一种电力系统动态模拟实验平台装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电力系统动态模拟实验平台装置，包括阀基控制器、单元模拟及控制模块、数字仿真器接口模块、上位机和实时数字仿真器。所述的阀基控制器通过高速光纤依次连接单元模拟及控制模块、数字仿真器接口模块和实时数字仿真器，所述的数字仿真器接口模块还同时通过以太网连接上位机。采用了多个单元模拟及控制模块组合方式搭建了功率单元的模拟阀塔结构，模拟功率单元的单元控制板和功率单元本身的电子和机械特性，本模拟实验平台装置不但能够实现常规的电力系统动态模拟实验，同时能够模拟功率单元本身的各种特性，对功率单元自身的各种故障进行模拟，解决和弥补动模实验平台现有系统里对单元级故障响应及测试的不足。

An experimental platform for power system dynamic simulation

The invention provides a power system dynamic simulation experimental platform device, which comprises a valve base controller, a unit simulation and control module, a digital simulator interface module, a host computer and a real-time digital simulator. The valve base controller are connected through high-speed optical fiber unit simulation and control module, digital simulator interface module and real-time digital simulator, digital simulator interface module and the host computer is also connected by ethernet. The multiple unit simulation and control module combination method was established to simulate the valve tower structure of the power unit, analog power unit control board and power unit of electronic and mechanical properties, the simulation experiment platform can not only realize the conventional power system dynamic simulation experiment, and can simulate various characteristics of the power unit itself. All kinds of faults on the power unit of the simulation, to solve and make up for lack of experimental platform in the existing system of unit level testing and fault response.

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统动态模拟实验平台装置
本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种电力系统动态模拟实验平台装置。
技术介绍
电力系统动态模拟实验，是电力系统的物理层面的模拟，使用和原型系统具有相同物理特性的物理模型，搭建实验环境，通过模拟实验，得出结论的方法。主要目的是通过对在电力系统中运行的保护和控制装置(阀基控制器)的性能指标进行考核，以确保阀保护和控制装置在现场运行的可靠性，是大功率电力电子设备研发中不可或缺的一个环节。一般来说动模试验的试验方法主要是通过RTDS(RealTimeDigitalSimulator，RTDS实时数字仿真器)或其他类似电力电子仿真系统构成闭环测试系统进行仿真验证，搭建测试模型来模拟实际电力系统的各种运行工况及故障状态，动模试验的关键考察科目为阀基控制器在现场运行时对各种运行工况及发生的故障能否做出正确的反应。由于RTDS(实时数字仿真器)仿真器对于阀塔的单个功率单元仿真模型只设置了最基本的开关量信号和旁路功能，并没有针对各厂家自行研发的功率单元模块的实际特性进行优化，传统的动模平台的阀基控制器一般忽略对单个功率单元某些特有故障的验证。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所述问题，本专利技术提供一种电力系统动态模拟实验平台装置，针对现有技术所存在的技术缺陷，采用了多个单元模拟及控制模块组合方式搭建了功率单元的模拟阀塔结构，通过逻辑控制同时模拟功率单元的单元控制板逻辑和功率单元本身的电子和机械特性，本模拟实验平台装置不但能够实现常规的电力系统动态模拟实验，同时能够模拟功率单元本身的各种特性，对功率单元自身的各种故障进行模拟，解决和弥补动模实验平台现有系统里对单元级故障响应及测试的不足。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种电力系统动态模拟实验平台装置，包括阀基控制器、单元模拟及控制模块、数字仿真器接口模块、上位机和实时数字仿真器。所述的阀基控制器通过高速光纤依次连接单元模拟及控制模块、数字仿真器接口模块和实时数字仿真器，所述的数字仿真器接口模块还同时通过以太网连接上位机。所述的单元模拟及控制模块数量为多个，每个均包括单元模拟模块及多个单元控制模块，所述的单元模拟模块和单元控制模块都使用FPGA芯片作为逻辑实现的主芯片，一个模拟单元模块芯片通过IO管脚与多个单元控制模块芯片相连，可以接收多路单元控制模块的状态信息，其中单元控制模块和实际项目使用的功率单元中的单元控制板控制逻辑一致，单元模拟模块采用控制逻辑模拟功率单元的电子和机械特性，每个单元模拟及控制模块根据其中的单元控制模块的数量可以模拟多个功率单元的阀子模块，多个单元模拟及控制模块分别与阀基控制器和实时数字仿真器进行光纤连接，搭建成用于动模实验平台的阀塔。所述的阀基控制器结构与电力系统实际工程中的阀基控制器等比例一致，用于模拟实际的阀基控制器，接收实时数字仿真器反馈的功率单元电容电压信号，进行核心算法的计算，生成模拟阀塔中每个功率器件的驱动脉冲命令；同时还接收每个单元模拟模块产生的模拟单元故障信号，产生单元控制模块所需的旁路保护信号和系统控制命令信号，通过核心算法闭环计算功率器件的开关量，以及当阀发生故障时，根据阀体保护策略为阀塔提供保护信号。所述单元模拟模块根据上位机的设置，按照实际工程中的功率器件驱动板的反馈信号时序产生驱动反馈信号发送给多个单元控制模块的所有功率器件驱动反馈信号接口，以模拟功率单元模块中功率器件的驱动板或者单个功率器件发生故障的情况。所述单元模拟及控制模块内部的程序模块结构包括单元控制逻辑模块、模拟单元逻辑模块、模拟单元命令解析模块、数据总线接口，模拟单元逻辑模块收发数据总线接口传送过来的数据，数据分配置数据和控制数据两种格式，由模拟单元命令解析模块解析出来，单元控制逻辑模块把接收到的配置数据作为单元故障的参数，控制数据则可以实时设置各类故障的发生。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的一种电力系统动态模拟实验平台装置，采用了多个单元模拟及控制模块组合方式搭建了功率单元的模拟阀塔结构，通过逻辑控制同时模拟功率单元的单元控制板逻辑和功率单元本身的电子和机械特性，能够模拟真实工程中的功率单元的所有故障状态，具体故障包括1)单元漏水告警故障2)功率器件驱动异常3)电容传感器压力告警4)取能电源异常5)旁路失败6)取能电源得电与失电的时序。弥补了现有仿真器的不足。2、本专利技术的一种电力系统动态模拟实验平台装置，不但能够对模拟的阀基控制器进行实验，同时能够模拟功率单元本身的各种特性，对功率单元自身的各种故障进行模拟，解决和弥补动模实验平台现有系统里对单元级故障响应及测试的不足。3、本专利技术的一种电力系统动态模拟实验平台装置中的单元模拟及控制模块数量不受限制，可以根据模拟阀塔的需要设置各种数量。4、本专利技术的一种电力系统动态模拟实验平台装置，采用数字仿真器接口模块为单元模拟及控制模块、上位机与数字仿真器提供路由接口，收发数据方便。5、本专利技术的一种电力系统动态模拟实验平台装置是一种电力电子仿真系统，省却了搭建功率器件的成本，而且和实时数字仿真系统互为补充，具有拟合度高，成本低廉，灵活多变，可控性强，易于推广等特点。附图说明图1为本专利技术的一种电力系统动态模拟实验平台装置整体架构图；图2为本专利技术的一种电力系统动态模拟实验平台装置具体结构示意图；图3为本专利技术的单元模拟及控制模块电路结构示意图；图4为本专利技术的数字仿真器接口模块电路结构图；图5为本专利技术实施例中的由单元模拟及控制模块模拟的模块化多电平拓扑结构示意图；图6为本专利技术的单元模拟及控制模块内部数据处理逻辑示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术提供的具体实施方式进行详细说明。如图1所示，一种电力系统动态模拟实验平台装置，包括阀基控制器K1、单元模拟及控制模块K2、数字仿真器接口模块K3、上位机和实时数字仿真器K4。所述的阀基控制器K1通过高速光纤依次连接单元模拟及控制模块K2、数字仿真器接口模块K3和实时数字仿真器K4，所述的数字仿真器接口模块K3还同时通过以太网连接上位机。如图2、3所示，所述的单元模拟及控制模块K2数量为多个，每个均包括单元模拟模块及多个单元控制模块，所述的单元模拟模块和单元控制模块都使用FPGA芯片作为逻辑实现的主芯片，一个模拟单元模块芯片通过IO管脚与多个单元控制模块芯片相连，可以接收多路单元控制模块的状态信息，其中单元控制模块和实际项目使用的功率单元中的单元控制板控制逻辑一致，单元模拟模块采用控制逻辑模拟功率单元的电子和机械特性，每个单元模拟及控制模块K2根据其中的单元控制模块的数量可以模拟多个功率单元的阀子模块，多个单元模拟及控制模块K2分别与阀基控制器K1和实时数字仿真器K4进行光纤连接，搭建成用于动模实验平台的阀塔。如图3所示，所述的单元模拟及控制模块K2中，单元模拟模块和单元控制模块都使用FPGA芯片作为逻辑实现的主芯片，单元模拟模块通过IO管脚与多个单元控制模块相连接，单元模拟模块和单元控制模块都通过通讯接口电路连接光纤接口。其中，单元控制模块的芯片型号优选为10M16SCE144i7，单元模拟模块的芯片型号优选为10M50DCF256C8。如图4所示，所述的数字仿真器接口模块K3包括FPGA主芯片EP3C16F4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统动态模拟实验平台装置，其特征在于，包括阀基控制器、单元模拟及控制模块、数字仿真器接口模块、上位机和实时数字仿真器；所述的阀基控制器通过高速光纤依次连接单元模拟及控制模块、数字仿真器接口模块和实时数字仿真器，所述的数字仿真器接口模块还同时通过以太网连接上位机；所述的单元模拟及控制模块数量为多个，每个均包括单元模拟模块及多个单元控制模块，所述的单元模拟模块和单元控制模块都使用FPGA芯片作为逻辑实现的主芯片，一个模拟单元模块芯片通过IO管脚与多个单元控制模块芯片相连，可以接收多路单元控制模块的状态信息，其中单元控制模块和实际项目使用的功率单元中的单元控制板控制逻辑一致，单元模拟模块采用控制逻辑模拟功率单元的电子和机械特性，每个单元模拟及控制模块根据其中的单元控制模块的数量可以模拟多个功率单元的阀子模块，多个单元模拟及控制模块分别与阀基控制器和实时数字仿真器进行光纤连接，搭建成用于动模实验平台的阀塔。

【技术特征摘要】
1.一种电力系统动态模拟实验平台装置，其特征在于，包括阀基控制器、单元模拟及控制模块、数字仿真器接口模块、上位机和实时数字仿真器；所述的阀基控制器通过高速光纤依次连接单元模拟及控制模块、数字仿真器接口模块和实时数字仿真器，所述的数字仿真器接口模块还同时通过以太网连接上位机；所述的单元模拟及控制模块数量为多个，每个均包括单元模拟模块及多个单元控制模块，所述的单元模拟模块和单元控制模块都使用FPGA芯片作为逻辑实现的主芯片，一个模拟单元模块芯片通过IO管脚与多个单元控制模块芯片相连，可以接收多路单元控制模块的状态信息，其中单元控制模块和实际项目使用的功率单元中的单元控制板控制逻辑一致，单元模拟模块采用控制逻辑模拟功率单元的电子和机械特性，每个单元模拟及控制模块根据其中的单元控制模块的数量可以模拟多个功率单元的阀子模块，多个单元模拟及控制模块分别与阀基控制器和实时数字仿真器进行光纤连接，搭建成用于动模实验平台的阀塔。2.根据权利要求1所述的一种电力系统动态模拟实验平台装置，其特征在于，所述的阀基控制器结构与电力系统实际工程中的阀基控制器等比例一致，用于模拟实际的阀基控制器，接...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡伟平，孙健，张磊，岳伟，翁海清，易荣，张海涛，
申请(专利权)人：荣信汇科电气技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21