CN106202811A - 一种基于rtds的多源异构配电网故障仿真方法 - Google Patents

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蔡月明
丁孝华
刘明祥
刘爱华
杜红卫
韩韬
杨光
单荣荣
李今宋
卫春
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State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
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State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于RTDS的多源异构配电网故障仿真方法，步骤1，根据多源异构配电网实际线路拓扑，在RTDS平台上模拟多源异构配电网线路潮流，即建立多源异构配电网模型；步骤2，在RTDS平台上实现变电站保护逻辑；步骤3，在RTDS平台上实现故障控制逻辑；步骤4，实现多源异构配电网模型与分布式FA交互。本发明基于RTDS的仿真平台搭建，替代了传统的验证方式，可以尽可能地模拟真实的配电网拓扑、线路潮流、运行方式、各种故障类型，相比于传统的故障模拟方法，具有更好的便捷性、灵活性和全面性，大大加速了分布式FA策略的研发和工程实施进程。

Description

一种基于RTDS的多源异构配电网故障仿真方法
技术领域
本发明涉及一种基于RTDS的多源异构配电网故障仿真方法，属于电力系统及其自动化领域。
背景技术
在策略研发过程中及系统投运前，需要大量实验来验证策略在不同线路拓扑、不同配网运行方式及各类型故障情形下的可靠性、稳定性及相关性能指标。传统验证方法有：采取实际配电网验证实验和采用继电保护仪搭建测试环境。前者在真实配电网上运行策略系统进行验证，需耗费较大人力物力，且不利于电网的安全运行；后者通过继电保护仪模拟故障，但是不能反映配电网真实的运行情况，且无法全面模拟配电网复杂的故障类型。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于RTDS的多源异构配电网故障仿真方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于RTDS的多源异构配电网故障仿真方法，包括以下步骤，
步骤1，根据多源异构配电网实际线路拓扑，在RTDS平台上模拟多源异构配电网线路潮流，即建立多源异构配电网模型；
步骤2，在RTDS平台上实现变电站保护逻辑；
步骤3，在RTDS平台上实现故障控制逻辑；
步骤4，实现多源异构配电网模型与分布式FA交互。
建立多源异构配电网模型的过程为，
以电磁暂态计算理论为基础，采用多处理器的并行计算方法，通过任务分配和通信技术，实现多源异构配电网的实时数字仿真，在RTDS平台模拟多源异构配电网的一次设备。
多源异构配电网的一次设备包括线路拓扑结构、电源点、变压器、配电变压器、接地变压器、输电线路、电流互感器、电压互感器和开关控制逻辑。
实现变电站保护逻辑的过程为，
当检测到有故障触发信号，并且线路上有过流信号时，判定线路发生了故障，产生告警信号，经过设定的跳闸延时时间t1后跳开出口断路器；另一方面，告警信号产生后，延迟一定时间t2后进行重合闸，若重合后线路上仍有过流信号，则立即跳闸；t2>t1。
实现故障控制逻辑的过程为，
当检测到有故障触发信号，同时测定母线电压过零点，据此确定故障发生的母线电压相位，设置一次故障保持的时间以及二次故障的延迟时间，设置二次故障的保持时间，设置故障类型，设置故障位置，输出包含上述信息的故障信号。
实现多源异构配电网模型与分布式FA交互的过程为，
多源异构配电网模型通过GTWIF接口下传到RTDS平台硬件组件RACK上运行，通过PC机控制后台操作；
多源异构配电网模型运行的实时信号可以通过相应的接口与FA终端装置实时交互，具体是：模拟配网线路上的遥测信号量通过GTAO接口送至FA终端采集；多源异构配电网模型上的遥信信号通GTDO接口送至FA终端采集；FA终端的合闸、跳闸遥控信号通过GTDI接口送入RTDS平台，由RTDS平台内部板卡将信号转换成多源异构配电网模型上的控制信息。
本发明所达到的有益效果：本发明基于RTDS的仿真平台搭建，替代了传统的验证方式，可以尽可能地模拟真实的配电网拓扑、线路潮流、运行方式、各种故障类型，相比于传统的故障模拟方法，具有更好的便捷性、灵活性和全面性，大大加速了分布式FA策略的研发和工程实施进程。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明RTDS建模。
图3为变电站出口保护逻辑实现流程图。
图4为故障控制逻辑实现流程图。
图5为基于RTDS的多源异构配电网故障仿真模型与分布式FA交互系统框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种基于RTDS的多源异构配电网故障仿真方法，包括以下步骤:
步骤1，根据多源异构配电网实际线路拓扑，在RTDS平台上模拟多源异构配电网线路潮流，即建立多源异构配电网模型.
建立多源异构配电网模型的过程为:以电磁暂态计算理论为基础，采用多处理器的并行计算方法，通过任务分配和通信技术，实现多源异构配电网的实时数字仿真，在RTDS平台模拟多源异构配电网的一次设备。多源异构配电网的一次设备包括线路拓扑结构、电源点、变压器、配电变压器、接地变压器、输电线路、电流互感器、电压互感器和开关控制逻辑。
具体如图2所示，模拟一个真实的双电源联络配电网，拓扑结构由2个供电电源点、2个变电站出口断路器、8个环网柜内开关，2个柱上开关、1个联络开关以及若干分支组成的中性点经消弧线圈接地10kV配电网。G和S为电源，采用中性点接地形式，出口电压为110kV；110kV/10kV变压器容量为50MV·A，采用星型转三角形接法；10kV/0.4kV配电变压器容量为0.8MV·A，采用三角形转星型接法，10kV线路中性点经消弧线圈接地；电缆标称截面积为1×95mm2，近似外径为29mm，载流量为240A；架空线路塔高为12m，导线截面积为182mm2，导线线间距离为0.85m，导线直流电阻为0.1592Ω/km；负载为平衡负载，采用星型接法，中性点接地；BRKG和BRKS是变电站出口断路器；BRK1～10，31为线路上开关；变电站甲、乙出口断路器配备过流保护功能；BRK1～10，31均为断路器；BRK5默认为联络开关，正常情况下处于分闸状态，其余开关正常情况处于合闸状态；合闸时以黑色实心椭圆表示，分闸时以白色空心椭圆表示；BRK31组成环网柜一条分支线；BRK9、BRK10组成一条架空线支线。
步骤2，在RTDS平台上实现变电站保护逻辑。
如图2所示，当检测到有故障触发信号，并且线路上有过流信号时，判定线路发生了故障，产生告警信号，经过设定的跳闸延时时间t1(t1＝0.3S)后跳开出口断路器；另一方面，告警信号产生后，延迟一定时间t2(t2＝0.7S)后进行重合闸，若重合后线路上仍有过流信号，则立即跳闸；t2>t1。
步骤3，在RTDS平台上实现故障控制逻辑。
如图3所示，当检测到有故障触发信号，同时测定母线电压过零点，据此确定故障发生的母线电压相位(因为故障发生时，母线电压的相位点会影响故障电流的大小)，设置一次故障保持的时间以及二次故障的延迟时间，设置二次故障的保持时间，设置故障类型，设置故障位置，输出包含上述信息的故障信号。
步骤4，实现多源异构配电网模型与分布式FA交互。
如图4所示，多源异构配电网模型通过GTWIF接口下传到RTDS平台硬件组件RACK上运行，通过PC机控制后台操作，包括进行故障触发、信号量监控、波形分析。多源异构配电网模型运行的实时信号可以通过相应的接口与FA终端装置实时交互，具体是：模拟配网线路上的遥测信号量通过GTAO接口送至FA终端采集，由于GTAO输出的电平较小(±10V)，因此，需要功率放大器对遥测信号放大后送予FA终端采集；多源异构配电网模型上的遥信信号通GTDO接口送至FA终端采集；FA终端的合闸、跳闸遥控信号通过GTDI接口送入RTDS平台，由RTDS平台内部板卡将信号转换成多源异构配电网模型上的控制信息。
上述方法基于RTDS的仿真平台搭建，替代了传统的验证方式，可以尽可能地模拟真实的配电网拓扑、线路潮流、运行方式、各种故障类型，相比于传统的故障模拟方法，具有更好的便捷性、灵活性和全面性，大大加速了分布式FA策略的研发和工程实施进程。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于RTDS的多源异构配电网故障仿真方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1，根据多源异构配电网实际线路拓扑，在RTDS平台上模拟多源异构配电网线路潮流，即建立多源异构配电网模型；
步骤2，在RTDS平台上实现变电站保护逻辑；
步骤3，在RTDS平台上实现故障控制逻辑；
步骤4，实现多源异构配电网模型与分布式FA交互。
2.根据权利要求1所述的一种基于RTDS的多源异构配电网故障仿真方法，其特征在于：建立多源异构配电网模型的过程为，
以电磁暂态计算理论为基础，采用多处理器的并行计算方法，通过任务分配和通信技术，实现多源异构配电网的实时数字仿真，在RTDS平台模拟多源异构配电网的一次设备。
3.根据权利要求2所述的一种基于RTDS的多源异构配电网故障仿真方法，其特征在于：多源异构配电网的一次设备包括线路拓扑结构、电源点、变压器、配电变压器、接地变压器、输电线路、电流互感器、电压互感器和开关控制逻辑。
4.根据权利要求1所述的一种基于RTDS的多源异构配电网故障仿真方法，其特征在于：实现变电站保护逻辑的过程为，
当检测到有故障触发信号，并且线路上有过流信号时，判定线路发生了故障，产生告警信号，经过设定的跳闸延时时间t1后跳开出口断路器；另一方面，告警信号产生后，延迟一定时间t2后进行重合闸，若重合后线路上仍有过流信号，则立即跳闸；t2>t1。
5.根据权利要求1所述的一种基于RTDS的多源异构配电网故障仿真方法，其特征在于：实现故障控制逻辑的过程为，
当检测到有故障触发信号，同时测定母线电压过零点，据此确定故障发生的母线电压相位，设置一次故障保持的时间以及二次故障的延迟时间，设置二次故障的保持时间，设置故障类型，设置故障位置，输出包含上述信息的故障信号。
6.根据权利要求1所述的一种基于RTDS的多源异构配电网故障仿真方法，其特征在于：实现多源异构配电网模型与分布式FA交互的过程为，
多源异构配电网模型通过GTWIF接口下传到RTDS平台硬件组件RACK上运行，通过PC机控制后台操作；
多源异构配电网模型运行的实时信号可以通过相应的接口与FA终端装置实时交互，具体是：模拟配网线路上的遥测信号量通过GTAO接口送至FA终端采集；多源异构配电网模型上的遥信信号通GTDO接口送至FA终端采集；FA终端的合闸、跳闸遥控信号通过GTDI接口送入RTDS平台，由RTDS平台内部板卡将信号转换成多源异构配电网模型上的控制信息。
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