CN105182180B - 一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，包括：上位机、主控处理模块、电压过零比较模块、电压互感模块、驱动模块、双向可控硅开关模块、接触器模块以及电源模块；主控处理模块经以太网连接至上位机，并分别与电压过零比较模块以及驱动模块相连；电压过零比较模块经电压互感模块接入一次侧母线末端；驱动模块分别与接触器模块以及双向可控硅开关模块相连；双向可控硅开关模块串联于一次侧母线末端；电源模块分别与主控处理模块、电压过零比较模块以及驱动模块相连。本发明所提出的一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，有效地改善了故障模拟器的暂态波形以及实现了故障相角的精确控制。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统配电网领域，特别是一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统。
背景技术
在实际配网线路上进行故障模拟虽然可以得到较为可靠的实验数据，但是实际配电网的故障是随机且不可控的，对于配电网故障的研究很难在实际系统中进行。因此，若研究人员需要对配电网某种故障或者某些故障做系统的研究，搭建实物化的基于10kV配网的动态模拟仿真模型是十分必要的。实验平台通过标幺值等效的方法将10kV配网电压等级降为更为安全的0.4kV。对于仿真系统而言，需要一个能够模拟诸如单相、两相、三相故障、精确控制故障相角且可以控制多种不同接地电阻的故障模拟装置，实现在动态模拟系统中研究人员可以按照课题需要控制研究各种不同故障。
但是现有的技术往往采用接触器模拟故障，由于其时间离散性大所以对短路电路的控制通常采用随机合闸的方式，不能实现短路相角的控制。通过研究发现，不同的短路相角会对短路波形产生很大的影响，不能重复两次相同的实验。而且，接触器作为机械开关必然存在抖动现象，导致短路电流的暂态波形效果不理想。目前市场中没有合适的用于配电网动态模拟系统的故障模拟器，基于0.4kV配网动模实验平台的故障模拟器很少见，而且现有设计均采用接触器作为模拟器的开关器件，接触器导通时间离散性大，很难精确控制合闸相角且合闸时存在抖动现象暂态特性不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，以克服现有技术存在的缺陷.
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，包括：上位机、主控处理模块、电压过零比较模块、电压互感模块、驱动模块、双向可控硅开关模块、接触器模块以及电源模块；所述控处理模块经以太网连接至所述上位机；所述主控处理模块还分别与所述电压过零比较模块以及所述驱动模块相连；所述电压过零比较模块经所述电压互感模块接入一次侧母线末端；所述驱动模块分别与所述接触器模块以及所述双向可控硅开关模块相连；所述双向可控硅开关模块还串联于一次侧母线末端；所述电源模块分别与所述主控处理模块、所述电压过零比较模块以及所述驱动模块相连。
在本发明一实施例中，所述主控处理模块为一STM32F103ZET6微控制器；所述主控处理模块经一W5200接入以太网中，与所述上位机相连；所述W5200的nSCS端、SCLK端、MISO端以及MOSI端分别对应接入所述STM32F103ZET6微控制器的PA4端、PA5端、PA6端以及PA7端；所述W5200的nINT端、PWDN端以及nRESET端分别对应接入所述STM32F103ZET6微控制器的PB0端、PB1端以及PB2引脚。
在本发明一实施例中，所述双向可控硅开关模块包括第一被控单元、第二被控单元、第三被控单元以及第四被控单元；所述第一被控单元包括分别对应串联于所述一次侧母线末端中A线、B线以及C线的第一开关KS1、第二开关KS2以及第三开关KS3；所述第二被控单元包括第四开关KS4、第五开关KS5以及第六开关KS6；所述第四开关KS4的一端、所述第五开关KS5的一端以及所述第六开关KS6的一端分别对应连接至所述第一开关KS1的一端、所述第二开关KS2的一端以及所述第三开关KS3的一端；所述第三被控单元包括第七开关KS7、第八开关KS8以及第九开关KS9；所述第七开关KS7的一端、所述第八开关KS8的一端以及所述第九开关KS9的一端分别对应连接至所述第一开关KS1的另一端、所述第二开关KS2的另一端以及所述第三开关KS3的另一端；所述第四被控单元包括第十开关KS10以及第十一开关KS11；所述第十开关KS10的一端分别与所述第四开关KS4的另一端、所述第五开关KS5的另一端以及所述第六开关KS6的另一端相连；所述第十一开关KS11的一端分别与所述第七开关KS7的另一端、所述第八开关KS8的另一端以及所述第九开关KS9的另一端相连。
在本发明一实施例中，所述接触器模块包括第十二开关KS12、第十三开关KS13、第十四开关KS14、第一电阻以及第二电阻；所述第十二开关KS12的一端、所述第十三开关KS13的一端以及所述第十四开关KS14的一端相连，并分别连接至所述第十开关KS10的另一端以及所述第十一开关KS11的另一端；所述第十三开关KS13的另一端经所述第一电阻连接至所述第十二开关KS12的另一端；所述第十四开关KS14的另一端经所述第二电阻连接至所述第十二开关KS12的另一端；所述第十二开关KS12的另一端接地。
在本发明一实施例中，所述驱动模块包括第一至第十四驱动单元；所述第一至第十四驱动单元均包括一驱动电路；所述驱动电路包括：第一二极管、第二二极管、第一光耦合器以及达林顿管；所述第一二极管的阴极与所述第一光耦合器的第一端相连，并接入所述电源模块的第三输出端；所述第一二极管的阳极与所述第一光耦合器的第二端相连，并作为所述驱动电路的输入端；所述第一光耦合器的第三端与所述电源模块的第四输出端相连；所述第一光耦合器的第四端分别经第三电阻接地以及经第四电阻接入所述达林顿管的第一端；所述达林顿管的第二端经第五电阻接入所述电源模块的第四输出端，且所述达林顿管的第二端与所述第二二极管的阴极相连；所述达林顿管的第三端与所述第二二极管的阳极相连，并作为所述驱动电路的输出端。
在本发明一实施例中，所述第一至第十四驱动单元中驱动电路的输出端分别对应接入所述第一开关KS1至所述第十四开关KS14的控制端；所述第一至第三驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC0端、PC1端以及PC2端；所述第四至第六驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC3端、PC4端以及PC5端；所述第七至第九驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC6端、PC7端以及PC8端；所述第十至第十一驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC9端以及PC10端；所述第十二至第十四驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC13端以及PC15端。
在本发明一实施例中，所述电压互感模块包括一BingZi S1202隔离变压器；所述BingZi S1202隔离变压器的输入端分别连接至A线以及B线，其输出端连接至所述电压过零比较模块。在本发明一实施例中，所述电压过零比较模块包括依次相连的两级滤波电路、限幅电路、过零比较器以及光电耦合器隔离电路；所述两级滤波电路中的第六电阻的一端分别与第一电容的一端、第二电容的一端以及第七电阻的一端相连；所述第六电阻的另一端作为所述两级滤波电路的输入端，与所述电压互感模块相连；所述第一电容的另一端以及所述第二电容的另一端均接地；所述限幅电路中的第三二极管的阳极分别与所述第七电阻的另一端以及第四二极管的阴极相连；所述第三二极管的阴极与所述第四二极管的阳极均接地；所述过零比较器中的第九电阻的一端与所述第四二极管的阴极相连，另一端连接至运放LM324N的反向输入端；所述运放LM324N的正向输入端分别与第八电阻的一端、第十电阻的一端、第三电容的一端相连；所述第八电阻的另一端接地；所述运放LM324N的电源端与所述电源模块的第八输出端相连；所述第十电阻的另一端以及所述第三电容的另一端相连，并接入第十一电阻的一端；所述光电耦合器隔离电路中的第五二极管的阴极与所述第十一电阻的另一端相连，并接入第二光耦合器第二端；所述第五二极管的阳极接地；所述第二光耦合器的第一端经第十二电阻接入所述电源模块的第八输出端；所述第二光耦合器的第四端接地；所述第二光耦合器的第三端分别与第十三电阻的一端以及第十四电阻的一端相连；所述第十三电阻的另一端接入所述电源模块的第三输出端；所述第十四电阻的另一端与第四电容的一端相连，并接入STM32F103ZET6微控制器的PB5端；所述第四电容的另一端接地。
在本发明一实施例中，所述电源模块包括一AC/DC开关电源模块SD-120-12，将220V交流辅助电源降为12V，并将该AC/DC开关电源模块SD-120-12的输出端作为所述电源模块的第一输出端；所述AC/DC开关电源模块SD-120-12的输出端连接至第一电源输出单元输入端；所述第一电源输出单元的输出端作为所述电源模块的第二输出端，且分别与第二至第七电源输出单元的输入端相连；所述第二至第七电源输出单元的输出端分别对应作为所述电源模块的第三至第八输出端。
在本发明一实施例中，所述第一电源输出单元包括一LM2596S-5.0；所述第二电源输出单元包括一DY05S5-2W与一LM1117-3.3；所述第三至所述第七电源输出单元均包括一DY05S5-2W。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明所提出的一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，采用电力电子器件双向可控硅开关作为故障模拟器模块的开关器件，利用其导通时间离散性小、无抖动现象等优异的开关特性，使得暂态和稳态故障波形与实际短路故障波形更为吻合，有效地改善了故障模拟器的暂态波形以及实现了故障相角的精确控制，有很强的现实意义和实用价值。此外，还实现了故障移相功能，通过上位机设置故障相角，进一步实现了对不同相角类型的故障模拟的精确控制。而且，本发明所提出的一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，实现了多达12种故障类型模拟，以及3种接地电阻选择，可满足绝大多数用户对于故障实验的需求。
附图说明
图1为本发明中用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统接入配电网动态模拟系统的连接示意图。
图2为本发明中用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统经以太网与上位机相连的连接示意图。
图3为本发明中用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统的电路原理图。
图4为本发明中用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统中主控处理模块的电路图。
图5为本发明中用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统中W5200的电路原理图。
图6为本发明中用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统中电压过零比较模块以及电压互感模块电路图。
图7为本发明中用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统中电源模块的电路图。
图8为本发明中用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统中驱动电路的电路图。
【标号说明】：1-上位机；2-主控处理模块；3-电压过零比较模块；4-电压互感模块；5-驱动模块；51-驱动电路输入端；52-驱动电路光电耦合器触发电路；53-驱动电路的放大电路；54-驱动电路输出端；6-双向可控硅开关模块；7-接触器模块；8-电源模块。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明提供一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，如图1~3所示，包括：上位机1、主控处理模块2、电压过零比较模块3、电压互感模块4、驱动模块5、双向可控硅开关模块6、接触器模块7以及电源模块8；所述主控处理模块经以太网连接至所述上位机；所述主控处理模块还分别与所述电压过零比较模块以及所述驱动模块相连；所述电压过零比较模块经所述电压互感模块接入一次侧母线末端或线路上；所述驱动模块分别与所述接触器模块以及所述双向可控硅开关模块相连；所述双向可控硅开关模块还串联于一次侧母线末端或线路上，实现母线或线路上各种不同故障模拟的需求；所述电源模块分别与所述主控处理模块、所述电压过零比较模块以及所述驱动模块相连。
进一步的，在本实施例中，如图4所示，所述主控处理模块为一STM32F103ZET6微控制器；该微控制器是具有32位微控制器，采用Cortex-M3内核，144个引脚，512K的程序存储器，64KB的静态随机存储器（SRAM），3个37.5Mb/s的SPI。集成了单周期DSP指令和FPU（浮点单元），支持复杂算法的计算，有利于快速计算不同相角对应的延时时间。如图5所示，所述主控处理模块经一W5200接入以太网中，支持全硬件TCP/IP的W5200由其RJ-45网络接口通过普通网线接入以太网，数据通过其物理层（PHY）、数据链路层（MAC）及TCP/IP协议栈（TCP/IP CORE）后由SPI接口将数据传递给主控处理模块，实现主控处理模块的以太网连接；所述W5200的nSCS端、SCLK端、MISO端以及MOSI端分别对应接入所述STM32F103ZET6微控制器的PA4端、PA5端、PA6端以及PA7端；所述W5200的nINT端、PWDN端以及nRESET端分别对应接入所述STM32F103ZET6微控制器的PB0端、PB1端以及PB2引脚。主控处理模块通过接收上位机发送的故障指令，结合制定的通信规约解析上位机数据报命令，以执行指定故障。
进一步的，在本实施例中，如图3所示，所述双向可控硅开关模块包括第一被控单元、第二被控单元、第三被控单元以及第四被控单元，分别对应图中的组1、组2、 组3以及组4；所述第一被控单元包括分别对应串联于所述一次侧母线末端中A线、B线以及C线的第一开关KS1、第二开关KS2以及第三开关KS3；所述第二被控单元包括第四开关KS4、第五开关KS5以及第六开关KS6；所述第四开关KS4的一端、所述第五开关KS5的一端以及所述第六开关KS6的一端分别对应连接至所述第一开关KS1的一端、所述第二开关KS2的一端以及所述第三开关KS3的一端；所述第三被控单元包括第七开关KS7、第八开关KS8以及第九开关KS9；所述第七开关KS7的一端、所述第八开关KS8的一端以及所述第九开关KS9的一端分别对应连接至所述第一开关KS1的另一端、所述第二开关KS2的另一端以及所述第三开关KS3的另一端；所述第四被控单元包括第十开关KS10以及第十一开关KS11；所述第十开关KS10的一端分别与所述第四开关KS4的另一端、所述第五开关KS5的另一端以及所述第六开关KS6的另一端相连；所述第十一开关KS11的一端分别与所述第七开关KS7的另一端、所述第八开关KS8的另一端以及所述第九开关KS9的另一端相连。在本实施例中，第一开关KS1至第十一开关KS11均采用KSQ200A/1600V,稳态工作电压可达200A，工作耐压1600V，耐受电流峰值达400A，可通过配电网动模系统的故障电流。
进一步的，在本实施例中，如图3所示，所述接触器模块包括第十二开关KS12、第十三开关KS13、第十四开关KS14、第一电阻以及第二电阻；所述第十二开关KS12的一端、所述第十三开关KS13的一端以及所述第十四开关KS14的一端相连，并分别连接至所述第十开关KS10的另一端以及所述第十一开关KS11的另一端；所述第十三开关KS13的另一端经所述第一电阻连接至所述第十二开关KS12的另一端；所述第十四开关KS14的另一端经所述第二电阻连接至所述第十二开关KS12的另一端；所述第十二开关KS12的另一端接地。在本实施例中，第十二开关KS12至第十四开关KS14均采用交流接触器ABB A32D-30-10，工作电压220V，额定电流32A；第一电阻采用一小电阻，第二电阻采用一大电阻。对于接地电阻的控制，正常工作时，仅闭合三个开关KS12、KS13以及KS14中的一个，分别为直接接地、小电阻接地以及大电阻接地三种类型。
进一步的，在本实施例中，如图3、图4以及图8所示，所述驱动模块包括第一至第十四驱动单元；所述第一至第十四驱动电路均包括一驱动电路；所述驱动电路包括：第一二极管D1、第二二极管D4、第一光耦合器U1以及达林顿管Q1；所述第一二极管D1的阴极与所述第一光耦合器U1的第一端相连，并接入所述电源模块的第三输出端；所述第一二极管D1的阳极与所述第一光耦合器U1的第二端相连，并作为所述驱动电路的输入端；所述第一光耦合器U1的第三端与所述电源模块的第四输出端相连；所述第一光耦合器U1的第四端分别经第三电阻R7接地以及经第四电阻R4接入所述达林顿管Q1的第一端；所述达林顿管Q1的第二端经第五电阻R1接入所述电源模块的第四输出端，且所述达林顿管Q1的第二端与所述第二二极管D4的阴极相连；所述达林顿管Q1的第三端与所述第二二极管D 4的阳极相连，并作为所述驱动电路的输出端。
进一步的，在本实施例中，所述第一至第十四驱动单元中驱动电路的输出端分别对应接入所述第一开关KS1至所述第十四开关KS14的控制端；所述第一至第三驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC0端、PC1端以及PC2端；所述第四至第六驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC3端、PC4端以及PC5端；所述第七至第九驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC6端、PC7端以及PC8端；所述第十至第十一驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC9端以及PC10端；所述第十二至第十四驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC13端至PC15端。
进一步的，在本实施例中，如图8所示，51为控制信号输入部分，接入CPU的I/O口引脚；模拟短路故障时，系统对双向可控硅导通延时、开通阳极电压下降率、开通阳极电流上升率都要求苛刻，必须提供合适的驱动信号。双向可控硅驱动电路采用光电耦合器触发电路52，具有体积小、电气隔离、抗干扰性能好等优点，采用其组成的驱动电路可以省掉同步变压器和脉冲变压器，电路简单、紧凑、小型化。驱动电路的放大电路53中的TIP122为达灵顿结构具有很高的放大系数，保证触发波形的陡度。54为驱动信号输出部分，分别接入双向可控硅和接触器的控制端口。
进一步的，在本实施例中，如图6所示，所述电压互感模块包括一BingZi S1202隔离变压器；所述BingZi S1202隔离变压器的输入端分别连接至A线以及B线，其输出端连接至所述电压过零比较模块。在本实施例中，一次侧输入电压380V，输出电压6V。互感器前端取AB线电压，将电压降为有效值为6V左右的输入过零比较器模块。
进一步的，在本实施例中，如图6所示，所述电压过零比较模块包括依次相连的两级滤波电路、限幅电路、过零比较器以及光电耦合器隔离电路。在本实施例中，两级滤波电路可以有效滤去采样波形中的杂波，提高判断精度；限幅电路用以限制集成运放的差模输入电压，保护其输入级；过零比较器中的放大器LM324接为过零比较器形式，将输入的正弦波信号转化为方波信号，输出到电耦合器隔离电路进行光电耦合器隔离后接入主控处理模块中的PB5端，经过变压器与光耦的两级隔离，保护单片机引脚不受高压侧电磁干扰，保证其对逻辑电平的准确判断。
进一步的，在本实施例中，如图6所示，所述两级滤波电路中的第六电阻R13的一端分别与第一电容C5的一端、第二电容C6的一端以及第七电阻R14 的一端相连；所述第六电阻R13的另一端作为所述两级滤波电路的输入端，与所述电压互感模块相连；所述第一电容C5的另一端以及所述第二电容C6的另一端均接地；所述限幅电路中的第三二极管D1的阳极分别与所述第七电阻R14的另一端以及第四二极管D2的阴极相连；所述第三二极管D1的阴极与所述第四二极管D4的阳极均接地；所述过零比较器中的第九电阻R15的一端与所述第四二极管D2的阴极相连，另一端连接至运放LM324N的反向输入端；所述运放LM324N的正向输入端分别与第八电阻R19的一端、第十电阻R11的一端、第三电容C1的一端相连；所述第八电阻R19的另一端接地；所述运放LM324N的电源端与所述电源模块的第八输出端相连；所述第十电阻R11的另一端以及所述第三电容C1的另一端相连，并接入第十一电阻R9的一端；所述光电耦合器隔离电路中的第五二极管T3的阴极与所述第十一电阻R9的另一端相连，并接入第二光耦合器U19第二端；所述第五二极管T3的阳极接地；所述第二光耦合器U19的第一端经第十二电阻R5接入所述电源模块的第八输出端；所述第二光耦合器U19的第四端接地；所述第二光耦合器U19的第三端分别与第十三电阻R3的一端以及第十四电阻R7的一端相连；所述第十三电阻R3的另一端接入所述电源模块的第三输出端；所述第十四电阻R7的另一端与第四电容C3的一端相连，并接入STM32F103ZET6微控制器的PB5端；所述第四电容C3的另一端接地。
进一步的，在本实施例中，如图7所示，所述电源模块包括一AC/DC开关电源模块SD-120-12，将220V交流辅助电源降为12V，并将该AC/DC开关电源模块SD-120-12的输出端作为所述电源模块的第一输出端，输出+12V电压；所述AC/DC开关电源模块SD-120-12的输出端连接至第一电源输出单元输入端，即LM2596S-5.0的IN端；所述第一电源输出单元的输出端作为所述电源模块的第二输出端，输出+5V电压，且分别与第二至第七电源输出单元的输入端相连，即分别对应与U11、U14、U15、U16、U17以及U18的Vin+端相连；所述第二至第七电源输出单元的输出端分别对应作为所述电源模块的第三至第八输出端，如图7中的+3.3V-C、+5V-X、+5V-Y、+5V-Z、+5V-N以及+5V-CY。在本实施例中，电源输入为动模系统的220V交流辅助电源提供，先通过AC/DC开关电源模块SD-120-12将电压降为12V，给接触器对应连接的驱动电路使用，再由LM2596将电压降为+5V，其中+5V电压分别经过稳压芯片LM1117-3.3将电压降为+3.3V-C供主控处理模块和W5200使用、经过5个开关电源DY05S5-2W将+5V电压隔离为+5V-X、+5V-Y、+5V-Z、+5V-N和+5V-CY分别供给图3中组1、组2、组3、组4中的双向可控硅开关对应的驱动电路以及电压过零比较模块使用。
进一步的，在本实施例中，如图7所示，，所述第一电源输出单元包括一LM2596S-5.0；所述第二电源输出单元包括一DY05S5-2W与一LM1117-3.3；所述第三至所述第七电源输出单元均包括一DY05S5-2W。
为了让本领域技术人员进一步了解本发明所提出的一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，下面结合该系统的控制方法以及工作状态进行具体说明。
上位机通过以太网设置故障模拟器的接地电阻，如直接接地、小电阻接地或大电阻接地。随后运行人员可以随时在上位机上选择任意类型和相角的故障，故障开启后，由以太网将故障指令和相角信息下发到故障模拟器，模拟器通过制定的FATEK通信协议解析接收的数据报文，了解命令要求的故障类型和故障相角。解析故障指令后，开启主控处理模块引脚的外部中断，捕捉过零比较器采集电压的过零时刻，结合过零比较器前端两级滤波电路引起的相位滞后因素并加入一定的时间修正，找到线电压零相位时刻，并将特定的故障相角换算为定时器装载数值，开启定时器装载计算数值。计时完成后发触发信号，控制相应的双向可控硅导通，实现柔性故障模拟。
本发明所提出的一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统还包括如下工作状态（不包括对KS12、KS13、KS14三个开关的控制）：
（1）正常工作，KS1、KS2、KS3闭合，其他开关都断开。
（2）两相短路，KS1、KS2、KS3闭合，KS4和KS5闭合，其余开关断开。
（3）三相短路，KS1、KS2、KS3闭合，KS4、KS5和KS6闭合，其余开关断开。
（4）A相接地，KS1、KS2、KS3闭合，KS4和KS10闭合，其余开关断开。
（5）单相断线，KS2、KS3闭合，其余开关断开。
（6）两相断线， KS3闭合，其余开关断开。
（7）三相断线，开关全断开。
（8）单相断线，首端接地， KS2、KS3闭合， KS4和KS10开关闭合，其余开关断开。
（9）单相断线，末端接地，KS2、KS3闭合，KS7和KS11开关闭合，其余开关断开。
（10）两相断线，首端接地，KS3闭合，KS4、KS5和KS10开关闭合，其余开关断开。
（11）两相断线，末端接地，KS3闭合、KS7、KS8和KS11开关闭合，其余开关断开。
（12）三相断线，首端接地，KS4、KS5、KS6和KS10开关闭合，其余开关断开。
（13）三相断线，末端接地，KS7、KS8、KS9和KS11开关闭合，其余开关断开。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，其特征在于，包括：上位机、主控处理模块、电压过零比较模块、电压互感模块、驱动模块、双向可控硅开关模块、接触器模块以及电源模块；所述主控处理模块经以太网连接至所述上位机；所述主控处理模块还分别与所述电压过零比较模块以及所述驱动模块相连；所述电压过零比较模块经所述电压互感模块接入一次侧母线末端；所述驱动模块分别与所述接触器模块以及所述双向可控硅开关模块相连；所述双向可控硅开关模块还串联于一次侧母线末端；所述电源模块分别与所述主控处理模块、所述电压过零比较模块以及所述驱动模块相连；
所述双向可控硅开关模块包括第一被控单元、第二被控单元、第三被控单元以及第四被控单元；所述第一被控单元包括分别对应串联于所述一次侧母线末端中A线、B线以及C线的第一开关KS1、第二开关KS2以及第三开关KS3；所述第二被控单元包括第四开关KS4、第五开关KS5以及第六开关KS6；所述第四开关KS4的一端、所述第五开关KS5的一端以及所述第六开关KS6的一端分别对应连接至所述第一开关KS1与一次侧母线中A线相连的一端、所述第二开关KS2与一次侧母线中B线相连的一端以及所述第三开关KS3与一次侧母线中C线相连的一端；所述第三被控单元包括第七开关KS7、第八开关KS8以及第九开关KS9；所述第七开关KS7的一端、所述第八开关KS8的一端以及所述第九开关KS9的一端分别对应连接至所述第一开关KS1的另一端、所述第二开关KS2的另一端以及所述第三开关KS3的另一端；所述第四被控单元包括第十开关KS10以及第十一开关KS11；所述第十开关KS10的一端分别与所述第四开关KS4的另一端、所述第五开关KS5的另一端以及所述第六开关KS6的另一端相连；所述第十一开关KS11的一端分别与所述第七开关KS7的另一端、所述第八开关KS8的另一端以及所述第九开关KS9的另一端相连；所述第十开关KS10的另一端以及所述第十一开关KS11的另一端均连接至所述接触器模块；
所述电源模块包括一AC/DC开关电源模块SD-120-12，将220V交流辅助电源降为12V，并将该AC/DC开关电源模块SD-120-12的输出端作为所述电源模块的第一输出端；所述AC/DC开关电源模块SD-120-12的输出端连接至第一电源输出单元输入端；所述第一电源输出单元的输出端作为所述电源模块的第二输出端，且分别与第二至第七电源输出单元的输入端相连；所述第二至第七电源输出单元的输出端分别对应作为所述电源模块的第三至第八输出端；
所述第一电源输出单元包括一LM2596S-5.0；所述第二电源输出单元包括一DY05S5-2W与一LM1117-3.3；所述第三至所述第七电源输出单元均包括一DY05S5-2W。
2.根据权利要求1所述的一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，其特征在于，所述主控处理模块为一STM32F103ZET6微控制器；所述主控处理模块经一W5200接入以太网中，与所述上位机相连；所述W5200的nSCS端、SCLK端、MISO端以及MOSI端分别对应接入所述STM32F103ZET6微控制器的PA4端、PA5端、PA6端以及PA7端；所述W5200的nINT端、PWDN端以及nRESET端分别对应接入所述STM32F103ZET6微控制器的PB0端、PB1端以及PB2引脚。
3.根据权利要求2所述的一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，其特征在于，所述接触器模块包括第十二开关KS12、第十三开关KS13、第十四开关KS14、第一电阻以及第二电阻；所述第十二开关KS12的一端、所述第十三开关KS13的一端以及所述第十四开关KS14的一端相连，并分别连接至所述第十开关KS10的另一端以及所述第十一开关KS11的另一端；所述第十三开关KS13的另一端经所述第一电阻连接至所述第十二开关KS12的另一端；所述第十四开关KS14的另一端经所述第二电阻连接至所述第十二开关KS12的另一端；所述第十二开关KS12的另一端接地。
4.根据权利要求3所述的一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，其特征在于，所述驱动模块包括第一至第十四驱动单元；所述第一至第十四驱动单元均包括一驱动电路；所述驱动电路包括：第一二极管、第二二极管、第一光耦合器以及达林顿管；所述第一二极管的阴极与所述第一光耦合器的第一端相连，并接入所述电源模块的第三输出端；所述第一二极管的阳极与所述第一光耦合器的第二端相连，并作为所述驱动电路的输入端；所述第一光耦合器的第三端与所述电源模块的第四输出端相连；所述第一光耦合器的第四端分别经第三电阻接地以及经第四电阻接入所述达林顿管的第一端；所述达林顿管的第二端经第五电阻接入所述电源模块的第四输出端，且所述达林顿管的第二端与所述第二二极管的阴极相连；所述达林顿管的第三端与所述第二二极管的阳极相连，并作为所述驱动电路的输出端。
5.根据权利要求4所述的一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，其特征在于，所述第一至第十四驱动单元中驱动电路的输出端分别对应接入所述第一开关KS1至所述第十四开关KS14的控制端；所述第一至第三驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC0端、PC1端以及PC2端；所述第四至第六驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC3端、PC4端以及PC5端；所述第七至第九驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC6端、PC7端以及PC8端；所述第十至第十一驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC9端以及PC10端；所述第十二至第十四驱动单元中驱动电路的输入端分别连接至STM32F103ZET6微控制器的PC13端至PC15端。
6.根据权利要求1所述的一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，其特征在于，所述电压互感模块包括一BingZi S1202隔离变压器；所述BingZi S1202隔离变压器的输入端分别连接至A线以及B线，其输出端连接至所述电压过零比较模块。
7.根据权利要求2所述的一种用于配网动模实验平台的柔性故障模拟器系统，其特征在于，所述电压过零比较模块包括依次相连的两级滤波电路、限幅电路、过零比较器以及光电耦合器隔离电路；所述两级滤波电路中的第六电阻的一端分别与第一电容的一端、第二电容的一端以及第七电阻的一端相连；所述第六电阻的另一端作为所述两级滤波电路的输入端，与所述电压互感模块相连；所述第一电容的另一端以及所述第二电容的另一端均接地；所述限幅电路中的第三二极管的阳极分别与所述第七电阻的另一端以及第四二极管的阴极相连；所述第三二极管的阴极与所述第四二极管的阳极均接地；所述过零比较器中的第九电阻的一端与所述第四二极管的阴极相连，另一端连接至运放LM324N的反向输入端；所述运放LM324N的正向输入端分别与第八电阻的一端、第十电阻的一端、第三电容的一端相连；所述第八电阻的另一端接地；所述运放LM324N的电源端与所述电源模块的第八输出端相连；所述第十电阻的另一端以及所述第三电容的另一端相连，并接入第十一电阻的一端以及所述运放LM324N的输出端；所述光电耦合器隔离电路中的第五二极管的阴极与所述第十一电阻的另一端相连，并接入第二光耦合器第二端；所述第五二极管的阳极接地；所述第二光耦合器的第一端经第十二电阻接入所述电源模块的第八输出端；所述第二光耦合器的第四端接地；所述第二光耦合器的第三端分别与第十三电阻的一端以及第十四电阻的一端相连；所述第十三电阻的另一端接入所述电源模块的第三输出端；所述第十四电阻的另一端与第四电容的一端相连，并接入STM32F103ZET6微控制器的PB5端；所述第四电容的另一端接地。
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