發電機勵磁調節器仿真檢測裝置的制作方法

本實用新型涉及電力輸電工程技術領域，尤其涉及一種發電機勵磁調節器仿真檢測裝置。

背景技術：

發電機的勵磁調節器的動態性能對于發電廠以及整個電網的電壓穩定性都有重要的影響。尤其在直流孤島條件下，發電廠電壓波動對孤島系統的穩定性的影響較常規交流系統中電廠的影響更為直接和顯著，因此做好直流孤島發電機勵磁調節器的動態性能檢測非常必要，在實際投入使用之前，通過研究掌握孤島系統在不同工況與故障情況下的控制特性，檢驗其能否滿足穩定運行的要求。

由于電網系統及電廠相關設備繁多且控制特性復雜，考慮檢測試驗安全因素，如果實際的勵磁調節器裝置接入真實的發電機及電力系統進行檢測試驗，造成檢測成本較高，并且檢測效率非常低。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種發電機勵磁調節器仿真檢測裝置，能夠低成本高效率地檢測勵磁調節器的動態性能，安全、精確、有效檢測發電機勵磁調節器的動態性能是否滿足系統穩定運行的要求。

為了實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種發電機勵磁調節器仿真檢測裝置，包括接口設備和仿真設備，所述接口設備分別與待檢測勵磁調節器和仿真設備雙向連接，所述仿真設備中設有發電機仿真裝置、機端斷路器仿真裝置、機端升壓變壓器仿真裝置、輸電線路仿真裝置和等值網絡仿真裝置；

所述發電機仿真裝置及機端斷路器仿真裝置均與接口設備雙向連接，且所述發電機仿真裝置與所述機端斷路器仿真裝置雙向連接，所述機端斷路器仿真裝置與所述機端升壓變壓器仿真裝置雙向連接，所述機端升壓變壓器仿真裝置與所述線路仿真裝置雙向連接，所述的線路仿真裝置與所述等值網絡仿真裝置雙向連接。

優選的，所述接口設備包括千兆位高速模擬量輸出卡GTAO，高速模擬量輸入裝置GTAI，高速數字量輸出卡GTDO；

所述發電機仿真裝置的輸出端與高速模擬量輸出卡GTAO的輸入端連接，所述高速模擬量輸出卡GTAO的輸出端與待檢測勵磁調節器的第一輸入端連接；

所述待檢測勵磁調節器的輸出端與所述高速模擬量輸入卡GTAI的輸入端連接，所述高速模擬量輸入卡GTAI的輸出端與所述發電機仿真裝置的輸入端連接；

所述機端斷路器仿真裝置的輸出端與所述高速數字量輸出卡GTDO的輸入端連接，所述高速數字量輸出卡GTDO的輸出端與待檢測勵磁調節器的第二輸入端連接。

優選的，所述發電機仿真裝置將發電機電壓電流、發電機勵磁電流、同步電壓通過接口設備傳送給待檢測勵磁調節器，所述機端斷路器仿真裝置將機端斷路器位置信號通過接口設備傳送給待檢測勵磁調節器。

優選的，所述發電機仿真裝置為基于實時數字仿真儀建立的同步發電機仿真裝置。

優選的，所述的機端斷路器仿真裝置為基于實時數字仿真儀建立的機端斷路器仿真裝置。

優選的，所述升壓變壓器仿真裝置為基于實時數字仿真儀建立的升壓變壓器仿真裝置。

優選的，所述輸電線路仿真裝置為基于實時數字仿真儀建立的輸電線路仿真裝置，所述輸電線路仿真裝置包括線路送端機構、線路計算機構和線路受端機構，線路計算機構分別與線路送端結構和線路受端機構雙向連接。

優選的，所述等值網絡仿真裝置為基于實時數字仿真儀建立的電力系統的等值網絡仿真裝置。

優選的，所述待檢測勵磁調節器設置有自并勵的勵磁調節器。

優選的，所述待檢測勵磁調節器為可接收小信號模擬運行的勵磁調節器。

本實用新型提供的發電機勵磁調節器仿真檢測裝置中，由于設計了仿真設備并且仿真設備與待檢測的勵磁調機器通過接口設備實現雙向連接，仿真設備通過發電機仿真裝置、機端斷路器仿真裝置、機端升壓變壓器仿真裝置、輸電線路仿真裝置和等值網絡仿真裝置能夠有效仿真電網的實際運行工況，從而能夠對待檢測的勵磁調節器進行檢測，不再需要接入真實的發電機及電力系統進行檢測試驗，并且可以安全、精確、有效檢測發電機勵磁調節器的動態性能是否滿足系統穩定運行的要求，降低了檢測成本，提高了檢測效率。

另外，本實用新型實施例待檢測勵磁調節器為可接收小信號模擬運行的勵磁調節器，這樣就可以通過接口設備直接與待檢測勵磁調節器連接，不需要功率放大器就可以實現對勵磁調節器的仿真檢測。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本實用新型的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為本實用新型實施例中發電機勵磁調節器仿真檢測裝置的框圖；

圖2為本實用新型實施例中接口設備的連接示意圖；

圖3為本實用新型實施例中輸電線路仿真裝置內部連接示意圖。

附圖標記：10-勵磁調節器，20-接口設備，21-高速模擬量輸出卡，22-高速模擬量輸入卡，23-高速數字量輸出卡，30-發電機仿真裝置，40-機端斷路器仿真裝置，50-機端升壓變壓器仿真裝置，60-輸電線路仿真裝置，70-等值網絡仿真裝置。

具體實施方式

為了進一步說明本實用新型實施例提供的發電機勵磁調節器仿真檢測裝置，下面結合說明書附圖進行詳細描述。

請參閱圖1，本實用新型實施例提供的發電機勵磁調節器仿真檢測裝置包括接口設備20和仿真設備，所述接口設備20分別與待檢測勵磁調節器10和仿真設備雙向連接，所述仿真設備中設有發電機仿真裝置30、機端斷路器仿真裝置40、機端升壓變壓器仿真裝置50、輸電線路仿真裝置60和等值網絡仿真裝置70；

所述發電機仿真裝置30及機端斷路器仿真裝置40均與接口設備20雙向連接，且所述發電機仿真裝置30與所述機端斷路器仿真裝置40雙向連接，所述機端斷路器仿真裝置40與所述機端升壓變壓器仿真裝置50雙向連接，所述機端升壓變壓器仿真裝置50與所述線路仿真裝置60雙向連接，所述的線路仿真裝置60與所述等值網絡仿真裝置70雙向連接。

發電機仿真裝置30、機端斷路器仿真裝置40將發電機電壓電流、發電機勵磁電流、同步電壓、機端斷路器位置信號通過接口設備20傳送給待檢測的勵磁調節器10，勵磁調節器裝置10根據發電機狀態信息，通過內部PID控制邏輯輸入勵磁調節控制信號傳送給發電機仿真裝置30，通過這樣的閉環控制實現勵磁調節器10對發電機勵磁狀態及機端電壓的控制。

本實用新型提供的發電機勵磁調節器仿真檢測裝置中，由于設計了仿真設備并且仿真設備與待檢測的勵磁調機器通過接口設備實現雙向連接，仿真設備通過發電機仿真裝置、機端斷路器仿真裝置、機端升壓變壓器仿真裝置、輸電線路仿真裝置和等值網絡仿真裝置能夠有效仿真電網的實際運行工況，從而能夠對待檢測的勵磁調節器進行檢測，不再需要接入真實的發電機及電力系統進行檢測試驗，并且可以安全、精確、有效檢測發電機勵磁調節器的動態性能是否滿足系統穩定運行的要求，降低了檢測成本，提高了檢測效率。

本實用新型實施例中待檢測勵磁調節器設置有自并勵的勵磁調節器，并且優選采用為可接收小信號模擬運行的勵磁調節器。勵磁調節器置10為實際勵磁調節器，設置有自并勵的勵磁調節器，這種系統由于結構簡單，沒有旋轉部件，運行可靠性高，通用性強，可以實現不同勵磁調節器的動態性能測試。另外，本實用新型實施例待檢測勵磁調節器為可接收小信號模擬運行的勵磁調節器，這樣就可以通過接口設備直接與待檢測勵磁調節器連接，不需要功率放大器就可以實現對勵磁調節器的仿真檢測。

接口設備20用于連接仿真設備和待檢測的勵磁調節器10，實現兩端的信息傳輸。如圖2所示，本實用新型實施例所述接口設備包括千兆位高速模擬量輸出卡GTAO，高速模擬量輸入裝置GTAI，高速數字量輸出卡GTDO；接口設備中高速模擬量輸出卡GTAO是以千兆位為計量單位的高速模擬量輸出卡，高速數字量輸出卡GTDO是以千兆位為計量單位的高速數字量輸出卡，高速模擬量輸入卡GTAI是以千兆位為計量單位的高速模擬量輸入卡，所以，本實施例中提及的高速均指以千兆位為計量單位。

發電機仿真裝置30的輸出端與高速模擬量輸出卡GTAO 21的輸入端連接，高速模擬量輸出卡GTAO 21的輸出端與待檢測的勵磁調節器10的第一輸入端連接，待檢測的勵磁調節器10的輸出端與高速模擬量輸入卡GTAI 22的輸入端連接，高速模擬量輸入卡GTAI 220的輸出端與發電機仿真裝置30 的輸入端連接，機端斷路器仿真裝置40的輸出端與高速數字量輸出卡GTDO 23的輸入端連接，高速數字量輸出卡GTDO 23的輸出端與待檢測的勵磁調節器10的第二輸入端連接，發電機仿真裝置30的輸入端與高速模擬量輸出卡GTAO 210的輸入端連接，將發電機機端電壓電流，勵磁電流、同步電壓以小信號(5V-10V電信號)形式經通道輸出給勵磁調節器的第一輸入端。

機端斷路器仿真裝置40的輸出端與高速數字量輸出卡GTDO 23的輸入端連接，高速數字量輸出卡GTDO 23的輸出端與待檢測的勵磁調節器的輸入端連接。機端斷路器的輸出端通過通道將當前機端斷路器狀態以數字形式傳送給高速數字量輸出卡GTDO 23，高速數字量輸出卡GTDO通過通道將24V電信號作為機端斷路器的位置信號送出，經過繼電器轉換為空間節點信號后供實際的勵磁調節器10采用。

勵磁調節器10的輸出端與高速模擬量輸入卡GTAI 22的輸入端連接，高速模擬量輸入卡GTAI 22與發電機仿真裝置30連接。勵磁調節器10將勵磁調節控制信號以0-10V的電信號形式通過通道傳送給高速模擬量輸入卡GTAI 22，高速模擬量輸入卡GTAI 22將該勵磁調節控制信號通過通道送給發電機仿真裝置30，發電機仿真裝置采集該0-10V電信號后通過轉換變成實際控制發電機勵磁的勵磁電壓信號送給發電機模型，實現發電機勵磁控制。

本實用新型試試設置有接口設備20，發電機仿真裝置30，機端斷路器仿真裝置40、升壓變壓器仿真裝置50、輸電線路仿真裝置60、等值網絡仿真裝置70，用于對勵磁調節器靜態特性，空載特性，負載特性和電力系統穩定器特性進行測試，能夠模擬電力系統不同運行工況與故障情況，檢測勵磁調節器在該種情況下的勵磁調節器的動態響應性能，同時檢測其特性是否滿足穩定運行的要求。由于設備連接采用小信號形式，設備連接簡單，試驗操作安全，測試結果精確。

本實用新型實施例中發電機仿真裝置為基于實時數字仿真儀(RTDS)建立的同步發電機仿真裝置，即基于RTDS實時仿真系統建立的同步發電機仿真裝置，可以仿真發電機的飽和特性和發電機對系統的慣性、阻尼特性等一系列發電機運行特性，可以通過調整發電機內部暫態、次暫態機組參數實現對不同型號發電機進行仿真。

本實用新型實施例機端斷路器仿真裝置為基于RTDS建立的機端斷路器仿真裝置，即基于RTDS實時仿真系統建立的機端斷路器仿真裝置，可以真實的模擬機端斷路器動作特性。升壓變壓器仿真裝置為基于實時數字仿真儀建立的升壓變壓器仿真裝置。即基于RTDS實時仿真系統建立的變壓器仿真裝置，可以真實的模擬發電機出口升壓變壓器的運行特性。

輸電線路仿真裝置60為基于RTDS實時仿真裝置建立的傳輸線路仿真裝置，如圖3所示，具體設置有線路送端機構、線路計算機構，線路受端機構，線路計算機構分別于線路送端機構、受端機構雙向連接，可以實現對穩態、暫態下線路特性的準確模擬。

優選的，所述等值網絡仿真裝置為基于實時數字仿真儀建立的電力系統的等值網絡仿真裝置即基于RTDS實時仿真裝置建立的交流系統網絡等值電源模型，可以通過調節等值電源的阻抗值和阻抗角實現不同短路容量的電網等值仿真。

在上述實施方式的描述中，具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。