測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的方法、裝置及系統與流程

2023-12-01 20:12:26

本發明涉及電力系統仿真領域，特別是涉及一種測試多回線故障抑制與隔離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：

在電力系統中，多回線故障抑制與隔離裝置，用於判定消弧線圈接地配電網中的故障性質和故障線路，成套裝置能與變電站的消弧線圈配合，具有測量弧光接地時的過電壓、過電流能力。在選用多回線故障抑制與隔離裝置時，需要對多回線故障抑制與隔離裝置的故障抑制與隔離功能進行多方面的考核。傳統方式採用現場測試的方式進行裝置考核，然而這種考核方式，需對變電站進行接線改裝，建造合適的測試環境，實現成本高並且考核工期長。

技術實現要素：

基於此，本發明實施例提供測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的方法、裝置、系統、存儲介質及計算機設備，能夠全面測試多回線故障抑制與隔離裝置的功能指標，且測試成本較低。

本發明一方面提供測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的方法，包括：

根據消弧線圈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；

基於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多回線故障抑制與隔離裝置；

獲取所述多回線故障抑制與隔離裝置根據所述第一電流電壓模擬信號輸出的數字控制信號、接地選線結果和電容電流測量值；

根據所述數字控制信號調整所述配電網組網模型，基於調整後的配電網組網模型，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、接地選線結果、電容電流測量值、第一電流電壓模擬信號以及第二電流電壓模擬信號，確定所述多回線故障抑制與隔離裝置的功能指標。

一種測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的裝置，包括：

初始化模塊，用於根據消弧線圈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，用於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，用於基於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，用於將所述第一電流電壓模擬信號輸送至待測試的多回線故障抑制與隔離裝置；並獲取所述多回線故障抑制與隔離裝置根據所述第一電流電壓模擬信號輸出的數字控制信號、接地選線結果和電容電流測量值；

二次仿真模塊，用於根據所述數字控制信號調整所述配電網組網模型，基於調整後的配電網組網模型，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，用於根據所述故障條件、接地選線結果、電容電流測量值、第一電流電壓模擬信號以及第二電流電壓模擬信號，確定所述多回線故障抑制與隔離裝置的功能指標。

一種測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的系統，包括：實時數字仿真器、信號屏櫃以及待測試的多回線故障抑制與隔離裝置；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；所述信號屏櫃中設置有電流互感器和電壓互感器；

所述實時數字仿真器的模擬信號輸出接口連接信號屏櫃的輸入接口，信號屏櫃的輸出接口連接待測試的多回線故障抑制與隔離裝置的模擬信號輸入接口；所述實時數字仿真器的數位訊號輸入接口連接所述多回線故障抑制與隔離裝置的數位訊號輸出接口；

實時數字仿真器將基於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信號屏櫃；通過信號屏櫃中的電流互感器和電壓互感器對所述第一電流電壓模擬信號進行放大，並將放大後的模擬信號輸出至所述多回線故障抑制與隔離裝置；多回線故障抑制與隔離裝置輸出對應的數字控制信號至實時數字仿真器；所述多回線故障抑制與隔離裝置還輸出當前故障條件下的接地選線結果和電容電流測量值；

實時數字仿真器根據所述多回線故障抑制與隔離裝置輸出的數字控制信號調整配電網組網模型，並基於調整後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、所述多回線故障抑制與隔離裝置輸出的接地選線結果和電容電流測量值，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，確定所述多回線故障抑制與隔離裝置的功能指標。

一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有電腦程式，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並可在處理器上運行的電腦程式，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，基於實時數字仿真器可模擬多回線配電網生產現場的多種工況，由此能夠全面有效地檢測多回線故障抑制與隔離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為一實施例的測試多回線故障抑制與隔離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為一實施例的測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的方法的應用環境圖；

圖5為圖4應用場景下的測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的方法的流程圖；

圖6為一實施例的測試多回線故障抑制與隔離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，並不用於限定本發明。

圖1為一實施例的測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的方法的示意性流程圖；如圖1所示，本實施例中的測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的方法包括步驟：

s11，根據消弧線圈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消弧線圈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，進而可測試多回線故障抑制與隔離裝置在不同故障條件下的功能指標。

s13，基於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(realtimedigitalsimulator)，基於數字處理器和並行計算，可實現實時輸出，同時採用千兆處理器卡，大幅度減小仿真步長到20微秒，響應可精確到9khz。rtds基於配電網組網模型，能夠在實驗室環境對電網進行全面的精確的實時動態的模擬，真實地反映實際電力系統的運行狀態。

s14，將所述第一電流電壓模擬信號輸送至待測試的多回線故障抑制與隔離裝置；獲取所述多回線故障抑制與隔離裝置根據所述第一電流電壓模擬信號輸出的數字控制信號、接地選線結果和電容電流測量值。

s15，根據所述數字控制信號調整所述配電網組網模型，基於調整後的配電網組網模型，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、接地選線結果、電容電流測量值、第一電流電壓模擬信號以及第二電流電壓模擬信號，確定所述多回線故障抑制與隔離裝置的功能指標。

由於實時數字仿真器rtds不僅能與實際的多回線故障抑制與隔離裝置連接構成靈活方便的閉環迴路，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複雜、惡劣工況進行模擬仿真。因此將rtds連接多回線故障抑制與隔離裝置進行仿真測試，將有效彌補傳統現場測試的缺點，既能模擬現場可能出現的各種工況，又能節約成本。

在一可選實施例中，所述配電網組網模型中可包括：大電網模型、變壓器模型、接地變壓器模型、相控式消弧線圈模型、電纜模型和/或負荷模型等。優選地，參見圖2所示，大電網採用三相交流電壓源，變壓器模型採用三相雙繞組變壓器模型，接地變壓器模型採用zigzag模型，控式消弧線圈模型採用小步長模型，電纜模型採用pi型線路模型。

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、電氣數據處理模型和/或結果顯示模型，電氣數據提取模型用於從故障發生模型中獲取當前的故障發生參數，電氣數據處理模型用於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，結果顯示模型用於對當前的故障條件進行輸出顯示。此外，所述結果顯示模型還用於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，故障發生模型採用單相接地故障，故障的發生時刻採用外部控制，在測試中可以實時發生或者切除故障。電氣數據提取和處理包括間歇性接地故障設置模型和定接地初始角設置模型。

在一可選實施例中，上述步驟s16具體包括：

根據故障條件和所述故障條件下回線故障抑制與隔離裝置輸出的接地選線結果，確定所述多回線故障抑制與隔離裝置的接地選線功能指標；

根據故障條件和所述故障條件下回線故障抑制與隔離裝置輸出的電容電流測量值，確定所述多回線故障抑制與隔離裝置的電容電流測量功能指標；

根據所述第一電流電壓模擬信號和所述第二電流電壓模擬信號，確定所述多回線故障抑制與隔離裝置的弧光過電壓抑制功能、接地殘流抑制功能和/或接地啟動響應速度。

通過上述實施例的方法，可實現多回線故障抑制與隔離的相關功能測試至少包括：電容電流測量功能測試、接地補償啟動速度測試、接地殘流限制能力測試、弧光過電壓抑制能力測試和接地選線功能測試。

圖4為本發明一實施例的測試多回線故障抑制與隔離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與待測試的多回線故障抑制與隔離裝置通過信號屏櫃連接，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進行多回線故障抑制與隔離的相關功能測試。rtds中建立有消弧線圈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、電氣數據提取模型和電氣數據處理模型)，能夠執行多回線配電網實時仿真和測試操作。其中，故障發生模型採用單相接地故障，故障的發生時刻採用外部控制，在測試中可以實時發生或者切除故障。電氣數據提取和處理包括間歇性接地故障設置模型和定接地初始角設置模型。通過所述一次系統和二次系統，能夠模擬多回線配電網的多種工況，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迴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。

信號屏櫃內部包括電流互感器和電壓互感器。所述實時數字仿真器的模擬信號輸出接口連接信號屏櫃的輸入接口，信號屏櫃的輸出接口連接待測試的多回線故障抑制與隔離裝置的模擬信號輸入接口；所述實時數字仿真器的數位訊號輸入接口連接所述多回線故障抑制與隔離裝置的數位訊號輸出接口。

基於上述測試平臺可實現不同故障條件下的功能測試，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測試。對應地，基於上述測試平臺中可進行多回線故障抑制與隔離的相關功能測試，包括：電容電流測量功能測試、接地補償啟動速度測試、接地殘流限制能力測試、弧光過電壓抑制能力測試和接地選線功能測試。下面結合圖4、圖5對上述實施例的測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的方法進行了更進一步的解釋。

如圖5所示，本實施例中的測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的方法包括步驟：

(1)根據消弧線圈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，並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；經信號屏櫃中電流電壓互感器放大後，傳入待測試的多回線故障抑制與隔離裝置。

(4)所述多回線故障抑制與隔離裝置根據信號屏櫃傳入的電流電壓模擬信號(即第一電流電壓模擬信號放大後的模擬信號)，通過運算處理，發出相應的數字控制信號，同時輸出選線結果和電容電流測量值。

其中所述數字控制信號傳入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消弧線圈的運行方式。

(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後的電壓電流數值(故障處理前即第一電流電壓模擬信號，故障處理後即第二電流電壓模擬信號)。根據所述故障條件、接地選線結果、電容電流測量值、第一電流電壓模擬信號以及第二電流電壓模擬信號，處理後通過結果顯示模型輸出所述多回線故障抑制與隔離裝置的相關功能指標，包括：接地選線正確率、電容電流測量準確率、弧光過電壓抑制水平、接地啟動響應速度以及接地殘流抑制水平等。

需要說明的是，對於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，本發明並不受所描述的動作順序的限制，因為依據本發明，某些步驟可以採用其它順序或者同時進行。

基於與上述實施例中的測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的方法相同的思想，本發明還提供測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的系統，包括：實時數字仿真器、信號屏櫃以及待測試的多回線故障抑制與隔離裝置；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；所述信號屏櫃中設置有電流互感器和電壓互感器。

其中，所述實時數字仿真器的模擬信號輸出接口連接信號屏櫃的輸入接口，信號屏櫃的輸出接口連接待測試的多回線故障抑制與隔離裝置的模擬信號輸入接口；所述實時數字仿真器的數位訊號輸入接口連接所述多回線故障抑制與隔離裝置的數位訊號輸出接口。

實時數字仿真器將基於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信號屏櫃。通過信號屏櫃中的電流互感器和電壓互感器對所述第一電流電壓模擬信號進行放大，並將放大後的模擬信號輸出至所述多回線故障抑制與隔離裝置。

多回線故障抑制與隔離裝置輸出對應的數字控制信號至實時數字仿真器；所述多回線故障抑制與隔離裝置還輸出當前故障條件下的接地選線結果和電容電流測量值。

實時數字仿真器根據所述多回線故障抑制與隔離裝置輸出的數字控制信號調整配電網組網模型，並基於調整後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、所述多回線故障抑制與隔離裝置輸出的接地選線結果和電容電流測量值，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，確定所述多回線故障抑制與隔離裝置的功能指標。由此能夠全面測試多回線故障抑制與隔離裝置的功能指標，實現成本低，效率高。

基於與上述實施例中的測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的方法相同的思想，本發明還提供測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的裝置，該系統可用於執行上述測試多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的方法。為了便於說明，測試多回線故障抑制與隔離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，圖示結構並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多回線故障抑制與隔離裝置功能指標的裝置的示意性結構圖。如圖6所示，本實施例的測試多回線故障抑制與隔離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，用於根據消弧線圈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，用於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，用於基於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，用於將所述第一電流電壓模擬信號輸送至待測試的多回線故障抑制與隔離裝置；並獲取所述多回線故障抑制與隔離裝置根據所述第一電流電壓模擬信號輸出的數字控制信號、接地選線結果和電容電流測量值；

所述二次仿真模塊650，用於根據所述數字控制信號調整所述配電網組網模型，基於調整後的配電網組網模型，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，用於根據所述故障條件、接地選線結果、電容電流測量值、第一電流電壓模擬信號以及第二電流電壓模擬信號，確定所述多回線故障抑制與隔離裝置的功能指標。

在一可選實施例中，所述配電網組網模型中包括：大電網模型、變壓器模型、接地變壓器模型、相控式消弧線圈模型、電纜模型和/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具體可用於：

根據故障條件和所述故障條件下多回線故障抑制與隔離裝置輸出的接地選線結果，確定所述多回線故障抑制與隔離裝置的接地選線功能指標；

根據故障條件和所述故障條件下多回線故障抑制與隔離裝置輸出的電容電流測量值，確定所述多回線故障抑制與隔離裝置的電容電流測量功能指標；

根據所述第一電流電壓模擬信號和所述第二電流電壓模擬信號，確定所述多回線故障抑制與隔離裝置的弧光過電壓抑制功能、接地殘流抑制功能和/或接地啟動響應速度。

在一可選實施例中，所述裝置信息獲取模塊650具體可用於，將所述第一電流電壓模擬信號輸入信號屏櫃進行放大處理，通過所述信號屏櫃將放大處理後的模擬信號輸送至待測試的多回線故障抑制與隔離裝置；所述信號屏櫃中設置有電流互感器和電壓互感器。

需要說明的是，上述示例的測試多回線故障抑制與隔離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，由於與本發明前述方法實施例基於同一構思，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，上述示例的測試多回線故障抑制與隔離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，例如出於相應硬體的配置要求或者軟體的實現的便利考慮，將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將所述測試多回線故障抑制與隔離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採用硬體的形式實現，也可以採用軟體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，是可以通過電腦程式來指令相關的硬體來完成，所述的程序可存儲於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、光碟、只讀存儲記憶體(read-onlymemory，rom)或隨機存儲記憶體(randomaccessmemory，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。可以理解，其中所使用的術語「第一」、「第二」等在本文中用於區分對象，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範圍的限制。應當指出的是，對於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，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。