一种动态模拟高压静止无功发生器的试验平台制造技术

本实用新型专利技术一种动态模拟高压静止无功发生器的试验平台，试验安全可靠、低成本、体积小、方案参数简便调整、试验实施速度快的需求。其包括用于模拟高压静止无功发生器功率层的RTDS仿真系统，用于执行静止无功发生器控制算法的控制保护系统，以及用于控制保护系统与RTDS仿真系统连接和高速通信的高速通信单元；控制保护系统、高速通信单元和RTDS仿真系统依次交互，由控制保护系统将功率单元中对应的电容电压和控制指令通过高速通信模块发送给RTDS仿真系统的功率层。本实用新型专利技术所述试验平台在控制保护系统中增加了VME总线架构的高速通信单元。可通过高速光纤实时与RTDS仿真系统互联，实现半实物联合试验。

【技术实现步骤摘要】
一种动态模拟高压静止无功发生器的试验平台
本技术涉及高压静止无功发生器的试验装置，具体为一种动态模拟高压静止无功发生器的试验平台。
技术介绍
静止无功发生器，英文描述为：StaticVarGenerator，简称为SVG。又称高压动态无功补偿发生装置，或静止同步补偿器。静止无功发生器是将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联到电网上，调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，使该电路吸收或者发出满足要求的无功功率，实现动态无功补偿的目的。SVG是目前无功功率控制领域内的最佳方案。相对于传统的调相机、电容器电抗器、以晶闸管控制电抗器TCR为主要代表的传统SVC等方式，SVG有着无可比拟的优势。由于高压静止无功发生器的复杂性，很多问题仅靠理论分析是不够的，只有把理论分析和科学实验结合起来，才能得到正确的结论。高压静止无功发生器的实验研究可在实际的电力电子装置(一般称原型)。在原型上进行实验研究，往往受高压系统的安全、可靠运行的限制。如短路实验等一般不能在原型系统进行；同时，这种方法投资大，体积大，方案、参数调整困难，试验实施速度慢。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种动态模拟高压静止无功发生器的试验平台，以实现高压静止无功发生器试验的安全可靠、低成本、体积小、方案参数简便调整、试验实施速度快的需求。本技术是通过以下技术方案来实现：一种动态模拟高压静止无功发生器的试验平台，包括用于模拟高压静止无功发生器功率层的RTDS仿真系统，用于执行静止无功发生器控制算法的控制保护系统，以及用于控制保护系统与RTDS仿真系统连接和高速通信的高速通信单元；控制保护系统、高速通信单元和RTDS仿真系统依次交互，由控制保护系统将功率单元中对应的电容电压和控制指令通过高速通信模块发送给RTDS仿真系统的功率层。优选的，所述高速通信单元包括VME桥接芯片和FPGA，以及与RTDS仿真系统连接的高速光纤收发单元；FPGA采用第一PCIE接口与光纤收发单元连接，采用第二PCIE接口与VME桥接芯片连接；VME桥接芯片采用VME总线与控制保护系统连接进行数据传输。优选的，RTDS仿真系统还用于模拟高压静止无功发生器的控制层；当RTDS仿真系统模拟高压静止无功发生器的控制层时，由RTDS仿真系统的控制层将功率单元中对应的电容电压和控制指令通过高速通信模块发送给控制保护系统，所述的试验平台还包括静止无功发生器电路、功率单元和测量单元；控制保护系统用于控制功率单元。进一步，所述的静止无功发生器电路包括连接380V母线上的主空开QF1，以及连接在主空开QF1另一端的电压传感器和两个并联支路；一个支路包括依次连接的软启电阻、10％串抗率的连接电抗器、空开QF4和电流传感器，软启电阻上并联有软启晶闸管；另一支路包括依次连接的空开QF3和变压器；两个并联支路的输出端均连接功率单元；所述控制保护系统经空开QF2连接主空开QF1供电；控制保护系统的输入端连接电压传感器和电流传感器，输出端连接功率单元。再进一步，所述静止无功发生器电路的参数按照10kV:380V为系数等比例缩小原型中对应参数进行设置。再进一步，所述测量单元用于采集电压传感器和电流传感器输出的试验平台运行状态数据发送给连接的控制保护系统。再进一步，所述功率单元采用H桥结构的IGBT及其驱动电路。优选的，还包括连接在控制保护系统上的上位机、温度传感器、数据存储单元和数据显示单元；温度传感器设置在功率单元上。与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：与现有技术相比，本技术所述试验平台在控制保护系统中增加了VME总线架构的高速通信单元。可通过高速光纤实时与RTDS仿真系统互联，实现半实物联合试验。通过RTDS仿真系统还可以建立电网负载模型，动态模拟电网负载变化作为试验平台的测试输入，可提高试验平台可靠性和灵活性。进一步的，本技术所述试验平台将高压静止无功发生器各参数和变量按比例缩小，表示的数值与原型相等。在动态模拟中，模型和原型的物理现象有相同的时间标尺，即模型和原型各元件的时间常数，例如电容电压波动的时间常数T，以秒为单位相等。在380V低压试验平台所做动模试验的结果，可得出10kV或其他电压等级高压静止无功发生器等效试验结论。附图说明图1为本技术实例中所述试验平台的结构原理框图。图2为本技术实例中所述半实物联合试验时的结构原理框图。图3为本技术实例中所述静止无功发生器电路示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，所述是对本技术的解释而不是限定。如图1所示，本技术包括用于模拟高压静止无功发生器功率层的RTDS仿真系统，用于执行静止无功发生器控制算法的控制保护系统，以及用于控制保护系统与RTDS仿真系统连接和高速通信的高速通信单元；控制保护系统、高速通信单元和RTDS仿真系统依次交互，由控制保护系统将功率单元中对应的电容电压和控制指令通过高速通信模块发送给RTDS仿真系统的功率层。通过在RTDS仿真系统中建立静止无功发生器电路和功率单元以及测量单元模型；RTDS仿真系统执行电容电压和控制指令对功率单元进行控制，同时RTDS仿真系统还将功率单元实际电压和静止无功发生器的运行状态信息通过高速通信单元反馈给控制保护系统。高速通信单元采用FPGA为处理器，通过VME协议转换芯片将控制保护系统的VME总线转换成PCIE串行通信协议，再由FPGA软件实现协议转换，转换成PCIE、SRIO、AURORA、工业以太网等高速串行通信协议，经光纤收发单元转换成光信号与RTDS系统通信。试验平台静止无功发生器的试验所需的控制、测量和显示装置，由连接在控制保护系统上的上位机、温度传感器、数据存储和数据显示单元实现。所述RTDS还能够用于与静止无功发生器实现半实物联合试验。所述RTDS中建立控制层模型，配合验证静止无功发生器不同部件功能。如图2所示，本实例中，其还包括静止无功发生器电路和测量单元；所述静止无功发生器电路的参数按照10kV:380V为系数等比例缩小原型中对应参数进行设置。所述静止无功发生器电路和功率单元按顺序连接在380V母线上。其中，如图3所示，静止无功发生器电路包括连接380V母线上的主空开QF1，以及连接在主空开QF1另一端的电压传感器PT1-PT3和两个并联支路；一个支路包括依次连接的软启电阻R、10％串抗率的连接电抗器L、空开QF4和电流传感器LIM1-LIM3，软启电阻R上并联有软启晶闸管VT；另一支路包括依次连接的空开QF3和变压器TC1；两个并联支路的输出端均连接功率单元；控制保护系统经空开QF2连接主空开QF1供电；控制保护系统的输入端连接电压传感器和电流传感器，输出端连接功率单元。测量单元用于采集电压传感器和电流传感器输出的试验平台运行状态数据发送给连接的控制保护系统。所述试验平台还包括连接在控制保护系统上位机、温度传感器、数据存储和数据显示单元。所述功率单元包含H桥结构的IGBT及其驱动电路。在实施例中，其中功率单元的数量可根据需要调整，控制保护机箱需相应调整对应接口数量。试验平台主电路参数以10kV:380V为系数等比例缩小。仅需要一路低压交流电源即可实现整个低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态模拟高压静止无功发生器的试验平台，其特征在于，包括用于模拟高压静止无功发生器功率层的RTDS仿真系统，用于执行静止无功发生器控制算法的控制保护系统，以及用于控制保护系统与RTDS仿真系统连接和高速通信的高速通信单元；控制保护系统、高速通信单元和RTDS仿真系统依次交互，由控制保护系统将功率单元中对应的电容电压和控制指令通过高速通信模块发送给RTDS仿真系统的功率层。

【技术特征摘要】
1.一种动态模拟高压静止无功发生器的试验平台，其特征在于，包括用于模拟高压静止无功发生器功率层的RTDS仿真系统，用于执行静止无功发生器控制算法的控制保护系统，以及用于控制保护系统与RTDS仿真系统连接和高速通信的高速通信单元；控制保护系统、高速通信单元和RTDS仿真系统依次交互，由控制保护系统将功率单元中对应的电容电压和控制指令通过高速通信模块发送给RTDS仿真系统的功率层。2.根据权利要求1所述的一种动态模拟高压静止无功发生器的试验平台，其特征在于，所述高速通信单元包括VME桥接芯片和FPGA，以及与RTDS仿真系统连接的高速光纤收发单元；FPGA采用第一PCIE接口与光纤收发单元连接，采用第二PCIE接口与VME桥接芯片连接；VME桥接芯片采用VME总线与控制保护系统连接进行数据传输。3.根据权利要求1所述的一种动态模拟高压静止无功发生器的试验平台，其特征在于，RTDS仿真系统还用于模拟高压静止无功发生器的控制层；当RTDS仿真系统模拟高压静止无功发生器的控制层时，由RTDS仿真系统的控制层将功率单元中对应的电容电压和控制指令通过高速通信模块发送给控制保护系统，所述的试验平台还包括静止无功发生器电路、功率单元和测量单元；控制保护系统用于控制功率单元。4.根据权利要求3所述的一种动态模拟高...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩健，苏位峰，卫三民，殷晓刚，
申请(专利权)人：中国西电电气股份有限公司，北京西电华清科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61