一種功率閉環實時仿真測試系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力設備仿真與測試技術領域，具體涉及一種功率閉環實時仿真測試系統和方法。
【背景技術】
[0002]目前，仿真技術已全面進入實時化仿真時代，實時仿真以其更加接近實際系統的仿真環境成為仿真領域的發展方向，實時仿真的發展更使數字物理混合仿真成為可能，為控制保護裝置開發與測試、新型電力電子裝置研發提供了更加靈活與便捷的手段。
[0003]仿真技術與試驗測試技術是新型裝備研發的兩個重要技術手段，目前新型裝備的研發依然采用傳統的開發流程，即首先理論分析，再離線仿真驗證，然后試制低壓物理模型進行動模試驗，最后進行實際裝置的生產。各研發過程獨立性較強，難以保證子過程的平滑過渡，缺乏先進技術手段的支撐，研發流程緩慢，并且對低壓物理模型的動模試驗難以模擬電網全部工況，靈活性不足，也為后續新型裝備的研制增加了不確定性。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種功率閉環實時仿真測試系統和方法，本發明將仿真與測試形成有機的整體，為新型裝備的研發提供了先進的技術手段，可提高研發效率，保證各子研發過程的平滑過渡，并能夠在研發早期發現設備中存在的問題與缺陷，更好的指導裝備研發。
[0005]本發明采取如下技術方案:
[0006]本發明提供一種功率閉環實時仿真測試系統，所述系統包括基于實時數字仿真器的等值電網系統和信息-功率接口電路；所述等值電網系統將模擬量信號發送給信息-功率接口電路，經信息-功率接口電路處理后的模擬量信號再發送給被測物理裝置為被測物理裝置供電，被測物理裝置的模擬量反饋信號再經過信息-功率接口電路發送給等值電網系統，所述等值電網系統同時將數字量信號發送給被測物理裝置，實現對被測物理裝置中開關的遠程控制。
[0007]所述等值電網系統包括一次設備和控制系統，所述一次設備包括火電廠、風電場、光伏電站、城市負荷中心、斷路器和變壓器；所述控制系統通過信息-功率接口電路中的數字量輸出板卡和數字量輸入板卡對被測物理裝置中開關的合閘和分閘進行遠程控制。
[0008]所述信息-功率接口電路包括與實時數字仿真器相匹配的模擬量輸出板卡、四象限功率放大器、電壓探頭、電流探頭、模擬量輸入板卡、數字量輸出板卡和數字量輸入板卡。
[0009]所述模擬量輸出板卡接收所述等值電網系統發送的模擬量信號，并將模擬量信號實時傳輸給所述四象限功率放大器，所述四象限功率放大器將接收的模擬量信號放大至待測物理裝置的額定電壓，向待測物理裝置供電或吸收待測物理裝置發出的能量。
[0010]所述電流探頭用于采集四象限功率放大器與待測物理裝置之間交互的實際電流；所述電壓探頭用于采集四象限功率放大器與待測物理裝置連線以及待測物理裝置內部關鍵點的實際電壓。
[0011 ] 所述模擬量輸入板卡將電壓探頭和電流探頭采集的電壓信號和電流信號反饋至等值電網系統。
[0012]所述數字量輸出板卡用于對待測物理裝置中開關進行遠端控制，實現開關的分閘與合閘操作；
[0013]所述數字量輸入板卡用于接收待測物理裝置反饋的開關動作信號，并將接收的開關動作信號發送給控制系統。
[0014]本發明還提供一種功率閉環實時仿真測試方法，所述方法包括以下步驟:
[0015]步驟1:搭建等值電網系統；
[0016]步驟2:搭建數字物理輸入輸出接口 ；
[0017]步驟3:基于四象限功率放大器，搭建數字物理接口電路；
[0018]步驟4:連接待測物理裝置，并搭建信號反饋接口電路；
[0019]步驟5:對待測物理裝置進行全工況測試。
[0020]所述步驟I中，基于實時數字仿真器搭建等值電網系統，所述等值電網系統反應實際電網的各種工況；所述實時數字仿真器采用RTDS或RT-Lab。
[0021]所述步驟2中，通過在等值電網系統中設置模擬量輸出板卡與模擬量輸入板卡對應的比例系數，使等值電網系統中對應的模擬量信號通過設定的接口輸入或輸出，完成數字物理輸入輸出接口的搭建。
[0022]所述步驟3中，將模擬量輸出板卡與四象限功率放大器輸入端相連，用于將等值電網系統中對應節點電氣參數通過四象限功率放大器輸出，完成數字物理接口電路的搭建。
[0023]所述步驟4中，連接待測物理裝置，將待測物理裝置輸入端與四象限功率放大器輸出端連接，實現四象限功率放大器與待測物理裝置的功率交換，同時，在四象限功率放大器與待測物理裝置之間設置電壓探頭和電流探頭，待測物理裝置將模擬量反饋信號回傳到等值電網系統，完成信號反饋接口電路的搭建。
[0024]所述步驟5中，采用所述系統對待測物理裝置進行全工況測試，實現對待測物理裝置的功率閉環測試，在等值電網系統中設置包括穩態、調節態和故障態的運行工況，對待測物理裝置的功能與性能進行全面驗證。
[0025]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
[0026]1.本發明充分發揮實時仿真技術的優勢，在新型裝備研發過程中，將等值電網系統與待測物理裝置相結合，將等值電網系統與待測物理裝置互聯，為待測物理裝置提供更加貼近實際電力系統的測試環境，尤其適用于物理特性和等值電網系統研宄尚不充分的物理裝置的仿真試驗研宄；
[0027]2.本發明將仿真與測試形成有機的整體，為新型物理裝置的研發提供了先進的技術手段，可提高研發效率，保證各子研發過程的平滑過渡，并能夠在研發早期發現設備中存在的問題與缺陷，更好的指導裝備研發。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明實施例中功率閉環實時仿真測試系統結構圖；
[0029]圖2是本發明實施例中等值電網系統結構圖；
[0030]圖3是本發明實施例中系統初始狀態功率波形圖；
[0031]圖4是本發明實施例中系統傳送的功率波形圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0033]如圖1，本發明提供一種功率閉環實時仿真測試系統，所述系統包括基于實時數字仿真器的等值電網系統和信息-功率接口電路；所述等值電網系統將模擬量信號發送給信息-功率接口電路，經信息-功率接口電路處理后的模擬量信號再發送給被測物理裝置為被測物理裝置供電，被測物理裝置的模擬量反饋信號再經過信息-功率接口電路發送給等值電網系統，所述等值電網系統同時將數字量信號發送給被測物理裝置，實現對被測物理裝置中開關的遠程控制。
[0034]所述等值電網系統包括一次設備和控制系統，所述一次設備包括火電廠、風電場、光伏電站、城市負荷中心、斷路器和變壓器；所述控制系統通過信息-功率接口電路中的數字量輸出板卡和數字量輸入板卡對被測物理裝置中開關的合閘和分閘進行遠程控制。
[0035]所述信息-功率接口電路包括與實時數字仿真器相匹配的模擬量輸出板卡、四象限功率放大器、電壓探頭、電流探頭、模擬量輸入板卡、數字量輸出板卡和數字量輸入板卡。
[0036]所述模擬量輸出板卡接收所述等值電網系統發送的模擬量信號，并將模擬量信號實時傳輸給所述四象限功率放大器，所述四象限功率放大器將接收的模擬量信號放大至待測物理裝置的額定電壓，向待測物理裝置供電或吸收待測物理裝置發出的能量。
[0037]所述電流探頭用于采集四象限功率放大器與待測物理裝置之間交互的實際電流；所述電壓探頭用于采集四象限功率放大器與待測物理裝置連線以及待測物理裝置內部關鍵點的實際電壓。
[0038]所述模擬量輸入板卡將電壓探頭和電流探頭采集的電壓信號和電流信號反饋至等值電網系統。
[0039]所述數字量輸出板卡用于對待測物理裝置中開關進行遠端控制，實現開關的分閘與合閘操作；
[0040]所述數字量輸入板卡用于接收待測物理裝置反饋的開關動作信號，并將接收的開關動作信號發送給控制系統。
[0041]本發明還提供一種功率閉環實時仿真測試方法，所述方法包括以下步驟:
[0042]步驟1:搭建等值電網系統；
[0043]步驟2:搭建數字物理輸入輸出接口 ；
[0044]步驟3:基于四象限功率放大器，搭建數字物理接口電路；
[0045]步驟4:連接待測物理裝置，并搭建信號反饋接口電路；
[0046]步驟5:對待測物理裝置進行全工況測試。
[0047]所述步驟I中，基于