一種基於rtds的弧光保護裝置功能試驗平臺的製作方法
2023-07-10 09:02:11
專利名稱：一種基於rtds的弧光保護裝置功能試驗平臺的製作方法
技術領域：
本申請涉及電力技術領域，特別是涉及一種基於RTDS的弧光保護裝置功能試驗
Tno
背景技術：
中低壓母線故障，特別是在採用戶內開關櫃式配電裝置的情況下，電弧可能將開關櫃內的器件點燃，引起火災，造成大面積配電設備燒毀，甚至破壞直流系統，造成更加嚴重的後果。如果裝設快速保護，故障發生後保護立即動作，在電弧燃燒之前將故障清除，供電就可以迅速恢復，損失大大降低。根據繼電保護快速性的要求，為了保證變壓器及母線開關設備的安全運行，迫切需要配置中低壓母線保護。弧光保護系統動作速度遠快於傳統母線保護方案，整套保護的動作時間在幾毫秒內，從而對開關櫃各單元室的總故障清除時間可控制在弧光對開關櫃造成巨大傷害之前。因此，在發生弧光故障。櫃內壓力和溫度急劇增加之前，弧光保護系統就可以發出跳閘指令切除供給的短路電流，使設備損壞及人員傷害的損失最小。目前，現有的對弧光保護裝置的各項功能進行試驗時，通常需要將弧光保護裝置安裝到電力系統中，進行在線試驗，這樣在現場操作時，仍然會出現由於弧光保護設備的穩定性差而導致設備損壞。
發明內容
有鑑於此，本申請實施例提供一種基於RTDS的弧光保護裝置功能試驗平臺，以實現對弧光保護裝置的各 項功能進行離線實時校核。為了實現上述目的，本申請實施例提供的技術方案如下:—種基於RTDS的弧光保護裝置功能試驗平臺，包括:系統平臺模型、中央控制系統模型、平臺資料庫和弧光保護裝置，其中，所述系統平臺模型為由實時數字仿真RTDS電力系統元件搭建而成的變電站一次主接線系統模型，所述系統平臺模型包括發電機子模型、雙繞組變壓器子模型、斷路器子模型、負荷子模型、電流互感器子模型和電壓互感器子模型；所述中央控制系統模型與所述系統平臺模型相連接，用於顯示所述系統平臺模型的運行狀態，並接收用戶輸入的數據和/或指令，以控制所述系統平臺模型的運行狀態；所述平臺資料庫內保存有所述系統平臺模型中所有子模型對應的配置文件，所述配置文件包含狀態配置參數，用於初始化時對所述平臺模型進行賦值，控制所述系統平臺模型仿真實際正常運行的電網；所述弧光保護裝置包括電流單元、電壓單元、弧光擴展器、弧光單元、弧光主控單元和弧光探頭，其中，所述電流單元與所述電流互感器子模型相連接，所述電壓單元與所述電壓互感器子模型相連接，所述弧光探頭設置在所述斷路器子模型的位置，並且所述弧光探頭通過依次連接的弧光單元、弧光擴展器與所述弧光主控單元相連接，所述弧光主控單元與所述中央控制系統模型相連接。優選地，所述系統平臺模型包含110KV和IOKV兩個電壓等級。優選地，所述發電機子模型為兩臺，並且兩臺所述發電機子模型分別通過來一臺斷路器子模型與所述雙繞組變壓器子模型相連接；所述負荷子模型為兩臺，並且兩臺負荷子模型分別一臺斷路器子模型與所述雙繞組變壓器母線相連接；所述雙繞組變壓器子模型的母線上設置有一臺斷路器子模型。優選地，所述電流互感器子模型的個數為兩個，其中，一個電流互感器子模型與設置在所述雙繞組變壓器進線側的斷路器子模型相連接，另一電流互感器子模型與設置在所述雙繞組變壓器子模型母線上的斷路器子模型相連接；所述電壓互感器設置在所述雙繞組變壓器子模型母線上，用於檢測所述雙繞組變壓器子模型母線的電壓。優選地，所述系統平臺模型的運行狀態包括:線路潮流、母線電壓和變壓器分接頭檔位狀態。優選地，其特徵在於，所述電流單元個數為兩個，並且兩個所述電流單元分別與兩個所述電流互感器子模型相連接；所述電壓單元與所述電壓互感器子模型相連接；所述弧光擴展器、 弧光單元的個數分別為兩個，所述弧光探頭的個數為四個，並且四個所述弧光探頭均設置在斷路器子模型上，並且位於負荷點子模型和母線上的斷路器的兩個弧光探頭，分別通過一個弧光單元、一個弧光擴展器與所述弧光主控單元相連接。優選地，該平臺進一步包括:故障資料庫，所述故障資料庫與所述系統平臺模型相連接，用於記錄所述系統平臺模型所出現的故障。由以上技術方案可見，本申請實施例提供的該基於RTDS的弧光保護裝置功能試驗平臺，根據邏輯操作文件指示所述平臺模型進入相應的狀態，和/或根據配置文件控制系統平臺模型進入相應的狀態，然後顯示測試結果。由於本發明實施例引入RTDS，基於所搭建的弧光保護裝置功能試驗平臺可對待測的弧光保護裝置的各項功能進行離線實時校核。
為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本申請實施例提供的一種基於RTDS的弧光保護裝置功能試驗平臺的結構示意圖；圖2為本申請實施例提供的系統平臺模型縮略圖；圖3為本申請實施例提供的系統平臺模型所模擬的110KV變電站的一次系統接線示意圖；圖4為申請實施例提供的中央控制系統模型縮略圖；圖5為本申請實施例提供的試驗平臺中弧光保護裝置與RTDS系統的硬體連接示意圖；圖6為本申請實施例提供的該基於RTDS的弧光保護裝置功能試驗平臺的原理圖。
具體實施例方式為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本申請保護的範圍。圖1為本申請實施例提供的一種基於RTDS的弧光保護裝置功能試驗平臺的結構示意圖。如圖1所示，該一種基於RTDS的弧光保護裝置功能試驗平臺包括:系統平臺模型
1、中央控制系統模型2、平臺資料庫3和弧光保護裝置4。所述系統平臺模型I為由RTDS (Real Time Digital Simulator,實時數字仿真儀)電力系統元件搭建而成的變電站一次主接線系統模型，所述系統平臺模型I包括發電機子模型、雙繞組變壓器子模型、斷路器子模型、負荷子模型、電流互感器子模型和電壓互感器子模型。圖2為本申請實施例提供的系統平臺模型縮略圖，圖3為圖2所示的系統平臺模型所模擬的110KV變電站的一次系統接線示意圖。如圖2和圖3所示，可見，該模型包含IlOkV和IOkV兩個電壓等級，兩臺雙繞組變壓器為有載調壓變壓器，各自的分接頭檔位共17檔。其中，發電機子模型由電源模型搭建，兩臺發電機子模型模擬變電站兩條進線給IlOkV變電站供電，然後經過兩臺斷路器模型連接到兩臺110/10kV的雙繞組變壓器子模型，經過變壓器變壓之後到IOkV母線，IOkV母線掛接兩臺負荷子模型。整個系統模型共設置了六處故障。整個系統左側進線和IOkV母線為弧光保護的對象，設有兩臺電流互感器子模型其中一臺電流互感器子模型是對變壓器的二次側斷路器子模型上的電流進行監測，另外一臺電流互感器子模型是對母聯斷路器子模型進行監測。設有一臺電壓互感器對IOkV母線電壓進行監測。所述平臺資料庫3內保存有所述系統平臺模型I中所有子模型對應的配置文件，所述配置文件包含狀態配置參數，用於初始化時對所述平臺模型進行賦值，控制所述系統平臺模型I仿真實際正常運行的電網。另外，在具體實施時，平臺資料庫3可以設置在系統平臺模型I中。這裡狀態配置參數，以雙繞組變壓器子模型為例，其對應的狀態配置參數可包含電壓等級和容量，其中電壓等級可配置為110kV/10kV，其高中低壓側容量分別為50MVA，本領域技術人員可視實際要求進行靈活設計。發電機G子模型的狀態配置參數為容量，其具體取值可為20.19MW。另外，對於斷路器模型，其狀態配置參數可為開或關所述中央控制系統模型2與所 述系統平臺模型I相連接，圖4所示出為本發明實施例提供的中央控制系統模型縮略圖，中央控制系統模型2中的操作運行主界面用於顯示所述系統平臺模型I的運行狀態，並接收用戶輸入的數據和/或指令，以控制所述系統平臺模型I的運行狀態。本實施例中，主界面包含系統運行界面、故障類型操作界面、斷路器開關信號顯示界面，變壓器分接頭檔位調節界面。本實施例中，運行狀態包含系統運行時的系統潮流、母線電壓、變壓器分接頭的檔位、斷路器的狀態、故障設置的選擇及監測電流的波形圖。用戶輸入數據和/或指令直接作用於中央控制系統模型2，改變故障位置、故障類型及故障持續時間，使系統平臺模型I的運行狀態，比如改變某母線節點的負荷參數，使其系統進入大方式或小方式運行狀態；比如，改變對某電容器處的斷路器的狀態參數，即進行開或合操作，使該電容器退出運行狀態或投入運行狀態。所述弧光保護裝置4包括電流單元、電壓單元、弧光擴展器、弧光單元、弧光主控單元和弧光探頭，其中，所述電流單元與所述電流互感器子模型相連接，所述電壓單元與所述電壓互感器子模型相連接，所述弧光探頭設置在所述斷路器子模型的位置，並且所述弧光探頭通過依次連接的弧光單元、弧光擴展器與所述弧光主控單元相連接。如圖3所示，在本申請實施例中，弧光保護裝置有兩個電流單元，一個電壓單元和兩個弧光擴展器和兩個弧光單元，四個弧光探頭，其中:兩個所述電流單元分別與兩個所述電流互感器子模型相連接；所述電壓單元與所述電壓互感器子模型相連接；四個所述弧光探頭均設置在斷路器子模型上，並且位於負荷點子模型和母線上的斷路器的兩個弧光探頭，分別通過一個弧光單元、一個弧光擴展器與所述弧光主控單元相連接。參見圖5示出了試驗平臺中弧光保護與RTDS系統的硬體連接示意圖。此外，為了方便對故障進行記錄，如圖1所示，該試驗平臺還可以包括:故障資料庫5，故障資料庫5與所述系統平臺模型I相 連接，用於記錄所述系統平臺模型所出現的故障。圖6為本申請實施例提供的該基於RTDS的弧光保護裝置功能試驗平臺的原理圖，如圖6所示，圖中100為實時膝疼痛仿真器RTDS，其內包含有:系統平臺模型1、中央控制系統模型2、平臺資料庫3，實時系統仿真器得到的斷路器開關信號、母線電壓信號、電流信號，經過功率放大器200、錄波儀300進入到弧光保護裝置4內，弧光保護裝置4根據得到信號執行保護動作，並且將保護動作的信號發送給實時系統仿真器100內。由以上技術方案可見，本申請實施例提供的該基於RTDS的弧光保護裝置功能試驗平臺，根據邏輯操作文件指示所述平臺模型進入相應的狀態，和/或根據配置文件控制系統平臺模型進入相應的狀態，然後顯示測試結果。由於本發明實施例引入RTDS，基於所搭建的弧光保護裝置功能試驗平臺可對待測的弧光保護裝置的各項功能進行離線實時校核。下面結合具體案例進行詳細說明:一，區內故障試驗(I)設置IOkV進線開關Fl點瞬時性故障，發探頭I信號。設置故障類型為A相接地短路、B相接地短路、C相接地短路、AB相間短路、BC相間短路、CA相間短路、AB相接地短路、BC相接地短路、CA相接地短路、ABC相接地短路，這十種故障類型，查看弧光保護動作情況。
(2)設置IOkV I母F2點瞬時性故障，發探頭2信號。設置故障類型為A相接地短路、B相接地短路、C相接地短路、AB相間短路、BC相間短路、CA相間短路、AB相接地短路、BC相接地短路、CA相接地短路、ABC相接地短路，這十種故障類型，查看弧光保護動作情況。(3)設置IOkV母聯開關F3點瞬時性故障，發探頭3信號。設置故障類型為A相接地短路、B相接地短路、C相接地短路、AB相間短路、BC相間短路、CA相間短路、AB相接地短路、BC相接地短路、CA相接地短路、ABC相接地短路，這十種故障類型，查看弧光保護動作情況。(4)設置IOkV開關F4點瞬時性故障，發探頭4信號。設置故障類型為A相接地短路、B相接地短路、C相接地短路、AB相間短路、BC相間短路、CA相間短路、AB相接地短路、BC相接地短路、CA相接地短路、ABC相接地短路，這十種故障類型，查看弧光保護動作情況。二，區外故障試驗(I)設置IOkV母聯合位，IOkV II母區外F5點瞬時性故障，無探頭信號。設置故障類型為A相接地短路、B相接地短路、C相接地短路、AB相間短路、BC相間短路、CA相間短路、AB相接地短路、BC相接地短路、CA相接地短路、ABC相接地短路，這十種故障類型，查看弧光保護動作情況。(2)設置IOkV出線區外F6點瞬時性故障，無探頭信號。設置故障類型為A相接地短路、B相接地短路、C相接地短路、AB相間短路、BC相間短路、CA相間短路、AB相接地短路、BC相接地短路、CA相接地短路、ABC相接地短路，這十種故障類型，查看弧光保護動作情況。三，模擬斷路器失靈故障試驗(I)設置IOkV出線開關F4點永久性故障，發探頭4信號，保護跳出線開關BRK4不成功，故障電流仍然存在；設置故障類型為A相接地短路、B相接地短路、C相接地短路、AB相間短路、BC相間短路、CA相間短路、`AB相接地短路、BC相接地短路、CA相接地短路、ABC相接地短路，這十種故障類型，查看弧光保護動作情況。(2)設置101母F2點永久性故障，發探頭2信號，保護跳進線開關BRK2不成功，故障電流仍然存在；設置故障類型為A相接地短路、B相接地短路、C相接地短路、AB相間短路、BC相間短路、CA相間短路、AB相接地短路、BC相接地短路、CA相接地短路、ABC相接地短路，這十種故障類型，查看弧光保護動作情況。(3)設置IOkV母聯F3點永久性故障，發探頭3信號，保護跳母聯開關BRK3不成功；設置故障類型為A相接地短路、B相接地短路、C相接地短路、AB相間短路、BC相間短路、CA相間短路、AB相接地短路、BC相接地短路、CA相接地短路、ABC相接地短路，十種故障類型，查看弧光保護動作情況。四，模擬異常工況下故障試驗(I)設置弧光探頭4與弧光單元之間的通信中斷，模擬IOkV出線處發生永久性故障，發探頭4信號。故障類型為A相接地短路、AB相間短路、BC相接地短路、ABC相接地短路，四種故障，查看弧光保護動作情況。(2)設置弧光探頭4對應的弧光單元與弧光擴展器之間的通信中斷，模擬IOkV出線處發生永久性故障，發探頭4信號。故障類型為A相接地短路、AB相間短路、BC相接地短路、ABC相接地短路，四種故障，查看弧光保護動作情況。
(3)設置IOkV出線對應的弧光擴展器與主控單元之間的通信中斷，模擬IOkV出線處發生永久性故障，發探頭4信號；故障類型為A相接地短路、AB相間短路、BC相接地短路、ABC相接地短路，四種故障，查看弧光保護動作情況。(4)設置弧光探頭2與主控單元之間的通信中斷，模擬IOkV I母發生永久性故障，發探頭2信號；故障類型為A相接地短路、AB相間短路、BC相接地短路、ABC相接地短路，四種故障，查看弧光保護動作情況。(5)設置IOkV進線電流單元與主控單元之間的通信中斷，模擬IOkV I母發生故障，發探頭2信號；故障類型為A相接地短路、AB相間短路、BC相接地短路、ABC相接地短路，四種故障，查看弧光保護動作情況。為了描述的方便，描述以上裝置時以功能分為各種單元分別描述。當然，在實施本申請時可以把各單元的功能在同一個或多個軟體和/或硬體中實現。通過以上的實施方式的描述可知，本領域的技術人員可以清楚地了解到本申請可藉助軟體加必需的通用硬體平臺的方式來實現。基於這樣的理解，本申請的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品可以存儲在存儲介質中，如R0M/RAM、磁碟、光碟等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)執行本申請各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對於系統實施例而言，由於其基本相似於方法實施例，所以描述得比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的系統實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部 模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性勞動的情況下，即可以理解並實施。本申請可用於眾多通用或專用的計算系統環境或配置中。例如:個人計算機、伺服器計算機、手持設備或可攜式設備、平板型設備、多處理器系統、基於微處理器的系統、置頂盒、可編程的消費電子設備、網絡PC、小型計算機、大型計算機、包括以上任何系統或設備的分布式計算環境等等。本申請可以在由計算機執行的計算機可執行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執行特定任務或實現特定抽象數據類型的例程、程序、對象、組件、數據結構等等。也可以在分布式計算環境中實踐本申請，在這些分布式計算環境中，由通過通信網絡而被連接的遠程處理設備來執行任務。在分布式計算環境中，程序模塊可以位於包括存儲設備在內的本地和遠程計算機存儲介質中。以上所述僅是本申請的具體實施方式
，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本申請的保護範圍。以上所述僅是本申請的優選實施方式，使本領域技術人員能夠理解或實現本申請。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本申請將不會被限制於 本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求
1.一種基於RTDS的弧光保護裝置功能試驗平臺，其特徵在於，包括:系統平臺模型、中央控制系統模型、平臺資料庫和弧光保護裝置，其中， 所述系統平臺模型為由實時數字仿真RTDS電力系統元件搭建而成的變電站一次主接線系統模型，所述系統平臺模型包括發電機子模型、雙繞組變壓器子模型、斷路器子模型、負荷子模型、電流互感器子模型和電壓互感器子模型； 所述中央控制系統模型與所述系統平臺模型相連接，用於顯示所述系統平臺模型的運行狀態，並接收用戶輸入的數據和/或指令，以控制所述系統平臺模型的運行狀態； 所述平臺資料庫內保存有所述系統平臺模型中所有子模型對應的配置文件，所述配置文件包含狀態配置參數，用於初始化時對所述平臺模型進行賦值，控制所述系統平臺模型仿真實際正常運行的電網； 所述弧光保護裝置包括電流單元、電壓單元、弧光擴展器、弧光單元、弧光主控單元和弧光探頭，其中， 所述電流單元與所述電流互感器子模型相連接，所述電壓單元與所述電壓互感器子模型相連接，所述弧光探頭設置在所述斷路器子模型的位置，並且所述弧光探頭通過依次連接的弧光單元、弧光擴展器與所述弧光主控單元相連接，所述弧光主控單元與所述中央控制系統模型相連接。
2.根據權利 要求1所述的試驗平臺，其特徵在於，所述系統平臺模型包含IlOKV和IOKV兩個電壓等級。
3.根據權利要求2所述的試驗平臺，其特徵在於，所述發電機子模型為兩臺，並且兩臺所述發電機子模型分別通過來一臺斷路器子模型與所述雙繞組變壓器子模型相連接； 所述負荷子模型為兩臺，並且兩臺負荷子模型分別一臺斷路器子模型與所述雙繞組變壓器母線相連接； 所述雙繞組變壓器子模型的母線上設置有一臺斷路器子模型。
4.根據權利要求3所述的試驗平臺，其特徵在於，所述電流互感器子模型的個數為兩個，其中，一個電流互感器子模型與設置在所述雙繞組變壓器進線側的斷路器子模型相連接，另一電流互感器子模型與設置在所述雙繞組變壓器子模型母線上的斷路器子模型相連接; 所述電壓互感器設置在所述雙繞組變壓器子模型母線上，用於檢測所述雙繞組變壓器子模型母線的電壓。
5.根據權利要求4所述的試驗平臺，其特徵在於，所述系統平臺模型的運行狀態包括:線路潮流、母線電壓和變壓器分接頭檔位狀態。
6.根據權利要求5所述的試驗平臺，其特徵在於， 所述電流單元個數為兩個，並且兩個所述電流單元分別與兩個所述電流互感器子模型相連接； 所述電壓單元與所述電壓互感器子模型相連接； 所述弧光擴展器、弧光單元的個數分別為兩個，所述弧光探頭的個數為四個，並且四個所述弧光探頭均設置在斷路器子模型上，並且位於負荷點子模型和母線上的斷路器的兩個弧光探頭，分別通過一個弧光單元、一個弧光擴展器與所述弧光主控單元相連接。
7.根據權利要求6所述的試驗平臺，其特徵在於，進一步包括:故障資料庫，所述故障資料庫與所述系統平臺模型相連接，用於記錄所述系統平臺模型所出現的故 障。
全文摘要
本發明公開了一種基於RTDS的弧光保護裝置功能試驗平臺，包括系統平臺模型、中央控制系統模型、平臺資料庫和弧光保護裝置，其中，所述系統平臺模型包括發電機子模型、雙繞組變壓器子模型、斷路器子模型、負荷子模型、電流互感器子模型和電壓互感器子模型；所述中央控制系統模型與所述系統平臺模型相連接，所述平臺資料庫內保存有所述系統平臺模型中所有子模型對應的配置文件，所述弧光保護裝置包括電流單元、電壓單元、弧光擴展器、弧光單元、弧光主控單元和弧光探頭，由於本發明實施例引入RTDS，基於所搭建的弧光保護裝置功能試驗平臺可對待測的弧光保護裝置的各項功能進行離線實時校核。
文檔編號G01R31/00GK103235218SQ20131013180
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月16日 優先權日2013年4月16日
發明者吳英俊, 陳東海, 嚴浩軍, 丁北平, 丁會凱, 夏巧群, 駱強 申請人:國家電網公司, 浙江省電力公司, 寧波電業局