CN106324544A - 基于rtds的wams性能测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于RTDS的WAMS性能测试系统及方法，其中，WAMS性能测试系统包括：RTDS数模仿真平台，用于模拟电网发生的各种工作状况；PMU子站，与所述RTDS数模仿真平台连接，用于测量各种工作状况下电网各枢纽点的实时相量数据；WAMS主站，与所述PMU子站连接，用于接收并分析所述实时相量数据从而实现对电网的动态监测。本发明可以方便、正确合理地检测和评估WAMS广域保护这一高级应用的功能、性能，可以更好地推动WAMS技术的进一步发展。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及广域监测系统(WAMS)双端故障测距功能测试方法，具体来说就是一种基于RTDS(实时数字仿真装置)的WAMS性能测试系统及方法。
背景技术
随着电网发展的需要和技术的进步，广域监测系统(WAMS)将在动态监测方面发挥更大的作用，这就对WAMS系统的性能方面提出了更高的要求。为避免WAMS在实际应用过程中出现问题，影响WAMS整体功能的发挥，因此，开展WAMS广域保护这一高级应用功能测试技术研究具有重要意义。
目前，通常在动态模拟实验室构建如图1所示广域动态安全监测系统的动态模拟测试系统。在图1中，根据同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)提供的实时同步的电网运行数据，在模拟系统出现某些最能影响电网稳定的事件后，在系统中的关键点实施切机、切负荷，甚至人为解裂，保存系统中的大部分负荷。
然而，利用现有模拟实验系统测试基于PMU的WAMS的广域保护功能，测试的可靠性和准确性不高，而且从测试角度没有实现激励与响应闭环、操作复杂、费时费力，难以实现系统操作、暂态、异常等动态工况下的动态性能测试。因此，本领域亟需一种基于RTDS的WAMS性能测试方法，可以准确、可靠地评估WAMS的性能。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种基于RTDS的WAMS性能测试系统及方法，解决现有技术中模拟实验系统不能准确、可靠测试WAMS的广域保护功能的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的具体实施方式提供一种基于RTDS的WAMS性能测试系统，包括：RTDS数模仿真平台，用于模拟电网发生的各种工作状况；PMU子站，与所述RTDS数模仿真平台连接，用于测量各种工作状况下电网各枢纽点的实时相量数据；WAMS主站，与所述PMU子站连接，用于接收并分析所述实时相量数据从而实现对电网的动态监测。
本发明的具体实施方式还提供一种基于RTDS的WAMS性能测试方法，包括：利用RTDS数模仿真平台模拟电网发生的各种工作状况；测量各种工作状况下电网各枢纽点的实时相量数据；接收并分析所述实时相量数据从而实现对电网的动态监测。
由以上本发明具体实施方式提供的技术方案可见，基于RTDS的WAMS性能测试系统及方法至少具有以下有益效果：通过在RTDS上搭建同步相量测量装置的动态性能检测平台，开展WAMS功能、性能测试，本发明实现方便，可正确合理地检测和评估WAMS广域保护这一高级应用的功能、性能，可以更好地推动WAMS技术的进一步发展；本发明满足实验室对WAMS高级应用测试需求，有利于规范和保证WAMS系统高级应用功能的可靠性和稳定性，对于提高电网的运行可靠性具有重要意义。
应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的实施例一的框图；
图2为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的实施例二的框图；
图3为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的实施例三的框图；
图4为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的RTDS数模仿真平台的电路图；
图5为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的WAMS主站的框图；
图6为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试方法的实施例一的流程图；
图7为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试方法的实施例二的流程图；
图8为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试方法的实施例三的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。
本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。
某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。
图1为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的实施例一的框图，如图1所示，利用RTDS数模仿真平台、PMU子站和WAMS主站搭建数模测试测试环境，模拟电网发生的各种短路故障、低频振荡等工况时，检测WAMS高级应用功能软件能否正确识别出电网的工况。
该附图具体实施方式包括RTDS数模仿真平台10、PMU子站20、WAMS主站30，其中，RTDS数模仿真平台10用于模拟电网发生的各种工作状况；PMU子站20与所述RTDS数模仿真平台10连接，PMU子站20用于测量各种工作状况下电网各枢纽点的实时相量数据；WAMS主站30与所述PMU子站20连接，WAMS主站30用于接收并分析所述实时相量数据从而实现对电网的动态监测。
参见图1，基于RTDS(实时数字仿真装置)搭建数模测试模型，测试WAMS(广域监测系统)的广域保护功能，从而更好地推动WAMS技术的进一步发展。
图2为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的实施例二的框图，WAMS性能测试系统还包括功率放大器，功率放大器放大各种工作状况下RTDS数模仿真平台输出的的实时数据，可以实现WAMS性能的精确测试。
该附图具体实施方式中，WAMS性能测试系统还包括功率放大器40，功率放大器40设置于所述RTDS数模仿真平台10和所述PMU子站20之间，功率放大器40用于放大各种工作状况下RTDS数模仿真平台10输出的实时数据。
参见图2，功率放大器40可以放大各种工作状况下RTDS数模仿真平台10输出的实时数据，从而可以对电网故障进行更准确的实现在线分析，可以准确、可靠地测试WAMS的广域保护功能，正确、合理地检测和评估WAMS广域保护这一高级应用的功能、性能。
图3为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的实施例三的框图，如图3所示，在电力系统发生故障后，广域保护与控制装置可以更迅速、更可靠、更精确地隔离故障区域。
该附图具体实施方式中，WAMS性能测试系统还包括广域保护与控制装置50，广域保护与控制装置50设置于所述WAMS主站30和所述RTDS数模仿真平台10之间，广域保护与控制装置50用于根据所述实时相量数据切除电网中的故障。
参见图3，在电网(电力系统)发生故障后，广域保护与控制装置50可以更迅速、更可靠、更精确地隔离故障区域，并可以对故障隔离后的电网进行更准确的在线实时安全分析，以确定电力系统是否会发生更大范围停电的可能性，从而采取必要措施杜绝大规模停电。
图4为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的RTDS数模仿真平台的电路图，如图4所示，利用RTDS数模仿真平台可以模拟电力系统发生小信号扰动、瞬时或永久短路等情况，用于开展WAMS广域保护功能的测试。其中G1和G2分别表示发电机1和发电机2，T1～T5表示变压器，L1～L5表示500kV线路，1～3表示500kV母线，4～5表示220kV母线。在母线1和2、母线3、母线4和5部署三套独立的PMU装置作为三个独立的子站。
该附图具体实施方式中，所述RTDS数模仿真平台10，具体包括第一母线101、第二母线102、第一发电机103、第一变压器104、第二发电机105、第二变压器106、第三母线107、第三变压器108、第三发电机109、第四变压器110、第四母线111、第五变压器112、第五母线113，其中，第二母线102分别通过第一线路L1、第二线路L2和第三线路L3与所述第一母线101连接，其中，所述第一线路L1、所述第二线路L2和所述第三线路L3均为3/2接线；第一变压器104用于调整所述第一发电机103的输出电压，第一变压器104的一端与所述第一发电机103连接，第一变压器104的另一端连接于所述第一线路L1上；第二变压器106用于调整所述第二发电机105的输出电压，第二变压器106的一端与所述第二发电机105连接，第二变压器106的另一端连接于所述第一线路L1上，且所述第一变压器104的另一端与所述第二变压器106的另一端连接；第三母线107通过第四线路L4、第五线路L5连接于所述第三线路L3上；第三变压器108的一端与所述第三母线107连接；第三发电机109与所述第三变压器108的另一端连接；第四变压器110的一端与所述第二母线102连接；第四母线111与所述第四变压器110的另一端连接，第四母线111还连接第一负荷；第五变压器112的一端与所述第二母线102连接；第五母线113与所述第五变压器112的另一端连接，第五母线113还连接第二负荷，第五母线113还与所述第四母线111连接。
参见图4，可以在数字仿真模型线路L1～L5(第一线路L1～第五线路L5)分别设置不同故障类型，测试广域保护软件能否正确判断、动作。故障试验包括：在线路L1～L5分别设置A相瞬时故障、B相瞬时故障、C相永久故障、A相永久反向故障、BC相间短路故障、ABC三相故障，测试广域保护软件能否正确判断和动作。切负荷试验包括：调整发电机G1和发电机G2出力，通过无功和有功的变化，降低频率和电压，当频率和电压低于定值时，测试广域保护软件能否正确切负荷。在RTDS上搭建RTDS数模仿真平台，开展WAMS功能、性能试验，可以方便、正确、合理地检测和评估WAMS广域保护这一高级应用的功能、性能，更好地推动WAMS技术的进一步发展。
本发明的具体实施例中，所述PMU子站具有第一PMU子站、第二PMU子站、第三PMU子站，其中，所述第一PMU子站部署于所述第一母线101和所述第二母线102之间；所述第二PMU子站部署于所述第三母线107上；所述第三PMU子站部署于所述第四母线111和所述第五母线113之间。合理部署PMU子站，可以正确、合理地开展对WAMS广域保护功能软件的测试。
所述第一母线101、所述第二母线102和所述第三母线107为500KV母线；所述第四母线111、所述第五母线113为220KV母线；所述第一线路L1、所述第二线路L2、所述第三线路L3、所述第四线路L4和所述第五线路L5为500KV线路；所述第三发电机G3为无穷大系统。
图5为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的WAMS主站的框图，如图5所示，WAMS主站的主要硬件包括前置通信服务器、系统服务器、时钟设备、网络打印机、交换机、工作站等。
本发明的具体实施方式中，所述WAMS主站30进一步包括前置通信服务器301、系统服务器302、时钟设备303、网络打印机304、交换机305，其中，前置通信服务器301用于接收并处理所述PMU子站20上传的所述实时相量数据；系统服务器302用于分析所述实时相量数据；时钟设备303用于对所述前置通信服务器301和所述系统服务器302进行统一对时；网络打印机304用于在线打印所述实时相量数据的数据曲线；交换机305连接前置通信服务器301、系统服务器302、所述时钟设备303、所述网络打印机304和所述PMU子站20，交换机305用于组网通信。
参见图5，实验人员可以实时查看电网的工况，开展WAMS功能、性能实验。
图6为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试方法的实施例一的流程图，如图6所示，通过在RTDS上搭建同步相量测量装置的动态性能检测平台，开展WAMS功能、性能测试，可正确合理地检测和评估WAMS广域保护这一高级应用的功能、性能。
本发明的具体实施方式包括：
步骤100：利用RTDS数模仿真平台模拟电网发生的各种工作状况。
步骤200：测量各种工作状况下电网各枢纽点的实时相量数据。
步骤300：接收并分析所述实时相量数据从而实现对电网的动态监测。
参见图6，本发明可以满足实验室对WAMS高级应用的测试需求，有利于规范和保证WAMS系统高级应用功能的可靠性和稳定性，对于提高电网的运行可靠性具有重要意义。
图7为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试方法的实施例二的流程图，如图7所示，功率放大器放大各种工作状况下RTDS数模仿真平台输出的实时数据，可以实现WAMS性能的精确测试。
本发明的具体实施方式中，利用RTDS数模仿真平台模拟电网发生的各种工作状况步骤之后，基于RTDS的WAMS性能测试方法还包括：
步骤100-1：放大各种工作状况下RTDS数模仿真平台输出的实时数据。
参见图7，通过放大各种工作状况下RTDS数模仿真平台输出的实时数据，从而可以对电网故障进行更准确的实现在线分析，可以准确、可靠地测试WAMS的广域保护功能，正确、合理地检测和评估WAMS广域保护这一高级应用的功能、性能。
图8为本发明具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试方法的实施例三的流程图，如图8所示，在电力系统发生故障后，广域保护与控制装置可以更迅速、更可靠、更精确地隔离故障区域。
本发明的具体实施方式中，接收并分析所述实时相量数据步骤之后，基于RTDS的WAMS性能测试方法还包括：
步骤400：根据所述实时相量数据切除电网中的故障。
参见图8，在电网(电力系统)发生故障后，可以根据实时相量数据更迅速、更可靠、更精确地隔离故障区域，并可以对故障隔离后的电网进行更准确的在线实时安全分析，以确定电力系统是否会发生更大范围停电的可能性，从而采取必要措施杜绝大规模停电。
本发明提供一种基于RTDS的WAMS性能测试系统及方法，通过在RTDS上搭建同步相量测量装置的动态性能检测平台，开展WAMS功能、性能测试，可以方便、正确、合理地检测和评估WAMS广域保护这一高级应用的功能、性能，可以更好地推动WAMS技术的进一步发展；满足实验室对WAMS高级应用测试需求，有利于规范和保证WAMS系统高级应用功能的可靠性和稳定性，对于提高电网的运行可靠性具有重要意义。
上述的本发明实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本发明的实施例也可为在数据信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)中执行的执行上述程序的程序代码。本发明也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)执行的多种功能。可根据本发明配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本发明揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为了不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本发明执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本发明的精神与范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种基于RTDS的WAMS性能测试系统，其特征在于，所述系统包括：
RTDS数模仿真平台(10)，用于模拟电网发生的各种工作状况；
PMU子站(20)，与所述RTDS数模仿真平台(10)连接，用于测量各种工作状况下电网各枢纽点的实时相量数据；以及
WAMS主站(30)，与所述PMU子站(20)连接，用于接收并分析所述实时相量数据从而实现对电网的动态监测。
2.如权利要求1所述的基于RTDS的WAMS性能测试系统，其特征在于，所述系统还包括：
功率放大器(40)，设置于所述RTDS数模仿真平台(10)和所述PMU子站(20)之间，用于放大各种工作状况下RTDS数模仿真平台(10)输出的实时数据。
3.如权利要求1所述的基于RTDS的WAMS性能测试系统，其特征在于，所述系统还包括：
广域保护与控制装置(50)，设置于所述WAMS主站(30)和所述RTDS数模仿真平台(10)之间，用于根据所述实时相量数据切除电网中的故障。
4.如权利要求1所述的基于RTDS的WAMS性能测试系统，其特征在于，所述RTDS数模仿真平台(10)，具体包括：
第一母线(101)；
第二母线(102)，分别通过第一线路L1、第二线路L2和第三线路L3与所述第一母线(101)连接，其中，所述第一线路L1、所述第二线路L2和所述第三线路L3均为3/2接线；
第一发电机G1(103)；
用于调整所述第一发电机G1(103)的输出电压的第一变压器T1(104)，一端与所述第一发电机G1(103)连接，另一端连接于所述第一线路L1上；
第二发电机G2(105)；
用于调整所述第二发电机G2(105)的输出电压的第二变压器T2(106)，一端与所述第二发电机G2(105)连接，另一端连接于所述第一线路L1上；
第三母线(107)，通过第四线路L4、第五线路L5连接于所述第三线路L3上；
第三变压器T3(108)，一端与所述第三母线(107)连接；
第三发电机G3(109)，与所述第三变压器T3(108)的另一端连接；
第四变压器T4(110)，一端与所述第二母线(102)连接；
第四母线(111)，与所述第四变压器T4(110)的另一端连接，并连接第一负荷；
第五变压器T5(112)，一端与所述第二母线(102)连接；以及
第五母线(113)，与所述第五变压器T5(112)的另一端连接，并连接第二负荷，还与所述第四母线(111)连接。
5.如权利要求4所述的基于RTDS的WAMS性能测试系统，其特征在于，所述PMU子站(20)具有第一PMU子站、第二PMU子站、第三PMU子站，其中，
所述第一PMU子站部署于所述第一母线(101)和所述第二母线(102)之间；
所述第二PMU子站部署于所述第三母线(107)上；
所述第三PMU子站部署于所述第四母线(111)和所述第五母线(113)之间。
6.如权利要求4所述的基于RTDS的WAMS性能测试系统，其特征在于，所述第一母线(101)、所述第二母线(102)和所述第三母线(107)为500KV母线；所述第四母线111、所述第五母线113为220KV母线；所述第一线路L1、所述第二线路L2、所述第三线路L3、所述第四线路L4和所述第五线路L5为500KV线路；所述第三发电机G3为无穷大系统。
7.如权利要求1所述的基于RTDS的WAMS性能测试系统，其特征在于，所述WAMS主站(30)进一步包括：
前置通信服务器(301)，用于接收并处理所述PMU子站(20)上传的所述实时相量数据；
系统服务器(302)，用于分析所述实时相量数据；
时钟设备(303)，用于对所述前置通信服务器(301)和所述系统服务器(302)进行统一对时；
网络打印机(304)，用于在线打印所述实时相量数据的数据曲线；以及
交换机(305)，连接前置通信服务器(301)、系统服务器(302)、所述时钟设备(303)、所述网络打印机(304)和所述PMU子站(20)，用于组网通信。
8.一种基于RTDS的WAMS性能测试方法，其特征在于，所述方法包括：
利用RTDS数模仿真平台模拟电网发生的各种工作状况；
测量各种工作状况下电网各枢纽点的实时相量数据；以及
接收并分析所述实时相量数据从而实现对电网的动态监测。
9.如权利要求8所述的基于RTDS的WAMS性能测试方法，其特征在于，利用RTDS数模仿真平台模拟电网发生的各种工作状况步骤之后，所述方法还包括：
放大各种工作状况下RTDS数模仿真平台输出的实时数据。
10.如权利要求8所述的基于RTDS的WAMS性能测试方法，其特征在于，接收并分析所述实时相量数据步骤之后，所述方法还包括：
根据所述实时相量数据切除电网中的故障。
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