CN107861005A - 一种供电故障模拟装置及供电故障模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种供电故障模拟装置及供电故障模拟方法，供电故障模拟装置包括上位机、激励电源和故障注入设备；为供电网络供电的主电源及激励电源均通过故障注入设备与供电网络连接，激励电源和故障注入设备均与上位机连接；上位机将电压参数发送至激励电源，上位机将连接参数发送至故障注入设备；激励电源根据电压参数输出电压；故障注入设备根据连接参数控制激励电源与供电网络之间的连接，以及根据连接参数控制主电源与供电网络之间的连接。本发明通过激励电源根据电压参数输出电压，故障注入设备根据连接参数控制激励电源与供电网络之间的连接，同时与主电源配合，模拟供电过程中可能发生的故障，从而检测供电网络在各种故障下的可靠性。

Description

一种供电故障模拟装置及供电故障模拟方法

技术领域

本发明涉及电源供电领域，特别涉及一种供电故障模拟装置及供电故障模拟方法。

背景技术

供电网络稳定性的一个重要判定指标是供电网络的容错能力，供电网络的容错能力需要通过对供电网络的测试来检测。

现有的对供电网络的测试方法是对供电网络进行压力测试，即在固定时间以一个固定的电压进行供电，测试长时间供电的情况下供电系统的稳定性。

随着供电网络的复杂性的增加，供电网络在使用中会出现不同的故障，而随着对供电网络性能需求的提高，需要供电网络能够承受电源供电时可能会产生的各种故障，而单纯采用电源压力测试方法不能满足对供电网络稳定性测试的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供克服上述问题或至少解决上述问题的一种供电故障模拟装置及供电故障模拟方法，模拟电源供电网络中可能会发生的故障，以检测电源供电系统的稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种供电故障模拟装置，所述供电故障模拟装置包括上位机、激励电源和故障注入设备；为供电网络供电的主电源及所述激励电源均通过所述故障注入设备与所述供电网络连接，所述激励电源和所述故障注入设备均与所述上位机连接；

所述上位机将电压参数发送至所述激励电源，所述上位机将连接参数发送至所述故障注入设备；

所述激励电源根据所述电压参数输出电压；

所述故障注入设备根据所述连接参数控制所述激励电源与所述供电网络之间的连接，以及根据所述连接参数控制所述主电源与所述供电网络之间的连接。

可选的，所述故障注入设备包括：第一开关控制设备、激励电源开关和主电源开关，所述激励电源通过所述激励电源开关与所述供电网络连接；所述主电源通过所述主电源开关与所述供电网络连接；所述激励电源开关和所述主电源开关均与所述第一开关控制设备连接；所述第一开关控制设备与所述上位机连接；

所述第一开关控制设备根据所述连接参数控制所述激励电源开关与所述主电源开关的开关状态。

可选的，所述连接参数包括：激励电源开关断开状态、激励电源开关断开时长、主电源开关断开状态和主电源开关断开时长；

所述第一开关控制设备根据所述激励电源开关断开状态控制所述激励电源开关处于断开状态并持续所述激励电源开关断开时长，并根据所述主电源开关断开状态控制所述主电源开关处于断开状态并持续所述主电源开关断开时长。

可选的，所述故障注入设备中还包括至少一个第一电路保护器件和至少一个第二电路保护器件；所述激励电源开关通过所述第一电路保护器件与所述供电网络连接，所述主电源开关通过所述第二电路保护器件与所述供电网络连接；

所述连接参数包括：开关动作顺序、激励电源开关闭合状态、激励电源开关闭合时长、主电源开关断开状态和主电源开关断开时长，其中，所述开关动作顺序为所述主电源开关在所述激励电源开关根据所述激励电源开关闭合状态并持续所述激励电源开关闭合时长后再根据所述主电源开关断开状态断开并持续所述主电源开关断开时长；

所述激励电源根据所述电压参数输出第一电压；

所述第一开关控制设备根据所述激励电源开关闭合状态和激励电源开关闭合时长控制所述激励电源开关处于闭合状态并持续所述激励电源开关闭合时长，并在所述激励电源开关处于闭合状态的情况下，根据所述主电源开关断开状态和主电源开关断开时长控制所述主电源开关处于断开状态并持续所述主电源开关断开时长。

可选的，所述故障注入设备包括第二开关控制设备、变压器、第一开关组、第二开关组、第一电容和第二电容；所述第一开关组中包括第一开关和第四开关；所述第二开关组中包括第二开关和第三开关；所述第二开关控制设备分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关连接，所述激励电源的正极电源输出端通过所述第一开关连接到所述变压器的初级线圈的第一端，所述激励电源的正极电源输出端通过所述第二开关连接到所述初级线圈的第二端；所述激励电源的负极电源输出端通过所述第三开关连接到所述初级线圈的第一端，所述激励电源的负极电源输出端通过所述第四开关连接到所述初级线圈的第二端；所述变压器的次级线圈的第一端通过所述第一电容连接到所述供电网络的正极供电输出端上，所述变压器的次级线圈的第二端通过所述第二电容连接到所述供电网络的负极供电输出端上；

所述连接参数包括：开关动作顺序、开关状态切换频率、测试时长，其中，所述开关动作顺序为：所述第一开关组中的开关同时执行第一动作以处于相同的开关状态，所述第二开关组中的开关同时执行第二动作以处于相同的开关状态，所述第一开关组在执行所述第一动作的同时所述第二开关组执行所述第二动作，其中，所述第一动作和所述第二动作为相反的动作；

所述激励电源根据所述电压参数输出第二电压；

所述第二开关控制设备根据所述开关动作顺序控制所述第一开关组和所述第二开关组中开关的状态在所述测试时长内按照所述开关状态切换频率进行切换。

一种供电故障模拟方法，应用于一种供电故障模拟装置，所述供电故障模拟装置包括上位机、激励电源和故障注入设备；为供电网络供电的主电源及所述激励电源均通过所述故障注入设备与所述供电网络连接，所述激励电源和所述故障注入设备均与所述上位机连接；

所述方法包括：

所述上位机将电压参数发送至所述激励电源，所述上位机将连接参数发送至所述故障注入设备；

所述激励电源根据所述电压参数输出电压；

所述故障注入设备根据所述连接参数控制所述激励电源与所述供电网络之间的连接，以及根据所述连接参数控制所述主电源与所述供电网络之间的连接。

可选的，所述故障注入设备包括：第一开关控制设备、激励电源开关和主电源开关，所述激励电源通过所述激励电源开关与所述供电网络连接；所述主电源通过所述主电源开关与所述供电网络连接；所述激励电源开关和所述主电源开关均与所述第一开关控制设备连接；所述第一开关控制设备与所述上位机连接；

所述故障注入设备根据所述连接参数控制所述激励电源与所述供电网络之间的连接，以及根据所述连接参数控制所述主电源与所述供电网络之间的连接，包括：

所述第一开关控制设备根据所述连接参数控制所述激励电源开关与所述主电源开关的开关状态。

可选的，所述连接参数包括：激励电源开关断开状态、激励电源开关断开时长、主电源开关断开状态和主电源开关断开时长；

所述第一开关控制设备根据所述连接参数控制所述激励电源开关与所述主电源开关的开关状态，包括：

所述第一开关控制设备根据所述激励电源开关断开状态控制所述激励电源开关处于断开状态并持续所述激励电源开关断开时长，并根据所述主电源开关断开状态控制所述主电源开关处于断开状态并持续所述主电源开关断开时长。

可选的，所述故障注入设备中还包括至少一个第一电路保护器件和至少一个第二电路保护器件；所述激励电源开关通过所述第一电路保护器件与所述供电网络连接，所述主电源开关通过所述第二电路保护器件与所述供电网络连接；

所述连接参数包括：开关动作顺序、激励电源开关闭合状态、激励电源开关闭合时长、主电源开关断开状态和主电源开关断开时长，其中，所述开关动作顺序为所述主电源开关在所述激励电源开关根据所述连接参数完成动作后再根据所述连接参数执行动作；

所述激励电源根据所述电压参数输出电压，包括：

所述激励电源根据所述电压参数输出第一电压；

所述第一开关控制设备根据所述连接参数控制所述激励电源开关与所述主电源开关的开关状态，包括：

所述第一开关控制设备根据所述激励电源开关闭合状态控制所述激励电源开关处于闭合状态并持续所述激励电源开关闭合时长，并在所述激励电源开关处于闭合状态的情况下，根据所述主电源开关断开状态控制所述主电源开关处于断开状态并持续所述主电源开关断开时长。

可选的，所述故障注入设备包括第二开关控制设备、变压器、第一开关组、第二开关组、第一电容和第二电容；所述第一开关组中包括第一开关和第四开关；所述第二开关组中包括第二开关和第三开关；所述第二开关控制设备分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关连接，所述激励电源的正极电源输出端通过所述第一开关连接到所述变压器的初级线圈的第一端，所述激励电源的正极电源输出端通过所述第二开关连接到所述初级线圈的第二端；所述激励电源的负极电源输出端通过所述第三开关连接到所述初级线圈的第一端，所述激励电源的负极电源输出端通过所述第四开关连接到所述初级线圈的第二端；所述变压器的次级线圈的第一端通过所述第一电容连接到所述供电网络的正极供电输出端上，所述变压器的次级线圈的第二端通过所述第二电容连接到所述供电网络的负极供电输出端上；

所述连接参数包括：开关动作顺序、开关状态切换频率、测试时长，其中，所述开关动作顺序为：所述第一开关组中的开关同时执行第一动作以处于相同的开关状态，所述第二开关组中的开关同时执行第二动作以处于相同的开关状态，所述第一开关组在执行所述第一动作的同时所述第二开关组执行所述第二动作，其中，所述第一动作和所述第二动作为相反的动作；

所述激励电源根据所述电压参数输出电压，包括：

所述激励电源根据所述电压参数输出第二电压；

所述故障注入设备根据所述连接参数控制所述激励电源与所述供电网络之间的连接，以及根据所述连接参数控制所述主电源与所述供电网络之间的连接，包括：

所述第二开关控制设备根据所述开关动作顺序控制所述第一开关组和所述第二开关组中开关的状态在所述测试时长内按照所述开关状态切换频率进行切换。

本发明实施例提供的一种供电故障模拟装置及供电故障模拟方法，可以通过激励电源根据电压参数输出电压，故障注入设备根据连接参数控制激励电源与供电网络之间的连接，同时与主电源配合，模拟供电过程中可能发生的故障，从而检测供电网络在各种故障下的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例提供的一种供电故障模拟装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种供电故障模拟装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种供电故障模拟装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种供电故障模拟装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种供电故障模拟装置进行开关切换后产生的方波的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种供电故障模拟装置所模拟的纹波故障的另一种波形示意图；

图7为本发明实施例提供的一种供电故障模拟装置的主电源输出的电压波形图；

图8为本发明实施例提供的一种供电故障模拟装置所模拟的纹波故障的另一种波形图；

图9为本发明实施例提供的一种供电故障模拟方法的流程图；

图10为本发明实施例提供的另一种供电故障模拟方法的流程图；

图11为本发明实施例提供的另一种供电故障模拟方法的流程图；

图12为本发明实施例提供的另一种供电故障模拟方法的流程图；

图13为本发明实施例提供的另一种供电故障模拟方法的流程图。

具体实施方式

本发明公开了一种供电故障模拟装置及供电故障模拟方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

如图1所示，本发明实施例提供了一种供电故障模拟装置，可以包括：上位机001、激励电源002和故障注入设备100；为供电网络200供电的主电源003及所述激励电源002均通过所述故障注入设备100与所述供电网络200连接，所述激励电源002和所述故障注入设备100均与所述上位机001连接；

所述上位机001将电压参数发送至所述激励电源002，所述上位机001将连接参数发送至所述故障注入设备100；

所述激励电源002根据所述电压参数输出电压；

所述故障注入设备100根据所述连接参数控制所述激励电源002与所述供电网络200之间的连接，以及根据所述连接参数控制所述主电源003与所述供电网络200之间的连接。

具体的，所述电压参数中可以包括电压值和持续时长。

所述连接参数可以包括：所述激励电源002与所述供电网络200之间的连接状态、所述激励电源002与所述供电网络200之间的连接状态持续时长、所述主电源003与所述供电网络200之间的连接状态和所述主电源003与所述供电网络200之间的连接状态持续时长。

具体的，所述激励电源002接收所述电压参数，在所述持续时长内向供电网络200输出所述电压参数中的电压值的电压。

其中，所述主电源003是为所述供电网络供电的原有电源，本发明并未对主电源003的电压值进行改变。本发明所提供的故障模拟装置可以通过所述故障注入设备控制所述激励电源002和所述主电源003，从而模拟供电故障并将所述供电故障输送给所述供电网络200。

具体的，所述故障注入设备100接收所述连接参数，并根据所述连接参数控制所述激励电源002与所述供电网络200之间的连接状态、所述激励电源002与所述供电网络200之间的连接状态持续时长、所述主电源003与所述供电网络200之间的连接状态和所述主电源003与所述供电网络200之间的连接状态持续时长，从而与所述激励电源002配合模拟所述供电故障并将所述供电故障输送给所述供电网络200。

本发明可以通过上位机、激励电源、故障注入设备和主电源之间的配合模拟电源在供电过程中可能会发生的供电故障并将供电故障输送至供电网络中。本发明可以通过模拟不同的供电故障对供电网络的稳定性进行检测。

具体的，在实际应用中，本发明还可以将所述上位机001与所述主电源003电连接，并通过上位机001控制所述主电源003输出的电压值，以满足在不同作业环境中输出适当的主电源电压值进行故障模拟。其中，主电源003可以为程控电源。

具体的，本发明所提供的故障模拟装置模拟的供电故障可以包括断电故障、冲击故障和纹波故障中的至少一种。下面，对本发明模拟的供电故障中的断电故障进行说明。

如图2所示，本发明实施例还提供了另一种故障模拟装置，其中，所述故障注入设备可以包括：第一开关控制设备004、激励电源开关005和主电源开关006，所述激励电源002通过所述激励电源开关005与所述供电网络200连接；所述主电源003通过所述主电源开关006与所述供电网络200连接；所述激励电源开关005和所述主电源开关006均与所述第一开关控制设备004连接；所述第一开关控制设备004与所述上位机001连接；

所述第一开关控制设备004根据所述连接参数控制所述激励电源开关005与所述主电源开关006的开关状态。

本发明可以通过图2所示实施例的故障模拟装置来进行断电故障的模拟。

其中，所述连接参数可以包括所述激励电源开关的开关状态和开关状态的持续时长、主电源开关的开关状态和开关状态的持续时长。

具体的，第一开关控制设备004可以通过控制激励电源开关005的开关状态控制激励电源002与供电网络200之间的连接状态、以及激励电源002与供电网络200之间的连接状态持续时长。

同时，第一开关控制设备004可以通过控制主电源开关006的开关状态控制主电源003与供电网络200之间的连接状态、以及主电源003与供电网络200之间的连接状态持续时长。

具体的，在通过图2所示实施例的故障模拟装置进行断电故障的模拟时：所述连接参数可以包括：激励电源开关断开状态、激励电源开关断开时长、主电源开关断开状态和主电源开关断开时长。

所述第一开关控制设备004根据所述激励电源开关断开状态控制所述激励电源开关005处于断开状态并持续所述激励电源开关断开时长，并根据所述主电源开关断开状态控制所述主电源开关006处于断开状态并持续所述主电源开关断开时长。

其中，第一开关控制设备004可以控制激励电源开关005和主电源开关006同时断开。

具体的，所述上位机001可以通过向所述故障注入设备100发送所述连接参数从而模拟供电故障中的断电故障。

具体的，所述第一开关控制设备004通过控制所述激励电源开关005断开，同时控制所述主电源开关006断开，导致所述供电网络200中因没有电压输入而形成断电，从而模拟所述断电故障；所述第一开关控制设备004通过持续所述激励电源开关断开时长并持续所述主电源开关断开时长从而实现模拟所述断电故障的时长。

本发明可以通过第一开关控制设备004控制激励电源开关005和主电源开关006同时断开模拟断电故障，从而检测供电网络200在断电情况下的稳定性。同时，本发明还可以通过第一开关控制设备004控制激励电源开关005和主电源开关006同时断开的时长，从而控制模拟断电故障的时长。

具体的，在实际应用中，本发明在模拟断电故障时，所述上位机001可以控制所述激励电源002处于无输出状态或控制所述激励电源开关005处于断开的状态，也可以在控制所述激励电源002处于无输出状态的同时控制所述激励电源开关005处于断开的状态。

下面，对供电故障中的冲击故障进行说明。

如图3所示，本发明实施例提供了另一种故障模拟装置，其中，所述故障注入设备100中还包括至少一个第一电路保护器件007和至少一个第二电路保护器件008；所述激励电源开关005通过所述第一电路保护器件007与所述供电网络200连接，所述主电源开关006通过所述第二电路保护器件008与所述供电网络200连接。

具体的，所述激励电源开关005与所述第一电路保护器件007的正极连接，所述第一电路保护器件007的负极与所述供电网络200连接；所述主电源开关006与所述第二电路保护器件008的正极连接，所述第二电路保护器件008的负极与所述供电网络200连接。

本发明可以通过图3所示实施例的故障模拟装置来进行冲击故障的模拟。具体的，在模拟所述冲击故障时，激励电源002的电压值与主电源003的电压值不相同，因此在电源切换过程中可能会发生高电压向低电压倒灌的现象。其中，所述第一电路保护器件007可以防止发生高电压向低电压倒灌导致所述激励电源002损坏，所述第二电路保护器件008可以防止高电压向低电压倒灌导致所述主电源003损坏。所述第一电路保护器件007和第二电路保护器件008可以为二极管。

本发明利用所述第一电路保护器件的单向导电性保护激励电源不被损坏，利用第二电路保护器件的单向导电性保护主电源不被损坏。

本发明所提供的装置模拟的冲击故障可以包括过压冲击故障和欠压冲击故障。下面，对过压冲击故障和欠压冲击故障进行说明。

具体的，在使用图3所示装置进行冲击故障的模拟时，所述连接参数可以包括：开关动作顺序、激励电源开关闭合状态、激励电源开关闭合时长、主电源开关断开状态和主电源开关断开时长，其中，所述开关动作顺序为所述主电源开关006在所述激励电源开关005根据所述激励电源开关闭合状态并持续所述激励电源开关闭合时长后再根据所述主电源开关断开状态断开并持续所述主电源开关断开时长；

所述激励电源002根据所述电压参数输出第一电压；

所述第一开关控制设备004根据所述激励电源开关断开状态控制所述激励电源开关005处于闭合状态并持续所述激励电源开关闭合时长，并在所述激励电源开关005处于闭合状态的情况下，根据所述主电源开关断开状态控制所述主电源开关006处于断开状态并持续所述主电源开关断开时长。

其中，所述动作包括开关闭合和断开。所述开关动作顺序为：所述第一开关控制设备004根据所述连接参数闭合所述激励电源开关005，在所述激励电源开关005闭合的情况下，所述第一开关控制设备004根据所述连接参数断开所述主电源开关006，从而模拟供电故障中的冲击故障。所述第一开关控制设备004根据所述激励电源开关闭合时长和所述主电源断开时长控制模拟所述冲击故障的时长。

具体的，在本发明实施例模拟所述过压冲击故障时，所述激励电源002输出的第一电压高于所述主电源003输出的电压。供电网络200在第一电压的供电情况下受到过压冲击。由于供电网络200会显示高电压电压值，因此在激励电源开关005闭合时，供电网络200中的电压即为第一电压。此时，所述激励电源开关闭合时长为模拟所述冲击故障的时长。

具体的，在本发明实施例模拟所述欠压冲击故障时，所述激励电源002输出的第一电压低于所述主电源003输出的电压。供电网络200在第一电压的供电情况下受到欠压冲击。由于供电网络200会显示高电压电压值，因此在激励电源开关005闭合时，供电网络200中的电压仍为主电源003的电压，在所述主电源开关006断开后，供电网络200中的电压为第一电压。此时，所述主电源开关断开时长为模拟所述冲击故障的时长。

本发明可以通过控制所述激励电源002输出的不同电压值，实现对供电故障中的冲击故障的模拟，从而检测供电网络200在电源供电过程中产生冲击故障的情况下的稳定性。同时，本发明通过设置第一电路保护器件007以防止激励电源002损坏，通过设置第二电路保护器件008以防止主电源003损坏。本发明还可以通过控制激励电源开关闭合时长和主电源开关断开时长控制模拟冲击故障的时长。

下面，对本发明所模拟的供电故障中的纹波故障进行说明。

如图4所示，本发明所示实施例还提供了另一种供电故障模拟装置，其中，所述故障注入设备100包括第二开关控制设备009、变压器010、第一开关组、第二开关组、第一电容011和第二电容012；所述第一开关组中包括第一开关013和第四开关014；所述第二开关组中包括第二开关015和第三开关016；所述第二开关控制设备009分别与所述第一开关013、所述第二开关015、所述第三开关016和所述第四开关014连接，所述激励电源002的正极电源输出端通过所述第一开关013连接到所述变压器010的初级线圈的第一端，所述激励电源002的正极电源输出端通过所述第二开关015连接到所述初级线圈的第二端；所述激励电源002的负极电源输出端通过所述第三开关016连接到所述初级线圈的第一端，所述激励电源002的负极电源输出端通过所述第四开关014连接到所述初级线圈的第二端；所述变压器010的次级线圈的第一端通过所述第一电容011连接到所述供电网络200的正极供电输出端上，所述变压器010的次级线圈的第二端通过所述第二电容012连接到所述供电网络200的负极供电输出端上；

本发明可以使用图4所示装置进行纹波故障的模拟。

在使用图4所示装置进行纹波故障模拟时，所述连接参数可以包括：开关动作顺序、开关状态切换频率、测试时长，其中，所述开关动作顺序为：所述第一开关组中的开关同时执行第一动作以处于相同的开关状态，所述第二开关组中的开关同时执行第二动作以处于相同的开关状态，所述第一开关组在执行所述第一动作的同时所述第二开关组执行所述第二动作，其中，所述第一动作和所述第二动作为相反的动作。

所述激励电源002根据所述电压参数输出第二电压。

所述第二开关控制设备009根据所述开关动作顺序控制所述第一开关组和所述第二开关组中开关的状态在所述测试时长内按照所述开关状态切换频率进行切换。

其中，所述纹波故障是电源供电的过程中电压的波动产生的。所述纹波故障中可以包括正向纹波和负向纹波。

具体的，所述变压器010可以用于将所述第二开关控制设备009、所述第一开关组和所述第二开关组配合产生的不同方向的交变电流传输给所述第一电容和所述第二电容。所述第一电容011和所述第二电容012可以用于将所述不同方向的交变电流耦合到所述供电网络200中，从而模拟所述供电故障中的纹波故障。

具体的，所述开关动作顺序为所述第一开关和第四开关同时断开或闭合，所述第二开关和所述第三开关同时断开或闭合。所述第一动作可以为开关闭合，第二动作可以为开关断开。所述开关切换频率为所述第一开关组的开关状态与所述第二开关组的开关状态切换的频率。所述连接参数中还可以包括所述第一开关组和所述第二开关组的初始开关状态，其中，所述初始开关状态可以为所述第一开关组中的开关均断开，所述第二开关组中的开关均闭合。所述测试时长为模拟所述纹波故障的时长。

其中，所述第二电压为纹波的峰值电压，所述激励电源002输出所述第二电压从而与所述故障注入设备100配合模拟所述纹波故障。

具体的，本发明实施例在模拟纹波故障时，请结合图4及图5，在t₁～t₂时间内，第二开关控制设备009控制所述第一开关013和第四开关014闭合，同时控制所述第二开关015和第三开关016断开。此时，激励电源002的正极连接所述变压器010的初级线圈的第一端，激励电源002的接地极连接所述变压器010的初级线圈的第二端。通过第二开关控制设备009控制第一开关013和第四开关014闭合，同时控制所述第二开关015和第三开关016断开，可以产生如图5所示的t₁～t₂时间内的正向的方波。由于变压器010具有储能作用，因此本发明通过控制开关闭合产生的方波经过变压器010后可以形成如图6所示的t₁～t₂时间内的类似于三角波的波形，然后变压器010将产生的类似于三角波的波形利用电容的耦合特性将正向纹波耦合至供电网络200的正极供电输出端和负极供电输出端。

在t₂～t₃时间内，由于第一开关组中的开关和第二开关组中的开关进行切换，可能会造成短时间的断电情况。

请结合图4及图5，在t₃～t₄时间内，第二开关控制设备009控制所述第二开关015和第三开关016闭合，同时控制所述第一开关013和第四开关014断开。此时，激励电源002的接地极连接所述变压器010的初级线圈的第一端，激励电源002的正极连接所述变压器010的初级线圈的第二端。通过第二开关控制设备009控制第一开关013和第四开关014闭合，同时控制所述第二开关015和第三开关016断开，可以产生如图5所示的t₃～t₄时间内负向的方波。由于变压器010具有储能作用，本发明通过控制开关闭合产生的t₃～t₄时间内负向的方波经过变压器010后形成如图6所示的t₃～t₄时间内的类似于三角波的波形，然后变压器010将产生的类似于三角波的波形利用电容的耦合特性将负向纹波耦合至供电网络200的正极供电输出端和负极供电输出端。

本发明通过第二开关控制设备009对所述第一开关组和所述第二开关组交替闭合和断开产生方波，以及控制所述第一开关组和所述第二开关组交替闭合和断开的频率，同时通过与变压器010配合产生如图6所示的波形，然后通过第一电容011和第二电容012将纹波耦合到供电网络200中并和主电源003输出的电压进行叠加，使得主电源003输出的电压具有一定的波动性，从而检测供电网络200在电源供电过程中产生纹波故障的情况下的稳定性。在实际应用中，本发明模拟的纹波的峰值电压可以小于主电源003输出的电压的1/10。例如：主电源003输出的电压为24V，则本发明模拟的纹波的峰值电压可以为1V。当主电源003输出如图7所示的直流电压时，本发明将图6所示的纹波和图7所示的直流电压叠加后可以得到如图8所示的波形。当然，本发明还可以根据所述测试时长控制模拟纹波故障的时长。

与上述本发明实施例提供的一种故障模拟装置相对应，本发明实施例还提供了一种故障模拟方法。

请结合图1及图9，如图9所示，本发明实施例提供了一种供电故障模拟方法，应用于一种供电故障模拟装置，所述供电故障模拟装置包括上位机001、激励电源002和故障注入设备100；为供电网络200供电的主电源003及所述激励电源002均通过所述故障注入设备100与所述供电网络200连接，所述激励电源002和所述故障注入设备100均与所述上位机001连接；

该方法可以包括：

S100、所述上位机001将电压参数发送至所述激励电源002，所述上位机001将连接参数发送至所述故障注入设备100；

S200、所述激励电源002根据所述电压参数输出电压；

S300、所述故障注入设备100根据所述连接参数控制所述激励电源002与所述供电网络200之间的连接，以及根据所述连接参数控制所述主电源003与所述供电网络200之间的连接。

可以理解的是，图9所示实施例提供的方法中，通过上位机001将电压参数发送给激励电源002，将连接参数发送给故障注入设备100，通过上位机001、激励电源002、故障注入设备100和主电源003之间的配合模拟电源在供电过程中可能会发生的供电故障并将供电故障输送至供电网络200中。本发明可以通过模拟不同的供电故障对供电网络的稳定性进行检测。

可以理解的是，本发明所提供的故障模拟方法模拟的供电故障可以包括断电故障、冲击故障和纹波故障中的至少一种。

请结合图2及图10，本发明实施例提供的另一种故障模拟方法可以应用于图2所示的故障注入设备100，该故障注入设备100可以包括：第一开关控制设备004、激励电源开关005和主电源开关006，所述激励电源002通过所述激励电源开关005与所述供电网络200连接；所述主电源003通过所述主电源开关006与所述供电网络200连接；所述激励电源开关005和所述主电源开关006均与所述第一开关控制设备004连接；所述第一开关控制设备004与所述上位机001连接；

如图10所示，该方法可以包括：

S100、所述上位机001将电压参数发送至所述激励电源002，所述上位机001将连接参数发送至所述故障注入设备100；

S200、所述激励电源002根据所述电压参数输出电压；

S310、所述第一开关控制设备004根据所述连接参数控制所述激励电源开关005与所述主电源开关006的开关状态。

其中，步骤S310是图9所示实施例提供的方法中步骤S300的具体实施方式；步骤S100和步骤S200已在图9所示实施例中详细说明，不再赘述。

可以理解的是，本发明实施例提供的方法中，第一开关控制设备004可以通过控制激励电源开关005的开关状态控制激励电源002与供电网络200之间的连接状态、以及激励电源002与供电网络200之间的连接状态持续时长。

同时，第一开关控制设备004可以通过控制主电源开关006的开关状态控制主电源003与供电网络200之间的连接状态、以及主电源003与供电网络200之间的连接状态持续时长。

具体的，在通过图10所示实施例提供的方法对本发明模拟的供电故障中的断电故障模拟进行说明时：

所述连接参数可以包括：激励电源开关断开状态、激励电源开关断开时长、主电源开关断开状态和主电源开关断开时长。

请结合图2及图11，如图11所示，本发明实施例提供的另一种故障模拟方法可以包括：

S100、所述上位机001将电压参数发送至所述激励电源002，所述上位机001将连接参数发送至所述故障注入设备100；

S200、所述激励电源002根据所述电压参数输出电压；

S320、所述第一开关控制设备004根据所述激励电源开关断开状态控制所述激励电源开关005处于断开状态并持续所述激励电源开关断开时长，并根据所述主电源开关断开状态控制所述主电源开关006处于断开状态并持续所述主电源开关断开时长。

其中，第一开关控制设备004可以控制激励电源开关005和主电源开关006同时断开。

其中，步骤S320是图10所示实施例提供的方法中步骤S310的具体实施方式；步骤S100和步骤S200已在图9所示实施例中详细说明，不再赘述。

可以理解的是，图11所示方法可以通过第一开关控制设备004控制激励电源开关005和主电源开关006同时断开模拟断电故障，从而检测供电网络200在断电情况下的稳定性。同时，本发明还可以通过第一开关控制设备004控制激励电源开关005和主电源开关006同时断开的时长，从而控制模拟断电故障的时长。

请结合图3及图12，本发明实施例提供了另一种故障模拟方法可以应用于图3所示的故障注入设备100，所述故障注入设备100中还包括至少一个第一电路保护器件007和至少一个第二电路保护器件008；所述激励电源开关005通过所述第一电路保护器件007与所述供电网络200连接，所述主电源开关006通过所述第二电路保护器件008与所述供电网络200连接。

所述连接参数包括：开关动作顺序、激励电源开关闭合状态、激励电源开关闭合时长、主电源开关断开状态和主电源开关断开时长，其中，所述开关动作顺序为所述主电源开关006在所述激励电源开关005根据所述连接参数完成动作后再根据所述连接参数执行动作。

本发明可以通过图12所示实施例提供的故障模拟方法来进行冲击故障的模拟。

本发明所提供的方法模拟的冲击故障可以包括过压冲击故障和欠压冲击故障。下面，对过压冲击故障和欠压冲击故障进行说明。

如图12所示，该方法可以包括：

S100、所述上位机001将电压参数发送至所述激励电源002，所述上位机001将连接参数发送至所述故障注入设备100；

S210、所述激励电源002根据所述电压参数输出第一电压；

S330、所述第一开关控制设备004根据所述激励电源开关闭合状态控制所述激励电源开关005处于闭合状态并持续所述激励电源开关闭合时长，并在所述激励电源开关005处于闭合状态的情况下，根据所述主电源开关断开状态控制所述主电源开关006处于断开状态并持续所述主电源开关断开时长。

其中，步骤S330是图11所示实施例提供的方法中步骤S320的具体实施方式；步骤S210是图9所示实施例提供的方法中步骤S200的具体实施方式；步骤S100和已在图9所示实施例中详细说明，不再赘述。

具体的，本发明可以通过图12所示实施例的故障模拟方法来进行冲击故障的模拟。具体的，在模拟所述冲击故障时，激励电源002的电压值与主电源003的电压值不相同，因此在电源切换过程中可能会发生高电压向低电压倒灌的现象。其中，所述第一电路保护器件007可以防止发生高电压向低电压倒灌导致所述激励电源002损坏，所述第二电路保护器件008可以防止高电压向低电压倒灌导致所述主电源003损坏。所述第一电路保护器件007和第二电路保护器件008可以为二极管。

具体的，本发明所示实施例提供的方法中，冲击故障可以包括过压冲击故障和欠压冲击故障。

可以理解的是，本发明所示实施例提供的方法中，上位机001可以通过控制激励电源002根据电压参数输出的第一电压高于主电源003输出的电压，从而模拟过压冲击故障；上位机001可以通过控制激励电源002根据电压参数输出的第一电压低于主电源003输出的电压，从而模拟欠压冲击故障。

本发明利用所述第一电路保护器件007的单向导电性保护激励电源002不被损坏，利用第二电路保护器件008的单向导电性保护主电源003不被损坏。

可以理解的是，本发明可以通过控制所述激励电源002输出的不同电压值，实现对供电故障中的冲击故障的模拟，从而检测供电网络200在电源供电过程中产生冲击故障的情况下的稳定性。同时，本发明通过设置第一电路保护器件007以防止激励电源002损坏，通过设置第二电路保护器件008以防止主电源003损坏。本发明还可以通过控制激励电源开关闭合时长和主电源开关断开时长控制模拟冲击故障的时长。

请结合图4及图13，本发明所示实施例还提供了另一种供电故障模拟方法可以应用于图4所示的故障注入设备100，所述故障注入设备100可以包括第二开关控制设备009、变压器010、第一开关组、第二开关组、第一电容011和第二电容012；所述第一开关组中包括第一开关013和第四开关014；所述第二开关组中包括第二开关015和第三开关016；所述第二开关控制设备009分别与所述第一开关013、所述第二开关015、所述第三开关016和所述第四开关014连接，所述激励电源002的正极电源输出端通过所述第一开关013连接到所述变压器010的初级线圈的第一端，所述激励电源002的正极电源输出端通过所述第二开关015连接到所述初级线圈的第二端；所述激励电源002的负极电源输出端通过所述第三开关016连接到所述初级线圈的第一端，所述激励电源002的负极电源输出端通过所述第四开关014连接到所述初级线圈的第二端；所述变压器010的次级线圈的第一端通过所述第一电容011连接到所述供电网络200的正极供电输出端上，所述变压器010的次级线圈的第二端通过所述第二电容012连接到所述供电网络200的负极供电输出端上。

具体的，本发明可以使用图13所示方法进行纹波故障的模拟。

在使用图13所示方法进行纹波故障模拟时，所述连接参数包括：开关动作顺序、开关状态切换频率、测试时长，其中，所述开关动作顺序为：所述第一开关组中的开关同时执行动作以处于相同的开关状态，所述第二开关组中的开关同时执行动作以处于相同的开关状态，所述第一开关组在执行第一动作的同时所述第二开关组执行第二动作，其中，所述第一动作和所述第二动作为相反的动作。

如图13所示，该方法可以包括：

S100、所述上位机001将电压参数发送至所述激励电源002，所述上位机001将连接参数发送至所述故障注入设备100；

S220、所述激励电源002根据所述电压参数输出第二电压；

S340、所述第二开关控制设备009根据所述开关动作顺序控制所述第一开关组和所述第二开关组中开关的状态在所述测试时长内按照所述开关状态切换频率进行切换。

其中，步骤S220是图9所示实施例中步骤S200的具体实施方式；步骤S340是图9所示实施例中步骤S300的具体实施方式；步骤S100已在图9所示实施例中详细说明，不再赘述。

可以理解的是，本发明通过第二开关控制设备009对所述第一开关组和所述第二开关组交替闭合和断开从而生成方波，通过控制所述第一开关组和所述第二开关组交替闭合和断开的频率对方波的频率进行控制，同时通过变压器010生成接近三角波的纹波，从而生成所述纹波故障，然后通过第一电容011和第二电容012将纹波耦合到供电网络200中，从而检测供电网络200在电源供电过程中产生纹波故障的情况下的稳定性。同时，本发明还可以根据所述测试时长控制模拟纹波故障的时长。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于系统实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种供电故障模拟装置，其特征在于，所述供电故障模拟装置包括上位机、激励电源和故障注入设备；为供电网络供电的主电源及所述激励电源均通过所述故障注入设备与所述供电网络连接，所述激励电源和所述故障注入设备均与所述上位机连接；

所述上位机将电压参数发送至所述激励电源，所述上位机将连接参数发送至所述故障注入设备；

所述激励电源根据所述电压参数输出电压；

所述故障注入设备根据所述连接参数控制所述激励电源与所述供电网络之间的连接，以及根据所述连接参数控制所述主电源与所述供电网络之间的连接。

2.根据权利要求1所述的供电故障模拟装置，其特征在于，所述故障注入设备包括：第一开关控制设备、激励电源开关和主电源开关，所述激励电源通过所述激励电源开关与所述供电网络连接；所述主电源通过所述主电源开关与所述供电网络连接；所述激励电源开关和所述主电源开关均与所述第一开关控制设备连接；所述第一开关控制设备与所述上位机连接；

所述第一开关控制设备根据所述连接参数控制所述激励电源开关与所述主电源开关的开关状态。

3.根据权利要求2所述的供电故障模拟装置，其特征在于，所述连接参数包括：激励电源开关断开状态、激励电源开关断开时长、主电源开关断开状态和主电源开关断开时长；

所述第一开关控制设备根据所述激励电源开关断开状态控制所述激励电源开关处于断开状态并持续所述激励电源开关断开时长，并根据所述主电源开关断开状态控制所述主电源开关处于断开状态并持续所述主电源开关断开时长。

4.根据权利要求2所述的供电故障模拟装置，其特征在于，所述故障注入设备中还包括至少一个第一电路保护器件和至少一个第二电路保护器件；所述激励电源开关通过所述第一电路保护器件与所述供电网络连接，所述主电源开关通过所述第二电路保护器件与所述供电网络连接；

所述连接参数包括：开关动作顺序、激励电源开关闭合状态、激励电源开关闭合时长、主电源开关断开状态和主电源开关断开时长，其中，所述开关动作顺序为在所述激励电源开关根据所述激励电源开关闭合状态处于闭合状态时，所述主电源开关根据所述主电源开关断开状态断开；

所述激励电源开关持续所述激励电源开关闭合时长，所述主电源开关持续所述主电源开关断开时长；

所述激励电源根据所述电压参数输出第一电压；

所述第一开关控制设备根据所述激励电源开关闭合状态和激励电源开关闭合时长控制所述激励电源开关处于闭合状态并持续所述激励电源开关闭合时长；

在所述激励电源开关处于闭合状态的情况下，所述第一开关控制设备根据所述主电源开关断开状态控制所述主电源开关处于断开状态并持续所述主电源开关断开时长。

5.根据权利要求1所述的供电故障模拟装置，其特征在于，所述故障注入设备包括第二开关控制设备、变压器、第一开关组、第二开关组、第一电容和第二电容；所述第一开关组中包括第一开关和第四开关；所述第二开关组中包括第二开关和第三开关；所述第二开关控制设备分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关连接，所述激励电源的正极电源输出端通过所述第一开关连接到所述变压器的初级线圈的第一端，所述激励电源的正极电源输出端通过所述第二开关连接到所述初级线圈的第二端；所述激励电源的负极电源输出端通过所述第三开关连接到所述初级线圈的第一端，所述激励电源的负极电源输出端通过所述第四开关连接到所述初级线圈的第二端；所述变压器的次级线圈的第一端通过所述第一电容连接到所述供电网络的正极供电输出端上，所述变压器的次级线圈的第二端通过所述第二电容连接到所述供电网络的负极供电输出端上；

所述连接参数包括：开关动作顺序、开关状态切换频率、测试时长，其中，所述开关动作顺序为：所述第一开关组中的开关同时执行第一动作以处于相同的开关状态，所述第二开关组中的开关同时执行第二动作以处于相同的开关状态，所述第一开关组在执行所述第一动作的同时所述第二开关组执行所述第二动作，其中，所述第一动作和所述第二动作为相反的动作；

所述激励电源根据所述电压参数输出第二电压；

所述第二开关控制设备根据所述开关动作顺序控制所述第一开关组和所述第二开关组中开关的状态在所述测试时长内按照所述开关状态切换频率进行切换。

6.一种供电故障模拟方法，其特征在于，应用于一种供电故障模拟装置，所述供电故障模拟装置包括上位机、激励电源和故障注入设备；为供电网络供电的主电源及所述激励电源均通过所述故障注入设备与所述供电网络连接，所述激励电源和所述故障注入设备均与所述上位机连接；

所述方法包括：

所述上位机将电压参数发送至所述激励电源，所述上位机将连接参数发送至所述故障注入设备；

所述激励电源根据所述电压参数输出电压；

所述故障注入设备根据所述连接参数控制所述激励电源与所述供电网络之间的连接，以及根据所述连接参数控制所述主电源与所述供电网络之间的连接。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述故障注入设备包括：第一开关控制设备、激励电源开关和主电源开关，所述激励电源通过所述激励电源开关与所述供电网络连接；所述主电源通过所述主电源开关与所述供电网络连接；所述激励电源开关和所述主电源开关均与所述第一开关控制设备连接；所述第一开关控制设备与所述上位机连接；

所述故障注入设备根据所述连接参数控制所述激励电源与所述供电网络之间的连接，以及根据所述连接参数控制所述主电源与所述供电网络之间的连接，包括：

所述第一开关控制设备根据所述连接参数控制所述激励电源开关与所述主电源开关的开关状态。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述连接参数包括：激励电源开关断开状态、激励电源开关断开时长、主电源开关断开状态和主电源开关断开时长；

所述第一开关控制设备根据所述连接参数控制所述激励电源开关与所述主电源开关的开关状态，包括：

所述第一开关控制设备根据所述激励电源开关断开状态控制所述激励电源开关处于断开状态并持续所述激励电源开关断开时长，并根据所述主电源开关断开状态控制所述主电源开关处于断开状态并持续所述主电源开关断开时长。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述故障注入设备中还包括至少一个第一电路保护器件和至少一个第二电路保护器件；所述激励电源开关通过所述第一电路保护器件与所述供电网络连接，所述主电源开关通过所述第二电路保护器件与所述供电网络连接；

所述连接参数包括：开关动作顺序、激励电源开关闭合状态、激励电源开关闭合时长、主电源开关断开状态和主电源开关断开时长，其中，所述开关动作顺序为所述主电源开关在所述激励电源开关根据所述连接参数完成动作后再根据所述连接参数执行动作；

所述激励电源根据所述电压参数输出电压，包括：

所述激励电源根据所述电压参数输出第一电压；

所述第一开关控制设备根据所述连接参数控制所述激励电源开关与所述主电源开关的开关状态，包括：

所述第一开关控制设备根据所述激励电源开关闭合状态控制所述激励电源开关处于闭合状态并持续所述激励电源开关闭合时长，

在所述激励电源开关处于闭合状态的情况下，所述第一开关控制设备根据所述主电源开关断开状态控制所述主电源开关处于断开状态并持续所述主电源开关断开时长。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述故障注入设备包括第二开关控制设备、变压器、第一开关组、第二开关组、第一电容和第二电容；所述第一开关组中包括第一开关和第四开关；所述第二开关组中包括第二开关和第三开关；所述第二开关控制设备分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关连接，所述激励电源的正极电源输出端通过所述第一开关连接到所述变压器的初级线圈的第一端，所述激励电源的正极电源输出端通过所述第二开关连接到所述初级线圈的第二端；所述激励电源的负极电源输出端通过所述第三开关连接到所述初级线圈的第一端，所述激励电源的负极电源输出端通过所述第四开关连接到所述初级线圈的第二端；所述变压器的次级线圈的第一端通过所述第一电容连接到所述供电网络的正极供电输出端上，所述变压器的次级线圈的第二端通过所述第二电容连接到所述供电网络的负极供电输出端上；

所述连接参数包括：开关动作顺序、开关状态切换频率、测试时长，其中，所述开关动作顺序为：所述第一开关组中的开关同时执行第一动作以处于相同的开关状态，所述第二开关组中的开关同时执行第二动作以处于相同的开关状态，所述第一开关组在执行所述第一动作的同时所述第二开关组执行所述第二动作，其中，所述第一动作和所述第二动作为相反的动作；

所述激励电源根据所述电压参数输出电压，包括：

所述激励电源根据所述电压参数输出第二电压；

所述故障注入设备根据所述连接参数控制所述激励电源与所述供电网络之间的连接，以及根据所述连接参数控制所述主电源与所述供电网络之间的连接，包括：

所述第二开关控制设备根据所述开关动作顺序控制所述第一开关组和所述第二开关组中开关的状态在所述测试时长内按照所述开关状态切换频率进行切换。