CN103019106B - 一种数字仿真系统与断路器操作箱开关量接口实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种数字仿真系统与断路器操作箱开关量接口实现方法，该方法针对使用数字仿真系统开展数模混合仿真试验时，仿真系统中的开关模型(断路器或隔离开关模型)与断路器操作箱之间开关量信号无法直接交互的情况，从两者开关量的信号类型、特点与要实现具体功能之间的逻辑关系出发，通过在仿真软件中构建控制回路功能模块的方法，实现数字仿真系统与断路器操作箱之间的开关量信号的有效传输。本发明提供的方法属于软件解决方案，不需增加硬件接口设备，通过所设计的控制回路功能模块，可以有效地解决仿真系统中的开关模型与断路器操作箱之间开关量信号类型不匹配的问题。
Description
技术领域
本发明涉及数模混合仿真试验技术领域，具体是一种数字仿真系统与断路器操作箱开关量接口实现方法。
背景技术
随着数字仿真技术的发展，ADPSS、RTDS、PSCAD/EMTDC和EMTP等电力系统仿真软件性能已经比较稳定，逐步成为电力系统研究的重要工具之一。在数字仿真系统中构建变电站一次系统设备模型，通过物理接口装置与实际二次设备相连接，可以构成数模混合仿真试验系统。目前，数模混合仿真试验系统已经成为电力系统技术研究的一种重要手段。在构建数模混合仿真试验系统时，数字仿真系统中的开关模型(断路器、隔离开关模型)与断路器操作箱之间可能存在信号不匹配的问题：
(1)如图1所示，断路器操作箱分别通过两个信号端子输出脉冲类型的跳、合闸指令，但在很多情况下，仿真系统中开关模型所能够识别的控制信号类型为电平(或者其他类型)信号，无法直接接收脉冲信号。
(2)如图1所示，断路器操作箱所能够识别的位置信号类型为双位信号，但在很多情况下，仿真系统中开关模型发出的位置信号类型为单位信号(电平类型)，与断路器操作箱所识别的双位信号不匹配。
对于上述问题，普遍采用的解决办法是在开关模型与断路器操作箱之间增加模拟断路器设备，该设备安装在数字仿真系统和断路器操作箱之间，如图2所示。模拟断路器接收断路器操作箱发出的跳/合闸脉冲信号，断路器操作箱接收模拟断路器反馈的双位信号(断路器操作箱与开关模型之间的开关量信号类型相匹配)，仿真系统中的开关模型只需要根据模拟断路器设备的当前位置状态改变自己的位置状态即可。该方法可以解决数字仿真系统中的开关模型(断路器、隔离开关模型)与断路器操作箱之间可能存在信号不匹配的问题，动作可靠性高，但是该方法具有如下缺点：
(1)接口配置灵活性差。加装的模拟断路器设备与断路器操作箱之间通过硬接线的方式相连接，当需要改变断路器或隔离开关在一次系统中的安装位置时，接线更改较为复杂，接口配置灵活性差。
(2)接口可扩展性不高。试验系统建成后，模拟断路器数量确定，所以，当所做试验需要断路器或隔离开关数量增加时，对应的模拟断路器数量的无法按照需求增加。
(3)接口数量较大时，试验系统构建成本高。配置模拟断路器设备需要增加系统建设成本，当开展试验所需要的模拟断路器配置数量较多时，数模混合试验系统建设成本的增加尤为显著。
(4)特殊情况下，仍然需要软件辅助解决问题。当所外部加装的模拟断路器设备和仿真系统中开关模型(断路器和隔离开关模型)之间的开关量信号类型不一致时，需要使用软件的方法构建一个信号接收模块，该模块可以使用软件方法实现。
发明内容
本发明提供一种数字仿真系统与断路器操作箱开关量接口实现方法，其通过在仿真软件上设计控制回路功能模块的方式来解决数字仿真系统中的开关模型(断路器和隔离开关模型)与断路器操作箱之间的开关量接口问题，可以降低数模混合仿真试验系统的成本，当开关量接口数量较多时，效果更加显著。
一种数字仿真系统与断路器操作箱开关量接口实现方法，其特征在于：在数字仿真系统中构建控制回路功能模块，所述控制回路功能模块包括功能控制单元、信号采集单元和信号输出单元，其中：
所述功能控制单元，用于实现对实际断路器设备动作特性的模拟，具体的，所述功能控制单元对断路器操作箱发送的脉冲信号进行处理以实现开关模型动作延时、跳闸方式选择等功能，处理后的跳/合闸脉冲信号输出至信号采集单元。
所述信号采集单元，用于对所述功能控制单元输出的跳/合闸脉冲信号进行信号采集，采用逻辑电路将所述脉冲信号转变为开关模型所识别的控制信号，控制开关模型的动作行为；
所述信号输出单元，用于将开关模型发出的位置信号(单位信号)转变成双位信号输出至断路器操作箱，断路器操作箱根据所述双位信号来判别开关模型的当前状态。
进一步的，所述功能控制单元包括延时电路和信号通道设置元件，所述延时电路将断路器操作箱发送的跳/合闸脉冲信号延时发送给信号采集单元，进而控制开关模型延时动作；通过所述信号通道设置元件配置输入信号通道可实现开关模型跳闸方式的选择。
本发明所述的开关量接口实现方法，其优点在于：依照实际断路器设备的开关量信号控制、处理逻辑，构建控制回路功能模块(所构建的仿真电路模型)，该功能模块可实现开关量控制信号的接收、处理以及位置信号的发送，用软件的方法解决了断路器操作箱与数字仿真系统之间的开关量信号接口问题；另外，当断路器、隔离开关的位置改变时，只需在软件中改变输入信号通道即可，提高了开关量接口配置的灵活性；根据所做试验的需要，开关量接口(断路器或隔离开关数量)增加时，只需要复制控制回路功能模块，修改相应的信号通道即可，极大的提高了开关量接口的可扩展性；采用本发明解决开关量信号接口问题，可以降低数模混合仿真试验系统的成本，当开关量接口(断路器、隔离开关)数量较多时，效果更加显著。
附图说明
图1是数字仿真系统与断路器操作箱之间开关量信号传递示意图；
图2是现有技术外接模拟断路器的示意图；
图3是本发明的原理框图，其在数字仿真系统中构建控制回路功能模块；
图4是本发明中控制回路功能模块的实现原理示意图；
图5是本发明一个实施例中信号采集单元的具体逻辑框图；
图6是本发明一个实施例中信号输出单元的具体逻辑框图。
具体实施方式
下面以一种常用的数字仿真系统(ADPSS)与智能化断路器操作箱之间(智能终端)开关量接口实现方法为例进一步介绍本发明的实施方法。
数字仿真系统中的开关模型(断路器或隔离开关模型)通过物理接口箱与智能化断路器操作箱进行通信，物理接口箱进行开关量信号采样，并转送至开关模型，开关模型与智能化断路器操作箱之间的开关量信号类型和通道类型见下表：
表1开关模型和智能化断路器操作箱的开关量信号类型
由上表可知，开关模型和智能化断路器操作箱之间存在开关量信号类型不匹配和信号通道不一致的问题，且开关量接口数量较多。针对以上情况，本发明采用在数字仿真系统中构建控制回路功能模块的方法解决，如图3所示。
控制回路功能模块包括功能控制单元、信号采集单元和信号输出单元，如图4所示。其中，功能控制单元由延时电路和信号通道设置元件组成，断路器操作箱发送的跳/合闸脉冲信号经过延时电路和信号通道设置元件的处理后，实现对断路器设备动作特性的模拟，处理后的跳/合闸脉冲信号输出给信号采集单元；信号采集单元由逻辑电路构成，实现将功能控制单元输出的跳/合闸脉冲信号转换为变位信号(开关模型所识别的信号类型)，输出至开关模型以控制开关模型的动作行为；信号输出单元由逻辑电路组成，将开关模型发送的位置信号(单位信号)转换为双位信号，反馈给智能化断路器操作箱。
所述功能控制模块中的功能控制单元可以实现开关模型(特指断路器模型)动作延时(合闸时间、分闸时间以及全开断时间等)设置和跳闸方式选择(跳单相或者跳三相)等功能。开关模型动作延时功能通过延时电路来实现，延时电路将断路器操作箱发送的跳/合闸脉冲信号延时发送给信号采集单元，进而控制开关模型延时动作；通过信号通道设置元件配置输入信号通道可以实现开关模型跳闸方式的选择。需要开关模型分相跳闸时，配置三相输入信号通道分别接收对应的单相跳/合闸脉冲信号，进而控制对应的单相开关模型的动作行为；需要开关模型跳三相时，信号通道设置元件中设置B、C相跳/合闸信号通道关闭、A相跳/合闸脉冲信号转变为三路脉冲信号，分别输出给对应的A、B、C三相信号采集单元，实现开关模型跳三相。
下面以一个具体的实施例对信号采集单元和信号输出单元进行说明：
(1)在数字仿真系统的软件中构建控制回路功能模块中的信号采集单元，解决开关模型接收断路器操作箱所发送的跳、合闸指令时遇到的信号不匹配问题。
智能化断路器操作箱通过跳闸端子或合闸端子分别输出跳闸或合闸脉冲，跳/合闸脉冲信号经过功能控制单元(控制回路功能模块的一个功能单元)的处理后输出给信号采集单元；而ADPSS中开关模型(断路器或隔离开关模型)需要接收变位信号来完成开关模型的变位操作。信号采集单元可以根据跳闸或合闸脉冲信号，结合开关模型当前的位置状态，对开关模型输出相应的变位信号，实现对开关模型动作行为的控制。
智能化断路器操作箱发送“合闸”指令时，若开关模型处于断开状态，则应执行一次变位操作变成闭合状态，若开关模型处于闭合状态，则不执行变位操作，继续保持闭合状态；智能化断路器操作箱发送“跳闸”指令时，若开关模型处于断开状态，则不执行变位操作，继续保持断开状态，若开关模型处于闭合状态，则执行一次开关变位操作变成断开状态。智能化断路器操作箱跳/合闸指令发送和开关模型位置状态之间的逻辑关系如表2所示。
表2跳、合闸指令发送与开关模型位置状态之间的逻辑关系
表2中，智能化断路器操作箱合闸端子输出“1”，代表智能化断路器操作箱输出合闸脉冲，发送合闸指令，“0”代表不发送合闸指令；智能化断路器操作箱跳闸端子输出“1”，代表智能化断路器操作箱输出跳闸脉冲，发送跳闸指令，“0”代表不发送跳闸指令；开关模型当前位置状态为“1”表示断路器当前处于闭合状态，“0”表示断路器当前处于开断状态；信号采集功能模块变位信号输出“1”表示开关需要执行一次变位操作，“0”表示开关不需执行变位操作。在ADPSS中构建控制回路功能模块中的信号采集单元，来实现表2中的逻辑关系，信号采集单元如图5所示。
(2)在数字仿真系统的软件中构建控制回路功能模块中的信号输出单元，解决智能化断路器操作箱接收开关模型位置信号时遇到的信号不匹配问题。
为保证位置信号的可靠性，智能化断路器操作箱在采集断路器模型位置时，通过双位信号(合位、分位信号)判别断路器的位置状态；而ADPSS中，开关模型输出的位置信息是单位信号，通过信号输出模块将开关模型输出的位置信号(单位信号)转换成双位信号(合位、分位信号)进行输出，反馈给智能化断路器操作箱。
当开关模型处于闭合状态时，位置信号输出为“1”；开关模型处于断开状态时，位置信号输出为“0”。智能化断路器操作箱合位信号输入为“1”且分位信号输入为“0”时，判定开关模型处于闭合状态；智能化断路器操作箱合位信号输入为“0”且分位信号输入为“1”时，判定开关模型处于断开状态。其对应关系如表3所示。
表3开关模型位置信号与开关位置判定结果之间的逻辑关系
由表3知，开关模型输出的位置信号(单位信号)与智能化断路器操作箱所识别的合位信号变化趋势相同，与智能化断路器操作箱所识别的分位信号变化趋势相反。根据以上情况，在仿真软件中，构建信号输出单元来实现表3中的逻辑关系，如附图6所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种数字仿真系统与断路器操作箱开关量接口实现方法，其特征在于：在数字仿真系统中构建控制回路功能模块，所述控制回路功能模块包括功能控制单元、信号采集单元和信号输出单元，其中：
所述功能控制单元，用于实现对实际断路器设备动作特性的模拟，具体的，所述功能控制单元对断路器操作箱发送的跳/合闸脉冲信号进行处理以实现开关模型动作延时设置、跳闸方式选择功能，处理后的跳/合闸脉冲信号输出至信号采集单元；
所述信号采集单元，用于对所述功能控制单元发送的跳闸/合闸脉冲信号进行信号采集，采用逻辑电路将所述脉冲信号转变为开关模型所识别的控制信号，控制开关模型的动作行为；
所述信号输出单元，用于将开关模型发出的位置信号转变成双位信号输出至断路器操作箱，断路器操作箱根据所述双位信号来判别开关模型的当前状态；双位信号即合位信号和分位信号，为保证位置信号的可靠性，智能化断路器操作箱在采集断路器模型位置时，通过双位信号判别断路器的位置状态。
2.如权利要求1所述的数字仿真系统与断路器操作箱开关量接口实现方法，其特征在于：所述功能控制单元包括延时电路和信号通道设置元件，所述延时电路将断路器操作箱发送的跳/合闸脉冲信号延时发送给信号采集单元，进而控制开关模型延时动作；通过所述信号通道设置元件配置输入信号通道可实现开关模型跳闸方式的选择。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| CN102510131A (zh) * | 2011-11-03 | 2012-06-20 | 四川电力科学研究院 | 智能变电站整体性能试验方法及其测试装置 |
| CN202421793U (zh) * | 2012-01-10 | 2012-09-05 | 武汉长海电气科技开发有限公司 | 一种同步开关控制装置 |
Non-Patent Citations (4)
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| "智能操作回路设计综述";刘玮 等;《电力设备》;20050228;第6卷(第2期);全文 * |
| "电力系统数字仿真研究综述";潘学萍;《江苏电机工程》;20050131;第24卷(第1期);全文 * |
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