實時閉環測試電力系統繼電保護裝置的數據緩存方法
2023-05-09 02:28:01
專利名稱：實時閉環測試電力系統繼電保護裝置的數據緩存方法
技術領域：
本發明涉及一種實時閉環測試電力系統繼電保護裝置的數據緩存方法，屬於數字實時仿真測試技術領域，特別涉及電力系統繼電保護裝置的實時閉環測試。
本發明提出的實時閉環測試電力系統繼電保護裝置的數據緩存方法，包括以下各步驟1、設由被測繼電保護裝置控制的數字斷路器的動作延時為Tb，數據緩存的時間Th＝Tb；2、在每一個仿真步長點，根據描述系統模型的微分方程計算出一組電壓電流數據，並將這些數據輸入先進先出的數據緩衝區存儲，直至仿真時間達到數據緩存時間Th；3、數據緩存結束後，以仿真步長Δt為周期，定時將數據緩衝區的數據送入被測試的繼電保護裝置，每計算得到一組數據，就將該組數據送入數據緩衝區，同時從數據緩衝區中送出一組數據，使數據緩衝區內的數據量保持不變；4、被測繼電保護裝置的動作信號反饋給數字斷路器，數字斷路器斷開後仿真系統按照數字斷路器跳開後的模型繼續仿真，進行交互測試。
本發明提出的實時閉環測試電力系統繼電保護裝置的數據緩存方法，由於引入了數據緩存，當系統遇到變化點時，因為數據緩衝區內存儲有Th時段長的緩存數據，即使微機無法在仿真步長內計算出新的數據，被測繼電保護裝置仍可接收到數據緩衝區內的數據，整體測試不會受到影響。只要該變化點的計算時間不超過數據緩存時間Th，對繼電保護裝置而言，接收到的數據將是完全實時的，感受不到由於仿真不實時帶來的斷點的影響。因此，採用較小步長，只要微機仿真花費的總時間小於仿真設定的總時間，應用數據緩存方法就可以進行繼電保護裝置的實時測試，從而充分利用了微機的計算能力，擴展了實時數字測試的步長選擇範圍。
圖2是不採用數據緩存方法的閉環測試過程示意圖。
圖3是採用數據緩存方法的閉環測試過程示意圖。
圖4四機500kV/400km雙回線測試系統。
圖5已有技術的不採用數據緩存方法的實驗錄波圖(Δt＝500μs)。
圖6採用數據緩存方法的實驗錄波圖(Δt＝150μs)。
數據緩存方法包括以下步驟仿真測試準備微機建立系統，準備啟動仿真測試。通訊卡的數位訊號處理器(Digital Signal Processing，DSP)加載運行程序，等待微機的測試啟動命令。
進行數據緩存微機啟動仿真測試後，在每一個步長點計算出一組電壓電流數據，並將這些數據輸出到通訊卡雙口RAM的約定位置。通訊卡DSP負責將這些數據移入先進先出的數據緩衝區(外部RAM)中存儲起來，通訊卡此時並不向外輸出數據給被測繼電保護裝置。直到仿真時間達到數據緩存時間Th，數據緩存結束，進入交互測試。
進行交互測試通訊卡DSP以仿真步長Δt為周期，定時將數據緩衝區的數據通過裝置的輸出接口送出測試繼電保護裝置。微機計算得到一組數據，寫到雙口RAM，通訊卡將這組數據移到數據緩衝區，同時從數據緩衝區中送出一組數據，數據緩衝區內的數據量保持不變。同時通訊卡DSP通過I/O卡將繼電保護裝置的動作信號反饋回微機。一旦微機接到繼電保護裝置的動作信號，其中的數字斷路器模型馬上動作，而不再等待Tb延時。然後，微機中的仿真系統按照數字斷路器跳開後的結構繼續仿真，進行交互測試。
如圖2所示，不採用數據緩存方法，微機的仿真時標和送出仿真數據測試繼電保護裝置的測試時標完全同步，在t1時刻被測的保護裝置發出跳閘信號(圖2中虛線位置)，但微機在Tb時間後的t2時刻，才按照數字斷路器跳開後的結構進行仿真。
採用本發明的數據緩存方法，先進行Th＝Tb時間的數字仿真，將數據預先存儲下來，然後再進行實時閉環交互測試，參見圖3。在圖3中，微機的仿真時標一開始比實際測試時標領先Tb時間，相當於測試時標比仿真時標整體推後了Tb時間。在測試時標的t1時刻被測的繼電保護裝置發出跳閘信號(如圖3中虛線位置)，此時微機對應的仿真時標為t2時刻，數字斷路器模型接到繼電保護裝置發出的動作信號後馬上動作，而不再等待Tb延時。因此在仿真時標上，數字仿真仍是按照數字斷路器t2時刻跳開後的結構進行仿真。可見，利用斷路器普遍存在的死區，採用數據緩存方法，無論是被測繼電保護裝置在測試時標上感受到的輸出數據，還是微機數字仿真在仿真時標上的整個過程，與正常不採用數據緩存方法時完全一致，是絕對準確的。
以下介紹本發明的一個實施例基於微機的電力系統動態實時仿真裝置採用數據緩存方法，利用如圖4所示的四機500kV/400km雙回線系統，對實際的線路距離保護裝置進行了實時閉環測試。測試系統W側裝有發電機四臺，E側為一地區等值系統。輸電線路的長度為400km，每回輸電線路的兩端都裝有並聯電抗器。每回線路潮流為500MW。被測試的實際繼電保護裝置R1和R2分別安裝在被保護線路的W側和E側，保護所需母線電壓信號由電容式電壓互感器提供，所需線路電流信號由電流互感器提供。
如果不採用數據緩存方法，由於要保證變化點實時性的要求，使用中央處理器為AMD AthlonXP 1800+，內存為512M的微機，只能採用Δt＝500μs的較大步長。測試系統在線路出口K0處發生A相金屬性接地短路故障後，線路W側和E側保護動作，發出A相跳閘信號，斷路器切開線路A相之後，故障再經過120ms消失，故障線路非全相運行。經過約0.5s後保護髮出重合閘信號，斷路器重合成功。此時W側線路出口三相電壓UA1、UB1、UC1以及線路三相電流IA1、IB1、IC1的錄波圖如圖5所示。其中，TA1、TB1、TC1為W側保護裝置發出的三相跳閘信號，CH1為重合信號。
採用數據緩存方法，斷路器從接到跳閘信號到實際跳開的時間Tb為40ms，取數據緩存時間為Th＝Tb＝40ms。在相同的微機上，此時採用Δt＝150μs的步長，就可以成功克服變化點的不利影響，順利進行繼電保護裝置的實時閉環測試。同樣設置線路出口K0處發生A相金屬性接地短路故障的實驗錄波圖如圖6所示。從圖6和圖5的對比可以看出，採用數據緩存方法，可以成倍降低實時閉環測試繼電保護裝置的步長，極大地提高了測試精度。
權利要求
1.一種實時閉環測試電力系統繼電保護裝置的數據緩存方法，其特徵在於該方法包括以下各步驟(1)設由被測繼電保護裝置控制的數字斷路器的動作延時為Tb，數據緩存的時間Th＝Tb；(2)在每一個仿真步長點，根據描述系統模型的微分方程計算出一組電壓電流數據，並將這些數據輸入先進先出的數據緩衝區存儲，直至仿真時間達到數據緩存時間Th；(3)數據緩存結束後，以仿真步長Δt為周期，定時將數據緩衝區的數據送入被測試的繼電保護裝置，每計算得到一組數據，就將該組數據送入數據緩衝區，同時從數據緩衝區中送出一組數據，使數據緩衝區內的數據量保持不變；(4)被測繼電保護裝置的動作信號反饋回數字斷路器，數字斷路器斷開後仿真系統按照數字斷路器跳開後的模型繼續仿真，進行交互測試。
全文摘要
本發明涉及一種實時閉環測試電力系統繼電保護裝置的數據緩存方法,屬於數字實時仿真測試技術領域。本方法在每一個仿真步長點,計算出一組電壓電流數據,並將數據輸入數據緩衝區存儲,直至仿真時間達到數據緩存時間T
文檔編號G01R31/327GK1387049SQ0212425
公開日2002年12月25日 申請日期2002年7月12日 優先權日2002年7月12日
發明者梁旭, 胡明亮, 周仲暉, 孫明, 李娜, 張錦孚 申請人:深圳市殷圖科技發展有限公司