CN104898020B - 一种基于rtds的小扰动法选线装置的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属电力系统选线功能测试技术领域，具体涉及一种基于RTDS的小扰动法选线装置的检测方法，本发明根据变电站的现场实际参数搭建仿真模型，并在仿真模型中搭建不同故障情况，使搭建的仿真模型能够根据不同的接地故障情况输出相应的电流信号、电压信号，通过RTDS信号通道输出符合现场实际的故障电压、电流到功率放大器进行放大处理，小扰动法故障选线装置检测接收到的放大信号，通过RTDS信号通道闭环反馈到仿真模型进行调节补偿度，小扰动法故障选线装置根据信号改变量实现故障选线；本发明能对配电网中的小扰动法故障选线装置进行检测，并对选线装置的选线能力有一个准确的判断。

Description

一种基于RTDS的小扰动法选线装置的检测方法

技术领域

本发明属电力系统选线功能测试技术领域，主要涉及对小电流接地系统单相接地故障选线装置的测试方案，具体涉及一种基于RTDS的小扰动法选线装置的检测方法。

背景技术

我国中低压配电网普遍采用非直接接地系统，其主要优点在于单相接地故障时系统中只会产生很小的零序电流，并且三相线电压依然能够保持对称，在一段时间内不会影响系统的正常工作，并且能够在单相接地故障下持续运行1-2h。但是，当配网系统在单相接地故障下继续运行时，单相接地相电压降为零，而非故障相电压却升高为正常运行时的根号3倍，故障状态下长期运行，导致升高的电压将非故障相绝缘薄弱处击穿，造成两相接地短路故障或者三相短路的情况，因此，需要快速确定出故障线路，并及时的排除故障，保证电网的安全运行，提高电网运行的可靠性；然而，现在的小电流接地选线装置由于故障电流不明显等原因无法准确对故障线路进行选择，因技术原因等一直没有一种合理的检测方法能够对选线装置进行检测，并判定其选线能力，对于需要闭环反馈的小扰动法故障选线装置就更难检测其选线能力，因而，现在急需一种测试方案针对需要闭环调节消弧线圈的小扰动法小电流接地选线装置进行检测，并且该测试方案在一种公认的平台上进行设计，让其在业内有一定的认可度。

综上所述，应该在业内认可度最高的电力系统实时数字仿真平台上搭建典型变电站的仿真模型，并建立符合现场数据的消弧线圈，通过RTDS的通道口与外界的装置设备连接，测试需要闭环反馈调节消弧线圈的小扰动法选线装置，并且对常用的普通选线装置亦有兼容测试能力，作为一种供电部门使用选线装置的参考依据，从而提高供电部门的经济效益和供电可靠性，

因此，研究分析配电网非直接接地系统的特点及故障的特性，以RTDS仿真平台为依据，在实验室内仿真出符合现场实际的配电网仿真模型，为供电企业选择小电流接地选线装置提供可靠的参考依据。

发明内容

本发明的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种基于RTDS的小扰动法选线装置的检测方法，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于RTDS的小扰动法选线装置的检测方法，其特征在于：所述检测方法包括以下步骤：

(1)根据变电站的现场实际参数搭建仿真模型，并在仿真模型中搭建不同故障情况，使搭建的仿真模型能够根据不同的故障情况输出相应的电流信号和电压信号；

(2)将输出的电流信号和电压信号通过功率放大器进行放大，然后通过RTDS的GTAO通道输出并接入小扰动法故障选线装置，并且能够通过GTAI口接收来自于小扰动法故障选线装置的控制信号，通过接收反馈控制信号，使仿真模型输出对小扰动法故障选线装置进行正确选线所需要的电流和电压大小；

(3)仿真模型能够对小扰动法故障选线装置进行闭环反馈动作，仿真模型根据小扰动法故障选线装置反馈信号对线路进行补偿，以实现对瞬时性的接地故障实现快速切除，对永久性的接地故障实现快速辅助选线，当接地故障发生在线路n时，故障线路的零序电流I₀为接地点的接地电流与故障线路对地电容的电容电流的矢量和，即：

I₀＝I_C-I_L-I_0n，

其中，I_C为故障线路对地电容Cn的对地电流，I_L为中性点接消弧线圈接地的接地电流，I_0n为故障相所在线路电容的对地电流；

(4)发生接地故障后，仿真模型消弧线圈迅速补偿接地故障，使得接地故障自动消失，若接地故障无法消失，则根据小扰动法故障选线装置反馈信号的改变量，进行改变其中接地故障线路的零序电流变化量最大，即可确定故障接地的线路。

优选地，所述仿真模型是对消弧线圈进行仿真建模，并在补偿时迅速改变消弧线圈的补偿度，使补偿度在一定的范围内变化，以实现对零序电流的扰动操作。

优选地，所述功率放大器为六路电压/十二路电流通道高频功率放大器，以满足输入/输出端口输出的电压、电流对小扰动法故障选线装置进行闭环反馈动作。

优选地，所述接地故障包括高阻接地故障、金属性接地故障、瞬时性接地故障和电弧接地故障。

优选地，所述RTDS的GTAO接口输出通道输出的电流为0-10A，最大输出电压有效值为120V。

综上所述，本发明的检测方案能对现配电网中常用的小扰动法故障选线装置进行检测，并对普通常用的小电流接地选线装置具有一定的通用性，本发明还具有以下有益效果：

(1).能够对需要闭环反馈调节消弧线圈的小扰动法故障选线装置进行测试；

(2).仿真模型依据典型变电站的现场实际数据进行仿真；

(3).仿真平台是业内认可度高的电力系统实时数字仿真平台；

(4).除能够检测小扰动法选线装置，而且能够对普通常用的小电流接地选线装置进行检测

附图说明

为了更清楚地说明本发明实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种基于RTDS的小扰动法选线装置的检测方法的原理结构图。

图2是本发明一种基于RTDS的小扰动法选线装置的检测方法的故障模型图。

图3是本发明一种基于RTDS的小扰动法选线装置的检测方法另一实施例的检测流程原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了种基于RTDS的小扰动法选线装置的闭环检测方法，该方案包括电力系统实时数字仿真平台(Real Time Digital Simulator，RTDS)，在RTDS平台上搭建的典型变电站仿真模型，功率放大器和小扰动法故障选线装置共同组成闭环的测试平台，旨在通过RTDS搭建以实际参数为依据的典型仿真模型，通过RTDS信号通道输出符合实际现场的故障电压、电流到功率放大器进行放大处理，小扰动法故障选线装置检测接收到的放大信号，通过RTDS信号通道闭环反馈到仿真模型的消弧线圈，调节补偿度，小扰动法故障选线装置根据信号改变量实现故障选线，所述RTDS的模拟量输出卡(GigabitTransceiver Analogue Output Card，GTAO)接口输出模拟信号，并且能够通过模拟量输入卡(Gigabit Transceiver Analogue Input Card，GTAI)通道口接收来自于小扰动法故障选线装置的控制信号，再通过接收反馈控制信号，使仿真模型中的消弧线圈动作辅助选线装置进行正确选线，所述RTDS的GTAO接口输出通道输出的电流为0-10A，最大输出电压有效值为120V。本发明的进行闭环测试，不仅能够对以小扰动法故障选线装置原理中的小电流接地选线装置进行测试与检验，而且对常用的小电流接地选线装置也适用。

结合图1，一种基于RTDS的小扰动法选线装置的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：

(1)根据变电站的现场实际参数搭建仿真模型，并在仿真模型中搭建不同故障情况，使搭建的仿真模型能够根据不同的故障情况输出相应的电流信号、电压信号。

(2)将输出的电流信号和电压信号通过功率放大器进行放大，然后通过RTDS的GTAO通道输出并接入小扰动法故障选线装置，并且能够通过GTAI口接收来自于小扰动法故障选线装置的控制信号，通过接收反馈控制信号，使仿真模型输出对小扰动法故障选线装置进行正确选线所需要的电流和电压大小；

本发明实施例中，基于RTDS仿真平台对典型变电站进行仿真建模，根据变电站的现场实际参数搭建仿真模型，特别是对消弧线圈的仿真，建立经典消弧线圈模型；在仿真模型上搭建不同接地故障情况，如高阻接地故障、金属性接地故障、电弧等，建立的模型能够根据故障情况输出相应的电流、电压信号，并能够根据线路上的不同接地故障情况，然后，功率放大器能将RTDS通道口输出的电压、电流信号放大到小电流接地选线装置需要的大小；所述功率放大器为六路电压/十二路电流通道高频功率放大器，以满足输入/输出端口输出的电压、电流对小扰动法故障选线装置进行闭环反馈动作；

(3)仿真模型能够对小扰动法故障选线装置进行闭环反馈动作，仿真模型根据小扰动法故障选线装置反馈信号的对线路进行补充，以实现对瞬时性的接地故障实现快速切除，对永久性的接地故障实现快速辅助选线，当接地故障发生在线路n时，故障线路的零序电流I₀为接地点的接地电流与故障线路对地电容Cn的电容电流的矢量和，即：

I₀＝I_C-I_L-I_0n，

其中，I_C为故障线路对地电容Cn的对地电流，I_L为中性点接消弧线圈接地的接地电流，I_0n为故障相所在线路电容的对地电流。

如图2所示，在本发明实施例中，仿真模型是对消弧线圈进行仿真建模，消弧线圈能够根据小扰动法故障选线装置反馈的信号对故障线路进行补偿，并在补偿时迅速改变消弧线圈的补偿度，让补偿度在一定的范围内变化，实现对零序电流的扰动操作，对永久性的接地故障辅助选线装置快速选线，

(4)发生接地故障后，仿真模型迅速补偿接地故障，使得接地故障自动消失，若接地故障无法消失，则根据小扰动法故障选线装置反馈信号的改变量，进行改变其中接地故障线路的零序电流变化量最大，即可确定故障接地的接地线路；小扰动法故障选线装置根据与仿真模型消弧线圈的闭环反馈信号改变量(补偿度变化后，引起各线路的零序电流的变化，其中接地故障线路的零序电流变化量最大)，对瞬时性的接地故障实现快速切除，对永久性的接地故障实现快速辅助选线。

本发明不仅能够利用选线装置的控制信号反馈控制仿真模型的消弧线圈，检测小扰动法故障选线装置的选线能力，而且能够对常见的小电流接地选线装置进行室内检测。

如图3所示，以下小电流接地选线装置进行检测作进一步说明，本发明提出的基于RTDS的小扰动法选线装置闭环检测方案，本发明包括典型变电站仿真模型、高频功率放大器和被测试的小电流接地选线装置。

1).依据典型变电站的现场实际参数在电力系统实时数字仿真平台上建立模型，特别是建立符合典型实际的消弧线圈，并且仿真模型能够根据实际参数提供多种不同故障点的故障类型，建立的故障类型有：高阻接地故障、中阻接地故障、低阻接地故障、瞬时性接地故障、电弧接地故障等。

2).仿真模型中的故障发生后，产生的模拟电压、电流信号通过RTDS的GTAO通道输出，当小电流接地选线装置反馈控制信号时，通过RTDS的GTAI通道输入，反馈到仿真模型进行控制调节；

3).模拟信号输出后通过功率放大器对信号进行处理，放大到小电流接地选线装置需要的大小。

4).小电流接地选线装置在接收到放大的模拟信号后动作，并根据模拟信号处理，当无法进行选线时，产生控制信号反馈到仿真模型中进行消弧线圈的调节，直到能够判断出接地故障所在的线路(在本发明实施例中，在不需要闭环反馈时，同样可以得到准确的选线能力检测)，通过功率放大器放大后的模拟信号直接进行小电流接地选线装置进行选线工作，通过装置的选线情况判定装置的选线能力。

5).小电流接地选线装置在通过多次不同的故障点和不同故障类型的检测，可以测试出选线装置的选线能力，为供电企业甄选选线装置提供了强有力的依据。

综上所述，本发明不仅能够利用选线装置的控制信号反馈控制仿真模型的消弧线圈，检测小扰动法的故障选线装置的选线能力，而且能够对常见的小电流接地选线装置进行室内检测，本发明的选线方法能够对需要闭环反馈进行消弧线圈补偿度调节的小扰动法选线装置进行测试，能够对选线装置的选线能力有一个准确的判断。

以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于RTDS的小扰动法选线装置的检测方法，其特征在于：所述检测方法包括以下步骤：

(1)根据变电站的现场实际参数搭建仿真模型，并在仿真模型中搭建不同故障情况，使搭建的仿真模型能够根据不同的接地故障情况输出相应的电流信号、电压信号；

(2)将输出的电流信号和电压信号通过功率放大器进行放大，然后通过RTDS的GTAO通道输出并接入小扰动法故障选线装置，并且能够通过GTAI口接收来自于小扰动法故障选线装置的控制信号，通过接收反馈控制信号，使仿真模型输出对小扰动法故障选线装置进行正确选线所需要的电流、电压大小，所述仿真模型是对消弧线圈进行仿真建模，并在补偿时迅速改变消弧线圈的补偿度，使补偿度在一定的范围内变化，以实现对零序电流的扰动操作；

(3)仿真模型能够对小扰动法故障选线装置进行闭环反馈动作，仿真模型根据小扰动法故障选线装置反馈信号对线路进行补偿，以实现对瞬时性的接地故障实现快速切除，对永久性的接地故障实现快速辅助选线，当接地故障发生在线路n时，故障线路的零序电流I₀为接地点的接地电流与故障线路对地电容的电容电流的矢量和，即：

I₀＝I_C-I_L-I_0n，

其中，I_C为故障线路对地电容Cn的对地电流，I_L为中性点接消弧线圈接地的接地电流，I_0n为故障相所在线路电容的对地电流；

(4)发生接地故障后，仿真模型消弧线圈迅速补偿接地故障，使得接地故障自动消失，若接地故障无法消失，则根据小扰动法故障选线装置反馈信号的改变量进行改变，其中接地故障线路的零序电流变化量最大，即可确定故障接地的线路，所述接地故障包括高阻接地故障、金属性接地故障、瞬时性接地故障和电弧接地故障。

2.根据权利要求1所述的一种基于RTDS的小扰动法选线装置的检测方法，其特征在于：所述功率放大器为六路电压/十二路电流通道高频功率放大器，以满足输入/输出端口输出的电压、电流小扰动法故障选线装置进行闭环反馈动作。

3.根据权利要求1所述的一种基于RTDS的小扰动法选线装置的检测方法，其特征在于：所述RTDS的GTAO接口输出通道输出的电流为0-10A，最大输出电压有效值为120V。