CN102508053B - 基于数字仿真技术的区域备自投测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于数字仿真技术的区域备自投测试系统，它包括用于监测单电源串行供电的运行状态的区域备自投系统模块、用于模拟电力系统在正常和故障状态下的静态和动态过程的仿真系统模块、用于采集量测数据及下发遥控命令的SCADA系统模块，所述区域备自投系统模块、仿真系统模块、SCADA系统模块依次循环连接；区域备自投测试系统通过模拟采集数据检测电网是否发生了故障，并根据故障后的电网状态提供区域备自投动作处理方法，区域备自投系统模块进行开关变位控制操作后，由仿真系统模块模拟开关变位控制操作后的电网状态，检验对比本区域备自测试系统的区域备自投动作过程与实际区域备自投系统的动作过程，得到测试结果。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统中的测试系统，具体是指一种基于数字仿真技术的区域备自投测试系统。
背景技术
中国发明专利(申请号201110020894.7)公开了基于EMS系统的110KV区域备自投动作处理方法，该方法包括在EMS系统中嵌入区域备自投系统，该区域备自投系统可自动获得EMS系统中各变电站的电网数据(即全网数据)，区域备自投系统能够对链式串供模型进行自动建模，利用SCADA系统采集的各变电站遥信、遥测等实时信息判断区域备自投动作的充电条件、启动条件、闭锁条件，在满足条件时生成控制指令，由SCADA系统以遥控操作的方式合上或切开相关设备，投入备用电源，实现工作电源和备用电源不在同一变电站的备用电源智能投入。
为保障电网运行安全，需对区域备自投系统进行测试，检验其生成的动作处理方法是否正确，但是，由于电网的串行供电涉及多个变电站，对区域备自投动作方法进行现场检验测试就变得非常困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于数字仿真技术的区域备自投测试系统，实现模拟区域备自投系统的动作处理过程，可与实际区域备自投系统的动作处理过程进行检验对比。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种基于数字仿真技术的区域备自投测试系统，它包括用于监测单电源串行供电的运行状态的区域备自投系统模块、用于模拟电力系统在正常和故障状态下的静态和动态过程的仿真系统模块、用于采集量测数据及下发遥控命令的SCADA系统模块，所述区域备自投系统模块、仿真系统模块、SCADA系统模块依次循环连接；
通过仿真系统模块获取外部的实际电网串供模型，模拟电网正常的运行状态及包括电网故障信息及保护信号的量测数据，由SCADA系统模块采集该量测数据并发送至区域备自投系统模块，区域备自投系统模块收到量测数据后判断生成区域备自投动作处理方法并下发开关控制命令至SCADA系统模块，再由SCADA系统模块下发开关控制命令至仿真系统模块，仿真系统模块根据该开关控制命令实时更新模拟电网的运行状态，形成区域备自投的实时闭环测试环境；
区域备自投测试系统通过模拟采集数据检测电网是否发生了故障，并根据故障后的电网状态提供区域备自投动作处理方法，区域备自投系统模块进行开关变位控制操作后，由仿真系统模块模拟开关变位控制操作后的电网状态，检验对比本区域备自测试系统的区域备自投动作过程与实际区域备自投系统的动作过程，得到测试结果。
本发明所述仿真系统模块包括用于模拟电网串行供电正常状态的一次仿真模块、用于模拟电网故障并触发保护信号的二次仿真模块，所述一次仿真模块与二次仿真模块相连；一次仿真模块模拟的串供电网运行正常后产生遥信遥测发送至SCADA系统模块，通过二次仿真模块模拟电网故障并发出保护信号至SCADA系统模块；二次仿真模块将保护信号的开关动作命令发送至一次仿真模块，SCADA系统模块下发开关控制命令至一次仿真模块，一次仿真模块实时更新运行状态。
本发明所述SCADA系统模块包括用于采集仿真系统模块模拟的量测数据的SCADA采集模块、用于下发开关控制命令的SCADA命令下发模块，由SCADA采集模块采集仿真系统模块的量测数据并将该量测数据发送至区域备自投系统模块，由SCADA命令下发模块接收区域备自投系统模块发出的开关控制命令并将该开关控制命令下发至仿真系统模块。
本发明所述区域备自投系统模块包括用于采集SCADA系统模块采集的量测数据的区域备自投系统采集模块、用于生成区域备自投动作处理方法的区域备自投系统动作方法生成模块、用于发出开关动作命令的区域备自投系统命令下发模块，所述区域备自投系统采集模块、区域备自投系统动作方法生成模块、区域备自投系统命令下发模块依次相连，由区域备自投系统采集模块采集串供运行状态信息及包括电网故障信息及保护信号的量测信息从而获得电网串供的实时运行状态，区域备自投系统动作方法生成模块根据电网串供的实时运行状态自动生成区域备自投动作处理方法并发送至区域备自投系统命令下发模块，由区域备自投系统命令下发模块下发开关控制命令至SCADA系统命令下发模块。
本发明所述仿真系统模块包括用于模拟电网串行供电正常状态的一次仿真模块、用于模拟电网故障并触发保护信号的二次仿真模块，所述SCADA系统模块包括用于采集仿真系统模块模拟的量测数据的SCADA采集模块、用于下发开关控制命令的SCADA命令下发模块，所述区域备自投系统模块包括用于采集SCADA系统模块采集的量测数据的区域备自投系统采集模块、用于生成区域备自投动作处理方法的区域备自投系统动作方法生成模块、用于发出开关动作命令的区域备自投系统命令下发模块；
一次仿真模块模拟的串供电网运行正常后产生遥信遥测发送至SCADA系统采集模块，二次仿真模块将保护信号的开关动作命令发送至一次仿真模块，通过二次仿真模块模拟电网故障并发出保护信号至SCADA系统采集模块，SCADA系统将遥信遥测、电网故障信息、保护信号发送至区域备自投系统采集模块，区域备自投系统采集模块采集串供运行状态信息及包括电网故障信息及保护信号的量测信息从而获得电网串供的实时运行状态，区域备自投系统动作方法生成模块根据电网串供的实时运行状态自动生成区域备自投动作处理方法并发送至区域备自投系统命令下发模块，由区域备自投系统命令下发模块下发开关控制命令至SCADA系统命令下发模块，SCADA系统命令下发模块下发开关控制命令至一次仿真模块，一次仿真模块实时更新电网运行状态。
与现有技术相比，该发明技术具有以下优点：
(1)通过模拟实际区域备自投系统的动作处理过程，实现了对实际区域备自投系统的检测，可保障电网运行安全；
(2)彻底摆脱了繁琐的站端测试准备工作，站端无需配置专业测试人员。测试工作只在主站端完成，无需统一的测试调度指挥，大大缩短了测试周期。而且可以通过保存断面等手段对同一故障进行反复测试，减少了不必要的重复工作。
(3)可以灵活地调整电网实时潮流，模拟区域备自投系统的各种运行工况；可以模拟各种设备故障，触发相应的保护信号；可以保存各种测试案例，需要时可以灵活调用；能灵活测试各种区域备自投模型，对串供级数无限制，可适应小电源、多回线和双母线。
(4)本测试系统基于数字仿真，通过软件即可完成系统构成，不需要像硬件仿真那样改变变电站端的二次回路接线，不需要增加任何额外的硬件投资，在确保区域备自投动作过程模拟真实性的基础上保证了安全性和经济性。
附图说明
图1为本发明区域备自投测试系统的结构示意框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步加以阐述。
如图1所示的基于数字仿真技术的区域备自投测试系统，它包括用于监测单电源串行供电的运行状态的区域备自投系统模块、用于模拟电力系统在正常和故障状态下的静态和动态过程的仿真系统模块、用于采集量测数据及下发遥控命令的SCADA系统模块，所述区域备自投系统模块、仿真系统模块、SCADA系统模块依次循环连接；
本发明的仿真系统模块包括用于模拟电网串行供电正常状态的一次仿真模块、用于模拟电网故障并触发保护信号的二次仿真模块，一次仿真模块与二次仿真模块相连；SCADA系统模块包括用于采集仿真系统模块模拟的量测数据的SCADA采集模块、用于下发开关控制命令的SCADA命令下发模块；区域备自投系统模块包括用于采集SCADA系统模块采集的量测数据的区域备自投系统采集模块、用于生成区域备自投动作处理方法的区域备自投系统动作方法生成模块、用于发出开关动作命令的区域备自投系统命令下发模块，区域备自投系统采集模块、区域备自投系统动作方法生成模块、区域备自投系统命令下发模块依次相连；
一次仿真模块模拟的串供电网运行正常后产生遥信遥测发送至SCADA系统采集模块，二次仿真模块将保护信号的开关动作命令发送至一次仿真模块，通过二次仿真模块模拟电网故障并发出保护信号至SCADA系统采集模块，SCADA系统将遥信遥测、电网故障信息、保护信号发送至区域备自投系统采集模块，区域备自投系统采集模块采集串供运行状态信息及包括电网故障信息及保护信号的量测信息从而获得电网串供的实时运行状态，区域备自投系统动作方法生成模块根据电网串供的实时运行状态自动生成区域备自投动作处理方法并发送至区域备自投系统命令下发模块，由区域备自投系统命令下发模块按一定顺序下发开关控制命令至SCADA系统命令下发模块，SCADA系统命令下发模块下发开关控制命令至一次仿真模块，一次仿真模块实时更新电网运行状态。
由测试人员在仿真系统模块中导入外部的实际电网串供模型，在一次仿真模块中设置仿真系统模块的串行供电的初始状态，即串行供电的正常运行状态，在二次仿真模块中预先设置好需要模拟的电网故障信息，该电网故障信息应与被测试的实际区域备自投系统获得的电网故障信息相同；一次仿真模块和二次仿真模块分别模拟电网正常的运行状态和包括电网故障信息及触发的保护信号的量测数据，由SCADA系统模块采集该量测数据并发送至区域备自投系统模块，区域备自投系统模块收到量测数据后判断生成区域备自投动作处理方法并下发开关控制命令至SCADA系统模块，再由SCADA系统模块下发开关控制命令至仿真系统模块，仿真系统模块根据该开关控制命令实时更新模拟电网的运行状态，形成区域备自投的实时闭环测试环境；
区域备自投测试系统通过模拟采集数据检测电网是否发生了故障，并根据故障后的电网状态提供区域备自投动作处理方法，区域备自投系统模块进行开关变位控制操作后，由仿真系统模块模拟开关变位控制操作后的电网状态，检验对比本区域备自测试系统的区域备自投动作过程与实际区域备自投系统的动作过程，得到测试结果。
其中，本发明的测试系统的区域备自投系统模块、仿真系统模块、SCADA系统模块的功能如下：
区域备自投系统模块：针对电网中出现的串行供电情况自动生成区域备自投模型，实时监测串行供电运行情况，当串行供电发生故障导致某些或全部变电站失电时，实时生成动作方法、动作序列、下发开关遥控命令，逐级恢复失电母线，实现串供故障后的恢复供电。区域备自投系统模块根据电网拓扑关系自动建立需要测试的区域备自投模型，包括串供厂站、设备，区域备自投系统模块在收到故障信息后根据自身的判断生成动作方法并下发开关遥控命令，区域备自投系统模块获得开关变位及潮流变化后，再执行动作序列的下一步，直到动作序列完成。
仿真系统模块：模拟电力系统在正常和故障状态下的静态和动态过程，逼真的再现电力系统的静态和动态行为，准实时模拟电力系统的动态过程，并可详细模拟系统内继电保护和安全自动装置的动作逻辑行为，并触发出相应的故障信号。稳态仿真模拟基于动态潮流计算，针对电力系统的静态特性，考虑电力系统的发电、负荷以及其它装置的频率特性，计算快速、准确，能有效地反映电网在无稳定问题时电力系统的相应特性。仿真系统模块获取外部实际电网模型，并根据需要调整电网的运行方式，建立仿真测试环境的初态，即正常运行状态，仿真系统模块模拟各种故障并触发保护信号，仿真系统模块在收到开关遥控命令后动作相应设备，并实时计算电网潮流变化。
SCADA系统模块：负责量测数据的采集以及开关遥控命令的下发，量测数据是指由仿真系统模拟产生的保护信号、开关刀闸遥信以及设备遥测，SCADA命令下发模块的开关遥控命令下发是指把开关变位信息发送给仿真系统模块。SCADA系统模块在区域备自投系统模块与仿真系统模块之间起到了桥梁作用，使区域备自投系统模块只和SCADA系统模块产生直接联系，这和实际区域备自投系统现场运行情况一致，保证了本测试环境的真实性。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明中具体实施电路还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于数字仿真技术的区域备自投测试系统，其特征在于：它包括用于监测单电源串行供电的运行状态的区域备自投系统模块、用于模拟电力系统在正常和故障状态下的静态和动态过程的仿真系统模块、用于采集量测数据及下发遥控命令的SCADA系统模块，所述区域备自投系统模块和仿真系统模块分别与SCADA系统模块连接；
通过所述仿真系统模块获取外部的实际电网串供模型，模拟电网正常的运行状态及包括电网故障信息及保护信号的量测数据，由所述SCADA系统模块采集该量测数据并发送至区域备自投系统模块，所述区域备自投系统模块收到量测数据后判断生成区域备自投动作处理方法并下发开关控制命令至SCADA系统模块，再由所述SCADA系统模块下发开关控制命令至仿真系统模块，所述仿真系统模块根据该开关控制命令实时更新模拟电网的运行状态，形成区域备自投的实时闭环测试环境。
2.根据权利要求1所述的基于数字仿真技术的区域备自投测试系统，其特征在于：所述仿真系统模块包括用于模拟电网串行供电正常状态的一次仿真模块、用于模拟电网故障并触发保护信号的二次仿真模块，所述一次仿真模块与二次仿真模块相连；所述一次仿真模块模拟的串供电网运行正常后产生遥信遥测发送至SCADA系统模块，通过所述二次仿真模块模拟电网故障并发出保护信号至SCADA系统模块；所述二次仿真模块将保护信号的开关动作命令发送至一次仿真模块，所述SCADA系统模块下发开关控制命令至一次仿真模块，所述一次仿真模块实时更新运行状态。
3.根据权利要求2所述的基于数字仿真技术的区域备自投测试系统，其特征在于：所述SCADA系统模块包括用于采集仿真系统模块模拟的量测数据的SCADA采集模块、用于下发开关控制命令的SCADA命令下发模块，由所述SCADA采集模块采集仿真系统模块的量测数据并将该量测数据发送至区域备自投系统模块，由所述SCADA命令下发模块接收区域备自投系统模块发出的开关控制命令并将该开关控制命令下发至仿真系统模块。
4.根据权利要求3所述的基于数字仿真技术的区域备自投测试系统，其特征在于：所述区域备自投系统模块包括用于采集SCADA系统模块采集的量测数据的区域备自投系统采集模块、用于生成区域备自投动作处理方法的区域备自投系统动作方法生成模块、用于发出开关动作命令的区域备自投系统命令下发模块，所述区域备自投系统采集模块、区域备自投系统动作方法生成模块、区域备自投系统命令下发模块依次相连，由所述区域备自投系统采集模块采集串供运行状态信息及包括电网故障信息及保护信号的量测信息从而获得电网串供的实时运行状态，所述区域备自投系统动作方法生成模块根据电网串供的实时运行状态自动生成区域备自投动作处理方法并发送至区域备自投系统命令下发模块，由所述区域备自投系统命令下发模块下发开关控制命令至SCADA系统命令下发模块。
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