一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，包括：上位机、主控处理模块、电压过零比较模块、电压互感模块、驱动模块、双向可控硅开关模块、接触器模块以及电源模块；主控处理模块经以太网连接至上位机，并分别与电压过零比较模块以及驱动模块相连；电压过零比较模块经电压互感模块接入一次侧母线末端；驱动模块分别与接触器模块以及双向可控硅开关模块相连；双向可控硅开关模块串联于一次侧母线末端；电源模块分别与主控处理模块、电压过零比较模块以及驱动模块相连。本发明专利技术所提出的一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，有效地改善了故障模拟器的暂态波形以及实现了故障相角的精确控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及电力系统配电网领域，特别是一种用于配网动模实验平台的柔性故障 模拟器系统。
技术介绍
在实际配网线路上进行故障模拟虽然可W得到较为可靠的实验数据，但是实际配 电网的故障是随机且不可控的，对于配电网故障的研究很难在实际系统中进行。因此，若研 究人员需要对配电网某种故障或者某些故障做系统的研究，搭建实物化的基于lOkV配网 的动态模拟仿真模型是十分必要的。实验平台通过标么值等效的方法将lOkV配网电压等 级降为更为安全的0. 4kV。对于仿真系统而言，需要一个能够模拟诸如单相、两相、S相故 障、精确控制故障相角且可W控制多种不同接地电阻的故障模拟装置，实现在动态模拟系 统中研究人员可W按照课题需要控制研究各种不同故障。 但是现有的技术往往采用接触器模拟故障，由于其时间离散性大所W对短路电路 的控制通常采用随机合闽的方式，不能实现短路相角的控制。通过研究发现，不同的短路相 角会对短路波形产生很大的影响，不能重复两次相同的实验。而且，接触器作为机械开关必 然存在抖动现象，导致短路电流的暂态波形效果不理想。目前市场中没有合适的用于配电 网动态模拟系统的故障模拟器，基于〇.4kV配网动模实验平台的故障模拟器很少见，而且 现有设计均采用接触器作为模拟器的开关器件，接触器导通时间离散性大，很难精确控制 合闽相角且合闽时存在抖动现象暂态特性不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，W克 服现有技术存在的缺陷. 为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟 器系统，包括：上位机、主控处理模块、电压过零比较模块、电压互感模块、驱动模块、双向可 控娃开关模块、接触器模块W及电源模块；所述控处理模块经W太网连接至所述上位机； 所述主控处理模块还分别与所述电压过零比较模块W及所述驱动模块相连；所述电压过零 比较模块经所述电压互感模块接入一次侧母线末端；所述驱动模块分别与所述接触器模块 W及所述双向可控娃开关模块相连；所述双向可控娃开关模块还串联于一次侧母线末端； 所述电源模块分别与所述主控处理模块、所述电压过零比较模块W及所述驱动模块相连。 在本专利技术一实施例中，所述主控处理模块为一STM32F103ZET6微控制器；所述主 控处理模块经一W5200接入W太网中，与所述上位机相连；所述W5200的nSCS端、S化K端、 MIS0端W及M0SI端分别对应接入所述STM32F103ZET6微控制器的PA4端、PA5端、PA6端W 及PA7端；所述W5200的nINT端、PWDN端W及nRESET端分别对应接入所述STM32F103ZET6 微控制器的PB0端、PB1端W及PB2引脚。在本专利技术一实施例中，所述双向可控娃开关模块包括第一被控单元、第二被控单 元、第=被控单元w及第四被控单元；所述第一被控单元包括分别对应串联于所述一次侧 母线末端中A线、B线W及C线的第一开关KS1、第二开关KS2W及第S开关KS3 ;所述第二 被控单元包括第四开关KS4、第五开关KS5W及第六开关KS6;所述第四开关KS4的一端、所 述第五开关KS5的一端W及所述第六开关KS6的一端分别对应连接至所述第一开关KS1的 一端、所述第二开关KS2的一端W及所述第=开关KS3的一端；所述第=被控单元包括第屯 开关KS7、第八开关KS8W及第九开关KS9 ;所述第屯开关KS7的一端、所述第八开关KS8的 一端W及所述第九开关KS9的一端分别对应连接至所述第一开关KS1的另一端、所述第二 开关KS2的另一端W及所述第=开关KS3的另一端；所述第四被控单元包括第十开关KS10 W及第十一开关KS11 ;所述第十开关KS10的一端分别与所述第四开关KS4的另一端、所述 第五开关KS5的另一端W及所述第六开关KS6的另一端相连；所述第十一开关KS11的一端 分别与所述第屯开关KS7的另一端、所述第八开关KS8的另一端W及所述第九开关KS9的 另一端相连。 在本专利技术一实施例中，所述接触器模块包括第十二开关KS12、第十S开关KS13、 第十四开关KS14、第一电阻W及第二电阻；所述第十二开关KS12的一端、所述第十S开关 KS13的一端W及所述第十四开关KS14的一端相连，并分别连接至所述第十开关KS10的另 一端W及所述第十一开关KS11的另一端；所述第十S开关KS13的另一端经所述第一电阻 连接至所述第十二开关KS12的另一端；所述第十四开关KS14的另一端经所述第二电阻连 接至所述所述第十二开关KS12的另一端；所述第十二开关KS12的另一端接地。 在本专利技术一实施例中，所述驱动模块包括第一至第十四驱动单元；所述第一至第 十四驱动电路均包括一驱动电路；所述驱动电路包括：第一二极管、第二二极管、第一光禪 合器W及达林顿管；所述第一二极管的阴极与所述第一光禪合器的第一端相连，并接入所 述电源模块的第=输出端；所述第一二极管的阳极与所述第一光禪合器的第二端相连，并 作为所述驱动电路的输入端；所述第一光禪合器的第=端与所述所述电源模块的第四输出 端相连；所述第一光禪合器的第四端分别经第=电阻接地W及经第四电阻接入所述达林顿 管的第一端；所述达林顿管的第二端经第五电阻接入所述电源模块的第四输出端，且所述 达林顿管的第二端与所述第二二极管的阴极相连；所述达林顿管的第=端与所述第二二极 管的阳极相连，并作为所述驱动电路的输出端。 在本专利技术一实施例中，所述第一至第十四驱动单元中驱动电路的输出端分别对应 接入所述第一开关KS1至所述第十四开关KS14的控制端；所述第一至第S驱动单元中驱动 电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC0端、PC1端W及PC2端；所述第四 至第六驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC3端、PC4端 W及rcS端；所述第屯至第九驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微 控制器的PC6端、PC7端W及PC8端；所述第十至第十一驱动单元中驱动电路的输入端分别 连接至STM32F103ZET6微控制器的PC9端W及PC10端；所述第十二至第十四驱动单元中驱 动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC13端W及PC15端。 在本专利技术一实施例中，所述电压互感模块包括一BingZiS1202隔离变压器；所述 Bin拉iS1202隔离变压器的输入端分别连接至A线W及B线，其输出端连接至所述电压 过零比较模块。在本专利技术一实施例中，所述电压过零比较模块包括依次相连的两级滤波电 路、限幅电路、过零比较器W及光电禪合器隔离电路；所述两级滤波电路中的第六电阻的一 端分别与第一电容的一端、第二电容的一端w及第屯电阻的一端相连；所述第六电阻的另 一端作为所述两级滤波电路的输入端，与所述电压互感模块相连；所述第一电容的另一端 W及所述第二电容的另一端均接地；所述限幅电路中的第=二极管的阳极分别与所述第屯 电阻的另一端W及第四二极管的阴极相连；所述第=二极管的阴极与所述第四二极管的阳 极均接地；所述过零比较器中的第九电阻的一端与所述第四二极管的阴极相连，另一端连 接至运放LM32本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，其特征在于，包括：上位机、主控处理模块、电压过零比较模块、电压互感模块、驱动模块、双向可控硅开关模块、接触器模块以及电源模块；所述主控处理模块经以太网连接至所述上位机；所述主控处理模块还分别与所述电压过零比较模块以及所述驱动模块相连；所述电压过零比较模块经所述电压互感模块接入一次侧母线末端；所述驱动模块分别与所述接触器模块以及所述双向可控硅开关模块相连；所述双向可控硅开关模块还串联于一次侧母线末端；所述电源模块分别与所述主控处理模块、所述电压过零比较模块以及所述驱动模块相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张功林，黄建业，高源，陈彬，高伟，郭谋发，林奥林，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网福建省电力有限公司，国网福建省电力有限公司电力科学研究院，福州大学，
类型：发明
国别省市：北京;11