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      測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法、裝置及系統與流程

      文檔序號:11251131
      測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法、裝置及系統與流程

      本發明涉及電力系統仿真領域,特別是涉及一種測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法、裝置、系統、存儲介質及計算機設備。



      背景技術:

      在三相四線制電路中,三相電流的向量和等于零。如果在三相三線中接入一個電流互感器,這時感應電流為零。當電路中發生觸電或漏電故障時,回路中有漏電電流流過,這時穿過電流互感器的三相電流相量和不等零。這樣電流互感器二次線圈中就有一個感應電流,此電流加于檢測部分的電子放大電路,與保護區裝置預定動作電流值相比較,若大于預定動作電流,則使靈敏繼電器動作。這里所接的電流互感器稱為零序電流互感器,三相電流的相量和不等于零,所產生的電流即為零序電流。

      在電力系統中,零序電流保護是一種重要的接地保護方法。零序電流自適應保護裝置,可用于應對小電阻接地系統發生多回線同相復雜接地故障,自適應零序電流保護的整定值能夠隨接地故障類型、系統運行方式和接地中性點的分布變化而變化。在選用零序電流自適應保護裝置時,需要對零序電流自適應保護裝置的各項功能進行考核,測試零序電流自適應保護裝置在小電阻接地系統不同工況下的適用性。傳統考核方式采用現場測試的方式,然而這種考核方式實現成本高;并且由于現場測試無法模擬一些復雜工況,例如小電阻接地系統發展性故障、多回線故障等,因此不能全面評估零序電流自適應保護裝置的性能。



      技術實現要素:

      基于此,本發明實施例提供測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法、裝置、系統、存儲介質及計算機設備,能夠全面測試零序電流自適應保護裝置的功能指標,且測試成本低。

      本發明一方面提供測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法,包括:

      根據小電阻接地的多回線配電網的實際運行信息初始化實時數字仿真器中預先建立的配電網組網模型;

      根據實時數字仿真器中與所述配電網組網模型對應的故障發生模型,得出當前的故障條件;

      基于當前的配電網組網模型,控制實時數字仿真器進行當前故障條件下的多回線配電網仿真,得到多回線配電網的第一電流電壓模擬信號;

      將所述第一電流電壓模擬信號輸送至待測試的零序電流自適應保護裝置;獲取所述零序電流自適應保護裝置根據所述第一電流電壓模擬信號輸出的零序電流補償數值和數字控制信號;

      根據所述數字控制信號調整所述配電網組網模型,基于調整后的配電網組網模型,控制實時數字仿真器重新進行多回線配電網仿真,得到多回線配電網的第二電流電壓模擬信號;

      根據所述故障條件、電流補償數值、第一電流電壓模擬信號以及第二電流電壓模擬信號,確定所述零序電流自適應保護裝置的功能指標。

      一種測試零序電流自適應保護裝置功能指標的裝置,包括:

      初始化模塊,用于根據小電阻接地的多回線配電網的實際運行信息初始化實時數字仿真器中預先建立的配電網組網模型;

      故障條件生成模塊,用于根據實時數字仿真器中與所述配電網組網模型對應的故障發生模型,得出當前的故障條件;

      一次仿真模塊,用于基于當前的配電網組網模型,控制實時數字仿真器進行當前故障條件下的多回線配電網仿真,得到多回線配電網的第一電流電壓模擬信號;

      裝置信息獲取模塊,用于將所述第一電流電壓模擬信號輸送至待測試的零序電流自適應保護裝置;并獲取所述零序電流自適應保護裝置根據所述第一電流電壓模擬信號輸出的零序電流補償數值和數字控制信號;

      二次仿真模塊,用于根據所述數字控制信號調整所述配電網組網模型,基于調整后的配電網組網模型,控制實時數字仿真器重新進行多回線配電網仿真,得到多回線配電網的第二電流電壓模擬信號;

      以及,指標確定模塊,用于根據所述故障條件、電流補償數值、第一電流電壓模擬信號以及第二電流電壓模擬信號,確定所述零序電流自適應保護裝置的功能指標。

      一種測試零序電流自適應保護裝置功能指標的系統,包括:實時數字仿真器、功率放大器以及待測試的零序電流自適應保護裝置;所述實時數字仿真器中建立有配電網組網模型及其對應的故障發生模型;

      所述實時數字仿真器的模擬信號輸出接口連接功率放大器的輸入接口,功率放大器的輸出接口連接待測試的零序電流自適應保護裝置的模擬信號輸入接口;所述實時數字仿真器的數字信號輸入接口連接所述零序電流自適應保護裝置的數字信號輸出接口;

      實時數字仿真器將基于配電網組網模型和故障發生模型仿真得到的當前故障條件下多回線配電網的第一電流電壓模擬信號輸出至功率放大器;通過功率放大器對所述第一電流電壓模擬信號進行放大,并將放大后的模擬信號輸出至所述零序電流自適應保護裝置;零序電流自適應保護裝置輸出對應的數字控制信號至實時數字仿真器;所述零序電流自適應保護裝置還輸出當前故障條件下的零序電流補償數值;

      實時數字仿真器根據所述零序電流自適應保護裝置輸出的數字控制信號調整配電網組網模型,并基于調整后的配電網組網模型重新進行多回線配電網仿真,得到多回線配電網的第二電流電壓模擬信號;

      根據所述實時數字仿真器中模擬的故障條件、所述零序電流自適應保護裝置輸出的零序電流補償數值,以及所述實時數字仿真器仿真得到的第一電流電壓模擬信號和第二電流電壓模擬信號,確定所述零序電流自適應保護裝置的功能指標。

      一種計算機可讀存儲介質,其上存儲有計算機程序,該程序被處理器執行時實現上述所述方法的步驟。

      一種計算機設備,包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序,所述處理器執行所述程序時實現上述所述方法的步驟。

      上述技術方案,基于實時數字仿真器模擬多回線配電網生產現場的多種工況,由此能夠全面地檢測零序電流自適應保護裝置的相關功能指標,無需對變電站進行實際的接線改裝,能夠減少實驗場地,節約測試成本。

      附圖說明

      圖1為一實施例的測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法的示意性流程圖;

      圖2為一實施例的配電網組網模型的示意圖;

      圖3為一實施例的故障發生模型的示意圖;

      圖4為一實施例的測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法的應用環境圖;

      圖5為圖4應用場景下的測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法的流程圖;

      圖6為一實施例的測試零序電流自適應保護裝置功能指標的裝置的示意性結構圖。

      具體實施方式

      為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白,以下結合附圖及實施例,對本發明進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明,并不用于限定本發明。

      圖1為一實施例的測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法的示意性流程圖;如圖1所示,本實施例中的測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法包括步驟:

      S11,根據小電阻接地的多回線配電網的實際運行信息初始化實時數字仿真器中預先建立的配電網組網模型。

      其中,配電網組網模型能夠反映小電阻接地的多回線配電網的組網信息,包括組網結構信息、元件的狀態和/或參數信息等。

      S12,根據實時數字仿真器中與所述配電網組網模型對應的故障發生模型,得出當前的故障條件。

      在一可選實施例中,還包括預先在實時數字仿真器中建立配電網組網模型,以及建立所述配電網組網模型對應的故障發生模型的步驟。其中,故障發生模型與配電網組網模型相關聯,通過設置故障發生模型的模型參數,可調整配電網組網模型,模擬出對應的多回線配電網工況的效果。

      優選地,所述故障條件包括:故障位置、故障發生時刻、故障線路數目、過渡電阻、接地初始角和/或間歇性時間等。通過所述實時數字仿真器中預先建立的配電網組網模型和故障發生模型,可模擬出多種不同的故障條件,進而可測試零序電流自適應保護裝置在不同故障條件下的功能指標。

      S13,基于當前的配電網組網模型,控制實時數字仿真器進行當前故障條件下的多回線配電網仿真,得到多回線配電網的第一電流電壓模擬信號。

      實時數字仿真器RTDS(Real Time Digital Simulator),基于數字處理器和并行計算,可實現實時輸出,同時采用千兆處理器卡,大幅度減小仿真步長到20微秒,響應可精確到9kHz。RTDS基于配電網組網模型,能夠在實驗室環境下全面完整真實的模擬電網系統的暫穩態。

      S14,將所述第一電流電壓模擬信號輸送至待測試的零序電流自適應保護裝置;獲取所述零序電流自適應保護裝置根據所述第一電流電壓模擬信號輸出的零序電流補償數值和數字控制信號。

      S15,根據所述數字控制信號調整所述配電網組網模型,基于調整后的配電網組網模型,控制實時數字仿真器重新進行多回線配電網仿真,得到多回線配電網的第二電流電壓模擬信號。

      S16,根據所述故障條件、電流補償數值、第一電流電壓模擬信號以及第二電流電壓模擬信號,確定所述零序電流自適應保護裝置的功能指標。

      由于實時數字仿真器RTDS不僅能與實際的零序電流自適應保護裝置連接構成靈活方便的閉環回路,而且能夠對在實際電力系統中難以實現或不容許出現的多種復雜、惡劣工況進行模擬仿真。因此將RTDS連接零序電流自適應保護裝置進行仿真測試,將有效彌補傳統現場測試的缺點,既能全面測試裝置的功能指標,又能節約測試成本。

      在一可選實施例中,所述配電網組網模型中可包括:主網模型、變壓器模型、接地變壓器模型、小電阻模型、架空線模型和/或負荷模型等。優選地,參見圖2所示,主網模型采用理想電壓源,變壓器模型采用三相雙繞組變壓器模型,接地變壓器模型采用Z型接地變壓器模型,架空線模型采用集中性參數線路模型。

      在一可選實施例中,參考圖3所示,在實時數字仿真器中,還可預先建立相應的電氣數據提取模型、零序電流補償模型、電氣數據處理模型和/或結果顯示模型。其中,電氣數據提取模型用于從故障發生模型中提取相關電氣數據的提取,包括零序電壓、零序電流;電氣數據處理模型用于對提取的故障發生參數進行相應處理,得到當前的故障條件;零序電流補償模型用于在發生多回線故障時,自適應地將每回故障線路的零序電流實時修正為該回線單獨故障時的零序電流值;結果顯示模型用于對當前的故障條件以及上述故障條件下的零序電流、零序電壓進行輸出顯示。此外,所述結果顯示模型還用于對實時數字仿真的多回線配電網仿真結果進行輸出顯示,例如對所述第一電流電壓模擬信號、第二電流電壓模擬信號進行輸出顯示。優選地,故障發生模型采用單相接地故障,可設置故障時刻、過渡電阻,間歇性接地故障以及定接地初始角;結果顯示模型以表格和/或曲線形式展現相關信息。

      在一可選實施例中,上述步驟S16具體包括:根據所述故障條件、電流補償數值、第一電流電壓模擬信號以及第二電流電壓模擬信號,確定所述零序電流自適應保護裝置的零序電流自適應保護動作時間指標、零序電流自適應值指標和/或零序電流補償效果指標。具體例如:

      零序電流自適應保護動作時間指標可根據零序電流自適應保護裝置發出數字控制信號時刻與故障發生時刻的時間差得出;零序電流自適應值可根據電流補償數值得出;零序電流補償效果可根據電流補償數值與第一電流電壓模擬信號中零序電流之差得出;此外,通過比較分析第一電流電壓模擬信號以及第二電流電壓模擬信號,判斷故障是否已解除,當故障已解除后,則認定零序電流自適應保護裝置的保護動作可靠。

      可以理解的,上述實施例的測試零序電流自適應保護裝置的方法,適用于自適應零序三段式過流保護裝置的功能指標測試、自適應零序反時限過流保護裝置的功能指標測試和/或自適應零序后加速保護裝置的功能指標測試,此外,也適用于常規三段式過流保護裝置的功能指標測試。

      圖4為本發明一實施例的測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法的具體應用場景圖,如圖4所示,所述應用場景為:將RTDS與待測試的零序電流自適應保護裝置通過功率放大器連接,組成閉環測試平臺。該測試平臺能夠實現在不同故障條件下零序電流自適應保護裝置的相關功能測試。RTDS中建立有小電阻接地的多回線配電網測試模型的一次系統(即配電網組網模型)和二次系統(包括故障發生模型、電氣數據提取模型、零序電流補償模型、電氣數據處理模型、結果顯示模型),RTDS基于上述一次系統和二次系統能夠實現多回線配電網實時仿真和測試操作。其中,故障發生模型采用單相接地故障,可設置故障時刻、過渡電阻,間歇性接地故障以及定接地初始角;零序電流補償模型在發生多回線故障時,自適應地將每回故障線路的零序電流實時修正為該回線單獨故障時的零序電流值。

      其中,基于所述一次系統和二次系統,模擬多回線配電網的多種故障條件的步驟包括:通過將配電網組網模型中對應線路與故障發生模型連接,模擬對應的故障位置;通過調整故障發生模型的故障時刻參數,模擬對應的故障發生時刻;通過將配電網組網模型中的若干條線路與故障發生子模塊連接,模擬對應的故障線路數目;通過調整故障發生模型中的過渡電阻參數,模擬對應的過渡電阻;通過調整故障發生模型中的定接地初始角,模擬對應的接地初始角;通過調整故障發生模型中間歇性接地故障的時間參數,模擬對應的故障間歇性的時間。即:故障位置通過將不同線路與故障發生模塊連接實現;故障時刻可在故障發生模型中隨機設置,可以在任意時刻令任意一個或者幾個故障同時發生;故障線路數目可通過將幾條回路與故障發生模塊連接實現;過渡電阻通過改變故障發生模型中的過渡電阻參數來實現;接地初始角通過定接地初始角設置模型設置,間歇性的時間通過間歇性接地故障設置。

      所述實時數字仿真器的模擬信號輸出接口連接功率放大器的輸入接口,功率放大器的輸出接口連接待測試的零序電流自適應保護裝置的模擬信號輸入接口;所述實時數字仿真器的數字信號輸入接口連接所述零序電流自適應保護裝置的數字信號輸出接口。

      基于上述測試平臺可實現不同故障條件下零序電流自適應保護裝置的功能測試,具體包括不同的故障位置,不同的故障時刻,不同的故障線路數目、不同的過渡電阻,不同的接地初始角以及不同間歇性的時間的故障條件。對應地,基于上述測試平臺中可進行零序電流自適應保護裝置的相關功能測試,包括:零序電流自適應保護動作時間指標、零序電流自適應值指標和/或零序電流補償效果指標等。通過RTDS全面完整真實的模擬電網系統的暫穩態,并能返回零序電流自適應保護裝置的動作信號形成閉環測試,不僅能用來評價零序電流自適應保護裝置的運行,而且也能用來評估配電網對零序電流自適應保護裝置正常運行或誤動作的反應。下面結合圖4、圖5對上述實施例的測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法進行了更進一步的解釋。

      如圖5所示,本實施例中的測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法包括步驟:

      (1)根據小電阻接地的多回線配電網的實際運行信息,設置一次系統參數;即初始化實時數字仿真器中預先建立的配電網組網模型。

      (2)根據實際測試需求,設置實時數字仿真器中的二次系統,以構成不同的故障條件。

      (3)RTDS根據一次系統和二次系統的設置情況進行實時數字仿真,并輸出當前故障條件下的多回線配電網仿真結果,即第一電流電壓模擬信號;經功率放大器放大后傳入待測試的零序電流自適應保護裝置。

      (4)所述零序電流自適應保護裝置根據功率放大器傳入的電流電壓模擬信號(即第一電流電壓模擬信號放大后的模擬信號),通過運算處理,計算零序電流補償數值,并發出數字控制信號,傳入RTDS。

      RTDS根據所述數字控制信號調整RTDS中所述配電網組網模型,具體例如根據所述數字控制信號調整配電網組網模型中的斷路器的狀態。

      (5)RTDS進行實時仿真,可得到多回線配電網的第二電流電壓模擬信號。二次系統提取記錄故障處理前后的電壓電流數值(故障處理前即第一電流電壓模擬信號,故障處理后即第二電流電壓模擬信號)。根據所述故障條件、電流補償數值、第一電流電壓模擬信號以及第二電流電壓模擬信號,處理后通過結果顯示模型輸出所述零序電流自適應保護裝置的相關功能指標,包括:零序電流自適應保護動作時間指標、零序電流自適應值指標和/或零序電流補償效果指標等。

      需要說明的是,上述測試平臺,不僅適用于自適應零序三段式過流保護裝置的功能指標測試、自適應零序反時限過流保護裝置的功能指標測試和/或自適應零序后加速保護裝置的功能指標測試,也適用于常規三段式過流保護裝置的功能指標測試。

      需要說明的是,對于前述的各方法實施例,為了簡便描述,將其都表述為一系列的動作組合,但是本領域技術人員應該知悉,本發明并不受所描述的動作順序的限制,因為依據本發明,某些步驟可以采用其它順序或者同時進行。

      基于與上述實施例中的測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法相同的思想,本發明還提供測試零序電流自適應保護裝置功能指標的系統,包括:實時數字仿真器、功率放大器以及待測試的零序電流自適應保護裝置;所述實時數字仿真器中建立有配電網組網模型及其對應的故障發生模型。

      其中,所述實時數字仿真器的模擬信號輸出接口連接功率放大器的輸入接口,功率放大器的輸出接口連接待測試的零序電流自適應保護裝置的模擬信號輸入接口;所述實時數字仿真器的數字信號輸入接口連接所述零序電流自適應保護裝置的數字信號輸出接口。

      實時數字仿真器將基于配電網組網模型和故障發生模型仿真得到的當前故障條件下多回線配電網的第一電流電壓模擬信號輸出至功率放大器。通過功率放大器對所述第一電流電壓模擬信號進行放大,并將放大后的模擬信號輸出至所述零序電流自適應保護裝置。

      零序電流自適應保護裝置輸出對應的數字控制信號至實時數字仿真器;所述零序電流自適應保護裝置還輸出當前故障條件下的零序電流補償數值。

      實時數字仿真器根據所述零序電流自適應保護裝置輸出的數字控制信號調整配電網組網模型,并基于調整后的配電網組網模型重新進行多回線配電網仿真,得到多回線配電網的第二電流電壓模擬信號。

      根據所述實時數字仿真器中模擬的故障條件、所述零序電流自適應保護裝置輸出的零序電流補償數值,以及所述實時數字仿真器仿真得到的第一電流電壓模擬信號和第二電流電壓模擬信號,確定所述零序電流自適應保護裝置的功能指標。由此能夠全面測試零序電流自適應保護裝置的功能指標,實現成本低,效率高。

      基于與上述實施例中的測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法相同的思想,本發明還提供測試零序電流自適應保護裝置功能指標的裝置,該裝置可用于執行上述測試零序電流自適應保護裝置功能指標的方法。為了便于說明,測試零序電流自適應保護裝置功能指標的裝置實施例的結構示意圖中,僅僅示出了與本發明實施例相關的部分,本領域技術人員可以理解,圖示結構并不構成對系統的限定,可以包括比圖示更多或更少的部件,或者組合某些部件,或者不同的部件布置。

      圖6為本發明一實施例的測試零序電流自適應保護裝置功能指標的裝置的示意性結構圖。如圖6所示,本實施例的測試零序電流自適應保護裝置功能指標的裝置包括:初始化模塊610、故障條件生成模塊620、一次仿真模塊630、裝置信息獲取模塊640、二次仿真模塊650以及指標確定模塊660,各模塊詳述如下:

      所述初始化模塊610,用于根據小電阻接地的多回線配電網的實際運行信息初始化實時數字仿真器中預先建立的配電網組網模型;

      所述故障條件生成模塊620,用于根據實時數字仿真器中與所述配電網組網模型對應的故障發生模型,得出當前的故障條件;

      所述一次仿真模塊630,用于基于當前的配電網組網模型,控制實時數字仿真器進行當前故障條件下的多回線配電網仿真,得到多回線配電網的第一電流電壓模擬信號;

      所述裝置信息獲取模塊640,用于將所述第一電流電壓模擬信號輸送至待測試的零序電流自適應保護裝置;并獲取所述零序電流自適應保護裝置根據所述第一電流電壓模擬信號輸出的零序電流補償數值和數字控制信號;

      所述二次仿真模塊650,用于根據所述數字控制信號調整所述配電網組網模型,基于調整后的配電網組網模型,控制實時數字仿真器重新進行多回線配電網仿真,得到多回線配電網的第二電流電壓模擬信號;

      所述指標確定模塊660,用于根據所述故障條件、電流補償數值、第一電流電壓模擬信號以及第二電流電壓模擬信號,確定所述零序電流自適應保護裝置的功能指標。

      在一可選實施例中,所述配電網組網模型中包括:主網模型、變壓器模型、接地變壓器模型、小電阻模型、架空線模型和/或負荷模型。

      在一可選實施例中,所述故障條件包括:故障位置、故障發生時刻、故障線路數目、過渡電阻、接地初始角和/或間歇性時間。

      在一可選實施例中,所述指標確定模塊660具體可用于:根據所述故障條件、電流補償數值、第一電流電壓模擬信號以及第二電流電壓模擬信號,確定所述零序電流自適應保護裝置的零序電流自適應保護動作時間指標、零序電流自適應值指標和/或零序電流補償效果指標。

      在一可選實施例中,所述裝置信息獲取模塊650具體可用于,將所述第一電流電壓模擬信號輸入功率放大器進行放大處理,通過所述功率放大器將放大處理后的模擬信號輸送至待測試的零序電流自適應保護裝置。

      需要說明的是,上述示例的測試零序電流自適應保護裝置功能指標的裝置的實施方式中,各模塊之間的信息交互、執行過程等內容,由于與本發明前述方法實施例基于同一構思,其帶來的技術效果與本發明前述方法實施例相同,具體內容可參見本發明方法實施例中的敘述,此處不再贅述。

      此外,上述示例的測試零序電流自適應保護裝置功能指標的裝置的實施方式中,各功能模塊的邏輯劃分僅是舉例說明,實際應用中可以根據需要,例如出于相應硬件的配置要求或者軟件的實現的便利考慮,將上述功能分配由不同的功能模塊完成,即將所述測試零序電流自適應保護裝置功能指標的裝置的內部結構劃分成不同的功能模塊,以完成以上描述的全部或者部分功能。其中各功能模既可以采用硬件的形式實現,也可以采用軟件功能模塊的形式實現。

      本領域普通技術人員可以理解,實現上述實施例方法中的全部或部分流程,是可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成,所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質中,作為獨立的產品銷售或使用。所述程序在執行時,可執行如上述各方法的實施例的全部或部分步驟。此外,所述存儲介質還可設置與一種計算機設備中,所述計算機設備中還包括處理器,所述處理器執行所述存儲介質中的程序時,能夠實現上述各方法的實施例的全部或部分步驟。其中,所述的存儲介質可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory,ROM)或隨機存儲記憶體(Random Access Memory,RAM)等。

      在上述實施例中,對各個實施例的描述都各有側重,某個實施例中沒有詳述的部分,可以參見其它實施例的相關描述??梢岳斫?,其中所使用的術語“第一”、“第二”等在本文中用于區分對象,但這些對象不受這些術語限制。

      以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式,不能理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是,對于本領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思的前提下,還可以做出若干變形和改進,這些都屬于本發明的保護范圍。因此,本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。

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