[发明专利]一种功率闭环实时仿真测试系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于电力设备仿真与测试技术领域，具体涉及一种功率闭环实时仿真测试系统和方法。

背景技术

目前，仿真技术已全面进入实时化仿真时代，实时仿真以其更加接近实际系统的仿真环境成为仿真领域的发展方向，实时仿真的发展更使数字物理混合仿真成为可能，为控制保护装置开发与测试、新型电力电子装置研发提供了更加灵活与便捷的手段。

仿真技术与试验测试技术是新型装备研发的两个重要技术手段，目前新型装备的研发依然采用传统的开发流程，即首先理论分析，再离线仿真验证，然后试制低压物理模型进行动模试验，最后进行实际装置的生产。各研发过程独立性较强，难以保证子过程的平滑过渡，缺乏先进技术手段的支撑，研发流程缓慢，并且对低压物理模型的动模试验难以模拟电网全部工况，灵活性不足，也为后续新型装备的研制增加了不确定性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种功率闭环实时仿真测试系统和方法，本发明将仿真与测试形成有机的整体，为新型装备的研发提供了先进的技术手段，可提高研发效率，保证各子研发过程的平滑过渡，并能够在研发早期发现设备中存在的问题与缺陷，更好的指导装备研发。

本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种功率闭环实时仿真测试系统，所述系统包括基于实时数字仿真器的等值电网系统和信息-功率接口电路；所述等值电网系统将模拟量信号发送给信息-功率接口电路，经信息-功率接口电路处理后的模拟量信号再发送给被测物理装置为被测物理装置供电，被测物理装置的模拟量反馈信号再经过信息-功率接口电路发送给等值电网系统，所述等值电网系统同时将数字量信号发送给被测物理装置，实现对被测物理装置中开关的远程控制。

所述等值电网系统包括一次设备和控制系统，所述一次设备包括火电厂、风电场、光伏电站、城市负荷中心、断路器和变压器；所述控制系统通过信息-功率接口电路中的数字量输出板卡和数字量输入板卡对被测物理装置中开关的合闸和分闸进行远程控制。

所述信息-功率接口电路包括与实时数字仿真器相匹配的模拟量输出板卡、四象限功率放大器、电压探头、电流探头、模拟量输入板卡、数字量输出板卡和数字量输入板卡。

所述模拟量输出板卡接收所述等值电网系统发送的模拟量信号，并将模拟量信号实时传输给所述四象限功率放大器，所述四象限功率放大器将接收的模拟量信号放大至待测物理装置的额定电压，向待测物理装置供电或吸收待测物理装置发出的能量。

所述电流探头用于采集四象限功率放大器与待测物理装置之间交互的实际电流；所述电压探头用于采集四象限功率放大器与待测物理装置连线以及待测物理装置内部关键点的实际电压。

所述模拟量输入板卡将电压探头和电流探头采集的电压信号和电流信号反馈至等值电网系统。

所述数字量输出板卡用于对待测物理装置中开关进行远端控制，实现开关的分闸与合闸操作；

所述数字量输入板卡用于接收待测物理装置反馈的开关动作信号，并将接收的开关动作信号发送给控制系统。

本发明还提供一种功率闭环实时仿真测试方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：搭建等值电网系统；

步骤2：搭建数字物理输入输出接口；

步骤3：基于四象限功率放大器，搭建数字物理接口电路；

步骤4：连接待测物理装置，并搭建信号反馈接口电路；

步骤5：对待测物理装置进行全工况测试。

所述步骤1中，基于实时数字仿真器搭建等值电网系统，所述等值电网系统反应实际电网的各种工况；所述实时数字仿真器采用RTDS或RT-Lab。

所述步骤2中，通过在等值电网系统中设置模拟量输出板卡与模拟量输入板卡对应的比例系数，使等值电网系统中对应的模拟量信号通过设定的接口输入或输出，完成数字物理输入输出接口的搭建。

所述步骤3中，将模拟量输出板卡与四象限功率放大器输入端相连，用于将等值电网系统中对应节点电气参数通过四象限功率放大器输出，完成数字物理接口电路的搭建。

所述步骤4中，连接待测物理装置，将待测物理装置输入端与四象限功率放大器输出端连接，实现四象限功率放大器与待测物理装置的功率交换，同时，在四象限功率放大器与待测物理装置之间设置电压探头和电流探头，待测物理装置将模拟量反馈信号回传到等值电网系统，完成信号反馈接口电路的搭建。

所述步骤5中，采用所述系统对待测物理装置进行全工况测试，实现对待测物理装置的功率闭环测试，在等值电网系统中设置包括稳态、调节态和故障态的运行工况，对待测物理装置的功能与性能进行全面验证。