本發(fā)明涉及一種柔性直流輸電領(lǐng)域的測試裝置，具體涉及一種用于mmc閥電流單元的測試裝置。

背景技術(shù)：

柔性直流輸電工程中，電流單元負責控制橋臂輸出電壓和電流，是vbc中最重要的組成部分之一，須具有連續(xù)、穩(wěn)定的運行能力。當前對電流單元的測試方法主要是在實驗室中組建低電壓、小電流的柔性直流換流站動模平臺來模擬實際工程中換流站的工作狀況，通過對vbc的整體測試，對電流單元硬件可靠性、控制策略、保護策略等進行驗證。

然而，vbc是一個結(jié)構(gòu)龐大、多功能單元間協(xié)調(diào)配合的二次裝置；每個電流單元需要與多個匯總單元、光電流傳感器(簡稱oct)和極控保護系統(tǒng)(簡稱pcp)配合下工作。當前的動模平臺有操作復雜、靈活性差等局限性，只能對vbc整體性能做出評估，卻難以電流單元為對象做更為深入的測試。因此，需要一種更加靈活、易操作、通用性好的裝置對電流單元進行全面、深入的測試。但國內(nèi)外目前未發(fā)現(xiàn)對vbc電流單元進行深度測試的裝置設(shè)計方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于mmc閥電流單元的測試裝置，該裝置以電流單元為測試對象；依據(jù)匯總單元、oct和pcp的工作特性建立相應(yīng)的數(shù)字模型；通過上位機可對數(shù)字模型進行觀察、控制；用數(shù)字模型模擬電流單元的外圍環(huán)境；進而展開全面、深入的測試。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種用于mmc閥電流單元的測試裝置，其改進之處在于，所述測試裝置基于分層架構(gòu)，包括：

(1)接口層：用于連接電流單元與數(shù)字模型，是物理信號與邏輯信號之間的紐帶；

(2)模型層：通過硬件語言(hdl)在fpga中構(gòu)建電流單元外圍設(shè)備的數(shù)字模型，包括匯總單元、光電流互感器(oct)和極控制保護(pcp)數(shù)字模型，模擬匯總單元、光電流互感器(oct)和極控制保護(pcp)數(shù)字模型工作特性，為電流單元提供外圍工作環(huán)境；

(3)控制層：指令操作數(shù)字模型，使其相互配合，模擬電流單元的工作環(huán)境；讀取各模型工作狀態(tài)并生成事件順序記錄soe上報給操作層；

(4)操作層：在上位機界面采用可視化模塊映射數(shù)字模型，通過操作可視化模塊，設(shè)置數(shù)字模型的工作方式，并讀取數(shù)字模型的工作狀態(tài)；同時記錄數(shù)字模型產(chǎn)生的soe，為試驗后期分析提供歷史數(shù)據(jù)。

進一步地，所述接口層由至少一塊接口板組成；所述接口板將接收電流單元的光纖信號轉(zhuǎn)換成lvds信號傳輸給模型層，并將接收自模型層的lvds信號轉(zhuǎn)換成光纖信號傳輸給電流單元。

進一步地，所述模型層由fpga組成；所述fpga中包括匯總單元、光電流互感器(oct)和極控制保護(pcp)數(shù)字模型。

進一步地，所述控制層由dsp和以太網(wǎng)驅(qū)動器組成；所述控制層每個控制周期訪問數(shù)字模型一遍；檢查出狀態(tài)變化時，生成相應(yīng)事件順序記錄soe并通過以太網(wǎng)發(fā)送至操作層；穩(wěn)定運行狀態(tài)下，控制層不改變數(shù)字模型的運行狀態(tài)；當接收到操作層發(fā)來的指令代碼時，控制層按照指令代碼對模型層進行操作，同時生成事件順序記錄soe上傳至操作層；所述控制周期為100us。

進一步地，所述操作層由驅(qū)動模塊、主操作模塊、數(shù)據(jù)庫和用戶界面組成，用戶界面上包括匯總單元、oct和pcp數(shù)字模型的可視化模塊，所述可視化模塊映射至模型層的全部數(shù)字模型；

所述操作層運行時，主操作模塊接收來自驅(qū)動模塊解析的事件順序記錄soe數(shù)據(jù)，根據(jù)其內(nèi)容更改可視化模塊顯示結(jié)果，而后將事件順序記錄soe存儲至數(shù)據(jù)庫；需要改變試驗狀態(tài)時，操作層向控制層發(fā)送指令代碼，由控制層完成數(shù)字模型的時序控制；測試人員通過用戶界面訪問數(shù)據(jù)庫，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)復現(xiàn)整個試驗過程，并分析結(jié)果。

進一步地，所述接口層、模型層和控制層組成電流單元測試裝置的下位機；所述操作層組成電流單元測試裝置的上位機。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有的優(yōu)異效果是：

(1)測試裝置(vts)易操作：每個匯總單元、oct和pcp的數(shù)字模型在上位機屏幕上都有相應(yīng)的可視化模塊；測試人員通過可視化模塊可以配置試驗環(huán)境、了解試驗狀況；大大降低操作難度。

(2)測試裝置(vts)具有自動化：部分試驗需要匯總單元、oct和pcp之間達到0.1 ms級配合，現(xiàn)有測試裝置難以做到；vts的控制層可以在操作層控制指令下，對各模型進行統(tǒng)一的調(diào)度、控制，進行一系列的自動化、時序嚴密的操作。

(3)測試裝置(vts)記錄完整：操作層將soe存入數(shù)據(jù)庫；根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，可以恢復完整的試驗過程。

因此，vts適合對電流單元及類似工作于龐大、復雜二次系統(tǒng)中的功能單元進行深度測試。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的用于mmc閥電流單元的測試裝置vts硬件結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明提供的接口層、模型層和控制層描述示意圖；

圖3是本發(fā)明提供的操作層描述示意圖；

圖4是本發(fā)明提供的用于mmc閥電流單元的測試裝置vts結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的詳細說明。

以下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其他實施方案可以包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過程的以及其他的改變。實施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨的組件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實施方案的部分和特征。本發(fā)明的實施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個范圍，以及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同物。在本文中，本發(fā)明的這些實施方案可以被單獨地或總地用術(shù)語“發(fā)明”來表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實上公開了超過一個的發(fā)明，不是要自動地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思。

本發(fā)明提供了一種適用于電流單元的測試裝置，簡稱vts，基于分層架構(gòu)設(shè)計思路，分為接口層、模型層、控制層和操作層：

(1)接口層：連接電流單元與數(shù)字模型，是物理信號與邏輯信號之間的紐帶；

(2)模型層：通過硬件語言(hdl)在fpga中構(gòu)建電流單元外圍設(shè)備的數(shù)字模型，包括匯總單元、光電流互感器(oct)和極控制保護(pcp)數(shù)字模型，模擬匯總單元、光電流互感器(oct)和極控制保護(pcp)數(shù)字模型工作特性，為電流單元提供外圍工作環(huán)境；

(3)控制層：指令操作數(shù)字模型，使其相互配合，模擬電流單元的工作環(huán)境；讀取各模 型工作狀態(tài)并生成事件順序記錄soe上報給操作層(0.1ms分辨率)；

(4)操作層：在上位機界面采用可視化模塊映射數(shù)字模型，通過操作可視化模塊，設(shè)置數(shù)字模型的工作方式，并讀取數(shù)字模型的工作狀態(tài)；同時記錄數(shù)字模型產(chǎn)生的soe，為試驗后期分析提供歷史數(shù)據(jù)。具體描述如下：

如圖1所示，vts由上位機下位機兩部分組成，從功能上分為接口層、模型層、控制層和操作層。

如圖2所示，接口層由10塊接口板組成。接口板將接收自電流單元的光纖信號轉(zhuǎn)換成lvds信號傳輸給模型層，并將接收自模型層的lvds信號轉(zhuǎn)換成光纖信號傳輸給電流單元。

如圖2所示，模型層由fpga組成。數(shù)字模型要能夠模擬設(shè)備的基本工作特性，即使在控制層不介入的情況下，也能帶動電流單元持續(xù)運行。硬件描述語言(hardwaredescriptionlanguage，簡稱hdl)具有并行運行的特點。在fpga中用hdl編寫的數(shù)字模型可以確保不同模型之間相互獨立運行，更真實的模擬多個外圍設(shè)備協(xié)同運作的情況，甚至可以模擬不同設(shè)備之間時鐘漂移現(xiàn)象。

如圖2所示，控制層由dsp和以太網(wǎng)驅(qū)動器組成。控制層每個控制周期(100us)訪問數(shù)字模型一遍；檢查出狀態(tài)變化時，生成相應(yīng)soe并通過以太網(wǎng)發(fā)送至操作層；穩(wěn)定運行狀態(tài)下，控制層不改變數(shù)字模型的運行狀態(tài)；當接收到操作層發(fā)來的指令代碼時，控制層按照該指令對模型層進行一系列的、有序的操作，同時生成soe上傳至操作層。

如圖3所示，操作層由驅(qū)動程序、主程序、數(shù)據(jù)庫和用戶界面組成，用戶界面上包含可視化模塊，后者映射至模型層的全部數(shù)字模型。運行時，主程序接收來自驅(qū)動程序解析的soe數(shù)據(jù)，根據(jù)其內(nèi)容更改可視化模塊顯示結(jié)果，而后將soe存儲至數(shù)據(jù)庫；需要改變試驗狀態(tài)時，操作層向控制層發(fā)送相應(yīng)的指令代碼，由后者完成數(shù)字模型的時序控制。測試人員可以通過用戶界面訪問數(shù)據(jù)庫，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)復現(xiàn)整個試驗過程，分析結(jié)果。

圖4所示是vts示意圖。電流單元在系統(tǒng)中與多個匯總單元、oct和pcp相互配合。vts配置如下：(1)光纖將電流單元與vts下位機連接；(2)fpga中包含匯總單元、oct和pcp的數(shù)字模型；(3)控制器中包含相應(yīng)的控制、通訊程序；(4)上位機包含匯總單元、oct和pcp數(shù)字模型的可視化模塊。試驗中，測試人員通過上位機選擇試驗內(nèi)容，下位機執(zhí)行操作并返回試驗數(shù)據(jù)；測試人員通過數(shù)據(jù)分析試驗結(jié)果。

本發(fā)明提供適用于電流單元的測試裝置，該裝置以電流單元為測試對象；依據(jù)匯總單元、oct和pcp的工作特性建立相應(yīng)的數(shù)字模型；通過上位機可對數(shù)字模型進行觀察、控制；用數(shù)字模型模擬電流單元的外圍環(huán)境；進而展開全面、深入的測試。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。