[实用新型]用于舰船直流断路器保护性能测试的半实物仿真系统

说明书

技术领域

本实用新型属于舰船电气设备性能测试技术领域，具体涉及一种用于舰船直流断路器保护性能测试的半实物仿真系统。 

背景技术

出于特殊运行环境因素的考虑，舰船电力系统中的直流断路器大多选用抗冲振类型，该类断路器具有一个特点：其短路保护的脱扣动作判据直接取决于断路器一次主回路电流的电磁力，而不是通过配装电流互感器（CT）由其二次侧的测量值决定。由一次主回路电流电磁力脱扣的断路器动作特性通常分散性较大，给保护性能带来目前尚无法确定的负面影响。至今难以用试验手段准确评估断路器脱扣分散性对其保护性能的影响，要准确评估断路器脱扣分散性对保护性能的影响，主要存在两个问题：一是如何按实际参数模拟电力系统运行工况及故障过程并将其动态电流按真实大小，即模拟比为1:1，施加于断路器实物；二是如何实现断路器实物与模拟系统的实时闭环以正确反映断路器与系统模型间的相互作用。显然，采用传统缩比参数的物理模拟方法是无法解决这些问题的。 

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提出了一种基于数字-物理混合建模方法的、用于舰船直流断路器保护性能测试的半实物仿真系统。 

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案： 

一种用于舰船直流断路器保护性能测试的半实物仿真系统，包括：包含有舰船电力系统数字仿真模型的eMEGAsim实时数字仿真器、电流信号功率放大器和受试直流断路器，舰船电力系统数字仿真模型中的仿真变量通过eMEGAsim实时数字仿真器的模拟量输出端与电流信号功率放大器的输入端相连，电流信号功率放大器的输出端与受试直流断路器的一次主回路接线端相连，受试直流断路器的辅助节点与eMEGAsim实时数字仿真器的数字量输入端相连以发送受试直流断路器的状态信号。 

上述舰船电力系统数字仿真模型包括直流断路器支路模型和模拟短路故障触发模型，直流断路器支路模型为受试直流断路器在舰船电力系统数字仿真模型中的镜像，模拟短路故障触发模型用来模拟舰船电力系统的短路故障发生过程。模拟短路故障发生前、后的仿真电流 信号通过eMEGAsim实时数字仿真器的模拟量输出端发送至电流信号功率放大器的输入端。电流信号功率放大器输出的大电流作用于受试直流断路器的一次主回路，受试直流断路器的状态信号通过辅助节点发送至直流断路器支路模型，控制直流断路器支路模型的模拟分合状态。 

上述舰船电力系统数字仿真模型参数、仿真变量及其作用于受试直流断路器的实际物理电流的模拟比均为1：1，受试直流断路器与其在eMEGAsim实时数字仿真器中的镜像模型分、合状态同步改变。 

本实用新型基于数字-物理混合建模方法，利用eMEGAsim实时数字仿真器按实际参数建立舰船电力系统数字仿真模型，并在此基础上形成由eMEGAsim实时数字仿真器、电流信号功率放大器和受试断路器组成的闭环半仿真测试平台，受试直流断路器的一次主回路连入该闭环仿真试验平台。 

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果： 

1、本实用新型是将直流断路器的一次主回路接入闭环测试平台进行保护性能测试，适用于未装配电流互感器（CT）的舰船抗冲振型直流断路器的保护性能测试。 

2、本实用新型的半实物仿真测试系统作用于受试直流断路器的模拟电流物理能效区涵盖直流断路器的正常工作区、延时脱扣动作区和速断动作区，而且还能精确、高效地检测或验证直流断路器脱扣电流整定值、跳闸动作时间以及舰船电力系统分级保护之间的动作协调性。 

附图说明

图1是本实用新型的结构框图； 

图2是本实用新型的电流信号功率放大器的I-t能效特性图； 

图3是实施例中受试直流断路器的速断动作性能测试结果； 

图4是实施例中受试直流断路器的短延时动作性能测试结果。 

具体实施方式

本实用新型半实物仿真系统是由eMEGAsim实时数字仿真器、电流信号功率放大器和受试断路器组成的数字-物理闭环测试平台。数字-物理闭环仿真试验回路中各环节满足时间轴同一性和动态实时性，所有模型参数和仿真变量的模拟比为1:1。