CN107766649B - 一种系统保护实时闭环仿真测试系统及其运行方法 - Google Patents

一种系统保护实时闭环仿真测试系统及其运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种系统保护实时闭环仿真测试系统及其运行方法，包括：模拟电网正常运行状态和故障情形，进行电网分析计算，输出系统元件的模拟量和开关量信息，在系统保护装置动作基础上进行系统安全稳定验证的系统仿真平台；连接系统仿真平台并接收系统相关元件运行状态信息的保护装置测试仪；连接保护装置测试仪并采集相关元件运行状态信息，判别当前运行方式、故障类型，按照既定策略执行对应的紧急控制措施，并将动作情况发送给通信接口装置的系统保护装置；接收系统保护装置传送的动作信息，并反馈动作情况给系统仿真平台的通信接口装置。运行本系统能够实现“实时闭环测试”，性价比高，操作简易，可适用于继电保护、稳控、广域备自投等装置的实时闭环测试系统。

Description

一种系统保护实时闭环仿真测试系统及其运行方法
技术领域
本发明属于电力系统及其自动化技术领域，特别是一种系统保护实时闭环仿真测试系统及其运行方法。
背景技术
电力系统是一个高度复杂的非线性系统，系统保护用于保证电力系统的安全稳定运行和供电可靠性。系统保护装置的测试工作对于确保系统保护动作的正确性、有效性至关重要，测试工作包括研发测试、出厂联调测试、现场联调测试等。系统保护涉及装置较多，而且不同厂家采用不同装置型号，测试方法也各不相同。真实模拟电网的正常运行状态和故障情形，完成整个系统保护测试，工作量和复杂度都较大。系统保护装置的高度复杂性为整个测试工作带来了挑战。
市场上的测试系统不是软硬件成本昂贵，建模过程复杂，试验操作繁琐；就是没有根据装置的动作情况，实时反馈给故障仿真软件，仅适用于开环测试；或是，对外接口硬件不成熟；再就是仅适用于单站继电保护装置测试，不可用于稳控系统、广域备自投系统的测试。
因此，系统保护装置的测试工作需要一种性价比高，操作简易，可适用于继电保护、稳控、广域备自投等装置的实时闭环测试系统；现有技术还未解决这样的问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种能够实现“实时闭环测试”的系统保护仿真测试系统。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种系统保护实时闭环仿真测试系统，包括：模拟电网正常运行状态和故障情形，进行电网分析计算，输出系统元件的模拟量和开关量信息，在系统保护装置动作基础上进行系统安全稳定验证的系统仿真平台；连接系统仿真平台并接收系统相关元件运行状态信息的保护装置测试仪；连接保护装置测试仪并采集相关元件运行状态信息，判别当前运行方式、故障类型，按照既定策略执行对应的紧急控制措施，并将动作情况发送给通信接口装置的系统保护装置；接收系统保护装置传送的动作信息，并反馈动作情况给系统仿真平台的通信接口装置。
前述的一种系统保护实时闭环仿真测试系统，系统仿真平台为安装有系统仿真软件和保护装置测试软件的系统仿真服务器。
前述的一种系统保护实时闭环仿真测试系统，系统保护装置包括传统站和智能站配置的继电保护装置、稳控装置、广域备自投装置。
前述的一种系统保护实时闭环仿真测试系统，系统仿真平台通过网线与保护装置测试仪通信；保护装置测试仪通过扁平电缆与传统站系统保护装置通信，保护装置测试仪通过2M光纤与智能站系统保护装置通信；传统站与智能站之间的系统保护装置通过2M光纤通信；系统保护装置通过2M光纤与通信接口装置通信；通信接口装置通过网线与系统仿真平台通信。
前述的一种系统保护实时闭环仿真测试系统，保护装置测试仪可采用电力自动化设备厂家自主研发的测试仪；上述通信接口装置可以采用电力自动化设备厂家自主研发的通信接口装置。
前述的一种系统保护实时闭环仿真测试系统，电力自动化设备厂家自主研发的测试仪为国电南自SSC 510T，电力自动化设备厂家自主研发的通信接口装置为国电南自NPX-200。
前述的一种系统保护实时闭环仿真测试系统的运行方法，包括如下步骤：
步骤一，在系统仿真平台预先设置测试模式，即开环测试或闭环测试，以及暂态稳定仿真时长、故障信息；系统仿真平台安装有系统仿真软件，仿真软件根据电网模型数据、运行方式开展潮流计算；
步骤二，系统仿真平台针对设定的故障信息开展暂态稳定超实时仿真计算；系统仿真软件在仿真过程中需要与保护装置测试仪、系统保护装置保持时间同步，暂态稳定仿真软件采用超实时仿真算法；
步骤三，系统仿真平台实时判别暂态稳定超实时仿真进程，若未到达仿真时长，则系统仿真平台将仿真软件输出的元件信息经过转换发送给系统保护装置测试软件，系统保护装置测试软件与保护装置测试仪相配合，输出供系统保护装置采集的模拟量、开关量；若已到达仿真时长，则进入步骤六；
步骤四，系统保护装置根据采集到的相关元件运行状态信息，判别当前运行方式、故障类型，若满足动作条件，则系统保护装置动作，并进入步骤五；若不满足动作条件，则返回步骤二；
步骤五，系统仿真平台实时判别系统的测试模式，若为闭环测试模式，通信接口装置将接收的系统保护装置动作信息解析，并通过保护装置测试软件反馈给系统仿真软件，系统仿真软件在系统保护装置动作基础上，进行下一仿真时刻的暂态稳定超实时仿真计算；若为开环测试模式，则进入步骤六；
步骤六，针对本次系统保护仿真测试过程，由测试人员来分析系统保护装置的动作行为，验证策略的有效性。
前述的一种系统保护实时闭环仿真测试系统的运行方法，系统仿真软件可采用BPA、PSASP主流仿真软件，也可采用企业自主研发仿真软件。
本发明的有益之处在于：
本发明提出一种能够实现“实时闭环测试”的系统保护仿真测试系统。系统仿真平台模拟电网的正常运行状态和故障情形，输出系统元件的模拟量、开关量信息；系统保护装置根据采集到的相关元件运行状态信息，判别当前运行方式、故障类型，按照既定策略执行对应的紧急控制措施，并将动作情况通过通信接口装置反馈给系统仿真平台，系统仿真平台在系统保护装置动作基础上进行系统安全稳定验证，最终实现系统保护装置和策略的“实时闭环”测试。
本方法采用暂态稳定超实时仿真算法，同时增加了系统保护装置动作反馈环节，系统仿真平台在系统保护装置动作基础上进行系统安全稳定验证，实现了系统保护装置和策略的“实时闭环”测试；本发明降低了系统保护仿真测试系统的软硬件投资成本，性价比高，操作简易。
附图说明
图1是本发明系统的一种实施例的结构示意图；
图2是本发明系统运行方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种系统保护实时闭环仿真测试系统，包括：模拟电网正常运行状态和故障情形，进行电网分析计算，输出系统元件的模拟量和开关量信息，在系统保护装置动作基础上进行系统安全稳定验证的系统仿真平台；连接系统仿真平台并接收系统相关元件运行状态信息的保护装置测试仪；连接保护装置测试仪并采集相关元件运行状态信息，判别当前运行方式、故障类型，按照既定策略执行对应的紧急控制措施，并将动作情况发送给通信接口装置的系统保护装置；接收系统保护装置传送的动作信息，并反馈动作情况给系统仿真平台的通信接口装置。
系统仿真平台为安装有系统仿真软件和保护装置测试软件的系统仿真服务器。系统保护装置包括传统站和智能站配置的继电保护装置、稳控装置、广域备自投装置。
为了更好的描述本系统，将系统从硬件和软件两方面进行描述；
硬件组成：系统仿真平台、系统保护装置、保护装置测试仪、通信接口装置。
系统仿真平台为安装有系统仿真软件和保护装置测试软件的系统仿真服务器。
系统保护装置包括传统站和智能站配置的继电保护、稳控、广域备自投等保护装置。
保护装置测试仪可采用电力自动化设备厂家自主研发的测试仪；上述通信接口装置可以采用电力自动化设备厂家自主研发的通信接口装置。作为一种实施例，电力自动化设备厂家自主研发的测试仪为国电南自SSC 510T，电力自动化设备厂家自主研发的通信接口装置为国电南自NPX-200。
通信方式：系统仿真平台通过网线与保护装置测试仪通信；保护装置测试仪通过扁平电缆与传统站系统保护装置通信，保护装置测试仪通过2M光纤与智能站系统保护装置通信；传统站与智能站之间的系统保护装置通过2M光纤通信；系统保护装置通过2M光纤与通信接口装置通信；通信接口装置通过网线与系统仿真平台通信。
硬件功能：系统仿真平台配置一台系统仿真服务器，服务器上安装有系统仿真软件和保护装置测试软件，系统仿真平台用于搭建电网仿真模型，进行电力系统分析计算，将系统相关元件运行状态信息传输给保护装置测试仪，并接收通信接口装置反馈的动作情况，在此基础上进行系统安全稳定验证；保护装置测试仪用于接收系统仿真平台输出的元件运行状态信息，供系统保护装置进行模拟量、开关量采集；系统保护装置包括传统站配置的系统保护装置和智能站配置的系统保护装置，系统保护采用“离线决策、实时匹配”模式，主要用于采集系统元件模拟量、开关量等运行状态信息，实现运行方式、故障类型判别，查找并执行切机、切负荷、快速减出力、解列、投备用电源等措施，并将系统保护装置动作情况发送给通信接口装置；通信接口装置用于接收系统保护装置的动作信息，并反馈给系统仿真平台。
其中软件部分包括系统仿真软件和保护装置测试软件。
系统仿真软件：用于搭建电网仿真模型，进行电力系统超实时仿真计算；将系统相关元件运行状态信息传输给保护装置测试软件；并接收通过保护装置测试软件转发的系统保护装置动作情况，在此基础上进行系统安全稳定验证。
保护装置测试软件：与保护装置测试仪相配合，供系统保护装置进行电气模拟量、开关量采集；接收通信接口装置反馈的系统保护装置动作情况，发送给系统仿真软件。
系统保护仿真测试方案分为两种，即开环测试方案和闭环测试方案。附图1中虚线仅左侧部分框架用于开环测试，整体框架用于闭环测试。闭环测试与开环测试方案相比，增加了系统保护装置动作反馈环节，系统仿真平台在系统保护装置动作基础上进行系统安全稳定验证。
一种系统保护实时闭环仿真测试系统的运行方法，包括如下步骤：
步骤一，在系统仿真平台预先设置测试模式，即开环测试或闭环测试，以及暂态稳定仿真时长、故障信息；系统仿真平台安装有系统仿真软件，仿真软件根据电网模型数据、运行方式开展潮流计算；作为一种实施例，系统仿真软件可采用BPA、PSASP等主流仿真软件，也可采用企业自主研发仿真软件。需要说明的是：潮流计算为电力系统常规计算，在此不赘述过程。
步骤二，系统仿真平台针对设定的故障信息开展暂态稳定超实时仿真计算；系统仿真软件在仿真过程中需要与保护装置测试仪、系统保护装置保持时间同步，暂态稳定仿真软件采用超实时仿真算法；需要说明的是：故障信息为电力系统常规概念，仿真计算为电力系统常规计算，在此不赘述过程。
步骤三，系统仿真平台实时判别暂态稳定超实时仿真进程，若未到达仿真时长，则系统仿真平台将仿真软件输出的元件信息经过转换发送给系统保护装置测试软件，系统保护装置测试软件与保护装置测试仪相配合，输出供系统保护装置采集的模拟量、开关量；若已到达仿真时长，则进入步骤六。
步骤四，系统保护装置根据采集到的相关元件运行状态信息，判别当前运行方式、故障类型，若满足动作条件，则系统保护装置动作，并进入步骤五；若不满足动作条件，则返回步骤二。
步骤五，系统仿真平台实时判别系统的测试模式，若为闭环测试模式，通信接口装置将接收的系统保护装置动作信息解析，并通过保护装置测试软件反馈给系统仿真软件，系统仿真软件在系统保护装置动作基础上，进行下一仿真时刻的暂态稳定超实时仿真计算；若为开环测试模式，则进入步骤六。
步骤六，针对本次系统保护仿真测试过程，由测试人员来分析系统保护装置的动作行为，验证策略的有效性。
本发明提出一种能够实现“实时闭环测试”的系统保护仿真测试系统。系统仿真平台模拟电网的正常运行状态和故障情形，输出系统元件的模拟量、开关量信息。系统保护装置根据采集到的相关元件运行状态信息，判别当前运行方式、故障类型，按照既定策略执行对应的紧急控制措施，并将动作情况通过通信接口装置反馈给系统仿真平台，系统仿真平台在系统保护装置动作基础上进行系统安全稳定验证，最终实现系统保护装置和策略的“实时闭环”测试。
本发明采用暂态稳定超实时仿真算法，同时增加了系统保护装置动作反馈环节，系统仿真平台在系统保护装置动作基础上进行系统安全稳定验证，实现了系统保护装置和策略的“实时闭环”测试；本发明降低了系统保护仿真测试系统的软硬件投资成本，性价比高，操作简易。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种系统保护实时闭环仿真测试系统的运行方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，在系统仿真平台预先设置测试模式，即开环测试或闭环测试，以及暂态稳定仿真时长、故障信息；系统仿真平台安装有系统仿真软件，仿真软件根据电网模型数据、运行方式开展潮流计算；
步骤二，系统仿真平台针对设定的故障信息开展暂态稳定超实时仿真计算；系统仿真软件在仿真过程中需要与保护装置测试仪、系统保护装置保持时间同步，暂态稳定仿真软件采用超实时仿真算法；
步骤三，系统仿真平台实时判别暂态稳定超实时仿真进程，若未到达仿真时长，则系统仿真平台将仿真软件输出的元件信息经过转换发送给系统保护装置测试软件，系统保护装置测试软件与保护装置测试仪相配合，输出供系统保护装置采集的模拟量、开关量；若已到达仿真时长，则进入步骤六；
步骤四，系统保护装置根据采集到的相关元件运行状态信息，判别当前运行方式、故障类型，若满足动作条件，则系统保护装置动作，并进入步骤五；若不满足动作条件，则返回步骤二；
步骤五，系统仿真平台实时判别系统的测试模式，若为闭环测试模式，通信接口装置将接收的系统保护装置动作信息解析，并通过保护装置测试软件反馈给系统仿真软件，系统仿真软件在系统保护装置动作基础上，进行下一仿真时刻的暂态稳定超实时仿真计算；若为开环测试模式，则进入步骤六；
步骤六，针对本次系统保护仿真测试过程，由测试人员来分析系统保护装置的动作行为，验证策略的有效性；
上述系统保护实时闭环仿真测试系统的运行方法采用的系统，包括：模拟电网正常运行状态和故障情形，进行电网分析计算，输出系统元件的模拟量和开关量信息，在系统保护装置动作基础上进行系统安全稳定验证的系统仿真平台；连接系统仿真平台并接收系统相关元件运行状态信息的保护装置测试仪；连接保护装置测试仪并采集相关元件运行状态信息，判别当前运行方式、故障类型，按照既定策略执行对应的紧急控制措施，并将动作情况发送给通信接口装置的系统保护装置；接收系统保护装置传送的动作信息，并反馈动作情况给系统仿真平台的通信接口装置；
上述系统仿真平台为安装有系统仿真软件和保护装置测试软件的系统仿真服务器；
上述系统保护装置包括传统站和智能站配置的继电保护装置、稳控装置、广域备自投装置；
系统仿真平台通过网线与保护装置测试仪通信；保护装置测试仪通过扁平电缆与传统站系统保护装置通信，保护装置测试仪通过2M光纤与智能站系统保护装置通信；传统站与智能站之间的系统保护装置通过2M光纤通信；系统保护装置通过2M光纤与通信接口装置通信；通信接口装置通过网线与系统仿真平台通信；
上述保护装置测试仪采用电力自动化设备厂家自主研发的国电南自SSC510T测试仪；上述通信接口装置可以采用电力自动化设备厂家自主研发的国电南自NPX-200通信接口装置。
2.根据权利要求1所述的一种系统保护实时闭环仿真测试系统的运行方法，其特征在于，上述系统仿真软件可采用BPA、PSASP主流仿真软件或企业自主研发仿真软件。
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