CN103926443A - 电压跌落的模拟测试电路及方法 - Google Patents

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段大鹏
王鹏
于希娟
赵贺
王语洁
任志刚
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Abstract

本发明公开了一种电压跌落的模拟测试电路及方法,在上述电路中,电压跌落特征参数调节电路,与交流电源和被测试设备串联而成的电路相并联,用于在被测试设备发生电压跌落时,调节一个或多个与电压跌落相对应的特征参数的取值,确定一个或多个特征参数中每个特征参数的极值。根据本发明提供的技术方案,达到了操作简单、实施方便、功能完善和成本低廉的效果。

Description

电压跌落的模拟测试电路及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及通信领域,具体而言,涉及一种电压跌落的模拟测试电路及方法。
背景技术
[0002] 随着社会发展和科技进步,计算机应用技术、自动化控制技术和大功率电力电子技术等高新技术的迅速发展,基于计算机、微处理器的管理、分析、检测、控制的高性能、高度自动化的新型用电设备和各种电力电子设备在电力系统中被大量投入使用。它们对系统干扰非常敏感,比较于相关技术中的用电设备对电能质量的要求更加苛刻。无论系统处于正常稳定运行状态还是故障暂停使用状态,均需确保幅值偏差很小(例如:仅允许在额定值的±10%之间或者更小的范围内波动)的基波正弦电力的可使用性,即高动态恒定特性,多个周期的电压跌落都将影响这些设备的正常工作。
[0003] 在电网实际运行过程中,引起电压跌落的原因主要有:因雷击、外力、设备绝缘损坏等因素引发的短路故障,由此造成的电压跌落幅值大,影响范围较大。与较长时间的供电中断事故相比,电压跌落发生机率更高,应对也较为困难,其重要原因在于当线路发生故障时,通常会造成本线路负荷供电中断或电压跌落,同时还会引发同母线相邻馈线上的不同程度的电压跌落。电压跌落可能会引起敏感负荷的工作中断,造成计算机系统停运、自动化装置停顿或者误动、变频调速器停顿等故障;还会引发接触器脱扣或者低电压保护启动,造成电动机停转、电梯停顿等;以及引发气体放电灯熄灭,造成短时照明中断。因此,电压跌落不仅会造成极大的经济损失,还会对人们的日常生活和生命安全、电气与电子设备的正常运作造成极大的危害。
[0004] 相关技术中公开的电压跌落模拟装置与电压跌落模拟技术主要有以下两种:变压器型形式的电压跌落模拟技术和电力电子器件形式的电压跌落模拟技术,其缺陷在于:
[0005] (I)变压器型形式的电压跌落模拟技术
[0006] 变压器型形式的电压跌落模拟技术的问题主要有以下几点:
[0007] I)这类技术中最常用的开关器件是接触器,其功率范围很大,但是接触器、继电器件由于自身结构的原因,动作时间难以精确控制,同时接触器等器件使用寿命有限,易受环境因素影响,因此,目前较为先进的此类技术使用电子开关,例如:静态开关(双向晶闸管)
坐寸ο
[0008] 2)此项技术运用在功率较大的场景下,将会导致变压器的体积和重量过大,不便携带。同时对于普通变压器,变比是不可调的,因而也只能获得固定的电压跌落深度,而且对于带中心抽头的变压器,设计和工艺要更复杂一些。采用半控型器件晶闸管组成交流开关时,电压的切换只能发生在输出电压或电流的过零点,无法对电压跌落的相位进行控制。
[0009] (2)电力电子器件形式的电压跌落模拟技术
[0010] 电力电子变换形式的电压跌落装置,通常采用功率二极管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等作为开关器件,但是受器件功率的制约,功率等级严重受限。IGBT等电力电子器件成本较高。发明内容
[0011] 本发明提供了一种电压跌落的模拟测试电路及方法,以至少解决相关技术中对于电压跌落过程中与电压跌落相对应的一个或多个特征参数取值的可控性较差的问题。
[0012] 根据本发明的一个方面,提供了一种电压跌落的模拟测试电路。
[0013] 根据本发明的电压跌落的模拟测试电路包括:电压跌落特征参数调节电路,与交流电源和被测试设备串联而成的电路相并联,用于在被测试设备发生电压跌落时,调节一个或多个与电压跌落相对应的特征参数的取值,确定一个或多个特征参数中每个特征参数的极值。
[0014] 优选地,电压跌落特征参数调节电路包括:自耦调压器;自耦调压器,用于调节被测试设备的电压跌落的幅值。
[0015] 优选地,电压跌落特征参数调节电路包括:至少一个开关;至少一个开关,用于调节被测试设备的电压跌落的相角和/或电压跌落的持续时间。
[0016] 优选地,至少一个开关为三端双向可控硅开关。
[0017] 优选地,电压跌落特征参数调节电路包括:自耦调压器、第一开关和第二开关,其中,自耦调压器的一端与交流电源的一端相连接,自耦调压器的另一端与第二开关的一个接线端相连接,第二开关的另一个接线端与被测试设备的一端相连接,第一开关的一个接线端与交流电源的一端相连接,第一开关的另一个接线端与被测试设备的一端相连接。
[0018] 根据本发明的另一方面,提供了一种电压跌落的模拟测试方法。
[0019] 根据本发明的电压跌落的模拟测试方法包括:确定被测试设备发生电压跌落;调节电压跌落过程中与电压跌落相对应的一个或多个特征参数的取值,分别确定一个或多个特征参数中每个特征参数的极值。
[0020] 优选地,调节电压跌落过程中与电压跌落相对应的一个或多个特征参数的取值,分别确定一个或多个特征参数中每个特征参数的极值包括:调节电压跌落的幅值和电压跌落的持续时间,确定对电压跌落敏感的相角的极值;根据相角的极值确定幅值的极值与持续时间的极值。
[0021] 优选地,调节电压跌落的幅值和电压跌落的持续时间,确定对电压跌落敏感的相角的极值包括:调节电压跌落的幅值和电压跌落的持续时间,获取电压跌落的相角对电压跌落的敏感区域;在敏感区域中确定对电压跌落最敏感的相角。
[0022] 优选地,根据相角的极值确定幅值的极值与持续时间的极值包括:在相角的极值保持不变的情况下,依次选取幅值;根据选取的幅值对持续时间进行调节依次获取与选取的幅值相对应的持续时间的极值;在选取的幅值中确定幅值的极值,获取与确定的幅值的极值相对应的持续时间的极值。
[0023] 优选地,在调节电压跌落过程中与电压跌落相对应的一个或多个特征参数的取值,分别确定一个或多个特征参数中每个特征参数的极值之后,还包括:获取被测试设备恢复正常运行的起始时刻。
[0024] 通过本发明,采用电压跌落特征参数调节电路,与交流电源和被测试设备串联而成的电路相并联,用于在被测试设备发生电压跌落时,调节一个或多个与电压跌落相对应的特征参数的取值,确定一个或多个特征参数中每个特征参数的极值,解决了相关技术中对于电压跌落过程中与电压跌落相对应的一个或多个特征参数取值的可控性较差的问题,进而达到了操作简单、实施方便、功能完善和成本低廉的效果。
附图说明
[0025] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0026] 图1是根据本发明实施例的电压跌落的模拟测试电路的示意图;
[0027] 图2是根据本发明优选实施例的电压跌落的模拟测试电路的示意图;以及
[0028] 图3是根据本发明实施例的电压跌落的模拟测试方法的流程图。
具体实施方式
[0029] 下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030] 图1是根据本发明实施例的电压跌落的模拟测试电路的示意图。如图1所示,该电压跌落的模拟测试电路可以包括:电压跌落特征参数调节电路,与交流电源和被测试设备串联而成的电路相并联,用于在被测试设备发生电压跌落时,调节一个或多个与电压跌落相对应的特征参数的取值,确定一个或多个特征参数中每个特征参数的极值。
[0031] 相关技术中,对于电压跌落过程中与电压跌落相对应的一个或多个特征参数取值的可控性较差。采用如图1所示的电路,针对现有各种电压跌落发生器的局限性,结合现场测试经验与实际情况,采用电压跌落特征参数调节电路,与交流电源和被测试设备串联而成的电路相并联,用于在被测试设备发生电压跌落时,调节一个或多个与电压跌落相对应的特征参数(例如:相角、幅值和时间)的取值,确定一个或多个特征参数中每个特征参数的极值,解决了相关技术中对于电压跌落过程中与电压跌落相对应的一个或多个特征参数取值的可控性较差的问题,进而达到了操作简单、实施方便、功能完善和成本低廉的效果。
[0032] 在优选实施例中,基于单片机控制,应用绝缘栅双极晶体管(IGBT)开发电压跌落模拟电路,具备可调相角、幅值和时间功能,满足相关试验精度要求。
[0033] 在优选实施过程中,上述特征参数可以包括但不限于以下至少之一:
[0034] 特征参数一、电压跌落的幅值;
[0035] 特征参数二、电压跌落的相角;
[0036] 特征参数三、电压跌落的持续时间。
[0037] 上述电压跌落特征参数调节电路的主要特征参数的取值范围如下:
[0038] ( I)跌落幅值范围:0-100% ;
[0039] (2)跌落持续时间范围:lms-5min,分辨率:10μ s ;
[0040] (3)跌落相角范围:0-359°,分辨率:1° ;
[0041] (4)输出电流:100A。
[0042] 优选地,上述电压跌落特征参数调节电路可以包括:自耦调压器;该自耦调压器,用于调节被测试设备的电压跌落的幅值,便于电压跌落步长的自行设置。由于电压跌落幅值范围达到了 0-100%,使得电压跌落范围可以满足各种设备的测试需求,由此克服了相关技术中的电压跌落发生器电压跌落档位少和跌落程度低的问题。[0043] 优选地,上述电压跌落特征参数调节电路可以包括:至少一个开关;该至少一个开关,用于调节被测试设备的电压跌落的相角和/或电压跌落的持续时间。由此,电压跌落持续时间范围可以自行设置,其范围:lms-5min,远高于目前现有的电压跌落发生器的跌落持续时间,能够满足瞬时跌落、暂时跌落和短时跌落等各种不同时间长度的测试要求;时间调节的分辨率10 μ S,从而确保跌落时间的精确程度很高。与此同时,在本发明提供的技术方案中,电压跌落的相角的范围:0-359°,分辨率1°,可调范围明显加大而且分辨率较高,可以精确和完善地测试跌落相角对被测试设备运行的影响。
[0044] 在优选实施过程中,上述至少一个开关可以为但不限于:三端双向可控硅开关。
[0045] 不仅如此,通过本发明所提供的技术方案,由于采用基于单片机控制,应用IGBT开发了电压跌落模拟测试电路,控制系统和电路结构简单,成本也较为低廉,摆脱了相关技术中的电压跌落发生器的价格昂贵、控制系统和电路结构复杂的困扰。
[0046] 优选地,图2是根据本发明优选实施例的电压跌落的模拟测试电路的示意图。如图2所示,在上述电压跌落的模拟测试电路中的电压跌落特征参数调节电路可以包括:自耦调压器、第一开关和第二开关,其中,自耦调压器的一端与交流电源的一端相连接,自耦调压器的另一端与第二开关的一个接线端相连接,第二开关的另一个接线端与被测试设备的一端相连接,第一开关的一个接线端与交流电源的一端相连接,第一开关的另一个接线端与被测试设备的一端相连接。
[0047] 在优选实施例中,上述电压跌落特征参数调节电路可以使用IGBT实现两个开关按照反相逻辑的开通或闭合。通过自耦调压器调节电压跌落的幅值以及通过与系统电压同步并控制开关开、断时刻调节电压跌落发生的相角和持续时间。在第一开关与第二开关的开、断控制中,设置了 IGBT的死区保护。
[0048] 图3是根据本发明实施例的电压跌落的模拟测试方法的流程图。如图3所示,该方法可以包括以下处理步骤:
[0049] 步骤S302:确定被测试设备发生电压跌落;
[0050] 步骤S304:调节电压跌落过程中与电压跌落相对应的一个或多个特征参数的取值,分别确定一个或多个特征参数中每个特征参数的极值。
[0051] 采用如图3所示的方法,解决了相关技术中对于电压跌落过程中与电压跌落相对应的一个或多个特征参数取值的可控性较差的问题,进而达到了操作简单、实施方便、功能完善和成本低廉的效果。
[0052] 优选地,在步骤S304中,调节电压跌落过程中与电压跌落相对应的一个或多个特征参数的取值,分别确定一个或多个特征参数中每个特征参数的极值可以包括以下操作:
[0053] 步骤S1:调节电压跌落的幅值和电压跌落的持续时间,确定对电压跌落敏感的相角的极值;
[0054] 步骤S2:根据相角的极值确定幅值的极值与持续时间的极值。
[0055] 在优选实施例中,在对被测试设备进行电压跌落测试时,首先通过测试确定引起该被测试设备熄灭最敏感的跌落相角。然后,在该相角下利用测试电路模拟发生不同幅值、不同持续时间的电压跌落以及被测试设备的耐受能力,并最终确定允许跌落的幅值和持续时间的极值。
[0056] 优选地,在步骤SI中,调节电压跌落的幅值和电压跌落的持续时间,确定对电压跌落敏感的相角的极值可以包括以下步骤:
[0057] 步骤Sll:调节电压跌落的幅值和电压跌落的持续时间,获取电压跌落的相角对电压跌落的敏感区域;
[0058] 步骤S12:在敏感区域中确定对电压跌落最敏感的相角。
[0059] 优选地,在步骤S2中,根据相角的极值确定幅值的极值与持续时间的极值可以包括以下操作:
[0060] 步骤S21:在相角的极值保持不变的情况下,依次选取幅值;
[0061] 步骤S22:根据选取的幅值对持续时间进行调节依次获取与选取的幅值相对应的持续时间的极值;
[0062] 步骤S23:在选取的幅值中确定幅值的极值,获取与确定的幅值的极值相对应的持续时间的极值。
[0063] 优选地,在步骤S304,调节电压跌落过程中与电压跌落相对应的一个或多个特征参数的取值,分别确定一个或多个特征参数中每个特征参数的极值之后,还可以包括以下处理:获取被测试设备恢复正常运行的起始时刻。
[0064] 在优选实施例中,试验电压等级为系统标称电压Ue=220V。被测试设备通电运行稳定后开始测试。针对跌落幅值、持续时间、跌落相角三个特征参数进行组合试验,每个组合进行三次,两次试验之间最小时间间隔依被测试设备的特性而不同,试验中记录被测试设备的电压和电流波形;引起被测试设备故障发生的跌落相角、跌落幅值和持续时间以及被测试设备恢复正常运行的重启时间。具体的操作流程如下:
[0065] 首先,将跌落幅值和持续时间调整到对相角的敏感区域,测试确定引起被测试设备故障的极端跌落相角,即对电压跌落最敏感的相角。测试步长:1°,范围:0-360° ;
[0066] 其次,锁定在已经确定的极端跌落相角,设置一个电压跌落幅值,调整电压跌落的持续时间,测试确定在上述跌落幅值下引起被测试设备发生故障的最短持续时间;
[0067] 然后,调节电压的跌落幅值的设置,继续对电压跌落的持续时间进行测试。跌落幅值调整步长:5%Ue,范围:0_95%Ue (关键点插值步长:l%Ue)。
[0068] 需要说明的是,本发明所提供的技术方案操作简单、实施方便、功能完善和成本低廉,还可以用来测试其他类型的设备,例如:计算机、二次控制设备、音视频设备等对电压的敏感程度特性。本发明已经实现了对节能灯、气体放电灯、白炽灯、LED灯类等各种照明设备的测试。针对跌落幅值、持续时间、跌落相角三个特征参数进行组合试验,记录被试灯具的电压和电流波形;引起熄灭发生的跌落相角、跌落幅值和持续时间以及被测试灯具熄灭后恢复正常运行的重启时间,测试照明负荷的耐受能力,并最终确定允许跌落幅值和持续时间的极值,获取了电网电压跌落对各种照明设备的影响程度。
[0069] 从以上的描述中,可以看出,上述实施例实现了如下技术效果(需要说明的是这些效果是某些优选实施例可以达到的效果):解决了相关技术中对于电压跌落过程中与电压跌落相对应的一个或多个特征参数取值的可控性较差的问题,进而达到了操作简单、实施方便、功能完善和成本低廉的效果。
[0070] 显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,并且在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0071] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电压跌落的模拟测试电路,其特征在于,包括: 电压跌落特征参数调节电路,与交流电源和被测试设备串联而成的电路相并联,用于在所述被测试设备发生电压跌落时,调节一个或多个与电压跌落相对应的特征参数的取值,确定所述一个或多个特征参数中每个特征参数的极值。
2.根据权利要求1所述的模拟测试电路,其特征在于,所述电压跌落特征参数调节电路包括:自耦调压器; 所述自耦调压器,用于调节所述被测试设备的电压跌落的幅值。
3.根据权利要求1或2所述的模拟测试电路,其特征在于,所述电压跌落特征参数调节电路包括:至少一个开关; 所述至少一个开关,用于调节所述被测试设备的电压跌落的相角和/或电压跌落的持续时间。
4.根据权利要求3所述的模拟测试电路,其特征在于,所述至少一个开关为三端双向可控硅开关。
5.根据权利要求1所述的模拟测试电路,其特征在于,所述电压跌落特征参数调节电路包括:自耦调压器、第一开关和第二开关,其中,所述自耦调压器的一端与所述交流电源的一端相连接,所述自耦调压器的另一端与所述第二开关的一个接线端相连接,所述第二开关的另一个接线端与所述被测试设备的一端相连接,所述第一开关的一个接线端与所述交流电源的所述一端相连接 ,所述第一开关的另一个接线端与所述被测试设备的所述一端相连接。
6.—种电压跌落的模拟测试方法,其特征在于,包括: 确定被测试设备发生电压跌落; 调节电压跌落过程中与电压跌落相对应的一个或多个特征参数的取值,分别确定所述一个或多个特征参数中每个特征参数的极值。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,调节电压跌落过程中与电压跌落相对应的一个或多个特征参数的取值,分别确定所述一个或多个特征参数中每个特征参数的极值包括: 调节电压跌落的幅值和电压跌落的持续时间,确定对电压跌落敏感的相角的极值; 根据所述相角的极值确定所述幅值的极值与所述持续时间的极值。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,调节所述电压跌落的幅值和所述电压跌落的持续时间,确定对电压跌落敏感的所述相角的极值包括: 调节所述电压跌落的幅值和所述电压跌落的持续时间,获取所述电压跌落的相角对所述电压跌落的敏感区域; 在所述敏感区域中确定对电压跌落最敏感的相角。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,根据所述相角的极值确定所述幅值的极值与所述持续时间的极值包括: 在所述相角的极值保持不变的情况下,依次选取所述幅值; 根据选取的幅值对所述持续时间进行调节依次获取与所述选取的幅值相对应的持续时间的极值; 在所述选取的幅值中确定所述幅值的极值,获取与确定的所述幅值的极值相对应的所述持续时间的极值。
10.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在调节电压跌落过程中与电压跌落相对应的所述一个或多个特征参数的取值,分别确定所述一个或多个特征参数中每个特征参数的极值之后,还包括: 获取所述被测试设备恢复正常运行的起始时刻。
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