基于RTDS的微機保護一體化測試方法技術

本發明專利技術公開了一種基于RTDS的微機保護一體化測試方法，包括：在RTDS中建立電力一次系統模型；在RTDS中建立電壓互感器模型、電流互感器模型和開關投切控制系統模型；在RTDS中建立保護仿真模型，用于對電力系統中的保護硬件裝置進行仿真模擬；根據建立的模型，進行微機保護仿真測試。本發明專利技術用仿真模型替代了保護硬件，具有體積小、建設周期短、配置靈活、可重復性強等優點，且測試結果與接入實際硬件保護裝置時一致。可以大大減少裝置試驗的場地占用和裝置數量，測試效率高，運行調試靈活性高。

【技術實現步驟摘要】
基于RTDS的微機保護一體化測試方法
本專利技術涉及電力系統中的微機保護
，尤其涉及一種基于RTDS的微機保護一體化測試方法。
技術介紹
電力系統實時仿真是指實時模擬電力系統各種運行過程，并且能接入實際的物理裝置進行實驗的電力系統仿真方式。在電力系統中，為驗證新的控制、保護設備的性能，它們在投入實際系統運行前都要進行測試。電力系統中目前常用的仿真工具大都是非實時且離線的，它們在電力系統的測試和校驗中都得到了廣泛應用。但是在傳統的非實時離線數字仿真計算中，對一個幾秒鐘的暫態過程往往需要花費幾分鐘甚至幾十分鐘，無法滿足保護裝置和控制設備實時交互測試的要求。RTDS(RealTimeDigitalSimulator，實時數字仿真器)是一種技術成熟、應用廣泛的實時數字仿真系統。它實質上是為實現實時數字仿真系統暫態過程而專門開發的并行計算機系統。它的實時仿真步長能達到50微秒級別。RTDS的主要優勢在于實時性和帶被測試設備運行的能力。它不但可以用于電力系統的仿真測試，還可以提供電力系統一次設備，各類控制系統，各種電力系統自動化設備實時數字仿真試驗的試驗環境。RTDS與適當的電壓、電流放大器結合可進行繼電保護測試。測試內容可包括電壓電流波形分析、互感器飽和特性分析和復雜的故障操作模擬等，RTDS精確而豐富的元件模型使得繼電保護的測試環境與實際的電力系統運行狀態非常接近。但是，由于一般RTDS中的保護仿真都需要實際保護的硬件裝置一同參與，在進行測試時，還要單獨購買相應的保護裝置硬件，當涉及多套不同類型保護時，對保護硬件裝置的配置要求較高。同時由于物理裝置的可擴展性差，可仿真的電力系統規模受到裝置自身的物理特性等諸多因素限制。這種必須有保護硬件裝置參與的RTDS仿真試驗，場地占用大，所需裝置數量多，可重復性差，測試效率較低。
技術實現思路
基于此，本專利技術提供了一種基于RTDS的微機保護一體化測試方法。一種基于RTDS的微機保護一體化測試方法，包括以下步驟：在RTDS中建立電力一次系統模型；其中所述電力一次系統模型包括發電機模型、變壓器模型、輸電線路模型，斷路器模型和負荷模型；在RTDS中建立電壓互感器模型、電流互感器模型和開關投切控制系統模型；其中，所述電壓互感器模型和電流互感器模型分別用于將電力一次系統中的電壓量和電流量轉換為輸入至保護仿真模型的電壓量和電流量，所述開關投切控制系統模型用于對電力一次系統中的斷路器控制系統進行仿真模擬；在RTDS中建立保護仿真模型，用于對電力系統中的保護硬件裝置進行仿真模擬；根據建立的所述電力一次系統模型、所述電壓互感器模型、所述電流互感器模型、所述開關投切控制系統模型和所述保護仿真模型，進行微機保護測試。與一般技術相比，本專利技術基于RTDS的微機保護一體化測試方法在RTDS原有的一次系統數字動模模型的基礎上，對實際保護裝置進行仿真建模，用仿真模型代替保護硬件，構建出基于RTDS的完整的微機保護一體化仿真測試方法。由于用仿真模型替代了保護硬件，具有體積小、建設周期短、配置靈活、可重復性強等優點，且仿真結果與接入實際硬件保護裝置時一致。該方法可以大大減少裝置試驗的場地占用和裝置數量，可重復性強、測試效率高，運行調試靈活性高。附圖說明圖1為本專利技術基于RTDS的微機保護一體化測試方法的流程示意圖；圖2為本專利技術的保護仿真模型庫中各模塊示意圖；圖3為本專利技術的濾波器模塊中的各類基本元件示意圖；圖4為本專利技術的電量計算模塊中的各類基本元件示意圖；圖5為本專利技術的保護功能模塊中的各類基本元件示意圖；圖6為本專利技術用各類基本元件構建的完整的距離保護示意圖。具體實施方式為更進一步闡述本專利技術所采取的技術手段及取得的效果，下面結合附圖及較佳實施例，對本專利技術的技術方案，進行清楚和完整的描述。請參閱圖1，為本專利技術基于RTDS的微機保護一體化測試方法的流程示意圖。本專利技術基于RTDS的微機保護一體化測試方法，包括以下步驟：S101，在RTDS中建立電力一次系統模型；其中所述電力一次系統模型包括發電機模型、變壓器模型、輸電線路模型，斷路器模型和負荷模型；S102，在RTDS中建立電壓互感器模型、電流互感器模型和開關投切控制系統模型；其中，所述電壓互感器模型和電流互感器模型分別用于將電力一次系統中的電壓量和電流量轉換為輸入至保護仿真模型的電壓量和電流量，所述開關投切控制系統模型用于對電力一次系統中的斷路器控制系統進行仿真模擬；S103，在RTDS中建立保護仿真模型，用于對電力系統中的保護硬件裝置進行仿真模擬；S104，根據建立的所述電力一次系統模型、所述電壓互感器模型、所述電流互感器模型、所述開關投切控制系統模型和所述保護仿真模型，進行微機保護測試。在RTDS中搭建電力一次系統模型，包括發電機模型、變壓器模型、輸電線路模型，斷路器模型，負荷模型等等。這些模型都可以利用RTDS中現有的組件進行組合搭建，并設定相應的參數。RTDS可以在較短的仿真步長下(如50μs級別)，實時地計算出一次系統各點的電壓電流值。所述在RTDS中建立電壓互感器模型、電流互感器模型和開關投切控制系統模型的步驟中，所述電壓互感器模型和所述電流互感器模型用于將一次系統的電壓電流量轉換為二次系統可以直接利用的電壓電流量，同時還可以模擬互感器的飽和特性。所述的建立開關投切控制系統模型，用于模擬斷路器控制系統的動作特性。根據微機保護硬件裝置的工作原理和動作特性，搭建相應的保護仿真模型，從而替代原來的硬件裝置，執行保護的故障計算和邏輯判斷功能，實現無需硬件的微機保護一體化測試。該微機保護軟件模型的動作特性應能完全模擬實際保護硬件裝置的動作特性，一般可以用如圖2所示的保護仿真模型庫中的元件進行搭建。作為其中一個實施例，所述在RTDS中建立保護仿真模型的步驟中，所述保護仿真模型還用于執行保護的故障計算和邏輯判斷。作為其中一個實施例，所述在RTDS中建立保護仿真模型的步驟中，所述保護仿真模型包括濾波器模塊、電量計算模塊和保護功能模塊。具體的保護仿真模型的搭建，可以利用模塊化和可視化的方法，通過RTDS中的用戶自定義功能，按照功能的不同分別利用濾波器模塊、電量計算模塊和保護功能模塊中的各元件搭建組合成一種保護模型。其中濾波器模塊包括有限沖激響應濾波器和無限沖激響應濾波器兩個元件；電量計算模塊包括對稱分量分解元件，阻抗計算元件，工頻突變量計算元件和相量計算元件四種；保護功能模塊中包括起動元件，振蕩閉鎖元件、瞬時過流元件、差動保護元件、選相元件、斷路器失靈元件、方向元件、距離保護元件和電壓互感器斷線判斷元件。將這些元件的輸入輸出進行連接，可以方便地搭建各種特定的微機保護仿真模型。如圖3所示為濾波器模塊的內部元件，它包括有限沖激響應濾波器和無限沖激響應濾波器兩類元件，用來對輸入信號進行濾波處理。如圖4所示為電量計算模塊的內部元件，它包括對稱分量分解元件，阻抗計算元件，工頻突變量計算元件和相量計算元件四種。如圖5所示為保護功能模塊的內部元件，它包括起動元件，振蕩閉鎖元件、瞬時過流元件、差動保護元件、選相元件、斷路器失靈元件、方向元件、距離保護元件和電壓互感器斷線判斷元件。將這些元件的輸入輸出進行連接，可以方便的搭建各種特定的微機保護軟件模型。如圖6所示為由圖3、圖4和圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于RTDS的微機保護一體化測試方法，其特征在于，包括以下步驟：在RTDS中建立電力一次系統模型；其中所述電力一次系統模型包括發電機模型、變壓器模型、輸電線路模型，斷路器模型和負荷模型；在RTDS中建立電壓互感器模型、電流互感器模型和開關投切控制系統模型；其中，所述電壓互感器模型和電流互感器模型分別用于將電力一次系統中的電壓量和電流量轉換為輸入至保護仿真模型的電壓量和電流量，所述開關投切控制系統模型用于對電力一次系統中的斷路器控制系統進行仿真模擬；在RTDS中建立保護仿真模型，用于對電力系統中的保護硬件裝置進行仿真模擬；根據建立的所述電力一次系統模型、所述電壓互感器模型、所述電流互感器模型、所述開關投切控制系統模型和所述保護仿真模型，進行微機保護測試。

【技術特征摘要】
1.一種基于RTDS的微機保護一體化測試方法，其特征在于，包括以下步驟：在RTDS中建立電力一次系統模型；其中所述電力一次系統模型包括發電機模型、變壓器模型、輸電線路模型，斷路器模型和負荷模型；在RTDS中建立電壓互感器模型、電流互感器模型和開關投切控制系統模型；其中，所述電壓互感器模型和電流互感器模型分別用于將電力一次系統中的電壓量和電流量轉換為輸入至保護仿真模型的電壓量和電流量，所述開關投切控制系統模型用于對電力一次系統中的斷路器控制系統進行仿真模擬；在RTDS中建立保護仿真模型，用于對電力系統中的保護硬件裝置進行仿真模擬；其中，所述保護仿真模型包括濾波器模塊、電量計算模塊和保護功能模塊，所述濾波器模塊包括有限沖激響應濾波器，所述電量計算模塊包括工頻突變量計算元件，所述保護功能模塊包括起動元件、振蕩閉鎖元件、選相元件、方向元件、距離保護元件和電壓互感器斷線判斷元件；根據建立的所述電力一次系統模型、所述電壓互感器模型、所述電流互感器模型、所述開關投切控制系統模型和所述保護仿真模型，進行微機保護測試；其中，三相電壓電流信號經過有限沖激響應濾波器濾波后，輸出給工頻突變量計算元件、起動元件、選相元件、方向元件、振蕩閉鎖元件和電壓互感器斷線判斷元件，起動元件和選...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉正超，屠卿瑞，張弛，李一泉，曹建東，劉世丹，
申請(專利權)人：廣東電網公司電力調度控制中心，
類型：發明
國別省市：