一种用于MMC阀电流单元的测试装置的制作方法

本发明涉及一种柔性直流输电领域的测试装置，具体涉及一种用于mmc阀电流单元的测试装置。

背景技术：

柔性直流输电工程中，电流单元负责控制桥臂输出电压和电流，是vbc中最重要的组成部分之一，须具有连续、稳定的运行能力。当前对电流单元的测试方法主要是在实验室中组建低电压、小电流的柔性直流换流站动模平台来模拟实际工程中换流站的工作状况，通过对vbc的整体测试，对电流单元硬件可靠性、控制策略、保护策略等进行验证。

然而，vbc是一个结构庞大、多功能单元间协调配合的二次装置；每个电流单元需要与多个汇总单元、光电流传感器(简称oct)和极控保护系统(简称pcp)配合下工作。当前的动模平台有操作复杂、灵活性差等局限性，只能对vbc整体性能做出评估，却难以电流单元为对象做更为深入的测试。因此，需要一种更加灵活、易操作、通用性好的装置对电流单元进行全面、深入的测试。但国内外目前未发现对vbc电流单元进行深度测试的装置设计方案。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种用于mmc阀电流单元的测试装置，该装置以电流单元为测试对象；依据汇总单元、oct和pcp的工作特性建立相应的数字模型；通过上位机可对数字模型进行观察、控制；用数字模型模拟电流单元的外围环境；进而展开全面、深入的测试。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明涉及一种用于mmc阀电流单元的测试装置，其改进之处在于，所述测试装置基于分层架构，包括：

(1)接口层：用于连接电流单元与数字模型，是物理信号与逻辑信号之间的纽带；

(2)模型层：通过硬件语言(hdl)在fpga中构建电流单元外围设备的数字模型，包括汇总单元、光电流互感器(oct)和极控制保护(pcp)数字模型，模拟汇总单元、光电流互感器(oct)和极控制保护(pcp)数字模型工作特性，为电流单元提供外围工作环境；

(3)控制层：指令操作数字模型，使其相互配合，模拟电流单元的工作环境；读取各模型工作状态并生成事件顺序记录soe上报给操作层；

(4)操作层：在上位机界面采用可视化模块映射数字模型，通过操作可视化模块，设置数字模型的工作方式，并读取数字模型的工作状态；同时记录数字模型产生的soe，为试验后期分析提供历史数据。

进一步地，所述接口层由至少一块接口板组成；所述接口板将接收电流单元的光纤信号转换成lvds信号传输给模型层，并将接收自模型层的lvds信号转换成光纤信号传输给电流单元。

进一步地，所述模型层由fpga组成；所述fpga中包括汇总单元、光电流互感器(oct)和极控制保护(pcp)数字模型。

进一步地，所述控制层由dsp和以太网驱动器组成；所述控制层每个控制周期访问数字模型一遍；检查出状态变化时，生成相应事件顺序记录soe并通过以太网发送至操作层；稳定运行状态下，控制层不改变数字模型的运行状态；当接收到操作层发来的指令代码时，控制层按照指令代码对模型层进行操作，同时生成事件顺序记录soe上传至操作层；所述控制周期为100us。

进一步地，所述操作层由驱动模块、主操作模块、数据库和用户界面组成，用户界面上包括汇总单元、oct和pcp数字模型的可视化模块，所述可视化模块映射至模型层的全部数字模型；

所述操作层运行时，主操作模块接收来自驱动模块解析的事件顺序记录soe数据，根据其内容更改可视化模块显示结果，而后将事件顺序记录soe存储至数据库；需要改变试验状态时，操作层向控制层发送指令代码，由控制层完成数字模型的时序控制；测试人员通过用户界面访问数据库，根据历史数据复现整个试验过程，并分析结果。

进一步地，所述接口层、模型层和控制层组成电流单元测试装置的下位机；所述操作层组成电流单元测试装置的上位机。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：

(1)测试装置(vts)易操作：每个汇总单元、oct和pcp的数字模型在上位机屏幕上都有相应的可视化模块；测试人员通过可视化模块可以配置试验环境、了解试验状况；大大降低操作难度。

(2)测试装置(vts)具有自动化：部分试验需要汇总单元、oct和pcp之间达到0.1 ms级配合，现有测试装置难以做到；vts的控制层可以在操作层控制指令下，对各模型进行统一的调度、控制，进行一系列的自动化、时序严密的操作。

(3)测试装置(vts)记录完整：操作层将soe存入数据库；根据历史数据，可以恢复完整的试验过程。

因此，vts适合对电流单元及类似工作于庞大、复杂二次系统中的功能单元进行深度测试。

附图说明

图1是本发明提供的用于mmc阀电流单元的测试装置vts硬件结构图；

图2是本发明提供的接口层、模型层和控制层描述示意图；

图3是本发明提供的操作层描述示意图；

图4是本发明提供的用于mmc阀电流单元的测试装置vts结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

本发明提供了一种适用于电流单元的测试装置，简称vts，基于分层架构设计思路，分为接口层、模型层、控制层和操作层：

(1)接口层：连接电流单元与数字模型，是物理信号与逻辑信号之间的纽带；

(2)模型层：通过硬件语言(hdl)在fpga中构建电流单元外围设备的数字模型，包括汇总单元、光电流互感器(oct)和极控制保护(pcp)数字模型，模拟汇总单元、光电流互感器(oct)和极控制保护(pcp)数字模型工作特性，为电流单元提供外围工作环境；

(3)控制层：指令操作数字模型，使其相互配合，模拟电流单元的工作环境；读取各模 型工作状态并生成事件顺序记录soe上报给操作层(0.1ms分辨率)；

(4)操作层：在上位机界面采用可视化模块映射数字模型，通过操作可视化模块，设置数字模型的工作方式，并读取数字模型的工作状态；同时记录数字模型产生的soe，为试验后期分析提供历史数据。具体描述如下：

如图1所示，vts由上位机下位机两部分组成，从功能上分为接口层、模型层、控制层和操作层。

如图2所示，接口层由10块接口板组成。接口板将接收自电流单元的光纤信号转换成lvds信号传输给模型层，并将接收自模型层的lvds信号转换成光纤信号传输给电流单元。

如图2所示，模型层由fpga组成。数字模型要能够模拟设备的基本工作特性，即使在控制层不介入的情况下，也能带动电流单元持续运行。硬件描述语言(hardwaredescriptionlanguage，简称hdl)具有并行运行的特点。在fpga中用hdl编写的数字模型可以确保不同模型之间相互独立运行，更真实的模拟多个外围设备协同运作的情况，甚至可以模拟不同设备之间时钟漂移现象。

如图2所示，控制层由dsp和以太网驱动器组成。控制层每个控制周期(100us)访问数字模型一遍；检查出状态变化时，生成相应soe并通过以太网发送至操作层；稳定运行状态下，控制层不改变数字模型的运行状态；当接收到操作层发来的指令代码时，控制层按照该指令对模型层进行一系列的、有序的操作，同时生成soe上传至操作层。

如图3所示，操作层由驱动程序、主程序、数据库和用户界面组成，用户界面上包含可视化模块，后者映射至模型层的全部数字模型。运行时，主程序接收来自驱动程序解析的soe数据，根据其内容更改可视化模块显示结果，而后将soe存储至数据库；需要改变试验状态时，操作层向控制层发送相应的指令代码，由后者完成数字模型的时序控制。测试人员可以通过用户界面访问数据库，根据历史数据复现整个试验过程，分析结果。

图4所示是vts示意图。电流单元在系统中与多个汇总单元、oct和pcp相互配合。vts配置如下：(1)光纤将电流单元与vts下位机连接；(2)fpga中包含汇总单元、oct和pcp的数字模型；(3)控制器中包含相应的控制、通讯程序；(4)上位机包含汇总单元、oct和pcp数字模型的可视化模块。试验中，测试人员通过上位机选择试验内容，下位机执行操作并返回试验数据；测试人员通过数据分析试验结果。

本发明提供适用于电流单元的测试装置，该装置以电流单元为测试对象；依据汇总单元、oct和pcp的工作特性建立相应的数字模型；通过上位机可对数字模型进行观察、控制；用数字模型模拟电流单元的外围环境；进而展开全面、深入的测试。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。