一種網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試方法及系統(tǒng)，包括由嵌入式工控機(jī)及其外設(shè)組成的上層平臺(tái)（1）、高速數(shù)字信號(hào)處理器及其外設(shè)組成的中間平臺(tái)（2）、功率放大器及其保護(hù)電路組成的底層平臺(tái)（3）。所述上層平臺(tái)采用高性能嵌入式工控機(jī)作為控制微機(jī)，外設(shè)包括主機(jī)（4）和從機(jī)（5）；通過(guò)PCI接口與中間層控制板進(jìn)行通信，通過(guò)主機(jī)與從機(jī)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信。所述中間平臺(tái)以高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP56F807為核心，具有多個(gè)I/O口和多種外圍設(shè)備。所述底層平臺(tái)以大功率高保真模塊式功率器件作功率輸出級(jí)；底層平臺(tái)設(shè)計(jì)了電壓功放電路和電流功放電路。本發(fā)明測(cè)試方法利用機(jī)組停機(jī)或檢修機(jī)會(huì)可驗(yàn)證網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能，在無(wú)需測(cè)試人員干預(yù)的前提下，能夠15分鐘全部測(cè)試完畢。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試方法及系統(tǒng)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試方法及系統(tǒng)，屬電網(wǎng)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]國(guó)內(nèi)外發(fā)生的多次大停電事故顯示，機(jī)組涉網(wǎng)保護(hù)和限制與電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)配合是保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。源網(wǎng)不協(xié)調(diào)，可能會(huì)誘發(fā)事故，甚至?xí)斐墒鹿蕯U(kuò)大化的嚴(yán)重后果。
[0004]2012年國(guó)家電網(wǎng)公司開(kāi)展了并網(wǎng)機(jī)組網(wǎng)源協(xié)調(diào)專(zhuān)項(xiàng)核查工作，針對(duì)某省200MW及以上火電機(jī)組的涉網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行了核查。通過(guò)核查，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)轉(zhuǎn)子過(guò)勵(lì)限制功能與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)、勵(lì)磁系統(tǒng)低勵(lì)限制與發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、勵(lì)磁系統(tǒng)V/f限制與發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)之間的配合不滿(mǎn)足相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，具體表現(xiàn)在發(fā)電機(jī)保護(hù)先于勵(lì)磁系統(tǒng)限制動(dòng)作。這些問(wèn)題不僅直接危及發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，也威脅到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0005]針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，各發(fā)電企業(yè)陸續(xù)開(kāi)展了網(wǎng)源協(xié)調(diào)重要參數(shù)重新整定工作，對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)限制、低勵(lì)限制、V/f限制功能實(shí)現(xiàn)程序進(jìn)行了升級(jí)。但相當(dāng)一部分發(fā)電企業(yè)完成軟件升級(jí)工作后未進(jìn)行實(shí)測(cè)試驗(yàn)，這是因?yàn)閷?shí)測(cè)試驗(yàn)存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)性，發(fā)電企業(yè)不敢貿(mào)然在機(jī)組運(yùn)行情況下開(kāi)展實(shí)測(cè)工作。這樣就無(wú)法驗(yàn)證參數(shù)重新整定后，機(jī)組保護(hù)功能和勵(lì)磁限制功能到底能不能合理協(xié)調(diào)配合的問(wèn)題，機(jī)組運(yùn)行仍然存在著安全隱患。
[0006]目前現(xiàn)有的技術(shù)中，有部分發(fā)電企業(yè)利用機(jī)組停機(jī)檢修機(jī)會(huì)，利用繼電保護(hù)測(cè)試儀加模擬量的方法來(lái)驗(yàn)證網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能。但這種做法有個(gè)缺陷，以過(guò)勵(lì)限制實(shí)測(cè)試驗(yàn)為例，繼保測(cè)試儀在收到勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)限制報(bào)警后不能自動(dòng)把加入的勵(lì)磁電流模擬量降低，還是持續(xù)加入原來(lái)的量，這樣就必須通過(guò)人工來(lái)控制，而導(dǎo)致試驗(yàn)存在很大誤差，試驗(yàn)結(jié)果也就沒(méi)什么意義了，更談不上和發(fā)電機(jī)保護(hù)配合性能的驗(yàn)證了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是，針對(duì)現(xiàn)有驗(yàn)證網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能方面存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試方法及系統(tǒng)，利用機(jī)組停機(jī)或檢修機(jī)會(huì)來(lái)驗(yàn)證網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，一種網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試系統(tǒng)，包括由嵌入式工控機(jī)及其外設(shè)組成的上層平臺(tái)、高速數(shù)字信號(hào)處理器及其外設(shè)組成的中間平臺(tái)、功率放大器及其保護(hù)電路組成的底層平臺(tái)。
[0009]所述上層平臺(tái)采用高性能嵌入式工控機(jī)作為控制微機(jī)，外設(shè)包括主機(jī)(802.1lb無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān))和從機(jī)(802.1113終端設(shè)備)；工控機(jī)直接運(yùn)行Windows操作系統(tǒng);通過(guò)PCI接口與中間層控制板進(jìn)行通信，通過(guò)主機(jī)與從機(jī)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信。
[0010]所述主機(jī)和從機(jī)是兩套相同的測(cè)試系統(tǒng)。在進(jìn)行網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試時(shí)，其中一臺(tái)設(shè)備放置于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器旁，另一臺(tái)相同的設(shè)備放置于發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)屏旁。兩臺(tái)設(shè)備其中一臺(tái)可設(shè)置為主機(jī)，另一臺(tái)則設(shè)置為從機(jī)。
[0011 ] 所述中間平臺(tái)以高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP56F807為核心，所述處理器具有豐富的I/O 口和多種外圍設(shè)備，同時(shí)具有60K X 16位的程序FLASH存儲(chǔ)器、2K X 16位的程序RAM存儲(chǔ)器、8KX 16位的數(shù)據(jù)FLASH存儲(chǔ)器、4KX 16位的數(shù)據(jù)RAM存儲(chǔ)器;集成了FPGA先進(jìn)技術(shù)，具備強(qiáng)大的信號(hào)處理能力;能夠?qū)崿F(xiàn)全實(shí)時(shí)信號(hào)發(fā)生、回采和錄波，真正閉環(huán)運(yùn)行。
[0012]所述測(cè)試系統(tǒng)中間層采用高精度D/A轉(zhuǎn)換器，保證了全范圍內(nèi)電流、電壓的精度和線(xiàn)性度。由于擬合點(diǎn)數(shù)密度高，波形保真度高，諧波分量小，對(duì)低通濾波器的要求很低，從而具有很好的暫態(tài)特性、相頻特性、幅頻特性，易于實(shí)現(xiàn)精確移相、諧波置加，尚頻率時(shí)亦可保證很高精度。
[0013]根據(jù)所述測(cè)試系統(tǒng)的性能要求，選用AD669作為最終選用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器件。由于D/A轉(zhuǎn)換器輸出的信號(hào)是離散點(diǎn)構(gòu)成，并且考慮到AD669輸出與后續(xù)的功放大信號(hào)的影響，在AD669輸出端口需要加隔離將高壓信號(hào)隔離開(kāi)，隔離放大器后加濾波器在將AD669輸出的信號(hào)高頻部分濾除，從而得到更加平滑的模擬信號(hào)。無(wú)損隔離放大器IS0124P最大非線(xiàn)性度為0.010%，信噪比為160dB，雙極性輸出，其優(yōu)越性能可滿(mǎn)足本測(cè)試系統(tǒng)要求；而通用UAF42可靈活配置為低通、帶通、高通濾波器，故而選用之。具體框圖如圖2所示。
[0014]所述測(cè)試系統(tǒng)，由D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離放大器和低通濾波器后，須經(jīng)過(guò)功率放大后才能得到大電壓和大電流，才能驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
[0015]所述底層平臺(tái)包括功放電路、模擬量輸出電路、各通道控制繼電器、開(kāi)出電路和開(kāi)入電路。由中間平臺(tái)隔離放大低通濾波電路送來(lái)的低通信號(hào)經(jīng)模擬量輸出電路送功放電路;功放電路與各通道控制繼電器互聯(lián);開(kāi)出電路連接各通道控制繼電器;開(kāi)入電路連接中間平臺(tái)的隔離放大低通濾波電路。
[0016]所述底層平臺(tái)采用進(jìn)口大功率高保真模塊式功率器件作功率輸出級(jí)，結(jié)合合理設(shè)計(jì)的散熱結(jié)構(gòu)，具有足夠大的功率冗余和熱容量。功放電路具有完備的過(guò)熱、過(guò)流、過(guò)壓及短路保護(hù)。當(dāng)電流回路出現(xiàn)過(guò)流，電壓回路出現(xiàn)過(guò)載或短路時(shí)，自動(dòng)限制輸出功率，關(guān)斷整個(gè)功放電路，并給出告警信號(hào)顯示。為防止大電流下長(zhǎng)期工作引起功放電路過(guò)熱，裝置設(shè)置了大電流下軟件限時(shí)。1A及以下輸出時(shí)裝置可長(zhǎng)期工作，當(dāng)電流超過(guò)1A時(shí)，軟件限時(shí)啟動(dòng)，限時(shí)時(shí)間到，軟件自動(dòng)關(guān)閉功率輸出并給出告警指示。輸出電流越大，時(shí)限越短。
[0017]所述底層平臺(tái)的功放電路包括電壓功放電路和電流功放電路。
[0018]電壓功放電路包括恒流差分前級(jí)輸入電路、中間放大電路、輸出級(jí)前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路和后級(jí)輸出放大電路。D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)恒流差分前級(jí)輸入電路、中間放大級(jí)電路，再通過(guò)輸出級(jí)前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路，由后級(jí)輸出放大后的電壓。電壓功放電路的相電壓交流輸出O?120V(有效值)，直流輸出O?±160V(有效值)，輸出最大容量為140VA，電源采用土180V雙電源供電；其中電壓功率放大器采用晶體管一場(chǎng)效應(yīng)功率管。
[0019 ]電流功放電路包括輸入電路、中間電壓放大電路、電流功率輸出電路和加法器負(fù)反饋電路。D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)由輸入電路經(jīng)過(guò)中間電壓放大電路、電流功率輸出電路，輸出放大后的電流。電流功率輸出經(jīng)過(guò)加法器負(fù)反饋電路給輸入端形成閉環(huán)控制。電流功放電路的功率放大器電流輸出指標(biāo)為交流O?40A/每相(有效值)，最大輸出容量420VA;三相并聯(lián)O?120A，容量900VA。直流O?±10A/每相，最大輸出電壓20V，供電電源電壓土30V。整個(gè)電流源功率放大器采用晶體管一場(chǎng)效應(yīng)功率管制作而成。
[0020]所述上層平臺(tái)通過(guò)工控機(jī)外設(shè)802.1lb無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)的PCI接口連接所述中間平臺(tái)的高速數(shù)字信號(hào)處理器;所述中間平臺(tái)通過(guò)高速數(shù)字信號(hào)處理器的隔離放大低通濾波電路分別連接底層平臺(tái)的模擬量輸出電路、開(kāi)出電路和開(kāi)入電路;并通過(guò)模擬量輸出電路連接功放電路;所述工控機(jī)外設(shè)802.1 Ib無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信連接802.1 Ib終端設(shè)備。
[0021]本發(fā)明系統(tǒng)的通信原理，本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的物理層與數(shù)據(jù)鏈路層采用IEEE802標(biāo)準(zhǔn)，可與以太網(wǎng)設(shè)備互聯(lián)，接入模式為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接入。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接入方式就是每個(gè)802.1lb無(wú)線(xiàn)終端設(shè)備可在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)移動(dòng)，建立無(wú)線(xiàn)終端設(shè)備到無(wú)線(xiàn)終端設(shè)備的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，802.1Ib終端設(shè)備與工控網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)，802.1Ib無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)按照802.1Ib協(xié)議接收802.llb終端設(shè)備的數(shù)據(jù)包并按IEEE802.3協(xié)議進(jìn)行封裝后，轉(zhuǎn)發(fā)到工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)；工控網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信時(shí)，802.1lb無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)將工控網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的數(shù)據(jù)包按802.1lb協(xié)議進(jìn)行封裝后，發(fā)送到802.1 Ib終端設(shè)備。
[0022]本發(fā)明一種網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試方法步驟如下:
(1)設(shè)置好試驗(yàn)類(lèi)型和試驗(yàn)參數(shù);在測(cè)試系統(tǒng)中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試單元庫(kù)，如過(guò)勵(lì)、低勵(lì)、U/f限制、轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)、失磁保護(hù)、過(guò)勵(lì)磁保護(hù)、過(guò)勵(lì)與轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)配合、低勵(lì)與失磁保護(hù)配合、U/f限制與過(guò)勵(lì)磁保護(hù)配合等測(cè)試項(xiàng)目，可以根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目來(lái)自動(dòng)生成測(cè)試單元；
(2)在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和發(fā)變組保護(hù)裝置前各準(zhǔn)備一臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)，兩臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)一臺(tái)設(shè)置為主機(jī)，另一臺(tái)則為從機(jī)，兩臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，對(duì)兩臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行通信調(diào)試，設(shè)置好試驗(yàn)參數(shù)后準(zhǔn)備就緒。。
[0023](3)對(duì)從機(jī)點(diǎn)擊“試驗(yàn)開(kāi)始確認(rèn)”按鈕，但從機(jī)此時(shí)還不會(huì)加量，要等到主機(jī)“試驗(yàn)開(kāi)始確認(rèn)”反饋后再進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)主機(jī)點(diǎn)擊“試驗(yàn)開(kāi)始確認(rèn)”按鈕，此確認(rèn)信息將通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信反饋給從機(jī)，從機(jī)收到后給予肯定回復(fù)于主機(jī)，主機(jī)便和從機(jī)幾乎同時(shí)(時(shí)間相差不超過(guò)1ys)開(kāi)始加量，試驗(yàn)按照預(yù)定程序進(jìn)行。
[0024](4)如果勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)限制和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)能夠協(xié)調(diào)配合，那么當(dāng)勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)限制時(shí)間到，將會(huì)發(fā)一個(gè)過(guò)勵(lì)限制開(kāi)出量給主機(jī)測(cè)試系統(tǒng)接收，從機(jī)測(cè)試系統(tǒng)與主機(jī)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，幾乎是同時(shí)兩臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)把轉(zhuǎn)子電流減小至額定狀態(tài)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)也就不能再動(dòng)作了，這就驗(yàn)證了兩者之間的網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能能夠協(xié)調(diào)配合，測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)保存試驗(yàn)結(jié)果。
[0025]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明測(cè)試方法設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新的測(cè)試系統(tǒng)，利用機(jī)組停機(jī)或檢修機(jī)會(huì)來(lái)驗(yàn)證網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能。該系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置測(cè)試參數(shù)可在勵(lì)磁系統(tǒng)或繼電保護(hù)報(bào)警的時(shí)候自動(dòng)降低或停止所加模擬量，最大限度的模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，使得出的結(jié)果更真實(shí)可信。由于整個(gè)過(guò)程完全由測(cè)試軟件控制，很少人工干預(yù)，所以同時(shí)也大大減少了測(cè)試工作量;測(cè)試結(jié)果能以報(bào)告的形式自動(dòng)儲(chǔ)存在系統(tǒng)中。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試效果顯示，以往一臺(tái)機(jī)組網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試，從找定值、看說(shuō)明書(shū)，接線(xiàn)、配置測(cè)試參數(shù)等，熟練測(cè)試人員要測(cè)試一個(gè)小時(shí)以上，而且結(jié)果還存在誤差，且不能模擬真實(shí)實(shí)際系統(tǒng)。本方法在無(wú)需測(cè)試人員干預(yù)的前提下，能夠15分鐘全部測(cè)試完畢。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為D/A轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)框圖；
圖3為電壓功放原理框圖；
圖4為電流功放原理框圖；
圖5為無(wú)線(xiàn)電通信系統(tǒng)測(cè)試圖；
圖中，I是上層基于嵌入式的工控機(jī);2是中間層 DSP核心通彳目控制板;3是底層功放電路;4是主機(jī)(802.1lb無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān))；5是從機(jī)(802.1lb終端設(shè)備)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如圖1所示。
[0028]本實(shí)施例一種網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試系統(tǒng)，包括由嵌入式工控機(jī)及其外設(shè)組成的上層平臺(tái)1、高速數(shù)字信號(hào)處理器及其外設(shè)組成的中間平臺(tái)2、功率放大器及其保護(hù)電路組成的底層平臺(tái)3。
[0029]所述上層平臺(tái)I采用高性能嵌入式工控機(jī)作為控制微機(jī)，外設(shè)包括主機(jī)4(802.1lb無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān))和從機(jī)5(802.1Ib終端設(shè)備)；工控機(jī)直接運(yùn)行Windows操作系統(tǒng);通過(guò)PCI接口與中間層控制板進(jìn)行通信，通過(guò)主機(jī)與從機(jī)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信;無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)如圖5所示。
[0030]所述主機(jī)4和從機(jī)5是兩套相同的測(cè)試系統(tǒng)。在進(jìn)行網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試時(shí)，其中一臺(tái)設(shè)備放置于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器旁，另一臺(tái)相同的設(shè)備放置于發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)屏旁。兩臺(tái)設(shè)備其中一臺(tái)可設(shè)置為主機(jī)，另一臺(tái)則設(shè)置為從機(jī)。
[0031 ] 所述中間平臺(tái)以高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP56F807為核心，所述處理器具有豐富的I/O 口和多種外圍設(shè)備，同時(shí)具有60K X 16位的程序FLASH存儲(chǔ)器、2K X 16位的程序RAM存儲(chǔ)器、8KX 16位的數(shù)據(jù)FLASH存儲(chǔ)器、4KX 16位的數(shù)據(jù)RAM存儲(chǔ)器;集成了FPGA先進(jìn)技術(shù)，具備強(qiáng)大的信號(hào)處理能力;能夠?qū)崿F(xiàn)全實(shí)時(shí)信號(hào)發(fā)生、回采和錄波，真正閉環(huán)運(yùn)行。
[0032]所述測(cè)試系統(tǒng)中間層采用高精度D/A轉(zhuǎn)換器，保證了全范圍內(nèi)電流、電壓的精度和線(xiàn)性度。由于擬合點(diǎn)數(shù)密度高，波形保真度高，諧波分量小，對(duì)低通濾波器的要求很低，從而具有很好的暫態(tài)特性、相頻特性、幅頻特性，易于實(shí)現(xiàn)精確移相、諧波置加，尚頻率時(shí)亦可保證很高精度。
[0033]根據(jù)所述測(cè)試系統(tǒng)的性能要求，選用AD669作為最終選用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器件。由于D/A轉(zhuǎn)換器輸出的信號(hào)是離散點(diǎn)構(gòu)成，并且考慮到AD669輸出與后續(xù)的功放大信號(hào)的影響，在AD669輸出端口需要加隔離將高壓信號(hào)隔離開(kāi)，隔離放大器后加濾波器在將AD669輸出的信號(hào)高頻部分濾除，從而得到更加平滑的模擬信號(hào)。無(wú)損隔離放大器IS0124P最大非線(xiàn)性度為0.010%，信噪比為160dB，雙極性輸出，其優(yōu)越性能可滿(mǎn)足本測(cè)試系統(tǒng)要求；而通用UAF42可靈活配置為低通、帶通、高通濾波器，故而選用之。具體框圖如圖2所示。
[0034]所述測(cè)試系統(tǒng)，由D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離放大器和低通濾波器后，須經(jīng)過(guò)功率放大后才能得到大電壓和大電流，才能驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
[0035]所述底層平臺(tái)包括功放電路、模擬量輸出電路、各通道控制繼電器、開(kāi)出電路和開(kāi)入電路。由中間平臺(tái)隔離放大低通濾波電路送來(lái)的低通信號(hào)經(jīng)模擬量輸出電路送功放電路;功放電路與各通道控制繼電器互聯(lián);開(kāi)出電路連接各通道控制繼電器;開(kāi)入電路連接中間平臺(tái)的隔離放大低通濾波電路。
[0036]所述底層平臺(tái)采用進(jìn)口大功率高保真模塊式功率器件作功率輸出級(jí)，結(jié)合合理設(shè)計(jì)的散熱結(jié)構(gòu)，具有足夠大的功率冗余和熱容量。功放電路具有完備的過(guò)熱、過(guò)流、過(guò)壓及短路保護(hù)。當(dāng)電流回路出現(xiàn)過(guò)流，電壓回路出現(xiàn)過(guò)載或短路時(shí)，自動(dòng)限制輸出功率，關(guān)斷整個(gè)功放電路，并給出告警信號(hào)顯示。為防止大電流下長(zhǎng)期工作引起功放電路過(guò)熱，裝置設(shè)置了大電流下軟件限時(shí)。1A及以下輸出時(shí)裝置可長(zhǎng)期工作，當(dāng)電流超過(guò)1A時(shí)，軟件限時(shí)啟動(dòng)，限時(shí)時(shí)間到，軟件自動(dòng)關(guān)閉功率輸出并給出告警指示。輸出電流越大，時(shí)限越短。
[0037]所述測(cè)試系統(tǒng)的底層平臺(tái)功放電路包括電壓功放電路和電流功放電路: a)電壓功放電路設(shè)計(jì):
電壓功放電路包括恒流差分前級(jí)輸入、中間放大級(jí)、輸出級(jí)前級(jí)驅(qū)動(dòng)、限流保護(hù)和后級(jí)輸出放大;輸入信號(hào)進(jìn)入恒流差分前級(jí)輸入，再經(jīng)中間放大級(jí)到輸出級(jí)前級(jí)驅(qū)動(dòng)，輸出級(jí)前級(jí)驅(qū)動(dòng)再到后級(jí)輸出放大的輸入端，后級(jí)輸出放大輸出信號(hào)經(jīng)限流電阻回到后級(jí)輸出放大的輸入端;后級(jí)輸出放大的輸出端即電壓功放輸出。電壓功放原理框圖如圖3所示。
[0038]所述電壓功放電路的相電壓交流輸出O?120V(有效值)，直流輸出O?±160V(有效值)，輸出最大容量為140VA，電源采用±180V雙電源供電。電壓功率放大器采用晶體管一場(chǎng)效應(yīng)功率管制作而成。首先，D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)恒流差分環(huán)節(jié)、中間放大級(jí)環(huán)節(jié)，再通過(guò)前級(jí)驅(qū)動(dòng)，由后級(jí)輸出放大后的電壓。
[0039]b)電流功放電路設(shè)計(jì):
功率放大器電流輸出指標(biāo)為交流O?40A/每相(有效值)，最大輸出容量420VA;三相并聯(lián)O?120A，容量900VA。直流O?±10A/每相，最大輸出電壓20V，供電電源電壓±30V。整個(gè)電流源功率放大器采用晶體管一場(chǎng)效應(yīng)功率管制作而成。首先，D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)中間電壓放大環(huán)節(jié)、電流功率輸出環(huán)節(jié)，輸出放大后的電流。電流功率輸出經(jīng)過(guò)加法器負(fù)反饋給輸入端形成閉環(huán)控制。
[0040]電流功放原理框圖如圖4所示:電流功放電路包括輸入級(jí)、中間電壓放大級(jí)、電流功率輸出電路、限流保護(hù)電路和加法器負(fù)反饋電路。輸入信號(hào)由輸入級(jí)經(jīng)過(guò)中間電壓放大級(jí)到電流功率輸出電路；電流功率輸出電路輸出經(jīng)限流保護(hù)回到電流功率輸出電路和輸入端;電流功率輸出經(jīng)加法器負(fù)反饋電路返回到輸入級(jí)實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋。
[0041]所述上層平臺(tái)通過(guò)工控機(jī)外設(shè)802.1lb無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)的PCI接口連接所述中間平臺(tái)的高速數(shù)字信號(hào)處理器;所述中間平臺(tái)通過(guò)高速數(shù)字信號(hào)處理器的隔離放大低通濾波電路分別連接底層平臺(tái)的模擬量輸出電路、開(kāi)出電路和開(kāi)入電路;并通過(guò)模擬量輸出電路連接功放電路;所述工控機(jī)外設(shè)802.1 Ib無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信連接802.1 Ib終端設(shè)備。
[0042]本實(shí)施例一種網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試方法步驟如下:
(1)設(shè)置好試驗(yàn)類(lèi)型和試驗(yàn)參數(shù);在測(cè)試系統(tǒng)中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試單元庫(kù)，如過(guò)勵(lì)、低勵(lì)、U/f限制、轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)、失磁保護(hù)、過(guò)勵(lì)磁保護(hù)、過(guò)勵(lì)與轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)配合、低勵(lì)與失磁保護(hù)配合、U/f限制與過(guò)勵(lì)磁保護(hù)配合等測(cè)試項(xiàng)目，可以根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目來(lái)自動(dòng)生成測(cè)試單元；
(2)在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和發(fā)變組保護(hù)裝置前各準(zhǔn)備一臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)，兩臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)一臺(tái)設(shè)置為主機(jī)，另一臺(tái)則為從機(jī)，兩臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，對(duì)兩臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行通信調(diào)試，設(shè)置好試驗(yàn)參數(shù)后準(zhǔn)備就緒。
[0043](3)對(duì)從機(jī)點(diǎn)擊“試驗(yàn)開(kāi)始確認(rèn)”按鈕，但從機(jī)此時(shí)還不會(huì)加量，要等到主機(jī)“試驗(yàn)開(kāi)始確認(rèn)”反饋后再進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)主機(jī)點(diǎn)擊“試驗(yàn)開(kāi)始確認(rèn)”按鈕，此確認(rèn)信息將通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信反饋給從機(jī)，從機(jī)收到后給予肯定回復(fù)于主機(jī)，主機(jī)便和從機(jī)幾乎同時(shí)(時(shí)間相差不超過(guò)1ys)開(kāi)始加量，試驗(yàn)按照預(yù)定程序進(jìn)行。
[0044](4)如果勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)限制和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)能夠協(xié)調(diào)配合，那么當(dāng)勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)限制時(shí)間到，將會(huì)發(fā)一個(gè)過(guò)勵(lì)限制開(kāi)出量給主機(jī)測(cè)試系統(tǒng)接收，從機(jī)測(cè)試系統(tǒng)與主機(jī)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，幾乎是同時(shí)兩臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)把轉(zhuǎn)子電流減小至額定狀態(tài)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)也就不能再動(dòng)作了，這就驗(yàn)證了兩者之間的網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能能夠協(xié)調(diào)配合，測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)保存試驗(yàn)結(jié)果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括由嵌入式工控機(jī)及其外設(shè)組成的上層平臺(tái)、高速數(shù)字信號(hào)處理器及其外設(shè)組成的中間平臺(tái)、功率放大器及其保護(hù)電路組成的底層平臺(tái)； 所述上層平臺(tái)采用高性能嵌入式工控機(jī)作為控制微機(jī)，外設(shè)包括主機(jī)和從機(jī);工控機(jī)直接運(yùn)行Windows操作系統(tǒng);通過(guò)PCI接口與中間層控制板進(jìn)行通信，通過(guò)主機(jī)與從機(jī)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信； 所述中間平臺(tái)以高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP56F807為核心，具有多個(gè)I/O 口和多種外圍設(shè)備; 所述底層平臺(tái)以大功率高保真模塊式功率器件作功率輸出級(jí);底層平臺(tái)設(shè)計(jì)了電壓功放電路和電流功放電路； 所述上層平臺(tái)通過(guò)工控機(jī)外設(shè)主機(jī)的PCI接口連接所述中間平臺(tái)的高速數(shù)字信號(hào)處理器;所述中間平臺(tái)通過(guò)高速數(shù)字信號(hào)處理器的隔離放大低通濾波電路分別連接底層平臺(tái)的模擬量輸出電路、開(kāi)出電路和開(kāi)入電路;并通過(guò)模擬量輸出電路連接功放電路;所述工控機(jī)外設(shè)主機(jī)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信連接從機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述主機(jī)和從機(jī)是兩套相同的測(cè)試系統(tǒng);在進(jìn)行網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試時(shí)，其中一臺(tái)設(shè)備放置于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器旁，另一臺(tái)相同的設(shè)備放置于發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)屏旁;兩臺(tái)設(shè)備其中一臺(tái)可設(shè)置為主機(jī)，另一臺(tái)則設(shè)置為從機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述中間平臺(tái)采用高精度D/A轉(zhuǎn)換器，選用AD669作為最終選用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器件；由于D/A轉(zhuǎn)換器輸出的信號(hào)是離散點(diǎn)構(gòu)成，并且考慮到AD669輸出與后續(xù)的功放大信號(hào)的影響，在AD669輸出端口需要加隔離將高壓信號(hào)隔離開(kāi)，隔離放大器后加濾波器在將AD669輸出的信號(hào)高頻部分濾除，從而得到更加平滑的模擬信號(hào)；無(wú)損隔離放大器IS0124P最大非線(xiàn)性度為0.010%，信噪比為160dB，雙極性輸出。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓功放電路包括恒流差分前級(jí)輸入電路、中間放大電路、輸出級(jí)前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路和后級(jí)輸出放大電路。5.D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)恒流差分前級(jí)輸入電路、中間放大級(jí)電路，再通過(guò)輸出級(jí)前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路，由后級(jí)輸出放大后的電壓。6.電壓功放電路的相電壓交流輸出O?120V，直流輸出O?±160V，輸出最大容量為140VA，電源采用±180V雙電源供電；其中電壓功率放大器采用晶體管一場(chǎng)效應(yīng)功率管。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述電流功放電路包括輸入電路、中間電壓放大電路、電流功率輸出電路和加法器負(fù)反饋電路;D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)由輸入電路經(jīng)過(guò)中間電壓放大電路、電流功率輸出電路，輸出放大后的電流;電流功率輸出經(jīng)過(guò)加法器負(fù)反饋電路給輸入端形成閉環(huán)控制;所述電流功放電路的功率放大器電流輸出指標(biāo)為交流O?40A/每相，最大輸出容量420VA;三相并聯(lián)O?120A，容量900VA。8.直流O?±1A/每相，最大輸出電壓20V，供電電源電壓± 30V;整個(gè)電流源功率放大器采用晶體管一場(chǎng)效應(yīng)功率管制作而成。9.一種網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能測(cè)試方法，其特征在于，所述方法的步驟如下: (1)設(shè)置好試驗(yàn)類(lèi)型和試驗(yàn)參數(shù);在測(cè)試系統(tǒng)中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試單元庫(kù)，包括過(guò)勵(lì)、低勵(lì)、u/f限制、轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)、失磁保護(hù)、過(guò)勵(lì)磁保護(hù)、過(guò)勵(lì)與轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)配合、低勵(lì)與失磁保護(hù)配合、U/f限制與過(guò)勵(lì)磁保護(hù)配合測(cè)試項(xiàng)目，根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目自動(dòng)生成測(cè)試單元； (2)在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和發(fā)變組保護(hù)裝置前各準(zhǔn)備一臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)，兩臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)一臺(tái)設(shè)置為主機(jī)，另一臺(tái)則為從機(jī);兩臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，對(duì)兩臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行通信調(diào)試，設(shè)置好試驗(yàn)參數(shù)后準(zhǔn)備就緒； (3)對(duì)從機(jī)點(diǎn)擊“試驗(yàn)開(kāi)始確認(rèn)”按鈕，但從機(jī)此時(shí)還不會(huì)加量，要等到主機(jī)“試驗(yàn)開(kāi)始確認(rèn)”反饋后再進(jìn)行試驗(yàn);對(duì)主機(jī)點(diǎn)擊“試驗(yàn)開(kāi)始確認(rèn)”按鈕，此確認(rèn)信息將通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信反饋給從機(jī)，從機(jī)收到后給予肯定回復(fù)于主機(jī)，主機(jī)便和從機(jī)同時(shí)開(kāi)始加量，試驗(yàn)按照預(yù)定程序進(jìn)行; (4)如果勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)限制和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)能夠協(xié)調(diào)配合，當(dāng)勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)限制時(shí)間到，將會(huì)發(fā)一個(gè)過(guò)勵(lì)限制開(kāi)出量給主機(jī)測(cè)試系統(tǒng)接收，從機(jī)測(cè)試系統(tǒng)與主機(jī)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，幾乎是同時(shí)兩臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)把轉(zhuǎn)子電流減小至額定狀態(tài)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)也就不能再動(dòng)作了，這就驗(yàn)證了兩者之間的網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能能夠協(xié)調(diào)配合，測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)保存試驗(yàn)結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G01R31/34GK105866682SQ201610130329
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月9日
【發(fā)明人】鄒進(jìn), 余侃勝, 謝國(guó)強(qiáng), 徐在德, 桂小智, 熊麗霞, 楊建明, 曹蓓
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司