CN103995473A - 一种模拟仿真变压器保护装置的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟仿真变压器保护装置的系统，包括数据通讯中枢模块、录波解析模块、变压器保护逻辑模块及人机交互模块，以及系统架构与系统中各模块间的数据交互。本发明可实现对变压器保护装置的仿真测试等功能，通过模拟仿真的方式快速搭建测试环境，解决了过去测试或实验搭建环境的难题，能够快速对变压器保护装置逻辑进行验证或问题重现。

Description

一种模拟仿真变压器保护装置的系统
【技术领域】
本发明涉及电力保护技术领域，特别是涉及电力保护技术中变压器保护装置模拟仿真的方法。
【背景技术】
当前在保护逻辑开发的过程中或在对实际运行问题进行确认时，对装置保护逻辑或保护装置与监控系统的通讯进行测试和验证过程中，需要搭建物理的电子设备和装置，搭建这个测试环境的过程需要耗费大量的资源和时间，且变更不方便，影响开发人员和测试人员的工作效率。
目前还没有一种系统能够在计算机上对变压器保护装置的保护逻辑和通信功能进行完全模拟。
【发明内容】
为了克服现有的技术的不足,本发明提供了一种模拟仿真变压器保护装置的系统，能够通过计算机实现对变压器保护装置的保护逻辑和运行状况进行模拟和仿真，完全模拟物理变压器保护装置的运行和保护逻辑，可用于对变压器保护装置保护逻辑的验证以及对于变压器保护装置与监控系统的保护通信功能的测试，极大程度简化了测试环境搭建的工作，同时提高了开发人员和测试人员的工作效率。
本发明技术方案如下所述：
一种模拟仿真变压器保护装置的系统，包括：
数据通讯中枢模块，用于通过解析SCL(变电站配置描述语言)信息模型实现计算机对变压器保护装置的MMS(制造报文规范)通信服务的模拟；
录波解析模块,用于解析变压器保护录波文件以得到能够反映实际现场的数据作为虚拟变压器保护装置的输入数据源；
变压器保护逻辑模块，该模块中包括变压器保护的典型保护逻辑，所述变压器保护逻辑模块又分为差动保护、过流保护、阻抗保护3个子模块，加载所述变压器保护逻辑模块后，通过所述人机交互模块对变压器保护装置的仿真系统的定值参数进行设置，以所述录波解析模块解析输出的数据作为输入进行逻辑判别，并将变压器保护动作/告警信息反馈至所述人机交互模块，同时驱动所述数据通讯中枢模块将信息以MMS(制造报文规范)报文的形式上送至监控系统；
1)差动速断原理：
任一相差流Id大于整定值I1(差动速断电流定值)时，该保护瞬时动作切除变压器
Id＞I1  (1)
比率差动公式动作方程如下所示：
Id＞I2  (2)
Id＞K*Ir  (3)
式中：Id为差动电流，Ir为制动电流，K为比率斜率。
2)过流保护原理：
任一相电流大于动作电流整定值时，该保护按设定延时动作。
I＞Iset  (4)
式中：I为三相电流，Iset为动作电流整定值。
3)阻抗保护原理：
计算阻抗值位于动作区间时，该保护按设定延时动作。
式中：为某相间电压；为与对应的相间电流；Zset,J为相间阻抗整定值。
人机交互模块，选择SCL(变电站配置描述语言)模型文件对所述数据通讯中枢模块进行建模、输入录波文件的选择以及对虚拟变压器保护装置定值参数等进行设置与调节。
各个模块间的数据流程如下：
通过所述人机交互模块选取SCL(变电站配置描述语言)模型信息文件(需要模拟的变压器保护装置的CID(实例配置文件)/ICD(装置能力描述文件))，所述数据通讯中枢模块通过解析SCL(变电站配置描述语言)模型信息文件构建MMS(制造报文规范)通信模型，并以该模型作为虚拟变压器保护装置的管理程序模型运行，通信模型与所述变压器保护逻辑模块的底层信息交互通过抽象实现关联。模拟仿真运行过程中，通过控制界面选择需要导入的录波数据，所述录波解析模块将从录波文件中解析出的数据直接传输至所述数据通讯中枢模块，作为所述变压器保护逻辑模块的输入；所述变压器保护逻辑模块根据所述人机交互模块的保护配置和参数设置对数据进行逻辑计算，若输入数据满足保护动作/告警条件，则保护逻辑模块将输出信息反馈至所述数据通讯中枢模块，由所述数据通讯中枢模块向所述人机交互模块和监控系统发送保护动作/告警信息。
通过本发明，能够对变压器保护装置的测试和实验环境进行快速构建，给开发人员和测试人员极大的便利；以录波数据作为实验输入数据源，保证了实验输入数据的正确和有效性，能更好地对现场工况进行模拟，确保了测试和实验的准确性；变压器保护逻辑模块与数据通讯中枢模块提供规范的接口，方便保护开发人员进行保护逻辑的开发修改和验证，提高开发人员和测试人员的工作效率。
【附图说明】
图1为本发明一个实施例的变压器保护装置仿真测试系统的结构示意图。
图2为变压器保护逻辑模块组成结构示意图。
在图中，101、数据通讯中枢模块；102、录波解析模块；103、变压器保护逻辑模块；104、人机交互模块；105、监控系统；201、差动保护模块；202、过流保护模块；203、阻抗保护模块；204、数据通讯中枢模块。
【具体实施方式】
下面结合实施例及附图对本发明作进一步进行阐述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，一种模拟仿真变压器保护装置的系统，包括：
数据通讯中枢模块101，用于通过解析SCL(变电站配置描述语言)信息模型实现计算机对变压器保护装置的MMS(制造报文规范)通信服务的模拟；
录波解析模块102,用于解析变压器保护录波文件以得到能够反映实际现场的数据作为虚拟变压器保护装置的输入数据源；
变压器保护逻辑模块103，该模块中包括变压器保护的典型保护逻辑，所述变压器保护逻辑模块103又分为差动保护模块、过流保护模块、阻抗保护模块三个子模块，加载所述变压器保护逻辑模块103后，通过所述人机交互模块104对变压器保护装置的仿真系统的定值参数进行设置，以所述录波解析模块102解析输出的数据作为输入进行逻辑判别，并将变压器保护动作/告警信息反馈至所述人机交互模块104，同时驱动所述数据通讯中枢模块101将信息以MMS(制造报文规范)报文的形式上送至监控系统105；
人机交互模块104，选择SCL(变电站配置描述语言)模型文件对所述数据通讯中枢模块101进行建模、输入录波文件的选择以及对虚拟变压器保护装置的定值参数等进行设置与调节。
在本实施例中，通过所述人机交互模块104选取变压器保护装置的ICD(装置能力描述文件)模型载入，驱动所述数据通讯中枢模块101解析SCL(变电站配置描述语言)模型文件构建所述数据通讯中枢模块101，所述数据通讯中枢模块101通过解析SCL(变电站配置描述语言)模型信息文件构建MMS(制造报文规范)通信层次模型，并以该模型作为虚拟变压器保护装置的管理程序运行，通信模型与所述变压器保护逻辑模块103的底层信息交互通过抽象实现关联。所述人机交互模块104同时对载入的ICD(装置能力描述文件)模型文件进行解析，构建相同的模型结构，通过传输IEC61850模型规范中的数据属性描述作为关键字进行数据传输，实验人员可以通过所述人机交互模块104对虚拟变压器保护装置的保护配置和保护参数进行修改。
通过所述人机交互模块104选择载入目标录波文件，解析后作为数据输入，解析和数据传输过程为以下步骤：
(1)读取用户载入的录波配置文件；
(2)读取与录波配置文件同名的数据文件；
(3)将配置文件和数据文件中解析出的时序数据存储至可直接用于所述变压器保护逻辑模块103的时序数据结构体。
所述录波解析模块102将从变压器保护录波文件中解析出的变压器各侧及中性点电气量数据、各侧开关量状态数据直接传输至所述数据通讯中枢模块101，作为所述变压器保护逻辑模块103的输入，所述变压器保护逻辑模块103根据所述人机交互模块104的保护配置和参数设置对数据进行逻辑计算。
所述变压器保护逻辑模块103在系统模块组成中，只与所述数据通讯中枢模块101存在输入输出接口，所述数据通讯中枢模块101开始运行时自动加载所述变压器保护逻辑模块103，所述数据通讯中枢模块101接收计算录波输入数据后将得到的工况电气量数据传输至所述变压器保护逻辑模块103，所述变压器保护逻辑模块103进行计算判断后将保护/告警结果反馈至所述数据通讯中枢模块101。
如图2所示，所述变压器保护逻辑模块主要由差动保护模块201、过流保护模块202、阻抗保护模块203三个子模块构成。
现以较典型的一种差动保护，即差动速断作为实例进行说明：
在本实施例中差动速断的反馈是所述变压器保护逻辑模块发送信息至所述数据通讯中枢模块204，由所述数据通讯中枢模块204向所述人机交互模块和监控系统105发送保护动作/告警信息，在所述人机交互模块界面会有信息提示变压器差动速断动作，显示动作时间，同时连接变压器保护装置的仿真系统的监控系统105也会得到对应的变压器差动速断保护动作信息；在构建录波文件库后，对于变压器保护逻辑的测试可以不再搭建物理保护装置，提高测试效率。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种模拟仿真变压器保护装置的系统，其特征在于，包括数据通讯中枢模块、录波解析模块、变压器保护逻辑模块及人机交互模块，以及系统架构与系统中各模块间的数据交互。
2.根据权利要求1所述的模拟仿真变压器保护装置的系统，其特征在于，所述数据通讯中枢模块，通过解析SCL信息模型文件进行层次化建模，完全模拟物理变压器保护装置管理板的功能,同时在数据交互底层以IEC 61850规范数据属性描述构建与保护逻辑模块的接口。
3.根据权利要求1所述的模拟仿真变压器保护装置的系统，其特征在于，所述录波解析模块，将时序数据结构体从录波文件解析出来，把数据按时间顺序存入所述时序数据结构体，使所述数据通讯中枢模块接收后能直接识别，数据结构体包括变压器装置对应的各侧电气量和开入量数据。
4. 根据权利要求1所述的模拟仿真变压器保护装置的系统，其特征在于，所述变压器保护逻辑模块，保护逻辑通过统一输入输出接口模块化，所述变压器保护逻辑模块主要由差动保护模块、过流保护模块、阻抗保护模块三个子模块构成, 所述变压器保护逻辑模块接收数据通讯中枢模块传输的遥测量和电气量进行计算和逻辑判断是否满足变压器保护动作告警条件。
5.根据权利要求1所述的模拟仿真变压器保护装置的系统，其特征在于，所述人机交互模块，在载入SCL信息模型文件时，所述人机交互模块与所述数据通讯中枢模块分别解析同一个SCL信息模型文件，两侧构建相同的IEC 61850层次结构模型，所述人机交互模块与所述数据通讯中枢模块之间通过传输数据属性描述作为查找索引，调用所述数据通讯中枢模块对应对象的读写命令获取和更改虚拟变压器保护装置的四遥信息、定值和参数配置。
6.根据权利要求1所述的模拟仿真变压器保护装置的系统，其特征在于,其系统架构与系统中各模块间的数据传递交互， 
系统架构主要由数据通讯中枢模块，录波解析模块，人机交互模块，变压器保护逻辑模块组成，其中，所述数据通讯中枢模块作为联络中心与各个模块接口；
所述人机交互模块选择需要载入的变压器录波文件，解析变压器录波文件得到的数据存储至时序数据结构体中传递给所述数据通讯中枢模块；
所述数据通讯中枢模块将获取的数据以遥测遥信值的方式显示和传递从所述录波解析模块获得工况电气量数据；
所述变压器保护逻辑模块以所述数据通讯中枢模块得到的工况电气量数据进行计算，根据设定的保护配置和定值参数进行逻辑判断，发送变压器保护动作/告警信息至所述数据通讯中枢模块；
所述数据通讯中枢模块接收变压器保护动作/告警后，将信息传递至变压器保护人机交互界面显示动作/告警信息，同时通过MMS报文形式向与所述数据通讯中枢模块相连的监控系统发送保护动作/告警信息。
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