CN106610593A - 一种基于rtds智能化安控系统的检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于RTDS智能化安控系统的检测方法及系统，其检测方法包括步骤：建立RTDS仿真模型；选择检测系统；智能化检测，若满足技术要求，则继续执行，若不满足，返回智能化检测；基本功能模块检测，若基本功能正确，则继续执行，若不正确，返回基本功能模块检测；整体策略检测，若策略执行正确，则完成检测，若不正确，返回整体策略检测。本发明实现了对智能化安全稳定控制系统的整体性能进行动态检测，并对智能化采样和跳闸环节进行全面动态检测，弥补了智能站安控系统的检测空白。

Description

一种基于RTDS智能化安控系统的检测方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统保护与控制领域，具体讲涉及一种基于RTDS智能化安控系统的检测方法及系统。

背景技术

随着我国智能电网的建设和发展，越来越多的新建及改造变电站已升级为以SV采样和GOOSE跳闸为重要特征的智能变电站。因此，安全稳定控制装置也随之实现智能化，即满足IEC61850标准规范的智能化安稳控制装置。同时，由于安全稳定控制系统在电力系统中的作用至关重要，是电力系统第二道安全防线的主要设备和载体。因此，其整体动态性能的检测显得至关重要。长久以来，由于安全稳定控制系统通常涉及电力系统元件设备数量多，系统网架结构相关复杂，因此利用物理动态模拟系统实现安稳系统检测存在建模复杂，系统结构及方式的调整和变化不够灵活，输出的模拟量受互感器模型数量限制等缺点。

因此，安稳系统整体性能检测通常由安稳控制装置专用模拟检测装置实现，但是专用装置无法真实地模拟实际电力系统的动态过程，和动态扰动过程中所有输入量值之间相互动态变化的影响关系。无法准确详尽地将系统中可能存在的各种故障和扰动工况进行模拟。

近年来，实时数字仿真仪RTDS作为实时数字仿真的重要工具，越来越多地被电力工作者采用，相应的也开展了相关实际工程的整体性能闭环检测。智能化变电站的采样和跳闸方式及外回路连接方式与常规变电站有很大的区别。目前智能站继电保护的检测已大量开展，包括依托物理动模和数字动模开展了多个结合实际智能变电站工程的检测。但是，相比于智能站的继电保护装置，智能化安控装置具有跨间隔、跨电压等级、系统中涉及的装置及输入输出量多等特点。

由于智能化安控系统尚处于初始应用和研发阶段，因此没有现有的规范化智能化安控系统闭环检测方法可以遵循。现有的常规采样安控装置检测是依托实际安控系统实施工程开展检测。没有统一的针对标准功能模块的检测方法可依据。也没有针对智能化采样环节的专项检测。

因此，需要提供一种闭环检测方法来满足现有技术的需要。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供本申请介绍一种基于RTDS智能化安控系统的检测方法及系统，其检测方法包括步骤：1)建立RTDS仿真模型；2)选择检测系统；3)智能化检测，若满足技术要求，则继续执行，若不满足，返回智能化检测；4)基本功能模块检测，若基本功能正确，则继续执行，若不正确，返回基本功能模块检测；5)整体策略检测，若策略执行正确，则完成检测，若不正确，返回整体策略检测。

步骤1)包括：从RTDS元件库中选取元件建立所述RTDS仿真模拟系统，并根据设备参数输入数字模拟元件参数。

步骤3)中的智能化检测包括：合智一体异常检测、SV异常检测、GOOSE异常检测、网络压力检测和同步信号异常检测。

步骤4)中的基本功能模块检测包括：运行方式识别判据检测、启动判据检测、装置异常判据检测、跳闸判据检测和过载判据检测。

整体策略检测包括：5.1)按策略表项进行逐条检测；5.2)检测从故障发生到安控系统执行站出口的整组动作延；5.3)检测执行端主闭锁和辅闭锁是否正确；5.4)检测主切换和辅切换是否正常。

其检测系统包括：带功放的合并单元式智能终端RTDS检测系统、带GTNET板卡的RTDS检测系统或带专用转换装置的RTDS检测系统。

带功放的合并单元式智能终端RTDS检测系统包括：模拟量输出板卡、数字量输出板块、数字量输入板卡；模拟量输出板卡经功率放大器与第一合智一体装置相连，第一合智一体装置基于IEC 61850-9 SV协议与安稳控制系统子站相连；数字量输出板块经第一开关量转换装置与n个合智一体装置相连，n个合智一体装置基于IEC 61850-9 GOOSE协议经过程层交换机与安稳控制系统子站相连；数字量输入板卡经第二开关量装换装置与第二合智一体装置相连，第二合智一体装置基于IEC 61850-9 GOOSE协议与安稳控制系统执行站相连。

带GTNET板卡的RTDS检测系统包括3个GTNET板卡；第一GTNET板卡基于IEC 61850-9 SV协议与安稳控制系统子站相连；第二GTNET板卡基于IEC 61850-9 GOOSE协议经过程层交换机与安稳控制系统子站相连；第三GTNET板卡基于IEC 61850-9 GOOSE协议与安稳控制系统执行站相连。

带专用转换装置的RTDS检测系统包括：3个PB5核心处理器卡；第一PB5核心处理器卡与第一智能站信号转换装置相连，第一智能站信号转换装置基于IEC 61850-9 SV协议与安稳控制系统子站相连；第二PB5核心处理器卡与第二智能站信号转换装置相连，第二智能站信号转换装置基于IEC 61850-9 GOOSE协议与安稳控制系统子站相连；第三PB5核心处理器卡与第三智能站信号转换装置相连，第三智能站信号转换装置基于IEC 61850-9 GOOSE协议与安稳控制系统执行站相连。

安稳控制系统子站利用2M光纤分别与安稳控制系统执行站和安稳控制系统主站相连。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

1、本发明针对智能化采样环节进行专项检测，以保障智能化安控系统安全可靠地投入实际系统运行。

2、本发明基于RTDS闭环检测方法所搭建的闭环系统平台，实现了对智能化安全稳定控制系统的整体性能进行动态测试。

3、本发明实现了对智能化安控SV采样、GOOSE跳闸环节、系统软件的各标准功能模块及系统整体策略执行效果的全面检测。

4、本发明实现了对智能化安全稳定控制系统的整体性能进行动态检测，并对智能化采样和跳闸环节进行全面动态检测，弥补了智能站安控系统的检测空白。

5、本发明实现了对标准功能模块的标准化检测，提高现有安控系统的检测效率。

附图说明

图1为本发明的智能化安控闭环检测流程图；

图2为本发明安稳控制系统的闭环检测连接示意图；

图3为本发明安稳控制系统的闭环检测连接示意图；

图4为本发明安稳控制系统的闭环检测连接示意图；

图5为本发明安稳控制系统的闭环检测模拟系统典型接线图；

图6为本发明实施例中的信息流示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的整体检测流程包括步骤：

1.建立RTDS仿真模型

选取典型检测系统，确保可以将所有策略都验证到。

从RTDS元件库中选取建立仿真模拟系统所需的电力系统元件，并根据实际工程中设备参数输入相关数字模拟元件参数。

2、检测系统连接

根据不同的条件和需求从三种检测系统搭建方式中选取一种。

1)RTDS+功放+合并单元+智能终端

如图2所示，该模式最接近实际运行，包括：模拟量输出板卡GTAO、数字量输出板块GTDO、数字量输入板卡GTDI；其可以进行二次系统整体检测及SCD文件检测等，但接线复杂，特别是当线路保护涉及线路对端保护的配合时，需要集成检测现场具备对侧保护设备。

2)RTDS+GTNET卡

如图3所示，该模式在现有RTDS仿真系统中需要配置RTDS公司的配套IEC61850SV及GOOSE规约转换板卡，网络信息交换板卡GTNET卡。优点是简化了试验接线，可以直接将系统中的电气量换为满足条件的数据送出给被试的安全稳定控制系统。无需外接合并单元和智能终端就可完成智能化安全稳定控制装置的检检测验。缺点是由于需要输出的电气量跨间隔且数量多，因此要配置多块GTNET板卡。

3)RTDS+专用转换装置

如图4所示，该模式下无需再配置RTDS的GTNET板卡，而是采用外部专用转换装置对RTDS的内部数据进行规约转换和处理。同时，该装置具有对输出信息进行针对性加工，可实现专项检测。

该装置通过接受RTDS的FPGA模块输出的数据，通过自行开发软、硬件对数据进行再加工后，高速传递给被试的智能化安控装置，从而实现闭环在线检测。

3、智能化相关检测

与智能化安稳控制系统中智能化(也称数字化)部分相关的检测包括合智一体异常检测、SV异常检测、GOOSE异常检测、网络压力检测和同步信号异常检测。

1)合智一体异常检测

检测合智一体装置异常时整个安控系统的动作行为，包括的项目有合智一体装置重启或失电、合智一体装置同步光纤断开、数据光纤断开等，观测整个安控系统在上述异常情况下的动作情况是否正确。

2)SV异常检测

SV信号异常包括：品质异常、检修处理机制、延时及补偿、数据畸变、断链、丢帧、异常大数、采样间隔变化等，具体检测方法如下：

对于数字量直接采样的安全稳定控制装置，设定不同SV报文具有不同的额定延时，检查被试装置中不同SV之间电流和电压的相角差。

模拟合并单元的A/D连续发送异常采样数据(采样值品质位有效)，包括电流采样值连续、不连续畸变放大，电压采样值连续、不连续畸变缩小等，异常数据值达到装置元件的动作门槛。

模拟合并单元发送采样值出现品质位无效和检修的情况，施加激励量，检测装置功能。

分别模拟电流、电压合并单元，分别每个周波丢1帧和连续丢2帧数据，观察装置运行工况，从而验证采样数据丢帧对装置功能的影响。

分别模拟电流、电压合并单元，每个周波出现10点异常大数和80点异常大数。异常大数电流为50A，电压为100V。观察装置运行工况，从而验证单A/D采样点异常大数对装置功能的影响

分别模拟电流、电压合并单元，每10个采样点，抖动一次，抖动时间分别为9μs、11μs，检查采样间隔变化后对装置的影响。

3)GOOSE异常检测

GOOSE异常检测包括：断链、检修、延迟。具体检测方法如下：

上电后的设备能正确发送当前数据的GOOSE报文，数据帧发送正确，无误码；使GOOSE参数设置错误，检查被测装置是否处理；拔出GOOSE光纤，检查GOOSE断链是否能正确上报；在GOOSE网交换机上接收数字化安自装置发出的GOOSE报文，检查GOOSE报文是否在双网上正确运行；检查GOOSE发送间隔，发送序号是否符合标准。

分别模拟各种情况令智能化安自装置发出相应的GOOSE信号，使用检测仪(或智能终端)接收数字化安全稳定自动装置发出的GOOSE信号，检查结果是否正确。

GOOSE开入的延时检测，可以在触发被测IED的某一开入接点的同时触发GOOSE变位报文，用对比被测IED的该接点开入时间和GOOSE报文输入的时间来评估时间差。

4)网络压力检测

通过模拟网络风暴，检查安控系统的动作情况及发生策略表中所列故障时安控系统的动作行为,包括：非订阅报文网络压力检测、订阅报文网络压力检测、订阅报文网络压力极限检测。

压力检测的具体检测方法如下：

在原有网络数据流量的基础上使用网络检测仪通过交换机对组网口分别施加非订阅GOOSE、SV、ARP等类型的报文，注入流量(100M-实测基础流量)，网络压力持续时间不小于2min。网络压力持续过程中，模拟与各订阅GOOSE控制块报文相关故障，查看安全稳定控制装置动作情况。非订阅GOOSE压力报文变化类型可设置为重复报文(stNum不变，sqNum不变)、心跳报文(stNum不变，sqNum递增)、变位报文(stNum递增，sqNum为0，通道无变化)，SV报文为重复报文(smpCnt不变，报文内容不变)。

在原有网络数据流量的基础上使用网络检测仪通过交换机对安全稳定控制装置组网口施加单个或多个订阅GOOSE报文，网络压力持续时间不小于2min。网络压力持续过程中，模拟各订阅GOOSE控制块报文相关的故障，查看安全稳定控制装置动作情况。

5)同步信号异常检测

通过断开外部对时光纤模拟时钟不稳定，检查安控系统的动作情况及同时发生策略表中所列故障时安控系统的动作行为。具体检测方法如下：

模拟电流合并单元同步信号丢失导致同步异常、及恢复同步过程，并在同步异常及恢复过程中分别模拟导致安控动作的故障工况；

模拟电压合并单元同步信号丢失导致同步异常、及恢复同步过程，并在同步异常及恢复过程中分别模拟导致安控动作的故障工况；

模拟合并单元间不同步及恢复同步过程，并在不同步及恢复同步过程中分别模拟导致安控动作的故障工况。

4、开展基本/标准功能模块检测

安全稳定控制装置的运行方式识别判据、启动判据、装置异常判据、跳闸判据，过载判据等基本功能模块的检测。

运行方式识别，电气量与开关量一致及不一致情况模拟；

启动包括：近端故障、远端故障、系统其它扰动；

装置异常：PT断线、CT断线；

跳闸判据：单永故障、相间故障、有保护动作信号、无保护动作信号；

过载判据：模拟潮流超过过载定值。

5、整体策略执行正确性检测

按策略表项进行逐条检测。满足策略表动作前工况，模拟故障或正常操作使动作条件满足。

检测从故障发生到安控系统执行站出口的整组动作延时，该延时包括合智一体延时及安控系统动作延时。

执行端主、辅闭锁是否正确。主、辅切换是否正常。

如图5和6所示的最佳实施例，说明如下内容：

1)构成产品所必须的元器件、零部件；2)这些元器件、部件之间的如下相互“配置”关系：a.元器件、部件间通过导线连接的关系，或者元器件、部件间由电信号传递形成的连接关系或者部分元器件、部件间通过导线连接，部分元器件、部件间由电信号传递形成连接关系；b.这些元器件、部件必须连接构成电回路；3)整个电路产品中各元器件和部件等的功能；4)图5中电路信号的传递过程等。

按以下步骤和方法开展闭环实时检测：

1)在RTDS中选取相应的电力系统元件，并按实际参数进行建模：

整套安控系统包括B站、E站配置的安全稳定控制装置，实现电气量采集和运行状态的计算及安稳控制策略的匹配与决策；

电厂1、电厂2、电厂3各配置的安全稳定控制装置接受B站安全稳定控制装置的命令，结合本地信息和机组运行状态实现切机策略的执行；

各厂站通过2M通道交换信息。

2)本系统中模拟量以SV采样，开关量以GOOSE信号传输；

3)试验项目包括：

①开展SV和GOOSE相关检测：

智能化安稳控制系统中智能化(也称数字化)部分相关的检测包括合智一体异常检测、SV异常检测、GOOSE异常检测、网络压力检测和同步信号异常检测。

②开展标准化功能模块检测，包括：启动元件，电力系统元件投停判别，故障判别等。

③开展整体策略检测：

当特高压线路L3和L4发生N-2故障后，则低压线路L1、L2和变压器T1可能会发生过载，因此，需要切除策略表中的电厂1、电厂2及电厂3的发电机。

正常运行时，B站的安控装置通过监测正常运行时线路L3和L4的电气量，计算B站与C站断面的传输功率，E站安控装置通过监测正常运行时线路L1和L2的电气量，计算A站与E站断面的传输功率。

试验中，模拟L3和L4线路发生跨线故障，跳开两回线断面，B站安控装置通过监测线路的电气量及开关CB37和CB38的状态检测到此N-2故障；同时，结合E站安控装置发来的L1和L2断面的功率测量值，按策略表发出适当的切机命令给各厂站端的安控装置。

电厂侧安控装置，按所监测到的正常运行时的各台发电机的出力，及接收到的切机总量命令，按即定的原则从大到小或按编号顺序进行发电机的切除，并检测从故障发生到安控装置执行站出口的整组动作延时时间。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于RTDS智能化安控系统的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：

1)建立RTDS仿真模型；

2)选择检测系统；

3)智能化检测，若满足技术要求，则继续执行，若不满足，返回所述智能化检测；

4)基本功能模块检测，若基本功能正确，则继续执行，若不正确，返回所述基本功能模块检测；

5)整体策略检测，若策略执行正确，则完成检测，若不正确，返回所述整体策略检测。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤1)包括：

从RTDS元件库中选取元件建立所述RTDS仿真模型，并根据设备参数输入数字模拟元件参数。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤3)中的智能化检测包括：

合智一体异常检测、SV异常检测、GOOSE异常检测、网络压力检测和同步信号异常检测。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤4)中的基本功能模块检测包括：运行方式识别判据检测、启动判据检测、装置异常判据检测、跳闸判据检测和过载判据检测。

5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述整体策略检测包括：

5.1)按策略表项进行逐条检测；

5.2)检测从故障发生到安控系统执行站出口的整组动作延；

5.3)检测执行端主闭锁和辅闭锁是否正确；

5.4)检测主切换和辅切换是否正常。

6.一种用权利要求1-5任一权项所述的检测方法的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：带功放的合并单元式智能终端RTDS检测系统、带GTNET板卡的RTDS检测系统或带专用转换装置的RTDS检测系统。

7.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，带功放的合并单元式智能终端RTDS检测系统包括：模拟量输出板卡、数字量输出板块、数字量输入板卡；

所述模拟量输出板卡经功率放大器与第一合智一体装置相连，所述第一合智一体装置基于IEC 61850-9SV协议与安稳控制系统子站相连；

所述数字量输出板块经第一开关量转换装置与n个合智一体装置相连，所述n个合智一体装置基于IEC 61850‐9GOOSE协议经过程层交换机与所述安稳控制系统子站相连；

所述数字量输入板卡经第二开关量装换装置与第二合智一体装置相连，所述第二合智一体装置基于IEC 61850‐9GOOSE协议与安稳控制系统执行站相连。

8.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，带GTNET板卡的RTDS检测系统包括3个GTNET板卡；

第一GTNET板卡基于IEC 61850-9SV协议与安稳控制系统子站相连；

第二GTNET板卡基于IEC 61850-9GOOSE协议经过程层交换机与所述安稳控制系统子站相连；

第三GTNET板卡基于IEC 61850-9GOOSE协议与所述安稳控制系统执行站相连。

9.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，带专用转换装置的RTDS检测系统包括：3个PB5核心处理器卡；

第一PB5核心处理器卡与第一智能站信号转换装置相连，所述第一智能站信号转换装置基于IEC 61850-9SV协议与安稳控制系统子站相连；

第二PB5核心处理器卡与第二智能站信号转换装置相连，所述第二智能站信号转换装置基于IEC 61850-9GOOSE协议与所述安稳控制系统子站相连；

第三PB5核心处理器卡与第三智能站信号转换装置相连，所述第三智能站信号转换装置基于IEC 61850-9GOOSE协议与安稳控制系统执行站相连。

10.根据权利要求7、8或9所述的检测系统，其特征在于，所述安稳控制系统子站利用2M光纤分别与所述安稳控制系统执行站和所述安稳控制系统主站相连。