本
技术实现要素：
涉及一种基于接触器逻辑时序控制，实现电压有级梯度变化的电压跌落发生方法，可用于新能源(风电、光伏或储能系统)的电网适应性测试领域。
背景技术：
根据电网运行导则要求，新能源并网运行要求具备一定的电网适应能力，在电网电压跌落或升高一定范围和时间约束下，不可脱离电网负荷运行。为具备此项功能，并网设备的变流器等需要具备电压发生变化时的功率调控能力，并在投入运行前，进行电压故障情况下的并网性能测试。但是目前的形式没有这种能力！
发明内容
发明目的：
本发明提供一种基于接触器逻辑时序控制的电压跌落发生方法，其目的是解决以往所存在的问题。
技术方案：
本发明的主要内容，是针对此应用情况，提出一种新的电压变化产生方法及装置，解决测试用电源问题。
一种基于接触器逻辑时序控制的电压跌落发生方法，其特征在于：该方法是一种基于多段自耦变压器和接触器投切配合的电压梯度变化产生方法，自耦变压器的副边能发生多级电压等级，通过受plc控制的接触器进行无缝切换，产生不同梯度电源电压等级的变化，且无缝投切，实现电源单相、两相、三相的0～360°任意相角的电压跌落发生，时长用户自定义。
电压跌落控制总启动由操作面板上启动控制按钮控制，对应plc输入i0.3，按下启动按钮，系统启动，此时系统输出电压为100％；
设计电路提供两路电源，1#电源跌落、2#正常电源；电源跌落选取由操作面板上相应的模式选择开关控制，1#电源模式选择开关打到跌落位(i0.5)，进行1#电源跌落控制，2#电源模式选择开关打到跌落位(i0.7)，进行2#电源跌落控制，1#电源和2#电源在相同的时间只能有一路输出跌落电压；
电压跌落la，lb，lc相序由控制面板上的1#、2#单项电源控制开关进行选择，只有1#电源a相选择旋钮旋到跌落时只进行1#电源a相电压跌落，且a、b、c相能同时选择跌落，2#电源同理，并且1#，2#不能同时进行相序电压跌落。
电压跌落深度档位选择，跌落保持时间设定，跌落相位角选择都在触摸屏上实现；
1)电压跌落挡位的选择与设计：
电压跌落发生器能模拟10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％、110％共11个不同档位的电压等级；
电压跌落发生器输出的跌落电压从10％～110％的档位和0°～360°的相位角模拟跌落，在触摸屏上通过相应的操作实现，电压由100％跌落到相应的档位，其跌落保持时间和跌落相位角度可通过触摸屏给定，保持时间的范围为100ms～1500ms，电压在该跌落档位的保持时间结束后，系统开始每10％的电压增加爬升，最后保持90％的电压输出，从跌落开始到90％电压的保持输出共需2000ms；
2)电压跌落投切相位的选择与设计：
电压跌落投切相位的变化等级在18°，而在0～360°之间，每一个周波进行检测与变化一次，因此切入相角的分辨率为20°；通过检测过零点电路进行相位的精确测量和计算；
3)电压跌落发生时序逻辑控制：
各档位电压跌落时接触器动作时间计算方法：
需要准确计算接触器的逻辑时序控制，在前一个动作的接触器彻底关断之前，提前启动后一个接触器的动作；
设定接触器断开时间t断为35ms，t断为取消控制电压施加到电磁铁的线圈上起，直至接触器触头的第一次断开的时间；接触器接通时间t合为65ms，t合为控制电压施加到电磁铁的线圈上起，直至接触器触头的第一次接触的时间；接通和断开相差δt＝10ms，电压跌落持续时间t穿为625ms，t穿为风电场内的风电机组具有在并网点电压跌落时能够保证不脱网连续运行625ms的能力；
开始跌落到恢复到90％最长时间t跌＝2000ms；电压跌落发生器过5个正弦波(t正＝20ms)开始实现跌落(即100ms)。在正弦波上选择0°的倍数的相位角并将该相位转化为时间t，正弦波周期为t正＝20ms，设输入的相位角为φ，因此，
电压跌落的爬升阶段每个接触器接通时的保持时间为t3，n为爬升阶段接触器的个数；
控制100％电压输出的接触器的断开时间点；
t1＝5t正+t-10；
10为固定值，控制10％电压输出的接触器的接通时间点；
t2＝5t正+t-30
30为固定值，控制10％电压输出的接触器的断开时间点为t4，控制100％电压输出的接触器的断开时间点为t1，10％电压输出的保持时间为t穿。t4与t1、t穿相关，即
t4＝t1+t穿
电压在10％跌落档位的保持时间结束后，系统开始以每10％的电压增加爬升，最后保持90％的电压输出，因此以下为10％电压跌落档位的电压爬升阶段；
控制20％电压输出的接触器接通时间点为t5，控制10％电压输出的接触器的接通时间点为t2，10％电压输出的保持时间为t穿；t5与t2、t穿相关，即
t5＝t2+t穿
控制20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％电压输出的接触器的断开时间点计算公式如下，设20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％依次对应n＝2、3、4、5、6、7、8；
t2n+2＝t3+t2n
控制30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％电压输出的接触器的接通时间点计算公式如下，设30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％依次对应n＝3、4、5、6、7、8、9；
t2n+1＝t3+t2n-1；
4)电压跌落波形测量电路：
电压跌落发生器模拟电压跌落过程即控制接触器接通和断开，用示波器观察到电压跌落过程的波形，通过观察电压跌落的波形，知道前一个断开到下一个接触器接通的时间差，从而修改plc程序里的接触器接通和断开的时间，测试出跌落曲线波形图。
1)步骤中，当选择10％电压跌落时，系统电压由100％跌落到10％，并保持设定的时间，保持时间到后，因2s要爬升到90％电压输出，故在接下来的剩余时间里，以每10％的电压爬升，均匀的爬升7次到90％的电压输出，其余档位的电压跌落过程同理。
用户可通过界面定义参数有：
√电压跌落发生时长(从跌落开始到电压逐步恢复到90％电压等级)
√电压跌落深度(与额定电压的比例，如10％，20％等)
√电压跌落维持时间(从跌落开始到电压开始逐步恢复)
可选择单相、两相、三相跌落发生源。
5、根据权利要求3所述的基于接触器逻辑时序控制的电压跌落发生方法，其特征在于：
2)步骤中，10％电压跌落计算算例如下：
设置几个关键的时序逻辑参数如下
正常工作电压的100％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％电压输出的接触器的断开时间点(取消控制电压施加到电磁铁的线圈上的时间点)依次为t1、t4、t6、t8、t10、t12、t14、t16、t18，正常工作电压的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％电压输出的接触器的接通时间点(控制电压施加到电磁铁的线圈上的时间点)依次为t2、t5、t7、t9、t11、t13、t15、t17、t19，t3为电压跌落爬升每个接触器的保持时间。
3)步骤中：当选择跌落深度10％时，电压跌落相位角φ选取36°，电压跌落保持时间t穿取625ms。设10％～110％电压档位对应的接触器分别表示为k1～k11。接触器在接通时间点接通，在断开时间点断开。
100％接触器k10在时间点92ms断开，10％接触器k1在时间点72ms吸合。10％接触器k1在时间点717ms断开，20％接触器k2在时间点697ms吸合。20％接触器k2在时间点913ms断开，30％接触器k3在时间点893ms吸合。30％接触器k3在时间点1109ms断开，40％接触器k4在时间点1089ms吸合。40％接触器k4在时间点1305ms断开，50％接触器k5在时间点1285ms吸合。50％接触器k5在时间点1501ms断开，60％接触器k6在时间点1481ms吸合。60％接触器k6在时间点1697ms断开，70％接触器k7在时间点1677ms吸合。70％接触器k7在时间点1893ms断开，80％接触器k8在时间点1873ms吸合。80％接触器k8在时间点2089ms断开，90％接触器k9在时间点2069ms吸合。
以上为选择电压跌落深度10％的计算过程，若选择20％～110％的任意电压跌落深度，则根据电压跌落深度10％的计算过程计算接触器的接通和断开时间点。
优点效果：
本发明提供一种基于接触器逻辑时序控制的电压跌落发生方法,是针对目前应用情况，提出的一种新的电压变化产生方法及装置，很好的解决了测试用电源问题。该装置可以使正常工作电压在规定的时间内转换成不同的电压，以适应用电装置的需要。此外液晶屏显示可实现人机对话，操作功能软件控制。
附图说明：
图1：标准电压跌落发生曲线；
图2：动作逻辑与流程图；
图3：电压跌落发生时序设计图；
图4：电压故障发生主电源电路图；
图5：界面操作图；(a)图为电压跌落的介绍，(b)图表示电压跌落持续时间t穿和电压跌落相位角φ的选取，(c)图表示电压跌落档位的选择；
图6：电压跌落保护的测试电路；图中ch1和gnd为示波器的测试点；
图7：跌落保护测试波形；
具体实施方式：
电压跌落控制总启动由操作面板上启动控制按钮控制，对应plc输入i0.3，按下启动按钮，系统启动，此时系统输出电压为100％。
设计电路可提供两路电源，1#电源跌落、2#正常电源。电源跌落选取由操作面板上相应的模式选择开关控制，1#电源模式选择开关打到跌落位(i0.5)，进行1#电源跌落控制，2#电源模式选择开关打到跌落位(i0.7)，进行2#电源跌落控制，1#电源和2#电源在相同的时间只能有一路输出跌落电压。
电压跌落la,lb,lc相序由控制面板上的1#、2#单项电源控制开关进行选择，只有1#电源a相选择旋钮旋到跌落时只进行1#电源a相电压跌落，且a、b、c相可同时选择跌落，2#电源同理，并且1#，2#不可同时进行相序电压跌落。
电压跌落深度档位选择,跌落保持时间设定，跌落相位角选择等都在触摸屏上实现。
1)电压跌落挡位的选择与设计
电压跌落发生器可模拟10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％、110％共11个不同档位的电压等级。
电压跌落发生器输出的跌落电压可从10％～110％的档位和0°～360°的相位角模拟跌落，在触摸屏上通过相应的操作实现，如下图。电压由100％跌落到相应的档位，其跌落保持时间和跌落相位角度可通过触摸屏给定，保持时间的范围为100ms～1500ms，电压在该跌落档位的保持时间结束后，系统开始每10％的电压增加爬升，最后保持90％的电压输出，从跌落开始到90％电压的保持输出共需2000ms。如选择10％电压跌落，系统电压由100％跌落到10％，并保持设定的时间，保持时间到后，因2s要爬升到90％电压输出，故在接下来的剩余时间里，以每10％的电压爬升，均匀的爬升7次到90％的电压输出，其余档位的电压跌落过程同理。
用户可通过界面定义参数有：
√电压跌落发生时长(从跌落开始到电压逐步恢复到90％电压等级)
√电压跌落深度(与额定电压的比例，如10％，20％等)
√电压跌落维持时间(从跌落开始到电压开始逐步恢复)
√可选择单相、两相、三相跌落发生源。
2)电压跌落投切相位的选择与设计
电压跌落投切相位的变化等级在18°，在0～360°之间，每一个周波检测与变化一次，因此切入相角的分辨率为20°。通过检测过零点电路进行相位的精确测量和计算。
3)电压跌落发生时序逻辑控制
各档位电压跌落时接触器动作时间计算方法
为避免接触器的开通、关断时间延迟而造成的电压跌落发生产生的电压暂跌到零现象，需要准确计算接触器的逻辑时序控制，在前一个动作的接触器彻底关断之前，提前启动后一个接触器的动作，这样才能保持电压不被悬空。
10％电压跌落计算算例如下：
可设置几个关键的时序逻辑参数如下
正常工作电压的100％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％电压输出的接触器的断开时间点(取消控制电压施加到电磁铁的线圈上的时间点)依次为t1、t4、t6、t8、t10、t12、t14、t16、t18，正常工作电压的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％电压输出的接触器的接通时间点(控制电压施加到电磁铁的线圈上的时间点)依次为t2、t5、t7、t9、t11、t13、t15、t17、t19，t3为电压跌落爬升每个接触器的保持时间。
设定接触器断开时间t断(取消控制电压施加到电磁铁的线圈上起，直至接触器触头的第一次断开的时间)为35ms,接触器接通时间t合(控制电压施加到电磁铁的线圈上起，直至接触器触头的第一次接触的时间)为65ms,接通和断开相差δt＝10ms,电压跌落持续时间t穿(风电场内的风电机组具有在并网点电压跌落时能够保证不脱网连续运行625ms的能力)为625ms,开始跌落到恢复到90％最长时间t跌＝2000ms；电压跌落发生器过5个正弦波(t正＝20ms)开始实现跌落(即100ms)。在正弦波上选择0°的倍数的相位角并将该相位转化为时间t，正弦波周期为t正＝20ms，设输入的相位角为φ，因此
电压跌落的爬升阶段每个接触器接通时的保持时间为t3，n为爬升阶段接触器的个数。
控制100％电压输出的接触器的断开时间点
t1＝5t正+t-10(10为固定值)
控制10％电压输出的接触器的接通时间点
t2＝5t正+t-30(30为固定值)
控制10％电压输出的接触器的断开时间点为t4，控制100％电压输出的接触器的断开时间点为t1，10％电压输出的保持时间为t穿。t4与t1、t穿相关，即
t4＝t1+t穿
电压在10％跌落档位的保持时间结束后，系统开始以每10％的电压增加爬升，最后保持90％的电压输出，因此以下为10％电压跌落档位的电压爬升阶段。
控制20％电压输出的接触器接通时间点为t5，控制10％电压输出的接触器的接通时间点为t2，10％电压输出的保持时间为t穿。t5与t2、t穿相关，即
t5＝t2+t穿
控制20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％电压输出的接触器的断开时间点计算公式如下，设20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％依次对应n＝2、3、4、5、6、7、8。
t2n+2＝t3+t2n
控制30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％电压输出的接触器的接通时间点计算公式如下，设30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％依次对应n＝3、4、5、6、7、8、9。
t2n+1＝t3+t2n-1
例如选择跌落深度10％，电压跌落相位角φ选取36°,电压跌落保持时间t穿取625ms。设10％～110％电压档位对应的接触器分别为k1～k11。接触器在接通时间点接通，在断开时间点断开。
100％接触器k10在时间点92ms断开，10％接触器k1在时间点72ms吸合。10％接触器k1在时间点717ms断开，20％接触器k2在时间点697ms吸合。20％接触器k2在时间点913ms断开，30％接触器k3在时间点893ms吸合。30％接触器k3在时间点1109ms断开，40％接触器k4在时间点1089ms吸合。40％接触器k4在时间点1305ms断开，50％接触器k5在时间点1285ms吸合。50％接触器k5在时间点1501ms断开，60％接触器k6在时间点1481ms吸合。60％接触器k6在时间点1697ms断开，70％接触器k7在时间点1677ms吸合。70％接触器k7在时间点1893ms断开，80％接触器k8在时间点1873ms吸合。80％接触器k8在时间点2089ms断开，90％接触器k9在时间点2069ms吸合。
以上为选择电压跌落深度10％的计算过程，若选择20％～110％的任意电压跌落深度，可根据电压跌落深度10％的计算过程计算接触器的接通和断开时间点。
4)电压跌落波形测量电路
电压跌落发生器模拟电压跌落过程即控制接触器接通和断开，用示波器可以观察到电压跌落过程的波形，具体的测量线路如图6所示。通过观察电压跌落的波形，可以知道前一个断开到下一个接触器接通的时间差，从而修改plc程序里的接触器接通和断开的时间，测试出跌落曲线波形如图7所示。
表1：跌落接触器动作逻辑时序表
注：