一種基於RTDS的多源異構配電網故障仿真方法與流程
2023-05-31 13:48:21 1
本發明涉及一種基於RTDS的多源異構配電網故障仿真方法，屬於電力系統及其自動化領域。
背景技術：
在策略研發過程中及系統投運前，需要大量實驗來驗證策略在不同線路拓撲、不同配網運行方式及各類型故障情形下的可靠性、穩定性及相關性能指標。傳統驗證方法有：採取實際配電網驗證實驗和採用繼電保護儀搭建測試環境。前者在真實配電網上運行策略系統進行驗證，需耗費較大人力物力，且不利於電網的安全運行；後者通過繼電保護儀模擬故障，但是不能反映配電網真實的運行情況，且無法全面模擬配電網複雜的故障類型。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基於RTDS的多源異構配電網故障仿真方法。
為了達到上述目的，本發明所採用的技術方案是：
一種基於RTDS的多源異構配電網故障仿真方法，包括以下步驟，
步驟1，根據多源異構配電網實際線路拓撲，在RTDS平臺上模擬多源異構配電網線路潮流，即建立多源異構配電網模型；
步驟2，在RTDS平臺上實現變電站保護邏輯；
步驟3，在RTDS平臺上實現故障控制邏輯；
步驟4，實現多源異構配電網模型與分布式FA交互。
建立多源異構配電網模型的過程為，
以電磁暫態計算理論為基礎，採用多處理器的並行計算方法，通過任務分配和通信技術，實現多源異構配電網的實時數字仿真，在RTDS平臺模擬多源異構配電網的一次設備。
多源異構配電網的一次設備包括線路拓撲結構、電源點、變壓器、配電變壓器、接地變壓器、輸電線路、電流互感器、電壓互感器和開關控制邏輯。
實現變電站保護邏輯的過程為，
當檢測到有故障觸發信號，並且線路上有過流信號時，判定線路發生了故障，產生告警信號，經過設定的跳閘延時時間t1後跳開出口斷路器；另一方面，告警信號產生後，延遲一定時間t2後進行重合閘，若重合後線路上仍有過流信號，則立即跳閘；t2>t1。
實現故障控制邏輯的過程為，
當檢測到有故障觸發信號，同時測定母線電壓過零點，據此確定故障發生的母線電壓相位，設置一次故障保持的時間以及二次故障的延遲時間，設置二次故障的保持時間，設置故障類型，設置故障位置，輸出包含上述信息的故障信號。
實現多源異構配電網模型與分布式FA交互的過程為，
多源異構配電網模型通過GTWIF接口下傳到RTDS平臺硬體組件RACK上運行，通過PC機控制後臺操作；
多源異構配電網模型運行的實時信號可以通過相應的接口與FA終端裝置實時交互，具體是：模擬配網線路上的遙測信號量通過GTAO接口送至FA終端採集；多源異構配電網模型上的遙信信號通GTDO接口送至FA終端採集；FA終端的合閘、跳閘遙控信號通過GTDI接口送入RTDS平臺，由RTDS平臺內部板卡將信號轉換成多源異構配電網模型上的控制信息。
本發明所達到的有益效果：本發明基於RTDS的仿真平臺搭建，替代了傳統的驗證方式，可以儘可能地模擬真實的配電網拓撲、線路潮流、運行方式、各種故障類型，相比於傳統的故障模擬方法，具有更好的便捷性、靈活性和全面性，大大加速了分布式FA策略的研發和工程實施進程。
附圖說明
圖1為本發明的流程圖。
圖2為本發明RTDS建模。
圖3為變電站出口保護邏輯實現流程圖。
圖4為故障控制邏輯實現流程圖。
圖5為基於RTDS的多源異構配電網故障仿真模型與分布式FA交互系統框圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。
如圖1所示，一種基於RTDS的多源異構配電網故障仿真方法，包括以下步驟:
步驟1，根據多源異構配電網實際線路拓撲，在RTDS平臺上模擬多源異構配電網線路潮流，即建立多源異構配電網模型.
建立多源異構配電網模型的過程為:以電磁暫態計算理論為基礎，採用多處理器的並行計算方法，通過任務分配和通信技術，實現多源異構配電網的實時數字仿真，在RTDS平臺模擬多源異構配電網的一次設備。多源異構配電網的一次設備包括線路拓撲結構、電源點、變壓器、配電變壓器、接地變壓器、輸電線路、電流互感器、電壓互感器和開關控制邏輯。
具體如圖2所示，模擬一個真實的雙電源聯絡配電網，拓撲結構由2個供電電源點、2個變電站出口斷路器、8個環網櫃內開關，2個柱上開關、1個聯絡開關以及若干分支組成的中性點經消弧線圈接地10kV配電網。G和S為電源，採用中性點接地形式，出口電壓為110kV；110kV/10kV變壓器容量為50MV·A，採用星型轉三角形接法；10kV/0.4kV配電變壓器容量為0.8MV·A，採用三角形轉星型接法，10kV線路中性點經消弧線圈接地；電纜標稱截面積為1×95mm2，近似外徑為29mm，載流量為240A；架空線路塔高為12m，導線截面積為182mm2，導線線間距離為0.85m，導線直流電阻為0.1592Ω/km；負載為平衡負載，採用星型接法，中性點接地；BRKG和BRKS是變電站出口斷路器；BRK1～10，31為線路上開關；變電站甲、乙出口斷路器配備過流保護功能；BRK1～10，31均為斷路器；BRK5默認為聯絡開關，正常情況下處於分閘狀態，其餘開關正常情況處於合閘狀態；合閘時以黑色實心橢圓表示，分閘時以白色空心橢圓表示；BRK31組成環網櫃一條分支線；BRK9、BRK10組成一條架空線支線。
步驟2，在RTDS平臺上實現變電站保護邏輯。
如圖2所示，當檢測到有故障觸發信號，並且線路上有過流信號時，判定線路發生了故障，產生告警信號，經過設定的跳閘延時時間t1(t1＝0.3S)後跳開出口斷路器；另一方面，告警信號產生後，延遲一定時間t2(t2＝0.7S)後進行重合閘，若重合後線路上仍有過流信號，則立即跳閘；t2>t1。
步驟3，在RTDS平臺上實現故障控制邏輯。
如圖3所示，當檢測到有故障觸發信號，同時測定母線電壓過零點，據此確定故障發生的母線電壓相位(因為故障發生時，母線電壓的相位點會影響故障電流的大小)，設置一次故障保持的時間以及二次故障的延遲時間，設置二次故障的保持時間，設置故障類型，設置故障位置，輸出包含上述信息的故障信號。
步驟4，實現多源異構配電網模型與分布式FA交互。
如圖4所示，多源異構配電網模型通過GTWIF接口下傳到RTDS平臺硬體組件RACK上運行，通過PC機控制後臺操作，包括進行故障觸發、信號量監控、波形分析。多源異構配電網模型運行的實時信號可以通過相應的接口與FA終端裝置實時交互，具體是：模擬配網線路上的遙測信號量通過GTAO接口送至FA終端採集，由於GTAO輸出的電平較小(±10V)，因此，需要功率放大器對遙測信號放大後送予FA終端採集；多源異構配電網模型上的遙信信號通GTDO接口送至FA終端採集；FA終端的合閘、跳閘遙控信號通過GTDI接口送入RTDS平臺，由RTDS平臺內部板卡將信號轉換成多源異構配電網模型上的控制信息。
上述方法基於RTDS的仿真平臺搭建，替代了傳統的驗證方式，可以儘可能地模擬真實的配電網拓撲、線路潮流、運行方式、各種故障類型，相比於傳統的故障模擬方法，具有更好的便捷性、靈活性和全面性，大大加速了分布式FA策略的研發和工程實施進程。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護範圍。