可采用其他通信接口来实现PSCAD与快速开关仿真装置之间的信息交换。2、快速开关仿真装置快速开关仿真装置是快速机械开关半实物仿真平台的硬件部分，由通信板、开关位移输出板、快速IO板、电压输出板、电流输出板和录波回放板等功能组件组成，如图2所示，其中：通信板用于负责快速开关仿真装置的管理和通信，通过与串口通信模块进行交互通信，将从PSCAD下载的开关状态、位移曲线、开关两端电流和线圈驱动电路电压等串口通信内容进行解析，并存储到SD卡内；同时通过背板将解析后的串口通信内容分类传送给快速开关仿真装置的其他部件。开关位移输出板接收来自通信板的开关状态信息，并通过光纤与快速开关控制保护装置进行通信，将开关触头加速、减速位移信息发送给快速开关控制保护装置。电压输出板负责接收通信板的数字电压量，并将数字量转换成模拟量输出给快速开关控制保护装置的电压测量板卡。电流输出板负责接收通信板的数字电流量，并将数字量转换成模拟量输出给快速开关控制保护装置的电流测量板卡。录波回放板用于对电压电流等模拟量和开关状态等开关量信号进行录波和回放，为调试和故障分析提供依据。快速IO板用于接收快速开关控制保护装置的快速开关分合信号，将快速开关分合信号通过背板发送给通信板。背板负责通信板、开关位移输出板、快速IO板、电压输出板、电流输出板以及录波回放板等功能组件之间的信号传输。图3给出了快速开关仿真装置的信号传输情况，即由通信板接收来自仿真软件PC所发送的开关状态、位移曲线、开关两端电流和线圈驱动电路电压等仿真过程数据，而通信板、电压输出板、电流输出板、开关位移输出板以及录波回放板之间则是通过背板来实现信息交换。以上是快速开关仿真装置的一种具体结构，由多个板卡形成。作为其他实施方式，也可以采用其他构成方式，如一块板卡完成上述各板卡的功能。3、快速开关控制保护装置和监控后台快速开关控制保护装置和监控后台属于被测试系统，不属于快速机械开关半实物仿真平台。目前，高电压大容量柔性直流输电系统中的直流断路器组成分为三部分，通流支路、转移支路和MOV能量吸收支路。其中通流支路由快速机械开关和通流支路IGBT模块组成，转移支路包括若干个转移支路IGBT模块。直流断路器的快速开关动作周期短，能在3～5ms内切断电流。本专利技术就是为解决直流断路器控制保护装置仿真问题而设计的一种快速机械开关半实物仿真平台。下面以直流断路器中的快速机械开关半实物仿真为例，说明仿真平台技术流程：(1)由监控后台下发分/合闸命令给快速开关控制保护装置，快速开关控制保护装置将接收的分/合闸命令传输到快速开关仿真装置的快速IO板，快速IO板将分/合闸命令转发给快速开关仿真装置的通信板，通信板通过串口将分/合闸命令发送给仿真软件PSCAD。(2)由PSCAD建立仿真模型，编写快速开关控制保护策略和逻辑时序的程序模块，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速机械开关半实物仿真平台，其特征在于，该仿真平台包括一个运行仿真软件的PC以及一个与所述PC通讯连接的快速开关仿真装置；通过所述仿真软件建立仿真模型，所述仿真模型包括快速开关控制保护策略、逻辑时序的程序模块以及开关触头位移传感器的时间速度变化曲线；所述快速开关仿真装置接收来自于一个快速开关控制保护装置的分/合闸指令，并将分/合闸指令传输到所述PC；所述仿真软件根据分/合闸指令生成仿真过程数据，快速仿真装置接收所述仿真过程数据，对所述仿真过程数据进行处理，并转发给所述快速开关控制保护装置。

【技术特征摘要】
1.一种快速机械开关半实物仿真平台，其特征在于，该仿真平台包括一个运行仿真软件的PC以及一个与所述PC通讯连接的快速开关仿真装置；通过所述仿真软件建立仿真模型，所述仿真模型包括快速开关控制保护策略、逻辑时序的程序模块以及开关触头位移传感器的时间速度变化曲线；所述快速开关仿真装置接收来自于一个快速开关控制保护装置的分/合闸指令，并将分/合闸指令传输到所述PC；所述仿真软件根据分/合闸指令生成仿真过程数据，快速仿真装置接收所述仿真过程数据，对所述仿真过程数据进行处理，并转发给所述快速开关控制保护装置。2.根据权利要求1所述的快速机械开关半实物仿真平台，其特征在于，所述仿真软件为PSCAD或MATLAB。3.根据权利要求1所述的快速机械开关半实物仿真平台，其特征在于，所述PC通过串口与所述快速开关仿真装置进行通信。4.根据权利要求1所述的快速机械开关半实物仿真平台，其特征在于，所述仿真过程数据包括开关状态、位移曲线、开关两端电流和线圈驱动电路电压。5.根据权利要求4所述的快速机械开关半实物仿真平台，其特征在于，所述快速开关仿真装置包括一个通信板，所述通信板用于获取、解析、存储并发送由所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟建英，郭庆良，孙银山，王子云，张利欣，卢敬伟，文丽婷，
申请(专利权)人：平高集团有限公司，北京平高清大科技发展有限公司，国家电网公司，国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：河南;41