一种风机控制器实时试验系统的接口电路改进方法
【专利摘要】一种风机控制器实时试验系统的接口电路改进方法，该方法通过对实时数字仿真器（RTDS）的数字量输入卡（GTDI）的输入电路进行改进，在外接电源与二极管之间串入排阻R，实现外接电源电压与被试风机控制器输出电平电压的匹配；所述方法将RTDS各种模拟/数字输入/输出卡集成于单个转接柜屏柜中，通过调整GTDI卡外接电源电压，统一各输入/输出卡的工作电压和外接电源电压的外部供电方式。本发明对实时数字仿真器数字量输入卡的输入电路进行改造后，可以根据被试设备输出电平的电压，方便有效地调整接口电路。本发明采用转接屏柜的设计，极大地简化了试验的接线工作，最大限度地减少中间环节，减小了电缆传输过程中的衰减，提高了试验精度和纠错能力。
【专利说明】—种风机控制器实时试验系统的接口电路改进方法
[0001]【技术领域】
本发明涉及一种风机控制器实时试验系统的接口电路改进方法，属电力测试及计量【技术领域】。
[0002]【背景技术】
随着全球能源领域竞争的加剧，世界各国日益重视自身可持续发展战略的实施，作为这一战略的核心技术之一，分布式发电供能技术的研究日益受到各国关注。欧盟、美国、日本等多个发达国家在进行能源结构调整过程中，已经把分布式发电技术放在了相当重要的位置上。风电是目前技术最成熟且最具规模化开发条件和商业化发展前景的新能。截至2011年年底，全球风电装机容量达到238GW，约占全球发电装机容量的5%，我国风电装机容量44.73GW，约占发电机装机总容量的4.6%。随着国内的多个百万千瓦级大型风电场投入运行，大型风机及其并网运行成为目前电力系统一个重要研究领域。由风电机组出力的随机性和间歇性对电网安全可靠运行的影响日益显现；同时，风电机组的并网运行改变了原有系统结构和潮流分布，对继电保护等电力系统设备性能提出了更高的要求。因此，风电的快速发展，给风电机组的建模以及并网后的电力系统仿真分析提出了新的研究课题。如何真实再现风电机组的动态特性，以及如何通过仿真改善风电机组动态特性以满足系统安全可靠运行的需要，显得尤为迫切、十分必要。
[0003]国内风电仿真研究分析可以分为两类:物理仿真实验和采用电磁暂态仿真程序的数字仿真。采用物理实验，这类方法成本较高，实物系统受到模型容量、光照、风速、稳定等现实条件的限制。利用数字仿真软件进行分布式电源系统的研究，大多数利用PSCAD/EMTDC、MATLAB/Simulink等仿真软件进行系统的建模与分析，这些仿真软件均为离线仿真软件。然而，这些工具存在共有的缺陷:一是计算速度慢，不能满足实时计算的要求；二是不具备与实际装置交互的能力，无法开展电力自动化设备的闭环测试研究。RTDS依托其强大的硬件和软件设计，克服了上述仿真工具的缺点，在继电保护装置闭环测试、控制系统闭环测试、大规模交直流电力系统动态行为仿真和分析等领域广泛应用。目前，基于RTDS/RSCAD的风力发电的仿真研究主要是针对单台风电机组的建模，以及在部分运行工况下搭建算例模型，实现全数字实时仿真。尚未形成完备的二次侧的物理控制设备和数字仿真软件混合使用的风力发电系统仿真测试研究平台，不具备电力设备的闭环测试研究的条件。
[0004]为了实现风机控制器的闭环测试，首先必须保证控制器与RTDS的数字信息量的有效交互，而实时数字仿真系统中各数字量输入/输出卡均需要外接电源来提供工作电压，分别为5V/24V，且无法与外接被试数字量输出电压进行兼容。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是，根据风机控制器的闭环测试存在的问题，本发明针对风机控制器与RTDS的接口电路提出一种改进方法。
[0006]实现本发明的技术方案是，本发明通过对实时数字仿真器(RTDS，Real-timeDigital Simulator)的数字量输入卡(GTDI)的输入电路进行改进，在外接电源与二极管之间串入排阻，实现外接电源电压与被试风机控制器输出电平电压的匹配；将RTDS各种模拟/数字输入/输出卡集成于单个转接柜屏柜中，通过调整GTDI卡外接电源电压，统一各输入/输出卡的工作电压和外接电源电压的外部供电方式。
[0007]RTDS通过GTDI卡，接收由外部被试装置发出的数字信号量。每张GTDI卡含64路独立的数字量输入通道。每个通道均由一个光耦合器组成输入电路，如图1所示。与GTDI卡连接被试装置必须提供足够大的电流，使晶闸管达到导通电压。晶闸管导通后，接通输入回路，RTDS收到被试装置发出的数字量。没有电流通过光隔离二极管时，由RTDS处理器卡读取到的GTDI卡输出为‘O’。当电流驱动二极管导通后，RTDS处理器卡才能读取到‘I’。
[0008]本发明对实时数字仿真器数字量输入卡的输入电路作如下改进:
外接电源与二极管之间串入排阻R，排阻R的阻值大小须保证流过二极管电流限制在IOmA (外接电压以5V计，则排阻应选为330 Ω)，以保护二极管不被击穿。如果外部被试设备所输出的信号电压电平大于5伏，则必须串接外部电阻器，或更换排阻R大小，将流经二极管的电流限制为10毫安左右(二极管正常导通时压降为1.6V)。
[0009]排阻R的大小由公式确定:
【权利要求】
1.一种风机控制器实时试验系统的接口电路改进方法，其特征在于，所述方法通过对实时数字仿真器(RTDS)的数字量输入卡(GTDI)的输入电路进行改进，在外接电源与二极管之间串入排阻，实现外接电源电压与被试风机控制器输出电平电压的匹配；所述方法将RTDS各种模拟/数字输入/输出卡集成于单个转接柜屏柜中，通过调整GTDI卡外接电源电压，统一各输入/输出卡的工作电压和外接电源电压的外部供电方式。
2.根据权利要求1所述的一种风机控制器实时试验系统的接口电路改进方法，其特征在于，所述排阻大小为
【文档编号】G05B17/02GK103955142SQ201410195653
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】赵勇, 辛建波, 秦红三, 曹蓓, 孙军 申请人:国家电网公司, 国网江西省电力科学研究院