CN101247039B

CN101247039B - 基于实时仿真系统对电力系统录波回放的方法

Info

Publication number: CN101247039B
Application number: CN2007100324833A
Authority: CN
Inventors: 郭琦; 韩伟强; 欧开键; 黄立滨; 李战鹰; 肖湘宁; 赵成勇; 贾旭东
Original assignee: North China Electric Power University; Power Grid Technology Research Center of China Southern Power Grid Co Ltd
Current assignee: North China Electric Power University; Research Institute of Southern Power Grid Co Ltd
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2027-12-14
Also published as: CN101247039A

Abstract

本发明是一种基于实时仿真系统对电力系统录波回放的方法。包括有如下步骤：1)对电力系统的录波数据进行预处理的方法，得到录波文件；2)将实时仿真系统连接实际的交直流控制保护装置、安全稳定控制装置进行实时回放；3)通过更接近电力系统故障的实际过程的实时回放找到电力系统故障的真正原因，得到准确的故障分析结论。本发明由于采用将实时仿真系统连接实际的交直流控制保护装置、安全稳定控制装置进行实时回放的方法，因此，其能快速找到电力系统故障的真正原因，得到准确的故障分析结论。本发明是一种方便实用的基于实时仿真系统对电力系统录波回放的方法。

Description

基于实时仿真系统对电力系统录波回放的方法

技术领域：

本发明是一种基于实时仿真系统对电力系统录波回放的方法，属于基于实时仿真系统对电力系统录波回放的方法的创新技术。

背景技术：

现有的电力系统分析有理论计算、数字仿真、动态模拟和事故回放等方法，通过对电力系统现场录波进行回放和重演是其中一种重要而实用的方法。事故录波是由电力系统现场记录的直接资料，记录了电力系统现场的真实过程，对录波数据的回放可以将现场发生事故的详细过程进行重演，是故障分析的有效手段，但现有的电力系统录波回放技术存在回放规模小和不能灵活处理多种录波格式等缺点。

发明内容：

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种回放规模大，且能灵活处理多种录波格式的基于实时仿真系统对电力系统录波回放的方法。本发明能快速找到电力系统故障的真正原因，得到准确的故障分析结论。

本发明的技术方案是：本发明基于实时仿真系统对电力系统录波回放的方法，包括有如下步骤：

1)对电力系统的录波数据进行预处理的方法，得到录波文件；

2)将实时仿真系统连接实际的交直流控制保护装置、安全稳定控制装置进行实时回放；

3)通过更接近电力系统故障的实际过程的实时回放找到电力系统故障的真正原因，得到准确的故障分析结论。

上述对电力系统的录波数据进行预处理的方法包括数据格式在二进制和文本之间的转换、数据长度截取、数据通道的删减、数据文件的合并、录波文件数据信息的显示、不同频率数据文件的合并。

上述不同频率数据文件的合并的方法是：

1)把低频采样的数据文件进行数值插值处理，得到与高频采样数据文件相同频率的文件。即先从低频文件插值得到高频数据文件；

2)在插值计算后，把两个相同频率的高频文件进行合并；

上述把低频文件插值得到高频文件的方法是：

模拟量通道数据的插值算法有线性插值算法和二次插值算法两种算法：

1)线性插值

线性插值是在两个采样点之间插入一点，用直线将采样点和插值点连接起来。插入点的数据y(t)可用下式进行计算：

y (t) = \frac{t_{2} - t}{t_{2} - t_{1}} \cdot y (t_{1}) + \frac{t - t_{2}}{t_{2} - t_{1}} \cdot y (t_{2})

其中，t₁和t₂是两个采样时刻。y(t₁)和y(t₂)是t₁和t₂是两个采样时刻的瞬时值。t是要插值的采样时刻；

2)二次插值

固定时间间隔采样的过程如下，每间隔T_s的时间。设其连续3次的采样分别在t_k-1、t_k、t_k+1时刻，采样值分别为D_k-1、D_k和D_k+1。那么对于任意的t_c时刻，其信号值D_c虽然没有直接采样得到，但是可以根据实际采样值为D_k-1、D_k和D_k+1由拉格朗日(Lagrange)二次插值法近似计算得到。其标准公式为：

D_{c} = \frac{(t_{c} - t_{k}) (t_{c} - t_{k - 1})}{(t_{k - 1} - t_{k}) (t_{k - 1} - t_{k + 1})} D_{k - 1} + \frac{(t_{c} - t_{k - 1}) (t_{c} - t_{k + 1})}{(t_{k} - t_{k - 1}) (t_{k} - t_{k + 1})} D_{k} + \frac{(t_{c} - t_{k + 1}) (t_{c} - t_{k})}{(t_{k + 1} - t_{k - 1}) (t_{k + 1} - t_{k})} D_{k + 1}

一般使用的二次插值算法是内插法，即t_c在区间[t_k-1，t_k+1]的范围内。二次插值法的本质效果就是在时间—采样值(t-D)平面上，作出经过(t_k-1，D_k-1)、(t_k，D_k)、(t_k+1，D_k+1)3点的抛物线，此抛物线上对应t_c时刻的数值就是内插计算值。

数字量通道数据的插值算法：数字通道的数据只有0和1两种状态，所以所插的值也只能是0或1，关键是从哪个采样值状态变位；在录波数据文件中，设t₁时刻为0，t₂时刻为1，在t₁时刻和t₂时刻之间的t_c时刻的采样值：

y(t_c)＝y(t₁)

即中间插值点的数值都取为和前一个采样时刻t₁时刻的值一样。

在基于实时数字仿真器的平台上构造录波回放的电路，组成回放系统，测试电力系统交流、直流保护装置、安全稳定装置以及其它电力系统的二次系统装置。

上述录波回放的电路包括有数字/模拟转换接口、电力系统交流保护装置、电力系统直流控制保护装置、电力系统安全稳定控制装置、电力系统的二次系统装置，其中实时仿真系统录波回放模块将录波数据以数字信号的形式输出到数字/模拟转换接口，转换为模拟信号后经功率放大器放大后驱动电力系统交流保护装置、电力系统直流控制保护装置、电力系统安全稳定控制装置、电力系统的二次系统装置。

上述数字/模拟转换接口输出的模拟信号通过经功率放大器放大后驱动电力系统交流保护装置、电力系统直流控制保护装置、电力系统安全稳定控制装置、电力系统的二次系统装置。

本发明由于采用将实时仿真系统连接实际的交直流控制保护装置、安全稳定控制装置进行实时回放的方法，因此，其能快速找到电力系统故障的真正原因，得到准确的故障分析结论，或者能对电力系统的发展变化过程进行重演。本发明是一种方便实用的基于实时仿真系统对电力系统录波回放的方法。

附图说明：

图1为本发明录波回放电路的原理图。

具体实施方式：

实施例：

本发明基于实时仿真系统对电力系统录波回放的方法，包括有如下步骤：

上述不同频率数据文件的合并的方法是：

2)在插值计算后，把两个相同频率的高频文件进行合并；

上述把低频文件插值得到高频文件的方法是：

1)线性插值

y (t) = \frac{t_{2} - t}{t_{2} - t_{1}} \cdot y (t_{1}) + \frac{t - t_{2}}{t_{2} - t_{1}} \cdot y (t_{2})

2)二次插值

固定时间间隔采样的过程如下，每间隔T_s的时间。设其连续3次的采样分别在t_k-1、t_k、t_k+1时刻，采样值分别为D_k-1、D_k和D_k+1。那么对于任意的t_c时刻，其信号值D_c虽然没有直接采样得到，但是可以根据实际采样值D_k-1、D_k和D_k+1由拉格朗日(Lagrange)二次插值法近似计算得到。其标准公式为：

D_{c} = \frac{(t_{c} - t_{k}) (t_{c} - t_{k - 1})}{(t_{k - 1} - t_{k}) (t_{k - 1} - t_{k + 1})} D_{k - 1} + \frac{(t_{c} - t_{k - 1}) (t_{c} - t_{k + 1})}{(t_{k} - t_{k - 1}) (t_{k} - t_{k + 1})} D_{k} + \frac{(t_{c} - t_{k + 1}) (t_{c} - t_{k})}{(t_{k + 1} - t_{k - 1}) (t_{k + 1} - t_{k})} D_{k + 1}

一般使用的二次插值算法是内插法，即t_c在区间[t_k-1，t_k+1]的范围内。二次插值法的本质效果就是在时间—采样值(t-D)平面上，即t_c在区间[t_k-1，t_k+1]的范围内，作出经过(t_k-1，D_k-1)、(t_k，D_k)、(t_k+1，D_k+1)3点的抛物线，此抛物线上对应t_c时刻的数值就是内插计算值。本实施例中，采用二次插值算法。

y(t_c)＝y(t₁)

上述录波回放的电路包括有数字/模拟转换接口1、电力系统交流保护装置3、电力系统直流控制保护装置4、电力系统安全稳定控制装置5、电力系统的二次系统装置6，其中实时仿真系统录波回放模块将录波数据以数字信号的形式输出到数字/模拟转换接口1，转换为模拟信号后经功率放大器2放大后驱动电力系统交流保护装置3、电力系统直流控制保护装置4、电力系统安全稳定控制装置5、电力系统的二次系统装置6。

上述数字/模拟转换接口1输出的模拟信号通过经功率放大器2放大后驱动电力系统交流保护装置3、电力系统直流控制保护装置4、电力系统安全稳定控制装置5、电力系统的二次系统装置6。

Claims

1.一种基于实时仿真系统对电力系统录波回放的方法，其特征在于包括有如下步骤：

3)通过更接近电力系统故障的实际过程的实时回放找到电力系统故障的真正原因，得到准确的故障分析结论；

上述对电力系统的录波数据进行预处理的方法包括数据格式在二进制和文本之间的转换、数据长度截取、数据通道的删减、数据文件的合并、录波文件数据信息的显示、不同频率数据文件的合并，上述不同频率数据文件的合并的方法是：

2)在插值计算后，把两个相同频率的高频文件进行合并；

上述把低频文件插值得到高频文件的方法是：

1)线性插值

y (t) = \frac{t_{2} - t}{t_{2} - t_{1}} \cdot y (t_{1}) + \frac{t - t_{2}}{t_{2} - t_{1}} \cdot y (t_{2})

2)二次插值

固定时间间隔采样的过程如下，每间隔Ts的时间。设其连续3次的采样分别在t_k-1、t_k和t_k+1时刻，采样值分别为D_k-1、D_k和D_k+1。那么对于任意的t_c时刻，其信号值D_c虽然没有直接采样得到，但是可以根据实际采样值D_k-1、D_k和D_k+1由拉格朗日二次插值法近似计算得到。其标准公式为：

D_{c} = \frac{(t_{c} - t_{k}) (t_{c} - t_{k - 1})}{(t_{k - 1} - t_{k}) (t_{k - 1} - t_{k + 1})} D_{k - 1} + \frac{(t_{c} - t_{k - 1}) (t_{c} - t_{k + 1})}{(t_{k} - t_{k - 1}) (t_{k} - t_{k + 1})} D_{k} + \frac{(t_{c} - t_{k + 1}) (t_{c} - t_{k})}{(t_{k + 1} - t_{k - 1}) (t_{k + 1} - t_{k})} D_{k + 1}

y(t_c)＝y(t₁)

2.根据权利要求1所述的基于实时仿真系统对电力系统录波回放的方法，其特征在于在基于实时数字仿真器的平台上构造录波回放的电路，组成回放系统，测试电力系统交流、直流保护装置、安全稳定装置以及其它电力系统的二次系统装置。

3.根据权利要求2所述的基于实时仿真系统对电力系统录波回放的方法，其特征在于上述录波回放的电路包括有数字/模拟转换接口(1)、电力系统交流保护装置(3)、电力系统直流控制保护装置(4)、电力系统安全稳定控制装置(5)、电力系统的二次系统装置(6)，其中实时仿真系统录波回放模块将录波数据以数字信号的形式输出到数字/模拟转换接口(1)，转换为模拟信号后经功率放大器(2)放大后驱动电力系统交流保护装置(3)、电力系统直流控制保护装置(4)、电力系统安全稳定控制装置(5)、电力系统的二次系统装置(6)。

4.根据权利要求3所述的基于实时仿真系统对电力系统录波回放的方法，其特征在于上述数字/模拟转换接口(1)输出的模拟信号通过经功率放大器(2)放大后驱动电力系统交流保护装置(3)、电力系统直流控制保护装置(4)、电力系统安全稳定控制装置(5)、电力系统的二次系统装置(6)。