CN111812575A - 一种小量程电流互感器的等效模拟方法 - Google Patents
一种小量程电流互感器的等效模拟方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种小量程电流互感器的等效模拟方法,包括:测量出控制保护装置的小电流采集板卡中采样电阻的电阻值;在电力系统实时仿真系统中,模拟出所述电流互感器的二次电流值,根据所述电阻值和所述二次电流值进行I/V转换得到相应的电压信号;将所述电压信号转换成电压模拟量并输出至控制保护装置的小电流采集卡;所述小电流采集卡根据所述电压模拟量和所述电阻值得到小电流值,实现小量程电流互感器的等效模拟。本发明提供的方法,以经济、灵活的方式实现了小量程电流互感器的精确等效,输出的小电流精度高,并且无需新增试验设备,具有较好的经济性,I/V转换过程中的参数设置与调整灵活,适应性能良好。
Description
技术领域
本发明涉及电力装备动模检测技术领域,尤其是涉及一种小量程电流互感器的等效模拟方法。
背景技术
在电力装备的动模试验环节中,采用电力系统实时仿真器模拟电力一次系统,系统发生故障后,仿真系统将电流互感器二次侧电流值进行折算,以小信号模拟量的形式输出,驱动电流功率放大器,再现电流互感器二次侧故障电流特征。特殊情况下,电网系统中存在较小量程的电流互感器,其额定电流值不在常规电流功率放大器的正常工作范围之内,利用电流功率放大器无法准确地输出电流值,导致动模试验无法继续开展。
通常,电力系统实时仿真器将电流互感器二次值通过电流功率放大器放大倍数进行等比例缩小,输出小信号模拟量驱动电流功率放大器,模拟电流互感器二次电流值。
但由于常规电流功率放大器的输出电流在0.2A-30A区间内,输入信号与输出电流的非线性误差小于0.2%,电力系统中部分电流互感器二次侧额定值小于常规电流功率放大器的理想工作区间(如电容器串联补偿装置中的不平衡电流传感器的二次侧额定值为0.05A)。
因此,当电网系统中的电流互感器二次侧额定值小于电流功率放大器线性工作区间后,该技术手段无法精确的等效模拟电流互感器,相关动模试验无法开展。
因此,急需一种方法以解决常规的电流功率放大器无法对小量程电流互感器进行精确模拟的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种小量程电流互感器的等效模拟方法,以解决常规的电流功率放大器无法对小量程电流互感器进行精确模拟的技术问题。
本发明的目的,可以通过如下技术方案实现:
一种小量程电流互感器的等效模拟方法,包括:
测量出控制保护装置的小电流采集板卡中采样电阻的电阻值;
在电力系统实时仿真系统中,模拟出所述电流互感器的二次电流值,根据所述电阻值和所述二次电流值进行I/V转换得到相应的电压信号;
将所述电压信号转换成电压模拟量并输出至控制保护装置的小电流采集卡;
所述小电流采集卡根据所述电压模拟量和所述电阻值得到小电流值,实现小量程电流互感器的等效模拟。
可选地,所述电力系统实时仿真系统包括仿真软件模块、并行计算模块和接口模块;其中,所述仿真软件模块与所述并行计算模块连接,用于建立、编译仿真模型,对仿真进行实时控制并接收仿真结果;所述并行计算模块利用多核处理器并行解算所述仿真模型,所述接口模块用于接收所述并行计算模块输出的数字量信号,转换为电气量信号并输出。
可选地,所述并行计算模块包括二次侧电流模拟子模块和I/V转换子模块,所述二次侧电流模拟子模块用于模拟出所述电流互感器的二次电流值,所述I/V转换子模块用于根据所述电阻值和所述二次电流值进行I/V转换得到相应的电压信号。
可选地,所述二次侧电流模拟子模块包括虚拟电流源发生器和二次侧电流折算单元,所述虚拟电流源发生器用于定量模拟一次系统的一次电流值,所述二次侧电流折算单元用于将一次电流值转换为二次电流值。
可选地,模拟出所述电流互感器的二次电流值具体包括:利用所述虚拟电流源发生器定量模拟一次系统的一次电流值,利用二次侧电流折算单元将一次电流值转换为二次电流值。
可选地,模拟出所述电流互感器的二次电流值具体包括:搭建一次系统的系统仿真模型,模拟系统发生故障,产生一次故障电流,经CT仿真模型得到二次电流值。
可选地,所述接口模块为模拟量输出板卡。
可选地,将所述电压信号转换成电压模拟量具体包括:利用所述模拟量输出板卡将所述电压信号转换成电压模拟量。
可选地,根据所述电阻值和所述二次电流值进行I/V转换得到相应的电压信号具体包括:利用所述I/V转换子模块将所述二次电流值和所述电阻值相乘得到相应的电压信号。
可选地,所述小电流采集卡根据所述电压模拟量和所述电阻值得到小电流值具体包括:所述小电流采集卡将所述电压模拟量除以所述电阻值得到小电流值。
本发明提供的小量程电流互感器的等效模拟方法,包括:测量出控制保护装置的小电流采集板卡中采样电阻的电阻值;在电力系统实时仿真系统中,模拟出所述电流互感器的二次电流值,根据所述电阻值和所述二次电流值进行I/V转换得到相应的电压信号;将所述电压信号转换成电压模拟量并输出至控制保护装置的小电流采集卡;所述小电流采集卡根据所述电压模拟量和所述电阻值得到小电流值,实现小量程电流互感器的等效模拟。
本发明提供的小量程电流互感器的等效模拟方法,带来的有益效果是:
(1)通过测量控制保护装置的小电流采集板卡中采样电阻的电阻值,在电力系统实时仿真系统中进行I/V转换,将实时仿真系统中将电流互感器二次电流值转换为相应的电压信号,通过实时仿真系统中的模拟量输出板卡输出转换后的电压模拟值,向控制保护装置的小电流采集板卡提供等效电流值,实现对小量程电流互感器的精确等效。
(2)在不新增设备采购的情况下,依靠电力系统实时仿真系统的自身资源,实现了小量程电流互感器的等效模拟,为包含小量程电流互感器的电力装备的动模试验,提供了试验环境,解决了常规的电流功率放大器无法对小量程电流互感器进行精确模拟的问题。以一种经济、灵活的方式实现了小量程电流互感器的精确等效,输出的小电流精度高,并且无需新增试验设备,具有较好的经济性,I/V转换过程中的参数设置与调整灵活,适应性能良好。
附图说明
图1为本发明一种小量程电流互感器的等效模拟方法的电力系统实时仿真系统构成示意图;
图2为本发明一种小量程电流互感器的等效模拟方法的过程示意图;
图3为本发明一种小量程电流互感器的等效模拟方法的并行计算模块构成示意图;
图4为本发明一种小量程电流互感器的等效模拟方法的一个实施例示意图;
图5为本发明一种小量程电流互感器的等效模拟方法的另一个实施例示意图。
具体实施方式
电流互感器:电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。
电流功率放大器:电流功率放大器是针对电力系统CT特点专门研发的高精度、大电流、快速响应、线性电流功率放大器。可以将仿真系统输出的小信号放大到CT额定值及系统故障水平,以供试验使用。
本发明实施例提供了一种小量程电流互感器的等效模拟方法,以解决常规的电流功率放大器无法对小量程电流互感器进行精确模拟的技术问题。
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
以下为本发明一种小量程电流互感器的等效模拟方法的一个实施例,包括:
测量出控制保护装置的小电流采集板卡中采样电阻的电阻值;
在电力系统实时仿真系统中,模拟出所述电流互感器的二次电流值,根据所述电阻值和所述二次电流值进行I/V转换得到相应的电压信号;
将所述电压信号转换成电压模拟量并输出至控制保护装置的小电流采集卡;
所述小电流采集卡根据所述电压模拟量和所述电阻值得到小电流值,实现小量程电流互感器的等效模拟。
请参阅图1和图2,本实施例中,小量程电流源等效发生器过程示意图如图2所示,电力系统实时仿真系统与控制保护装置形成闭环试验环境。本实施例中,电力系统实时仿真系统由后台的仿真软件模块、并行计算模块及接口模块组成;其中,仿真软件模块运行于工作站,用来建立仿真模型、进行模型编译,并对仿真模型进行实时控制及接收仿真结果;并行计算模块为具有多核处理器的计算机,利用多核处理器并行解算仿真模型;接口模块为具备不同功能的模块组件,用于通信、模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出等。
本实施例中,电力系统实时仿真系统的运行过程为:仿真软件模块完成仿真建模、对仿真模型进行编译后,将仿真模型上传至并行计算模块,对实时监测并行计算模块的运行结果;并行计算模块实时解算仿真模型、接收仿真软件模块的指令;接口模块接收并行计算模块输出的数字量信号,转换为电气量信号并输出。
请参阅图3和图4,本实施例中,并行计算模块包括二次侧电流模拟子模块和I/V转换子模块,二次侧电流模拟子模块和I/V转换子模块均在实时仿真系统中完成逻辑的搭建。
其中,二次侧电流模拟子模块包括虚拟电流源发生器和二次侧电流折算单元,利用虚拟电流源发生器定量的模拟一次系统的一次电流值,一次电流值经二次侧电流折算单元进行数字化变比折算后,输出二次电流值。这里的数字化变比折算为CT装置的等效,即一次侧电流信号按照CT变比参数进行等比例缩小,转换为二次侧信号。
值得说明的是,虚拟电流源发生器和二次侧电流折算单元中产生的二次电流值是人为设定的,二次电流值的大小由设定值决定。
I/V转换子模块逻辑的具体内容为:利用I/V转换技术将二次侧电流值乘以控制保护装置的小电流采集板卡中采样电阻的电阻值,变换为电压信号。
值得说明的是,I/V转换的关键约束条件有3个:
(1)使用表计精确测量控制保护装置的小电流采集板卡中采样电阻的电阻值,将模拟得到的二次侧电流值乘以采样电阻的电阻值,转化成电压信号,通过模拟量输出板卡输出电压模拟值。
(2)电压信号转化后输出的电压模拟值,应在实时仿真系统的模拟量输出范围之内,输出的电压模拟峰值不超过模拟量输出板卡的最大输出电压范围。
(3)模拟量输出板卡输出最大电压信号时,对应的输出电流不超过模拟量输出板卡的最大电流驱动能力。
I/V转换过程的参数均为硬件环境的固有参数,应通过控制实时仿真系统中的变比参数,确保I/V转换的顺利进行。
本实施例中,首先测量出控制保护装置的小电流采集卡中采样电阻的电阻值,在实时仿真系统中,通过二次侧电流模拟子模块模拟出电流传感器的二次侧电流值,具体为,利用虚拟电流发生器定量模拟一次系统的一次电流值,利用二次侧电流折算单元将一次电流值转换为二次电流值;I/V转换子模块利用I/V转换技术将二次侧电流值转换成相对应的电压信号;实时仿真系统中的模拟量输出板卡将电压信号转换成电压模拟量,向控制保护装置的小电流采集板卡提供小量程的电流信号,驱动控制保护装置的小电流采集卡,通过精密采样电阻进行测量微弱电流值,实现小量程电流互感器的等效模拟。
请参阅图5,以下为本发明一种小量程电流互感器的等效模拟方法的另一个实施例,本实施例的二次侧电流模拟子模块中模拟电流互感器的二次侧电流值的方式与上一个实施例方式不同,其他过程都相同;本实施例利用实时仿真系统搭建一次电力系统的仿真模型,在仿真系统中模拟一次系统发生故障,仿真系统实时计算出测量点的故障电流,该故障电流信号经仿真CT元件转换为二次侧电流信号。这种“一次电力系统实时仿真、CT元件仿真建模”方式产生的二次侧电流值是通过电力系统动态仿真产生的,模拟产生的二次侧电流值由系统参数决定。
本发明实施例提供的小量程电流互感器的等效模拟方法,在不新增设备采购的情况下,依靠电力系统实时仿真系统的自身资源,实现了小量程电流互感器的等效模拟,为包含小量程电流互感器的电力装备的动模试验,提供了试验环境,解决了常规的电流功率放大器无法对小量程电流互感器进行精确模拟的问题。
本发明实施例提供的小量程电流互感器的等效模拟方法,以一种经济、灵活的方式实现了小量程电流互感器的精确等效,输出的小电流精度高,并且无需新增试验设备,具有较好的经济性,I/V转换过程中的参数设置与调整灵活,适应性能良好。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种小量程电流互感器的等效模拟方法,其特征在于,包括:
测量出控制保护装置的小电流采集板卡中采样电阻的电阻值;
在电力系统实时仿真系统中,模拟出所述电流互感器的二次电流值,根据所述电阻值和所述二次电流值进行I/V转换得到相应的电压信号;
将所述电压信号转换成电压模拟量并输出至控制保护装置的小电流采集卡;
所述小电流采集卡根据所述电压模拟量和所述电阻值得到小电流值,实现小量程电流互感器的等效模拟。
2.根据权利要求1所述的小量程电流互感器的等效模拟方法,其特征在于,所述电力系统实时仿真系统包括仿真软件模块、并行计算模块和接口模块;其中,所述仿真软件模块与所述并行计算模块连接,用于建立、编译仿真模型,对仿真进行实时控制并接收仿真结果;所述并行计算模块利用多核处理器并行解算所述仿真模型,所述接口模块用于接收所述并行计算模块输出的数字量信号,转换为电气量信号并输出。
3.根据权利要求2所述的小量程电流互感器的等效模拟方法,其特征在于,所述并行计算模块包括二次侧电流模拟子模块和I/V转换子模块,所述二次侧电流模拟子模块用于模拟出所述电流互感器的二次电流值,所述I/V转换子模块用于根据所述电阻值和所述二次电流值进行I/V转换得到相应的电压信号。
4.根据权利要求3所述的小量程电流互感器的等效模拟方法,其特征在于,所述二次侧电流模拟子模块包括虚拟电流源发生器和二次侧电流折算单元,所述虚拟电流源发生器用于定量模拟一次系统的一次电流值,所述二次侧电流折算单元用于将一次电流值转换为二次电流值。
5.根据权利要求4所述的小量程电流互感器的等效模拟方法,其特征在于,模拟出所述电流互感器的二次电流值具体包括:利用所述虚拟电流源发生器定量模拟一次系统的一次电流值,利用二次侧电流折算单元将一次电流值转换为二次电流值。
6.根据权利要求3所述的小量程电流互感器的等效模拟方法,其特征在于,模拟出所述电流互感器的二次电流值具体包括:搭建一次系统的系统仿真模型,模拟系统发生故障,产生一次故障电流,经CT仿真模型得到二次电流值。
7.根据权利要求5或6所述的小量程电流互感器的等效模拟方法,其特征在于,所述接口模块为模拟量输出板卡。
8.根据权利要求7所述的小量程电流互感器的等效模拟方法,其特征在于,将所述电压信号转换成电压模拟量具体包括:利用所述模拟量输出板卡将所述电压信号转换成电压模拟量。
9.根据权利要求3或8所述的小量程电流互感器的等效模拟方法,其特征在于,根据所述电阻值和所述二次电流值进行I/V转换得到相应的电压信号具体包括:利用所述I/V转换子模块将所述二次电流值和所述电阻值相乘得到相应的电压信号。
10.根据权利要求9所述的小量程电流互感器的等效模拟方法,其特征在于,所述小电流采集卡根据所述电压模拟量和所述电阻值得到小电流值具体包括:所述小电流采集卡将所述电压模拟量除以所述电阻值得到小电流值。
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