[发明专利]一种适用于电力电子设备仿真的保护系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种适用于电力电子设备仿真的保护系统。

背景技术

随着仿真技术的进步，各种实时数字仿真工具和物理仿真装置越来越多的应用到电力电子仿真领域，仿真规模和研究领域得到极大拓展。数模混合仿真作为其中一种先进的仿真方法，既可对系统进行全数字仿真，也可对物理装置进行仿真试验，优化了电力系统的模拟过程。

由于电力电子设备本身都是由功率器件组成，在对其进行数模混合仿真时，接口电压会很高，稳态电压一般在100V左右，一般的元器件一般都无法承受，而暂态过程时电压可能更高，因此仿真时极易导致损坏设备，仿真可靠性不高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种适用于电力电子设备仿真的保护系统，本发明提供的混合仿真系统采用硬件和软件资源，实现对接口过电压进行保护，以达到合理利用资源，提升仿真的可靠性的目的，并且解决仿真时极易导致损坏设备，仿真可靠性不高的问题。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种适用于电力电子设备仿真的保护系统，其改进之处在于，所述保护系统包括：

主保护子系统：用于保护仿真设备免受过电压损坏；

后备保护子系统：用于在主保护子系统失效后动作，通过电压钳制电路限制接口过电压；

冗余保护子系统：用于动态预警和延时自动断电，保护仿真设备；

所述主保护子系统分别与数字仿真器和接口电路连接；所述主保护子系统和冗余保护子系统之间进行信息交换，所述后备保护子系统与接口电路进行信息交换，所述接口电路与电力电子设备连接。

其中，所述主保护子系统包括数据输入单元、电压采样单元、瞬时值计算单元、平均值计算单元、动作判定单元和动作输出单元；所述数据输入单元、电压采样单元、瞬时值计算单元、动作判定单元和动作输出单元依次连接，所述瞬时值计算单元和平均值计算单元为并行计算模块，所述平均值计算单元分别与电压采样单元和动作判定单元连接。

其中，所述数据输入单元包括依次连接的电压测量电路、第一滤波电路、放大电路、第二滤波电路和A/D转换器；所述数据输入单元用于电压采集，并完成电压的采样、放大和滤波。

其中，所述电压测量电路采用电压传感器；所述第一滤波电路和第二滤波电路均采用滤波器；所述放大电路采用放大器。

其中，所述电压采样单元用于在规定时间内接口电压进行采样并完成相电压与线电压的变换；变换的结果作为瞬时值计算单元和平均值计算单元的输入信号。

其中，所述瞬时值计算单元用于完成电压信号的瞬时值计算，并将结果输出给动作判定单元；瞬时值计算单元的动作判据如下：

Uinter=UmsinωtUact≥2Uinter]]>    ①；

其中：U_inter为接口电压，U_m为接口电压瞬时值、U_act为动作电压、ω为角频率；

所述瞬时值计算单元的保护动作电压设定值为2 pu，时间窗宽度为0.1s，计数脉冲为6。

其中，所述平均值计算单元通过计算得到电压在一个周波的平均值，并将结果输出给动作判定单元；平均值计算单元的动作判据包括：

一级保护判据：