[发明专利]一种数字仿真系统与断路器操作箱开关量接口实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及数模混合仿真试验技术领域，具体是一种数字仿真系统与断路器操作箱开关量接口实现方法。

背景技术

随着数字仿真技术的发展，ADPSS、RTDS、PSCAD/EMTDC和EMTP等电力系统仿真软件性能已经比较稳定，逐步成为电力系统研究的重要工具之一。在数字仿真系统中构建变电站一次系统设备模型，通过物理接口装置与实际二次设备相连接，可以构成数模混合仿真试验系统。目前，数模混合仿真试验系统已经成为电力系统技术研究的一种重要手段。在构建数模混合仿真试验系统时，数字仿真系统中的开关模型(断路器、隔离开关模型)与断路器操作箱之间可能存在信号不匹配的问题：

(1)如图1所示，断路器操作箱分别通过两个信号端子输出脉冲类型的跳、合闸指令，但在很多情况下，仿真系统中开关模型所能够识别的控制信号类型为电平(或者其他类型)信号，无法直接接收脉冲信号。

(2)如图1所示，断路器操作箱所能够识别的位置信号类型为双位信号，但在很多情况下，仿真系统中开关模型发出的位置信号类型为单位信号(电平类型)，与断路器操作箱所识别的双位信号不匹配。

对于上述问题，普遍采用的解决办法是在开关模型与断路器操作箱之间增加模拟断路器设备，该设备安装在数字仿真系统和断路器操作箱之间，如图2所示。模拟断路器接收断路器操作箱发出的跳/合闸脉冲信号，断路器操作箱接收模拟断路器反馈的双位信号(断路器操作箱与开关模型之间的开关量信号类型相匹配)，仿真系统中的开关模型只需要根据模拟断路器设备的当前位置状态改变自己的位置状态即可。该方法可以解决数字仿真系统中的开关模型(断路器、隔离开关模型)与断路器操作箱之间可能存在信号不匹配的问题，动作可靠性高，但是该方法具有如下缺点：

(1)接口配置灵活性差。加装的模拟断路器设备与断路器操作箱之间通过硬接线的方式相连接，当需要改变断路器或隔离开关在一次系统中的安装位置时，接线更改较为复杂，接口配置灵活性差。

(2)接口可扩展性不高。试验系统建成后，模拟断路器数量确定，所以，当所做试验需要断路器或隔离开关数量增加时，对应的模拟断路器数量的无法按照需求增加。

(3)接口数量较大时，试验系统构建成本高。配置模拟断路器设备需要增加系统建设成本，当开展试验所需要的模拟断路器配置数量较多时，数模混合试验系统建设成本的增加尤为显著。

(4)特殊情况下，仍然需要软件辅助解决问题。当所外部加装的模拟断路器设备和仿真系统中开关模型(断路器和隔离开关模型)之间的开关量信号类型不一致时，需要使用软件的方法构建一个信号接收模块，该模块可以使用软件方法实现。

发明内容

本发明提供一种数字仿真系统与断路器操作箱开关量接口实现方法，其通过在仿真软件上设计控制回路功能模块的方式来解决数字仿真系统中的开关模型(断路器和隔离开关模型)与断路器操作箱之间的开关量接口问题，可以降低数模混合仿真试验系统的成本，当开关量接口数量较多时，效果更加显著。

一种数字仿真系统与断路器操作箱开关量接口实现方法，其特征在于：在数字仿真系统中构建控制回路功能模块，所述控制回路功能模块包括功能控制单元、信号采集单元和信号输出单元，其中：

所述功能控制单元，用于实现对实际断路器设备动作特性的模拟，具体的，所述功能控制单元对断路器操作箱发送的脉冲信号进行处理以实现开关模型动作延时、跳闸方式选择等功能，处理后的跳/合闸脉冲信号输出至信号采集单元。

所述信号采集单元，用于对所述功能控制单元输出的跳/合闸脉冲信号进行信号采集，采用逻辑电路将所述脉冲信号转变为开关模型所识别的控制信号，控制开关模型的动作行为；

所述信号输出单元，用于将开关模型发出的位置信号(单位信号)转变成双位信号输出至断路器操作箱，断路器操作箱根据所述双位信号来判别开关模型的当前状态。

进一步的，所述功能控制单元包括延时电路和信号通道设置元件，所述延时电路将断路器操作箱发送的跳/合闸脉冲信号延时发送给信号采集单元，进而控制开关模型延时动作；通过所述信号通道设置元件配置输入信号通道可实现开关模型跳闸方式的选择。