一種風(fēng)機(jī)控制器實(shí)時(shí)試驗(yàn)系統(tǒng)的接口電路改進(jìn)方法
【專利摘要】一種風(fēng)機(jī)控制器實(shí)時(shí)試驗(yàn)系統(tǒng)的接口電路改進(jìn)方法，該方法通過對實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器（RTDS）的數(shù)字量輸入卡（GTDI）的輸入電路進(jìn)行改進(jìn)，在外接電源與二極管之間串入排阻R，實(shí)現(xiàn)外接電源電壓與被試風(fēng)機(jī)控制器輸出電平電壓的匹配；所述方法將RTDS各種模擬/數(shù)字輸入/輸出卡集成于單個(gè)轉(zhuǎn)接柜屏柜中，通過調(diào)整GTDI卡外接電源電壓，統(tǒng)一各輸入/輸出卡的工作電壓和外接電源電壓的外部供電方式。本發(fā)明對實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器數(shù)字量輸入卡的輸入電路進(jìn)行改造后，可以根據(jù)被試設(shè)備輸出電平的電壓，方便有效地調(diào)整接口電路。本發(fā)明采用轉(zhuǎn)接屏柜的設(shè)計(jì)，極大地簡化了試驗(yàn)的接線工作，最大限度地減少中間環(huán)節(jié)，減小了電纜傳輸過程中的衰減，提高了試驗(yàn)精度和糾錯(cuò)能力。
【專利說明】—種風(fēng)機(jī)控制器實(shí)時(shí)試驗(yàn)系統(tǒng)的接口電路改進(jìn)方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種風(fēng)機(jī)控制器實(shí)時(shí)試驗(yàn)系統(tǒng)的接口電路改進(jìn)方法，屬電力測試及計(jì)量【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】
隨著全球能源領(lǐng)域競爭的加劇，世界各國日益重視自身可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，作為這一戰(zhàn)略的核心技術(shù)之一，分布式發(fā)電供能技術(shù)的研究日益受到各國關(guān)注。歐盟、美國、日本等多個(gè)發(fā)達(dá)國家在進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)調(diào)整過程中，已經(jīng)把分布式發(fā)電技術(shù)放在了相當(dāng)重要的位置上。風(fēng)電是目前技術(shù)最成熟且最具規(guī)?；_發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的新能。截至2011年年底，全球風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到238GW，約占全球發(fā)電裝機(jī)容量的5%，我國風(fēng)電裝機(jī)容量44.73GW，約占發(fā)電機(jī)裝機(jī)總?cè)萘康?.6%。隨著國內(nèi)的多個(gè)百萬千瓦級大型風(fēng)電場投入運(yùn)行，大型風(fēng)機(jī)及其并網(wǎng)運(yùn)行成為目前電力系統(tǒng)一個(gè)重要研究領(lǐng)域。由風(fēng)電機(jī)組出力的隨機(jī)性和間歇性對電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的影響日益顯現(xiàn)；同時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)運(yùn)行改變了原有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和潮流分布，對繼電保護(hù)等電力系統(tǒng)設(shè)備性能提出了更高的要求。因此，風(fēng)電的快速發(fā)展，給風(fēng)電機(jī)組的建模以及并網(wǎng)后的電力系統(tǒng)仿真分析提出了新的研究課題。如何真實(shí)再現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的動態(tài)特性，以及如何通過仿真改善風(fēng)電機(jī)組動態(tài)特性以滿足系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的需要，顯得尤為迫切、十分必要。
[0003]國內(nèi)風(fēng)電仿真研究分析可以分為兩類:物理仿真實(shí)驗(yàn)和采用電磁暫態(tài)仿真程序的數(shù)字仿真。采用物理實(shí)驗(yàn)，這類方法成本較高，實(shí)物系統(tǒng)受到模型容量、光照、風(fēng)速、穩(wěn)定等現(xiàn)實(shí)條件的限制。利用數(shù)字仿真軟件進(jìn)行分布式電源系統(tǒng)的研究，大多數(shù)利用PSCAD/EMTDC、MATLAB/Simulink等仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)的建模與分析，這些仿真軟件均為離線仿真軟件。然而，這些工具存在共有的缺陷:一是計(jì)算速度慢，不能滿足實(shí)時(shí)計(jì)算的要求；二是不具備與實(shí)際裝置交互的能力，無法開展電力自動化設(shè)備的閉環(huán)測試研究。RTDS依托其強(qiáng)大的硬件和軟件設(shè)計(jì)，克服了上述仿真工具的缺點(diǎn)，在繼電保護(hù)裝置閉環(huán)測試、控制系統(tǒng)閉環(huán)測試、大規(guī)模交直流電力系統(tǒng)動態(tài)行為仿真和分析等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前，基于RTDS/RSCAD的風(fēng)力發(fā)電的仿真研究主要是針對單臺風(fēng)電機(jī)組的建模，以及在部分運(yùn)行工況下搭建算例模型，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真。尚未形成完備的二次側(cè)的物理控制設(shè)備和數(shù)字仿真軟件混合使用的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真測試研究平臺，不具備電力設(shè)備的閉環(huán)測試研究的條件。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)控制器的閉環(huán)測試，首先必須保證控制器與RTDS的數(shù)字信息量的有效交互，而實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)中各數(shù)字量輸入/輸出卡均需要外接電源來提供工作電壓，分別為5V/24V，且無法與外接被試數(shù)字量輸出電壓進(jìn)行兼容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是，根據(jù)風(fēng)機(jī)控制器的閉環(huán)測試存在的問題，本發(fā)明針對風(fēng)機(jī)控制器與RTDS的接口電路提出一種改進(jìn)方法。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，本發(fā)明通過對實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器(RTDS，Real-timeDigital Simulator)的數(shù)字量輸入卡(GTDI)的輸入電路進(jìn)行改進(jìn)，在外接電源與二極管之間串入排阻，實(shí)現(xiàn)外接電源電壓與被試風(fēng)機(jī)控制器輸出電平電壓的匹配；將RTDS各種模擬/數(shù)字輸入/輸出卡集成于單個(gè)轉(zhuǎn)接柜屏柜中，通過調(diào)整GTDI卡外接電源電壓，統(tǒng)一各輸入/輸出卡的工作電壓和外接電源電壓的外部供電方式。
[0007]RTDS通過GTDI卡，接收由外部被試裝置發(fā)出的數(shù)字信號量。每張GTDI卡含64路獨(dú)立的數(shù)字量輸入通道。每個(gè)通道均由一個(gè)光耦合器組成輸入電路，如圖1所示。與GTDI卡連接被試裝置必須提供足夠大的電流，使晶閘管達(dá)到導(dǎo)通電壓。晶閘管導(dǎo)通后，接通輸入回路，RTDS收到被試裝置發(fā)出的數(shù)字量。沒有電流通過光隔離二極管時(shí)，由RTDS處理器卡讀取到的GTDI卡輸出為‘O’。當(dāng)電流驅(qū)動二極管導(dǎo)通后，RTDS處理器卡才能讀取到‘I’。
[0008]本發(fā)明對實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器數(shù)字量輸入卡的輸入電路作如下改進(jìn):
外接電源與二極管之間串入排阻R，排阻R的阻值大小須保證流過二極管電流限制在IOmA (外接電壓以5V計(jì)，則排阻應(yīng)選為330 Ω)，以保護(hù)二極管不被擊穿。如果外部被試設(shè)備所輸出的信號電壓電平大于5伏，則必須串接外部電阻器，或更換排阻R大小，將流經(jīng)二極管的電流限制為10毫安左右(二極管正常導(dǎo)通時(shí)壓降為1.6V)。
[0009]排阻R的大小由公式確定:
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)機(jī)控制器實(shí)時(shí)試驗(yàn)系統(tǒng)的接口電路改進(jìn)方法，其特征在于，所述方法通過對實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器(RTDS)的數(shù)字量輸入卡(GTDI)的輸入電路進(jìn)行改進(jìn)，在外接電源與二極管之間串入排阻，實(shí)現(xiàn)外接電源電壓與被試風(fēng)機(jī)控制器輸出電平電壓的匹配；所述方法將RTDS各種模擬/數(shù)字輸入/輸出卡集成于單個(gè)轉(zhuǎn)接柜屏柜中，通過調(diào)整GTDI卡外接電源電壓，統(tǒng)一各輸入/輸出卡的工作電壓和外接電源電壓的外部供電方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)機(jī)控制器實(shí)時(shí)試驗(yàn)系統(tǒng)的接口電路改進(jìn)方法，其特征在于，所述排阻大小為
【文檔編號】G05B17/02GK103955142SQ201410195653
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】趙勇, 辛建波, 秦紅三, 曹蓓, 孫軍 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院