CN108535634B - 一种适用于半波长输电线路保护装置的试验方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于半波长输电线路保护装置的试验方法及系统，包括：基于半波长输电线路的试验验证项目，将被试保护装置的电气量发送到预先建立的RTDS模拟仿真模型；基于试验验证项目的测试方法，执行试验，并判断试验是否满足试验验证项目的测试要求；预先建立的RTDS模拟仿真模型包括：送端被试保护装置模型、受端被试保护装置模型、半波长输电线路模型及设在半波长输电线路模型上的避雷器和快速接地开关。本发明利用RTDS模拟仿真模型，测试试验验证项目的方法，根据预先设定的项目测试要求判断RTDS模拟仿真模型是否合格，从而对实际半波长线路保护装置的送端装置、受端被试装置、避雷器和快速接地开关进行速动性和选择性的考核。
Description
技术领域
本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种适用于半波长输电线路保护装置的试验方法及系统。
背景技术
半波长交流输电(Half Wavelength AC Transmission/HWACT)是指输电的电气距离接近一个工频半波，即3000公里(50周)的超远距离的三相交流输电。在全球能源互联网概念的框架体系下，半波输电作为一种交流远距离输电技术越来越受到关注。由于半波长输电线路长度远大于常规输电线路，其电磁波的波动特征表现明显，线路正常运行和故障情况下的电气特征与常规中短距离输电线路不同，常规线路保护已无法适应半波长线路的特点和运行要求。
针对适用于半波长线路的保护装置，需要开展带装置的实时动态模拟试验，以验证其功能和性能。利用实时数字仿真仪(英文简称RTDS)开展常规保护装置的入网测试，目前已成为一种典型模式。但是，对于半波长线路这种新型输电模式，对于线路保护的试验验证方法，要结合其一次系统结构及参数特点，开展针对性建模和实施方案的构架。
半波长输电线路与常规线路在参数、一次系统结构、正常运行及故障电气特征上存在很大的差异，甚至使得常规的基于双端信息的电流差动保护及基于单端电气量信息的距离保护完全无法适应半波长线路对于保护速动性和选择性的要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种适用于半波长输电线路保护装置的试验方法及系统。
一种用于保护半波长输电线路的试验方法，其包括：基于半波长输电线路的试验验证项目，将被试保护装置的电气量发送到预先建立的RTDS模拟仿真模型；基于试验验证项目的测试方法，执行试验，并判断试验是否满足所述试验验证项目的测试要求；预先建立的RTDS模拟仿真模型包括：送端被试保护装置模型、受端被试保护装置模型、半波长输电线路模型及设在半波长输电线路模型上的避雷器和快速接地开关。
RTDS模拟仿真模型的建立，包括：
在RTDS电力系统元件库中分别选取Generator元件包中的同步发电机模型、Source元件包中的三相交流电源、Transformer元件包中的双绕组变压器模型作为所述送端被试保护装置模型；
在RTDS电力系统元件库中选取无穷大电源模型作为受端被试保护装置模型；基于线路的导线布置方式和导线参数，建立半波长输电线路模型；在半波长输电线路模型的线路首端和末端处的每隔固定距离处设置避雷器，在线路中部设置至少两组避雷器；在线路两端及沿线每隔预设距离设置1组快速接地开关。
基于半波长输电线路的试验验证项目，将被试保护装置的电气量发送到预先建立的RTDS模拟仿真模型，包括：利用RTDS模拟仿真模型的模拟量输出板GTAO，将送端被试保护装置模型中的同步发电机模型、双绕组变压器模型和三相交流电源，及避雷器和快速接地开关生成的模拟信号转化为低电压信号；将低电压信号通过电流电压放大器，放大为与二次采集装置CT\PT输出量相等的值，并分别输入送端被试保护装置和受端被试保护装置；将RTDS模拟仿真模型的数字量输出板GTDO输出的保护位置信号分别输入送端被试保护装置和受端被试保护装置；将送端被试保护装置和受端被试保护装置输出的动作保护信号输入RTDS模拟仿真模型的数字量输入板GTDI。
半波长输电线路的试验验证项目，包括以下一个或多个：区内外金属性故障及断线故障试验，发展及转换性故障试验，区内外经过渡电阻故障试验，线路充电、手合于故障及故障电抗器试验，线路非全相试验，CT断线试验，CT饱和试验，PT断线试验和通道试验。
基于区内外金属性故障及断线故障的测试方法，执行试验，并判断试验是否满足试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
在半波长输电线路的保护区内两端及中间各点模拟单相接地、两相接地、两相短路、三相短路和三相短路接地故障；在距线路送端70％～90％的范围内设置故障点进行故障模拟；在下一级线路送受端母线上模拟单相接地、两相接地、两相短路、三相短路和三相短路接地故障；模拟线路保护区内各点永久性故障，测试重合于故障后保护的动作行为；考虑半波长输电线路被试保护装置重合时间不一致时，线路保护的动作情况；模拟半波长输电线路两端及线路上发生单相、两相及三相断线故障；
判断试验是否同时满足以下条件：线路保护区内瞬时金属性单相接地，两侧线路保护装置选相动作；线路保护区内金属性两相短路接地、两相相间短路、三相短路以及三相短路接地故障，线路保护装置跳开三相；保护动作时间要求：三相短路时，出口≤第一三相短路预设时间；近段≤第二三相短路预设时间；中段≤第三三相短路预设时间；远段≤第四三相短路预设时间；末端≤第五三相短路预设时间；单相接地故障，出口≤第一单相接地预设时间；近段≤第二单相接地预设时间；中段≤第三单相接地预设时间；远段≤第四单相接地预设时间；末端≤第五单相接地预设时间；发生线路保护区外故障时，线路保护装置不误动；线路保护独立完成重合后的加速跳闸功能；模拟区内各点永久性金属单相接地故障，装置选相动作；先合断路器合于永久性故障，线路保护应加速动作，跳三相并闭锁重合闸；当线路保护重合时间不一致时，另一套线路保护合于故障后，后重合的线路保护闭锁重合闸；
其中，第一三相短路预设时间小于第二三相短路预设时间，第二三相短路预设时间小于第三三相短路预设时间，第四三相短路预设时间和第五三相短路预设时间大于第二三相短路预设时间且小于第三三相短路预设时间；
第一单相接地预设时间小于第二单相接地预设时间，第二单相接地预设时间小于第三单相接地预设时间，第四单相接地预设时间和第五单相接地预设时间大于第二单相接地预设时间且小于第三单相接地预设时间基于发展及转换性故障的测试方法，执行试验，并判断试验是否满足试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：线路模拟保护区内同一故障点经不同时间由单相接地故障发展成为两相接地或者三相接地短路故障；模拟被保护线路出口与所连接的母线异名相间经不同时间相继发生单相接地故障的转换性故障；
判断试验是否同时满足以下条件：当同一故障点发生单相发展为两相或三相故障时，在第二次故障后发生装置动作跳三相；保护在发生区内故障后正确选相动作。
基于区内外经过渡电阻故障的测试方法，执行试验，并判断试验是否满足试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
在线路保护区内两端及沿线模拟经过渡电阻的单相接地、两相短路及三相短路故障；单相接地故障电阻的选择保证故障点故障电流不小于电流预设值；相间短路故障时故障电阻的选择保证故障期间的弧光压降不高于额定电压预设值；模拟线路保护区外母线发生相间短路，弧光压降不高于额定电压预设值；
判断试验是否同时满足以下条件：
线路保护区内发生单相经过渡电阻接地故障，装置切除故障；当故障点电流不小于电流预设值时，保护选相动作切除故障；当发生相间经过渡电阻短路故障，线路保护装置应三跳；线路保护区外发生相间经过渡电阻短路故障，线路保护不误动。
基于线路充电、手合于故障及故障电抗器的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
手合线路受端断路器于受端无穷大模拟系统，模拟空载线路充电过程；分别模拟受端断路器手合时，线路保护区内各点发生金属性单相接地、两相短路接地、两相相间短路、三相短路和三相短路接地故障；
判断试验是否同时满足以下条件：
线路充电时，线路保护装置不误动；线路保护独立完成手合后加速跳闸功能，合于故障后快速三跳，动作时间不大于动作时间预设值。
基于CT断线的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
模拟送端保护用线路电流互感器发生单相断线，及断线后的线路保护区内外断线相及非断线相故障；
判断试验是否同时满足以下条件：
当线路分流不均时，不影响CT断线的判别；发生CT断线后，线路保护告警，线路保护闭锁相关元件，非断线侧发出告警信息；线路保护通过控制字选择是否闭锁相关保护元件；CT断线后，满足动作逻辑时延预设值时两侧三跳。
基于CT饱和的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
模拟线路保护用线路电流互感器由于区内和区外故障发生的饱和；
判断所述试验是否同时满足以下条件：
区外故障导致CT饱和，且饱和前正常传变波形时间大于波形预设时间值时，保护装置不发生误动作；区内故障导致CT饱和，且饱和前正常传变波形时间大于波形预设时间值时，保护装置不发生拒动。
基于PT断线的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
模拟线路保护用电压互感器发生单相断线及断线后的线路保护区内外故障；
判断所述试验是否同时满足以下条件：
发生PT断线后，线路保护正确告警，不误动；发生PT断线后，线路保护装置应闭锁带方向的保护；当故障发生在区外时，线路保护装置不误动作；当故障发生在区内时，其它末闭锁保护可靠动作。
基于系统频率偏移的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
分别在第一预设频率和第二预设频率下，模拟线路保护区内各点分别发生单相接地、两相短路、两相接地、三相短路及三相短路接地瞬时性故障；模拟线路保护区外下一级线路分别发生单相接地、两相短路、两相接地、三相短路及三相短路接地瞬时性故障，其中，第一预设频率小于第二预设频率；
判断所述试验是否同时满足以下条件：
线路保护装置动作行为不受频率偏移影响，区内故障时保护能正确动作，区外故障保护装置不发生误动。
基于模拟线路非全相的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
模拟被保护线路因单侧开关偷跳引起的线路非全相运行状态，及非全相运行情况下模拟线路区内外故障；
判断试验是否同时满足以下条件：
线路非全相运行时，发生单相接地故障，保护装置能正确动作跳三相；线路非全相运行时，线路保护装置不误动；线路非全相运行时发生区外故障，线路保护装置不误动。
基于通道试验的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
模拟通道中断，并模拟线路保护区内外故障；对于具备双通道自动通信切换功能的线路保护装置，进行线路故障并发通道切换试验；模拟系统发生各种金属性故障的同时，使主通信通道中断，引起通道切换，中断时刻超前或滞后故障发生时刻，并按实验要求设置至少2个中断时间；进行通信误码试验；线路通过额定负荷，模拟通道发生误码，误码率从1E-6起增加直至保护装置显示通道中断；降低误码，直至保护装置显示通道恢复；在通道发生误码的同时，模拟线路保护区内外故障；通道延时变化试验；线路通过额定负荷，模拟通道延时发生变化，延时从通道第一延时25ms逐渐变化到通道第二延时45ms；通道发生延时变化的同时，模拟区内和区外故障；其中，通道第一延时小于通道第二延时。
判断所述试验是否同时满足以下条件：
通信通道发生中断时，装置告警并保证线路运行及区外故障时线路保护不误动；双通道线路保护按装置设置通道地址码，保护装置自动区分不同通道；对于具备双通道自动通信切换功能的保护装置，由于主通道异常切换到备用通道时，装置告警；通道异常消失后，保护能够快速恢复运行；装置所用通道加误码，记录保护告警时的误码；通道误码率优于1E-6时，装置动作且误码率优于1E-4时，误码率继续增加，装置动作速度下降直至通道中断，中断恢复后，被试保护装置保持同步；保护装置具有通道监视功能；通道延时发生变化，保护装置重新同步，正常运行及区外故障时保护不误动；区内故障时，若保护未告警通信异常，切除故障。
一种适用于半波长输电线路保护装置的试验系统，其包括：电气量发送模块，用于基于半波长输电线路的试验验证项目，利用半波长输电线路验证平台将被试保护装置的电气量发送到RTDS模拟仿真模型；试验测试模块，用于基于试验验证项目的测试方法，执行试验，并判断试验是否满足试验验证项目的测试要求；预先建立的RTDS模拟仿真模型包括：送端被试保护装置模型、受端被试保护装置模型、半波长输电线路模型及设在所述半波长输电线路模型上的避雷器和快速接地开关。
系统还包括：仿真模型模块，用于预先建立RTDS模拟仿真模型，仿真模型模块包括：送端被试保护装置子模块、受端被试保护装置模型子模块及半波长输电线路模型子模块；送端被试保护装置模型子模块，用于在RTDS电力系统元件库中分别选取Generator元件包中的同步发电机模型、Source元件包中的三相交流电源、Transformer元件包中的双绕组变压器模型建立送端被试保护装置模型；受端被试保护装置模型子模块，用于在RTDS电力系统元件库中选取无穷大电源模型作为受端被试保护装置模型；半波长输电线路模型子模块，用于基于线路的导线布置方式和导线参数，建立半波长输电线路模型；在半波长输电线路模型的线路首端和末端处的每隔固定距离处设置避雷器，在线路中部设置至少两组避雷器；同时在线路两端及沿线每隔预设距离设置1组快速接地开关。
电气量发送模块，包括：转化子模块，用于利用RTDS模拟仿真模型的模拟量输出板(GTAO)，将送端被试保护装置模型中的同步发电机模型、双绕组变压器模型和三相交流电源，及避雷器和快速接地开关生成的模拟信号转化为低电压信号；低电压信号输入子模块，用于将低电压信号通过电流电压放大器，放大为与二次采集装置(CT\PT)输出量相等的值，并分别输入送端被试保护装置和受端被试保护装置；保护位置信号输入子模块，用于将GITO元件输出的保护位置信号分别输入送端被试保护装置和受端被试保护装置；动作保护信号输出子模块，用于将送端被试保护装置和受端被试保护装置输出的动作保护信号输入GTDI元件。
半波长输电线路的试验验证项目，包括以下一个或多个：区内外金属性故障及断线故障试验，发展及转换性故障试验，区内外经过渡电阻故障试验，线路充电、手合于故障及故障电抗器试验，线路非全相试验试验，CT断线试验，CT饱和试验，PT断线试验，通道试验。
试验测试模块包括：区内外金属性故障及断线故障试验子模块，用于模拟下述故障：
在半波长输电线路的保护区内两端及中间各点模拟单相接地、两相接地、两相短路、三相短路和三相短路接地故障；在距线路送端70％～90％的范围内设置故障点进行故障模拟；在下一级线路送受端母线上模拟单相接地、两相接地、两相短路、三相短路和三相短路接地故障；模拟线路保护区内各点永久性故障，测试重合于故障后保护的动作行为；考虑半波长输电线路被试保护装置重合时间不一致时，线路保护的动作情况；模拟半波长输电线路两端及线路上发生单相、两相及三相断线故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
线路保护区内瞬时金属性单相接地，两侧线路保护装置选相动作；线路保护区内金属性两相短路接地、两相相间短路、三相短路以及三相短路接地故障，线路保护装置跳开三相；保护动作时间要求：三相短路时，出口≤第一三相短路预设时间；近段≤第二三相短路预设时间；中段≤第三三相短路预设时间；远段≤第四三相短路预设时间；末端≤第五三相短路预设时间；单相接地故障，出口≤第一单相接地预设时间；近段≤第二单相接地预设时间；中段≤第三单相接地预设时间；远段≤第四单相接地预设时间；末端≤第五单相接地预设时间；发生线路保护区外故障时，线路保护装置不误动；线路保护独立完成重合后的加速跳闸功能；模拟区内各点永久性金属单相接地故障，装置选相动作；先合断路器合于永久性故障，线路保护应加速动作，跳三相并闭锁重合闸；当线路保护重合时间不一致时，另一套线路保护合于故障后，后重合的线路保护闭锁重合闸；
其中，第一三相短路预设时间小于第二三相短路预设时间，第二三相短路预设时间小于第三三相短路预设时间，第四三相短路预设时间和第五三相短路预设时间大于第二三相短路预设时间且小于第三三相短路预设时间；
第一单相接地预设时间小于第二单相接地预设时间，第二单相接地预设时间小于第三单相接地预设时间，第四单相接地预设时间和第五单相接地预设时间大于第二单相接地预设时间且小于第三单相接地预设时间。
试验测试模块包括：发展及转换性故障试验子模块，用于模拟下述故障：
线路模拟保护区内同一故障点经不同时间由单相接地故障发展成为两相接地或者三相接地短路故障；模拟被保护线路出口与所连接的母线异名相间经不同时间相继发生单相接地故障的转换性故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
当同一故障点发生单相发展为两相或三相故障时，在第二次故障后发生装置动作跳三相；保护在发生区内故障后应正确选相动作。
试验测试模块包括：内外经过渡电阻故障试验子模块，用于模拟下述故障：
在线路保护区内两端及沿线模拟经过渡电阻的单相接地、两相短路及三相短路故障；单相接地故障电阻的选择保证故障点故障电流不小于电流预设值；相间短路故障时故障电阻的选择保证故障期间的弧光压降不高于额定电压预设值；模拟线路保护区外母线发生相间短路，弧光压降不高于额定电压预设值；
并判断试验是否同时满足以下条件：
线路保护区内发生单相经过渡电阻接地故障，装置切除故障；当故障点电流不小于电流预设值时，保护选相动作切除故障；当发生相间经过渡电阻短路故障，线路保护装置三跳；线路保护区外发生相间经过渡电阻短路故障，线路保护不误动。
试验测试模块包括：线路充电、手合于故障及故障电抗器试验子模块，用于模拟下述故障：
手合线路受端断路器于受端无穷大模拟系统，模拟空载线路充电过程；分别模拟受端断路器手合时，线路保护区内各点发生金属性单相接地、两相短路接地、两相相间短路、三相短路和三相短路接地故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
线路充电时，线路保护装置不误动；线路保护独立完成手合后加速跳闸功能，合于故障后应快速三跳，动作时间不大于动作时间预设值。
试验测试模块包括：CT断线子模块，用于模拟下述故障：
模拟送端保护用线路电流互感器发生单相断线，及断线后的线路保护区内外断线相及非断线相故障；并判断试验是否同时满足以下条件：
当线路分流不均时，不影响CT断线的判别；发生CT断线后，线路保护应告警，线路保护闭锁相关元件，非断线侧发出告警信息；线路保护通过控制字选择是否闭锁相关保护元件；CT断线后，满足动作逻辑时延预设值时两侧三跳。
试验测试模块包括：CT饱和试验子模块，用于模拟下述故障：
模拟线路保护用线路电流互感器由于区内和区外故障发生的饱和；
并判断试验是否同时满足以下条件：
区外故障导致CT饱和，且饱和前正常传变波形时间大于波形预设时间值时，保护装置不发生误动作；区内故障导致CT饱和，且饱和前正常传变波形时间大于波形预设时间值时，保护装置不发生拒动。
试验测试模块包括：PT断线试验子模块，用于模拟下述故障：
模拟线路保护用电压互感器发生单相断线及断线后的线路保护区内外故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
发生PT断线后，线路保护正确告警，不误动；发生PT断线后，线路保护装置应闭锁带方向的保护；当故障发生在区外时，线路保护装置不误动作；当故障发生在区内时，其它末闭锁保护可靠动作。
试验测试模块包括：系统频率偏移试验子模块，用于模拟下述故障：
分别在第一预设频率和第二预设频率下，模拟线路保护区内各点分别发生单相接地、两相短路、两相接地、三相短路及三相短路接地瞬时性故障；模拟线路保护区外下一级线路分别发生单相接地、两相短路、两相接地、三相短路及三相短路接地瞬时性故障，其中，第一预设频率小于第二预设频率；
判断试验是否同时满足以下条件：
线路保护装置动作行为不受频率偏移影响，区内故障时保护能正确动作，区外故障保护装置不发生误动。
试验测试模块包括：线路非全相运行试验子模块，用于模拟下述故障：
模拟被保护线路因单侧开关偷跳引起的线路非全相运行状态，及非全相运行情况下模拟线路区内外故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
线路非全相运行时，发生单相接地故障，保护装置应能正确动作跳三相；线路非全相运行时，线路保护装置不误动；线路非全相运行时发生区外故障，线路保护装置不误动。
试验测试模块包括：通道试验模拟试验子模块，用于模拟下述故障：
模拟通道中断，并模拟线路保护区内外故障；对于具备双通道自动通信切换功能的线路保护装置，进行线路故障并发通道切换试验；模拟系统发生各种金属性故障的同时，使主通信通道中断，引起通道切换，中断时刻超前或滞后故障发生时刻，并按实验要求设置至少2个中断时间；进行通信误码试验；线路通过额定负荷，模拟通道发生误码，误码率从第一误码率预设值起增加直至保护装置显示通道中断；降低误码，直至保护装置显示通道恢复；在通道发生误码的同时，模拟线路保护区内外故障；通道延时变化试验；线路通过额定负荷，模拟通道延时发生变化，从通道第一延时逐渐变化到通道第二延时；通道发生延时变化的同时，模拟区内和区外故障；其中，通道第一延时小于通道第二延时。
并判断试验是否同时满足以下条件：
通信通道发生中断时，装置告警并保证线路运行及区外故障时线路保护不误动；双通道线路保护按装置设置通道地址码，保护装置自动区分不同通道；对于具备双通道自动通信切换功能的保护装置，由于主通道异常切换到备用通道时，装置告警；通道异常消失后，保护能够快速恢复运行；装置所用通道加误码，记录保护告警时的误码；通道误码率优于第一误码率预设值时，装置动作且误码率优于第二误码率预设值时，误码率继续增加，装置动作速度下降直至通道中断，中断恢复后，被试保护装置保持同步；保护装置具有通道监视功能；通道延时发生变化，保护装置重新同步，正常运行及区外故障时保护不误动；区内故障时，若保护未告警通信异常，切除故障。
与现有技术比，本发明的有益效果为：
本发明利用RTDS模拟仿真模型，测试试验验证项目的方法，根据预先设定的项目测试要求判断RTDS模拟仿真模型是否合格，从而对实际半波长线路保护装置的送端装置、受端被试装置、避雷器和快速接地开关进行速动性和选择性的考核，使送端和受端双端信息的电流差动保护及各单端电气量信息的距离保护完全适应半波长线路对于保护速动性和选择性的要求。
附图说明
图1为本发明的设计流程图；
图2为本发明RTDS仿真模型图；
图3为本发明MOA具体配置方案；
图4为本发明MOA的伏安特性曲线；
图5为本发明RTDS模型中的MOA元件位置图；
图6为本发明快速接地开关设计动作时序图；
图7为本发明RTDS中快速接地开关控制的逻辑实现图；
图8为本发明RTDS中模拟量输出接口元件；
图9为本发明RTDS中数字量输入和输出接口元件；
图10为本发明RTDS实时闭环测试试验连接图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的试验方法主要包括：基于半波长输电线路的试验验证项目，利用半波长输电线路验证平台将被试保护装置的电气量发送到预先建立的RTDS模拟仿真模型；基于试验验证项目的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求。
本发明的试验方法的详细过程如下所示：
1、建立半波长输电系统RTDS模拟仿真模型；
分析元件特征，选取适当的电力系统元件，并进行参数设置。
如图2所示，半波长输电实时数字仿真模型包括以下几个部分：送端被试保护装置模型、受端被试保护装置模型、半波长输电线路模型、避雷器MOA和快速接地开关。
送端被试保护装置模型包括：同步发电机模型、三相交流电源及双绕组变压器模型；受端被试保护装置模型包括：无穷大电源模型；半波长输电线路模型模拟3000km输电线路。
以上各元件可在RTDS的电力系统元件库中选取使用，其中，RTDS的电力系统元件库包括的元件至少为：同步发电机模型、Source元件包中的三相交流电源、Transformer元件包中的双绕组变压器模型，且本发明选取的模型具有实时全电磁暂态仿真特性，可以实现实际系统中半波长输电线路的电气特征中“波”特征的模拟，从而有利于对故障电气特征的仿真及对实际保护装置的试验验证，具体设置原则及参数说明如下：
①送端发电机建模
选取RTDS电力系统元件库中Generator元件包中的同步发电机模型。发电机参数设置见表1：
送端10×600MW发电机组，额定电压：20kV，额定容量：666.7MVA。
主要参数的标幺值如下(额定容量100MVA下)：
表1
| Xd | Xq | X’d | X’q | X”d | X”q | Ra | D |
| 0.3129 | 0.3073 | 0.0441 | 0.0667 | 0.0327 | 0.0327 | 0.0008 | 2.0 |
机组相关时间常数见表2(单位s，其中TJ相对于本机容量)：
表2
| T’d0 | T’qo | T”d0 | T”qo | TJ |
| 6.4 | 0.7 | 0.045 | 0.069 | 8.6966 |
②送端机组升压变建模
选取RTDS电力系统元件库中Transformer元件包中的双绕组变压器模型。升压变压器额定电压(kV)：20/1050，漏抗18％，容量为10*720MVA；
③受端无穷大电源建模
选取RTDS电力系统元件库中的Source元件包中的三相交流电源参数见表3。
表3
| 正序电阻 | 正序电抗 | 零序电阻 | 零序电抗 |
| 0.814Ω | 10.392Ω | 3.166Ω | 28.452Ω |
④半波长线路建模
由于半波长线路长达3000km，在故障后波过程明显，且高频分量多。因此，需要使用依频特性的贝瑞隆参数模型进行线路的建模。
利用RTDS中的T-LINE线路参数计算模块进行线路的建模和计算。根据线路的导线布置方式(包括导线对地高度，对中心线的水平距离，导线及地线的弧垂)和导线参数(导线分裂数，导线分裂间距，分裂半径等)进行输电线路的建模。
最终，T-LINE会对输入的参数进行解算求得依频特性的线路参数距阵。用于后续模型中的求解。
导线的布置方式
| 名称 | m |
| 上导线悬挂点对地距离 | 65 |
| 下导线悬挂点对地距离 | 45 |
| 地线悬挂点对上导线悬挂点垂直距离 | 12 |
| 上导线对中心线的水平距离 | 0 |
| 下导线对中心线的水平距离 | 16 |
| 地线对中心线的水平距离 | 14 |
| 导线弧垂 | 18.5 |
| 地线弧垂 | 12.5 |
导线与地线参数
| 名称 | 型号 | 分裂间距(mm) |
| 导线 | 8×LGJ-500/35 | 400 |
| 地线 | JLB20A-170 | - |
| OPGW | OPGW-170 | - |
⑤MOA建模
如图3所示，根据电磁暂态专业的计算结果，为了限制半波长线路的过电压水平，线路首末、端加装1组额定电压为828kV的避雷器，沿线加装额定电压为876kV的避雷器，具体配置方案即0～200km、1700～3000km路段加装1组MOA，其安装位置为每100km位置处；200～1700km路段加装2～8组，其中800～1100km需加装8组。共需安装95组。
如图4所示，在MOA建模时，选取RTDS元件库中的Arrester模型，并确定MOA的安装位置后，得到图5所示的伏安特性曲线输入模型参数。
⑥快速接地开关及其控制的建模
高速接地开关沿线布置方案：线路两端各1组，沿线300，600，900、1200、1500、1800、2100、2400、2700km处各1组，共有11组快速接地开关。
如图6所示，发生单相接地故障后，快速接地开关的动作时序为：
1)0ms，发生单相接地故障；
2)单相故障后约70ms左右，故障相两侧断路器分闸清除接地故障；
3)断路器断开后200ms，故障相两侧快速接地开关闭合；之后潜供电弧熄灭；
4)再经过500ms故障相两侧快速接地开关断开；
5)快速接地开关断开后200ms故障相断路器重合闸。
2、半波长输电线路保护试验验证平台的建立
需要利用RTDS的GTAO(模拟量输出板)将RTDS的数字信号转化为低电压信号，然后将此低电压信号通过电流、电压放大器，放大为与实际系统中二次采集装置(CT\PT)输出量值一致的值给被试装置。
如图7所示的开关控制逻辑，要实现装置的闭环试验验证，必须将仿真模拟系统中的电气量输出给被试的保护装置。因此，需要利用RTDS的GTAO(模拟量输出板)将RTDS的数字信号转化为低电压信号，然后将此低电压信号通过电流和电压放大器，放大为与实际系统中二次采集装置(CT\PT)输出量值一致的值给被试装置。
如图8所示，在RTDS中与模拟量输出板卡相对应的元件为GTAO模块。在应用时，将需要输出的模拟量值作为此元件的输入量进行设置。同时，结合硬件板卡与RTDS的连接端口和电流、电压放大器的放大倍数进行参数设置。
如图9所示，在RTDS中与数字量输入和输出板卡相对应的元件为GTDI和GTDO模块。在应用时，将需要输出的数字量值作为GITO元件的输入量进行设置。将GTDI采集进入RTDS的数字量进行命名。以便用来控制模型中的相关断路器。同时，结合硬件板卡与RTDS的连接端口进行GTDI和GTDO元件参数的设置。
如图10所示，通过模拟量及数字量的输入、输出及电流电压放大器(功率放大器)，可实现RTDS系统与外部被试装置的闭环连接，从而达到实时闭环测试的目的。
3、适用于半波长输电系统的线路保护试验验证方法
在所建立的半波长输电系统线路上开展线路保护装置的试验验证，主要项目包括：区内外金属性故障及断线故障、发展及转换性故障、区内外经过渡电阻故障、线路充电及手合于故障、线路非全相试验、CT断线、CT饱和、PT断线和通道试验。
①区内外金属性故障和断线故障
测试方法：1)在线路保护区内两端及中间各点模拟单相接地、两相接地、两相短路、三相短路和三相短路接地故障；尤其要在距线路送端70％～90％的范围内设置故障点进行故障模拟；在下一级线路送受端母线上模拟单相接地、两相接地、两相短路、三相短路和三相短路接地故障；模拟线路保护区内各点永久性故障，测试重合于故障后保护的动作行为。考虑线路保护装置重合时间不一致(重合时间相差50ms)时，线路保护的动作情况；模拟线路两端及线路上发生单相、两相及三相断线故障。
测试要求：
1)线路保护区内瞬时金属性单相接地，两侧线路保护装置应选相动作；线路保护区内金属性两相短路接地、两相相间短路、三相短路以及三相短路接地故障，线路保护装置应正确动作跳开三相；保护动作时间要求：三相短路时，出口≤第一三相短路预设时间15ms；近段≤第二三相短路预设时间25ms；中段≤第三三相短路预设时间50ms；远段≤第四三相短路预设时间35ms；末端≤第五三相短路预设时间35ms；单相接地故障，出口≤第一单相接地预设时间25ms；近段≤第二单相接地预设时间35ms；中段≤第三单相接地预设时间80ms；远段≤第四单相接地预设时间45ms；末端≤第五单相接地预设时间45ms；(以上时间要求均从保护装置感受到故障开始计时，含25ms通道延时及5ms出口继电器延时)。
2)发生线路保护区外故障时，线路保护装置不应误动。
3)线路保护应独立完成重合后加速跳闸功能；模拟区内各点永久性金属单相接地故障，装置应正确选相动作；先合断路器合于永久性故障，线路保护应加速动作，跳三相并闭锁重合闸；当线路保护重合时间不一致时，另一套线路保护合于故障后，后重合的线路保护应闭锁重合闸。
②发展/转换性故障
测试方法：1)线路模拟保护区内同一故障点经不同时间(0ms～200ms)由单相接地故障发展成为两相接地或者三相接地短路故障；2)模拟被保护线路出口(区内)与所连接母线(区外)异名相间经不同时间(0ms～600ms)相继发生单相接地故障的转换性故障。
测试要求：1)同一故障点发生单相发展为两相或三相故障时，在第二次故障后发生装置应能正确动作跳三相；2)保护在发生区内故障后应正确选相动作。
③内外经过渡电阻故障
测试方法：1)在线路保护区内两端及沿线模拟经过渡电阻的单相接地、两相短路及三相短路故障；2)单相接地故障电阻的选择保证故障点的故障电流不小于电流预设值(例如：800A)；3)相间短路故障时故障电阻的选择保证故障期间的弧光压降不高于额定电压预设值(例如：5％的额定电压)；4)模拟线路保护区外母线发生相间短路，弧光压降不高于额定电压预设值(例如：5％的额定电压)。
测试要求：1)线路保护区内发生单相经过渡电阻接地故障，装置应正确切除故障；当故障点电流不小于电流预设值(例如：800A)时，保护应能选相动作切除故障；2)发生相间经过渡电阻短路故障，线路保护装置应正确三跳；3)线路保护区外发生相间经过渡电阻短路故障，线路保护不应误动。
④线路充电、手合故障线路及故障电抗器
测试方法：1)手合线路受端断路器于受端无穷大模拟系统，模拟空载线路充电过程；2)分别模拟受端断路器手合时，线路保护区内各点发生金属性单相接地、两相短路接地、两相相间短路、三相短路和三相短路接地故障。
测试要求：1)线路充电时，线路保护装置不应误动；2)线路保护应独立完成手合后加速跳闸功能，合于故障后应快速三跳，动作时间不大于动作时间预设值(例如：60ms)。
⑤CT(电流互感器)断线
测试方法：模拟送端保护用线路电流互感器发生单相断线，及断线后的线路保护区内、外断线相及非断线相的故障。
测试要求：1)分流不均不应影响CT断线的判别；2)发生CT断线后，线路保护应正确告警，线路保护应闭锁相关元件；非断线侧应有相应的告警信息；3)半波长线路保护可通过控制字选择是否闭锁相关保护元件；CT断线后满足动作逻辑时应延预设值(例如：150ms)时两侧三跳。
⑥CT饱和
测试方法：模拟线路保护用线路电流互感器由于区内、外故障发生的饱和。
测试要求：1)区外故障导致CT饱和，且饱和前正常传变波形时间大于波形预设时间值(例如：5ms)时，保护装置不应发生误动作；2)区内故障导致CT饱和，且饱和前正常传变波形时间大于波形预设时间值(例如：5ms)时，保护装置不应发生拒动。
⑦PT断线
测试方法：模拟线路保护用电压互感器发生单相断线，及断线后的线路保护区内外故障；
测试要求：1)发生PT断线后，线路保护应正确告警，不应误动；2)发生PT断线后，线路保护装置应闭锁带方向的保护；发生区外故障，线路保护装置不应误动作；发生区内故障其它末闭锁保护应可靠动作。
⑧系统频率偏移
测试方法：分别在第一预设频率(例如：48Hz)和第二预设频率(例如：52Hz)下，
1)模拟线路保护区内各点分别发生单相接地、两相短路、两相接地、三相短路、三相短路接地瞬时性故障；
2)模拟线路保护区外下一级线路分别发生单相接地、两相短路、两相接地、三相短路和三相短路接地瞬时性故障。
测试要求：线路保护装置动作行为不受频率偏移影响，区内故障时保护能正确动作，区外故障保护装置不应发生误动。
⑨线路非全相运行
测试方法：模拟被保护线路因单侧开关偷跳引起的线路非全相运行状态，及非全相运行情况下，模拟线路区内外故障。
测试要求：1)线路非全相运行时，发生单相接地故障，保护装置应能正确动作跳三相；2)线路非全相运行时，线路保护装置不应误动；线路非全相运行时发生区外故障，线路保护装置不应误动。
⑩通道试验
测试方法：1)模拟通道中断，并模拟线路保护区内外故障；2)对于具备双通道自动通信切换功能的线路保护装置，应进行线路故障并发通道切换试验。模拟系统发生各种金属性故障的同时，使主通信通道中断，引起通道切换，中断时刻超前/滞后故障发生时刻(从0ms到10ms)，中断时间为5ms、10ms、50ms；3)进行通信误码试验。线路通过额定负荷，模拟通道发生误码，误码率从第一误码率预设值(例如1E-6)起增加直至保护装置显示通道中断；降低误码，直至保护装置显示通道恢复；在通道发生误码的同时，模拟线路保护区内外故障；4)通道延时变化试验：线路通过额定负荷，模拟通道延时发生变化，从通道第一延时(例如25ms)逐渐变化到通道第二延时(例如45ms)；通道发生延时变化的同时，模拟区内、区外故障。
测试要求：1)通信通道发生中断时，装置应告警并采取可靠的手段保证正常运行及区外故障时线路保护不误动；2)双通道线路保护应按装置设置通道地址码，保护装置自动区分不同通道；3)对于具备双通道自动通信切换功能的保护装置，由于主通道异常切换到备用通道时，装置应告警，通道异常消失后，保护应能够快速恢复正常运行；4)装置所用通道加误码，记录保护告警时的误码；通道误码率优于第一误码率预设值(例如1E-6)时，装置应能正确动作，误码率为优于第二误码率预设值(例如1E-4)时，误码率继续增加，装置动作会更慢直至通道中断，中断恢复后，装置应能很快同步；5)保护装置应具有通道监视功能，如实时记录并累计丢帧、错误帧等通道状态数据，具有通道故障告警功能；6)通道延时发生变化，保护装置应快速重新同步，正常运行及区外故障时保护不应误动；区内故障时，若保护未告警通信异常，应快速切除故障。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种适用于半波长输电线路保护装置的试验系统，下面进行说明。
一种适用于半波长输电线路保护装置的试验系统，其包括：
电气量发送模块，用于基于半波长输电线路的试验验证项目，利用半波长输电线路验证平台将被试保护装置的电气量发送到预先建立的RTDS模拟仿真模型；
试验测试模块，用于基于所述试验验证项目的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求；
预先建立的RTDS模拟仿真模型包括：送端被试保护装置模型、受端被试保护装置模型、半波长输电线路模型及设在所述半波长输电线路模型上的避雷器和快速接地开关。
系统还包括：仿真模型模块，用于建立RTDS模拟仿真模型。
仿真模型模块包括：送端被试保护装置子模块、受端被试保护装置模型子模块及半波长输电线路模型子模块；送端被试保护装置模型子模块，用于在RTDS电力系统元件库中分别选取Generator元件包中的同步发电机模型、Source元件包中的三相交流电源、Transformer元件包中的双绕组变压器模型建立送端被试保护装置模型；受端被试保护装置模型子模块，用于在RTDS电力系统元件库中选取无穷大电源模型作为受端被试保护装置模型；半波长输电线路模型子模块，用于基于线路的导线布置方式和导线参数，建立半波长输电线路模型；在半波长输电线路模型的线路首端和末端处的每隔固定距离处设置避雷器，在线路中部设置至少两组避雷器；同时在线路两端及沿线每隔预设距离设置1组快速接地开关。
电气量发送模块包括：
转化子模块，用于利用RTDS模拟仿真模型的模拟量输出板(GTAO)，将送端被试保护装置模型中的同步发电机模型、双绕组变压器模型和三相交流电源，及避雷器和快速接地开关生成的模拟信号转化为低电压信号；
低电压信号输入子模块，用于将所述低电压信号通过电流电压放大器，放大为与二次采集装置(CT\PT)输出量相等的值，并分别输入送端被试保护装置和受端被试保护装置；
保护位置信号输入子模块，用于将GITO元件输出的保护位置信号分别输入所述送端被试保护装置和所述受端被试保护装置；
动作保护信号输出子模块，用于将所述送端被试保护装置和所述受端被试保护装置输出的动作保护信号输入GTDI元件。
半波长输电线路的试验验证项目，包括以下一种或多种：
区内外金属性故障及断线故障试验，发展及转换性故障试验，区内外经过渡电阻故障试验，线路充电、手合于故障及故障电抗器试验，线路非全相试验试验，CT断线试验，CT饱和试验，PT断线试验，通道试验。
试验测试模块包括：区内外金属性故障及断线故障试验子模块，用于模拟下述故障：
在半波长输电线路的保护区内两端及中间各点模拟单相接地、两相接地、两相短路、三相短路和三相短路接地故障；在距线路送端70％～90％的范围内设置故障点进行故障模拟；在下一级线路送受端母线上模拟单相接地、两相接地、两相短路、三相短路和三相短路接地故障；模拟线路保护区内各点永久性故障，测试重合于故障后保护的动作行为；考虑半波长输电线路被试保护装置重合时间不一致时，线路保护的动作情况；模拟半波长输电线路两端及线路上发生单相、两相及三相断线故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
线路保护区内瞬时金属性单相接地，两侧线路保护装置选相动作；线路保护区内金属性两相短路接地、两相相间短路、三相短路以及三相短路接地故障，线路保护装置跳开三相；保护动作时间要求：三相短路时，出口≤第一三相短路预设时间；近段≤第二三相短路预设时间；中段≤第三三相短路预设时间；远段≤第四三相短路预设时间；末端≤第五三相短路预设时间；单相接地故障，出口≤第一单相接地预设时间；近段≤第二单相接地预设时间；中段≤第三单相接地预设时间；远段≤第四单相接地预设时间；末端≤第五单相接地预设时间；发生线路保护区外故障时，线路保护装置不误动；线路保护独立完成重合后的加速跳闸功能；模拟区内各点永久性金属单相接地故障，装置选相动作；先合断路器合于永久性故障，线路保护应加速动作，跳三相并闭锁重合闸；当线路保护重合时间不一致时，另一套线路保护合于故障后，后重合的线路保护闭锁重合闸；
其中，第一三相短路预设时间小于第二三相短路预设时间，第二三相短路预设时间小于第三三相短路预设时间，第四三相短路预设时间和第五三相短路预设时间大于第二三相短路预设时间且小于第三三相短路预设时间；
第一单相接地预设时间小于第二单相接地预设时间，第二单相接地预设时间小于第三单相接地预设时间，第四单相接地预设时间和第五单相接地预设时间大于第二单相接地预设时间且小于第三单相接地预设时间。
试验测试模块包括：发展及转换性故障试验子模块，用于：模拟下述故障：
线路模拟保护区内同一故障点经不同时间由单相接地故障发展成为两相接地或者三相接地短路故障；模拟被保护线路出口与所连接的母线异名相间经不同时间相继发生单相接地故障的转换性故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
当同一故障点发生单相发展为两相或三相故障时，在第二次故障后发生装置动作跳三相；
保护在发生区内故障后应正确选相动作。
试验测试模块包括：内外经过渡电阻故障试验子模块，用于模拟下述故障：
在线路保护区内两端及沿线模拟经过渡电阻的单相接地、两相短路及三相短路故障；单相接地故障电阻的选择保证故障点故障电流不小于电流预设值；相间短路故障时故障电阻的选择保证故障期间的弧光压降不高于额定电压预设值；模拟线路保护区外母线发生相间短路，弧光压降不高于额定电压预设值；
并判断试验是否同时满足以下条件：
线路保护区内发生单相经过渡电阻接地故障，装置切除故障；当故障点电流不小于电流预设值时，保护选相动作切除故障；当发生相间经过渡电阻短路故障，线路保护装置三跳；线路保护区外发生相间经过渡电阻短路故障，线路保护不误动。
试验测试模块包括：线路充电、手合于故障及故障电抗器试验子模块，用于模拟下述故障：
手合线路受端断路器于受端无穷大模拟系统，模拟空载线路充电过程；分别模拟受端断路器手合时，线路保护区内各点发生金属性单相接地、两相短路接地、两相相间短路、三相短路和三相短路接地故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
线路充电时，线路保护装置不误动；线路保护独立完成手合后加速跳闸功能，合于故障后应快速三跳，动作时间不大于动作时间预设值。
试验测试模块包括：CT断线子模块，用于模拟下述故障：
模拟送端保护用线路电流互感器发生单相断线，及断线后的线路保护区内外断线相
及非断线相故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
当线路分流不均时，不影响CT断线的判别；发生CT断线后，线路保护应告警，线路保护闭锁相关元件，非断线侧发出告警信息；线路保护通过控制字选择是否闭锁相关保护元件；CT断线后，满足动作逻辑时延预设值时两侧三跳。
试验测试模块包括：CT饱和试验子模块，用于模拟下述故障：
模拟线路保护用线路电流互感器由于区内和区外故障发生的饱和；
并判断试验是否同时满足以下条件：
区外故障导致CT饱和，且饱和前正常传变波形时间大于波形预设时间值时，保护装置不发生误动作；区内故障导致CT饱和，且饱和前正常传变波形时间大于波形预设时间值时，保护装置不发生拒动。
试验测试模块包括：PT断线试验子模块，用于模拟下述故障：
模拟线路保护用电压互感器发生单相断线及断线后的线路保护区内外故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
发生PT断线后，线路保护正确告警，不误动；发生PT断线后，线路保护装置应闭锁带方向的保护；当故障发生在区外时，线路保护装置不误动作；当故障发生在区内时，其它末闭锁保护可靠动作。
试验测试模块包括：系统频率偏移试验子模块，用于模拟下述故障：
分别在第一预设频率和第二预设频率下，模拟线路保护区内各点分别发生单相接地、两相短路、两相接地、三相短路及三相短路接地瞬时性故障；模拟线路保护区外下一级线路分别发生单相接地、两相短路、两相接地、三相短路及三相短路接地瞬时性故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
线路非全相运行时，发生单相接地故障，保护装置能正确动作跳三相；线路非全相运行时，线路保护装置不误动；线路非全相运行时发生区外故障，线路保护装置不误动。
试验测试模块包括：线路非全相运行试验子模块，用于模拟下述故障：
模拟被保护线路因单侧开关偷跳引起的线路非全相运行状态，及非全相运行情况下模拟线路区内外故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
线路非全相运行时，发生单相接地故障，保护装置应能正确动作跳三相；线路非全相运行时，线路保护装置不误动；线路非全相运行时发生区外故障，线路保护装置不误动。
试验测试模块包括：通道试验模拟试验子模块，用于模拟下述故障：
模拟通道中断，并模拟线路保护区内外故障；对于具备双通道自动通信切换功能的线路保护装置，进行线路故障并发通道切换试验；模拟系统发生各种金属性故障的同时，使主通信通道中断，引起通道切换，中断时刻超前或滞后故障发生时刻，并按实验要求设置至少2个中断时间；进行通信误码试验；线路通过额定负荷，模拟通道发生误码，误码率从第一误码率预设值起增加直至保护装置显示通道中断；降低误码，直至保护装置显示通道恢复；在通道发生误码的同时，模拟线路保护区内外故障；通道延时变化试验；线路通过额定负荷，模拟通道延时发生变化，延时从25ms逐渐变化到45ms；通道发生延时变化的同时，模拟区内和区外故障；
并判断所述试验是否同时满足以下条件：
通信通道发生中断时，装置告警并保证线路运行及区外故障时线路保护不误动；双通道线路保护按装置设置通道地址码，保护装置自动区分不同通道；对于具备双通道自动通信切换功能的保护装置，由于主通道异常切换到备用通道时，装置告警；通道异常消失后，保护能够快速恢复运行；装置所用通道加误码，记录保护告警时的误码；通道误码率优于第一误码率预设值时，装置动作且误码率优于第二误码率预设值时，误码率继续增加，装置动作速度下降直至通道中断，中断恢复后，被试保护装置保持同步；保护装置具有通道监视功能；通道延时发生变化，保护装置重新同步，正常运行及区外故障时保护不误动；区内故障时，若保护未告警通信异常，切除故障。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备。
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，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：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，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (22)
1.一种适用于保护半波长输电线路的试验方法，其特征在于，包括：
基于半波长输电线路的试验验证项目，将被试保护装置的电气量发送到预先建立的RTDS模拟仿真模型；
基于所述试验验证项目的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求；
所述预先建立的RTDS模拟仿真模型包括：送端被试保护装置模型、受端被试保护装置模型、半波长输电线路模型及设在所述半波长输电线路模型上的避雷器和快速接地开关;
所述RTDS模拟仿真模型的建立，包括：
在RTDS电力系统元件库中分别选取Generator元件包中的同步发电机模型、Source元件包中的三相交流电源、Transformer元件包中的双绕组变压器模型作为所述送端被试保护装置模型；
在RTDS电力系统元件库中选取无穷大电源模型作为受端被试保护装置模型；
基于线路的导线布置方式和导线参数，建立半波长输电线路模型；在所述半波长输电线路模型的线路首端和末端处的每隔固定距离处设置避雷器，在线路中部设置至少两组避雷器；
在线路两端及沿线每隔预设距离设置1组快速接地开关;
所述基于半波长输电线路的试验验证项目，将被试保护装置的电气量发送到预先建立的RTDS模拟仿真模型，包括：
利用RTDS模拟仿真模型的模拟量输出板GTAO，将所述送端被试保护装置模型中的同步发电机模型、双绕组变压器模型和三相交流电源，及所述避雷器和快速接地开关生成的模拟信号转化为低电压信号；
将所述低电压信号通过电流电压放大器，放大为与二次采集装置CT\PT输出量相等的值，并分别输入送端被试保护装置和受端被试保护装置；
将所述RTDS模拟仿真模型的数字量输出板GTDO输出的保护位置信号分别输入所述送端被试保护装置和所述受端被试保护装置；
将所述送端被试保护装置和所述受端被试保护装置输出的动作保护信号输入所述RTDS模拟仿真模型的数字量输入板GTDI;
所述半波长输电线路的试验验证项目，包括以下一个或多个：
区内外金属性故障及断线故障试验，系统频率偏移试验，发展及转换性故障试验，区内外经过渡电阻故障试验，线路充电、手合于故障及故障电抗器试验，线路非全相运行试验，CT断线试验，CT饱和试验，PT断线试验，通道试验。
2.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，基于区内外金属性故障及断线故障的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
在所述半波长输电线路的保护区内两端及中间各点模拟单相接地、两相接地、两相短路、三相短路和三相短路接地故障；在距线路送端70%~90%的范围内设置故障点进行故障模拟；在下一级线路送受端母线上模拟单相接地、两相接地、两相短路、三相短路和三相短路接地故障；模拟线路保护区内各点永久性故障，测试重合于故障后保护的动作行为；考虑半波长输电线路被试保护装置重合时间不一致时，线路保护的动作情况；模拟半波长输电线路两端及线路上发生单相、两相及三相断线故障；
判断所述试验是否同时满足以下条件：
线路保护区内瞬时金属性单相接地，两侧线路保护装置选相动作；线路保护区内金属性两相短路接地、两相相间短路、三相短路以及三相短路接地故障，线路保护装置跳开三相；保护动作时间要求：三相短路时，出口 第一三相短路预设时间；近段/>第二三相短路预设时间；中段/>第三三相短路预设时间；远段/>第四三相短路预设时间；末端/>第五三相短路预设时间；单相接地故障，出口/>第一单相接地预设时间；近段/>第二单相接地预设时间；中段/>第三单相接地预设时间；远段/>第四单相接地预设时间；末端/>第五单相接地预设时间；发生线路保护区外故障时，线路保护装置不误动；线路保护独立完成重合后的加速跳闸功能；模拟区内各点永久性金属单相接地故障，装置选相动作；先合断路器合于永久性故障，线路保护加速动作，跳三相并闭锁重合闸；当线路保护重合时间不一致时，另一套线路保护合于故障后，后重合的线路保护闭锁重合闸；
其中，所述第一三相短路预设时间小于所述第二三相短路预设时间，所述第二三相短路预设时间小于所述第三三相短路预设时间，所述第四三相短路预设时间和所述第五三相短路预设时间大于所述第二三相短路预设时间且小于所述第三三相短路预设时间；
所述第一单相接地预设时间小于所述第二单相接地预设时间，所述第二单相接地预设时间小于所述第三单相接地预设时间，所述第四单相接地预设时间和所述第五单相接地预设时间大于所述第二单相接地预设时间且小于所述第三单相接地预设时间。
3.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，基于发展及转换性故障的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
线路模拟保护区内同一故障点经不同时间由单相接地故障发展成为两相接地或者三相接地短路故障；模拟被保护线路出口与所连接的母线异名相间经不同时间相继发生单相接地故障的转换性故障；
判断所述试验是否同时满足以下条件：
当同一故障点发生单相发展为两相或三相故障时，在第二次故障后发生装置动作跳三相；
保护在发生区内故障后正确选相动作。
4.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，基于区内外经过渡电阻故障的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
在线路保护区内两端及沿线模拟经过渡电阻的单相接地、两相短路及三相短路故障；单相接地故障电阻的选择保证故障点故障电流不小于电流预设值；相间短路故障时故障电阻的选择保证故障期间的弧光压降不高于额定电压预设值；模拟线路保护区外母线发生相间短路，弧光压降不高于额定电压预设值；
判断所述试验是否同时满足以下条件：
线路保护区内发生单相经过渡电阻接地故障，装置切除故障；当故障点电流不小于电流预设值时，保护选相动作切除故障；当发生相间经过渡电阻短路故障，线路保护装置应三跳；线路保护区外发生相间经过渡电阻短路故障，线路保护不误动。
5.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，基于线路充电、手合于故障及故障电抗器的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
手合线路受端断路器于受端无穷大模拟系统，模拟空载线路充电过程；分别模拟受端断路器手合时，线路保护区内各点发生金属性单相接地、两相短路接地、两相相间短路、三相短路和三相短路接地故障；
判断所述试验是否同时满足以下条件：
线路充电时，线路保护装置不误动；线路保护独立完成手合后加速跳闸功能，合于故障后快速三跳，动作时间不大于动作时间预设值。
6.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，基于CT断线的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
模拟送端保护用线路电流互感器发生单相断线，及断线后的线路保护区内外断线相及非断线相故障；
判断所述试验是否同时满足以下条件：
当线路分流不均时，不影响CT断线的判别；发生CT断线后，线路保护告警，线路保护闭锁相关元件，非断线侧发出告警信息；线路保护通过控制字选择是否闭锁相关保护元件；CT断线后，满足动作逻辑时延预设值时两侧三跳。
7.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，基于CT饱和的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
模拟线路保护用线路电流互感器由于区内和区外故障发生的饱和；判断所述试验是否同时满足以下条件：
区外故障导致CT饱和，且饱和前正常传变波形时间大于波形预设时间值时，
保护装置不发生误动作；区内故障导致CT饱和，且饱和前正常传变波形时间大于波形预设时间值时，保护装置不发生拒动。
8.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，基于PT断线的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
模拟线路保护用电压互感器发生单相断线及断线后的线路保护区内外故障；
判断所述试验是否同时满足以下条件：
发生PT断线后，线路保护正确告警，不误动；发生PT断线后，线路保护装置应闭锁带方向的保护；当故障发生在区外时，线路保护装置不误动作；当故障发生在区内时，其它末闭锁保护可靠动作。
9.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，基于系统频率偏移的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
分别在第一预设频率和第二预设频率下，模拟线路保护区内各点分别发生单相接地、两相短路、两相接地、三相短路及三相短路接地瞬时性故障；模拟线路保护区外下一级线路分别发生单相接地、两相短路、两相接地、三相短路及三相短路接地瞬时性故障；其中，所述第一预设频率小于所述第二预设频率；
判断所述试验是否同时满足以下条件：
线路保护装置动作行为不受频率偏移影响，区内故障时保护能正确动作，区外故障
保护装置不发生误动。
10.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，基于模拟线路非全相运行的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
模拟被保护线路因单侧开关偷跳引起的线路非全相运行状态，及非全相运行情况下模拟线路区内外故障；
判断所述试验是否同时满足以下条件：
线路非全相运行时，发生单相接地故障，保护装置能正确动作跳三相；线路非全相运行时，线路保护装置不误动；线路非全相运行时发生区外故障，线路保护装置不误动。
11.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，基于通道试验的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求，包括：
模拟下述故障，执行试验：
模拟通道中断，并模拟线路保护区内外故障；对于具备双通道自动通信切换功能的线路保护装置，进行线路故障并发通道切换试验；模拟系统发生各种金属性故障的同时，使主通信通道中断，引起通道切换，中断时刻超前或滞后故障发生时刻，并按试验要求设置至少2个中断时间；进行通信误码试验；线路通过额定负荷，模拟通道发生误码，误码率从第一误码率预设值起增加直至保护装置显示通道中断；降低误码，直至保护装置显示通道恢复；在通道发生误码的同时，模拟线路保护区内外故障；通道延时变化试验；线路通过额定负荷，模拟通道延时发生变化，从通道第一延时逐渐变化到通道第二延时；通道发生延时变化的同时，模拟区内和区外故障；其中，所述通道第一延时小于所述通道第二延时；
判断所述试验是否同时满足以下条件：
通信通道发生中断时，装置告警并保证线路运行及区外故障时线路保护不误动；双通道线路保护按装置设置通道地址码，保护装置自动区分不同通道；对于具备双通道自动通信切换功能的保护装置，由于主通道异常切换到备用通道时，装置告警；通道异常消失后，保护能够快速恢复运行；装置所用通道加误码，记录保护告警时的误码；通道误码率优于第一误码率预设值时，装置动作且误码率优于第二误码率预设值时，误码率继续增加，装置动作速度下降直至通道中断，中断恢复后，被试保护装置保持同步；保护装置具有通道监视功能；通道延时发生变化，保护装置重新同步，正常运行及区外故障时保护不误动；区内故障时，若保护未告警通信异常，切除故障。
12.一种适用于半波长输电线路保护装置的试验系统，其特征在于，包括：
电气量发送模块，用于基于半波长输电线路的试验验证项目，利用半波长输电线路验证平台将被试保护装置的电气量发送到预先建立的RTDS模拟仿真模型；
试验测试模块，用于基于所述试验验证项目的测试方法，执行试验，并判断所述试验是否满足所述试验验证项目的测试要求；
所述预先建立的RTDS模拟仿真模型包括：送端被试保护装置模型、受端被试保护装置模型、半波长输电线路模型及设在所述半波长输电线路模型上的避雷器和快速接地开关;
还包括：仿真模型模块，用于建立RTDS模拟仿真模型；
所述仿真模型模块包括：送端被试保护装置子模块、受端被试保护装置模型子模块及半波长输电线路模型子模块；
所述送端被试保护装置模型子模块，用于在RTDS电力系统元件库中分别选取Generator元件包中的同步发电机模型、Source元件包中的三相交流电源、Transformer元件包中的双绕组变压器模型建立送端被试保护装置模型；
所述受端被试保护装置模型子模块，用于在RTDS电力系统元件库中选取无穷大电
源模型作为受端被试保护装置模型；
所述半波长输电线路模型子模块，用于基于线路的导线布置方式和导线参数，建立所述半波长输电线路模型；
在所述半波长输电线路模型的线路首端和末端处的每隔固定距离处设置避雷器，在线路中部设置至少两组避雷器；
同时在线路两端及沿线每隔预设距离设置1组快速接地开关;
所述电气量发送模块，包括：
转化子模块，用于利用RTDS模拟仿真模型的模拟量输出板GTAO，将所述送端被试保护装置模型中的同步发电机模型、双绕组变压器模型和三相交流电源，及所述避雷器和快速接地开关生成的模拟信号转化为低电压信号；
低电压信号输入子模块，用于将所述低电压信号通过电流电压放大器，放大为与二次采集装置CT\PT输出量相等的值，并分别输入送端被试保护装置和受端被试保护装置；
保护位置信号输入子模块，用于将GITO元件输出的保护位置信号分别输入所述送端被试保护装置和所述受端被试保护装置；
动作保护信号输出子模块，用于将所述送端被试保护装置和所述受端被试保护装置输出的动作保护信号输入GTDI元件;
所述半波长输电线路的试验验证项目，包括以下一个或多个：
区内外金属性故障及断线故障试验，系统频率偏移试验，发展及转换性故障试验，区内外经过渡电阻故障试验，线路充电、手合于故障及故障电抗器试验，线路非全相运行试验，CT断线试验，CT饱和试验，PT断线试验和通道试验。
13.根据权利要求12所述的试验系统，其特征在于，所述试验测试模块包括：区内外金属性故障及断线故障试验子模块，用于模拟下述故障：
在所述半波长输电线路的保护区内两端及中间各点模拟单相接地、两相接地、两相短路、三相短路和三相短路接地故障；在距线路送端70%~90%的范围内设置故障点进行故障模拟；在下一级线路送受端母线上模拟单相接地、两相接地、两相短路、三相短路和三相短路接地故障；模拟线路保护区内各点永久性故障，测试重合于故障后保护的动作行为；考虑半波长输电线路被试保护装置重合时间不一致时，线路保护的动作情况；模拟半波长输电线路两端及线路上发生单相、两相及三相断线故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
线路保护区内瞬时金属性单相接地，两侧线路保护装置选相动作；线路保护区内金属性两相短路接地、两相相间短路、三相短路以及三相短路接地故障，线路保护装置跳开三相；保护动作时间要求：三相短路时，出口第一三相短路预设时间；近段/>第二三相短路预设时间；中段/>第三三相短路预设时间；远段/>第四三相短路预设时间；末端/>第五三相短路预设时间；单相接地故障，出口/>第一单相接地预设时间；近段/>第二单相接地预设时间；中段/>第三单相接地预设时间；远段/>第四单相接地预设时间；末端/>第五单相接地预设时间； 发生线路保护区外故障时，线路保护装置不误动；线路保护独立完成重合后的加速跳闸功能；模拟区内各点永久性金属单相接地故障，装置选相动作；先合断路器合于永久性故障，线路保护应加速动作，跳三相并闭锁重合闸；当线路保护重合时间不一致时，另一套线路保护合于故障后，后重合的线路保护闭锁重合闸；
其中，所述第一三相短路预设时间小于所述第二三相短路预设时间，所述第二三相短路预设时间小于所述第三三相短路预设时间，所述第四三相短路预设时间和所述第五三相短路预设时间大于所述第二三相短路预设时间且小于所述第三三相短路预设时间；
所述第一单相接地预设时间小于所述第二单相接地预设时间，所述第二单相接地预设时间小于所述第三单相接地预设时间，所述第四单相接地预设时间和所述第五单相接地预设时间大于所述第二单相接地预设时间且小于所述第三单相接地预设时间。
14.根据权利要求12所述的试验系统，其特征在于，所述试验测试模块包括：发展及转换性故障试验子模块，用于模拟下述故障：
线路模拟保护区内同一故障点经不同时间由单相接地故障发展成为两相接地或者三相接地短路故障；模拟被保护线路出口与所连接的母线异名相间经不同时间相继发生单相接地故障的转换性故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
当同一故障点发生单相发展为两相或三相故障时，在第二次故障后发生装置动作跳三相；
保护在发生区内故障后应正确选相动作。
15.根据权利要求12所述的试验系统，其特征在于，所述试验测试模块包括：区内外经过渡电阻故障试验子模块，用于模拟下述故障：
在线路保护区内两端及沿线模拟经过渡电阻的单相接地、两相短路及三相短路故障；单相接地故障电阻的选择保证故障点故障电流不小于电流预设值；相间短路故障时故障电阻的选择保证故障期间的弧光压降不高于额定电压预设值；模拟线路保护区外母线发生相间短路，弧光压降不高于额定电压预设值；
并判断试验是否同时满足以下条件：
线路保护区内发生单相经过渡电阻接地故障，装置切除故障；当故障点电流不小于电流预设值时，保护选相动作切除故障；当发生相间经过渡电阻短路故障，线路保护装置三跳；线路保护区外发生相间经过渡电阻短路故障，线路保护不误动。
16.根据权利要求12所述的试验系统，其特征在于，所述试验测试模块包括：线
路充电、手合于故障及故障电抗器试验子模块，用于模拟下述故障：
手合线路受端断路器于受端无穷大模拟系统，模拟空载线路充电过程；分别模拟受端断路器手合时，线路保护区内各点发生金属性单相接地、两相短路接地、两相相间短路、三相短路和三相短路接地故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
线路充电时，线路保护装置不误动；线路保护独立完成手合后加速跳闸功能，合于故障后应快速三跳，动作时间不大于动作时间预设值。
17.根据权利要求12所述的试验系统，其特征在于，所述试验测试模块包括：CT断线试验子模块，用于模拟下述故障：
模拟送端保护用线路电流互感器发生单相断线，及断线后的线路保护区内外断线相及非断线相故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
当线路分流不均时，不影响CT断线的判别；发生CT断线后，线路保护应告警，
线路保护闭锁相关元件，非断线侧发出告警信息；线路保护通过控制字选择是否闭锁相关保护元件；CT断线后，满足动作逻辑时延预设值时两侧三跳。
18.根据权利要求12所述的试验系统，其特征在于，所述试验测试模块包括：CT饱和试验子模块，用于模拟下述故障：
模拟线路保护用线路电流互感器由于区内和区外故障发生的饱和；
并判断试验是否同时满足以下条件：
区外故障导致CT饱和，且饱和前正常传变波形时间大于波形预设时间值时，保护装置不发生误动作；区内故障导致CT饱和，且饱和前正常传变波形时间大于波形预设时间值时，保护装置不发生拒动。
19.根据权利要求12所述的试验系统，其特征在于，所述试验测试模块包括：PT断线试验子模块，用于模拟下述故障：
模拟线路保护用电压互感器发生单相断线及断线后的线路保护区内外故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
发生PT断线后，线路保护正确告警，不误动；发生PT断线后，线路保护装置应闭锁带方向的保护；当故障发生在区外时，线路保护装置不误动作；当故障发生在区内时，其它末闭锁保护可靠动作。
20.根据权利要求12所述的试验系统，其特征在于，所述试验测试模块包括：系统频率偏移试验子模块，用于模拟下述故障：
分别在第一预设频率和第二预设频率下，模拟线路保护区内各点分别发生单相接地、两相短路、两相接地、三相短路及三相短路接地瞬时性故障；模拟线路保护区外下一级线路分别发生单相接地、两相短路、两相接地、三相短路及三相短路接地瞬时性故障；其中，所述第一预设频率小于所述第二预设频率；
判断所述试验是否同时满足以下条件：
线路保护装置动作行为不受频率偏移影响，区内故障时保护能正确动作，区外故障
保护装置不发生误动。
21.根据权利要求12所述的试验系统，其特征在于，所述试验测试模块包括：线路非全相运行试验子模块，用于模拟下述故障：
模拟被保护线路因单侧开关偷跳引起的线路非全相运行状态，及非全相运行情况下模拟线路区内外故障；
并判断试验是否同时满足以下条件：
线路非全相运行时，发生单相接地故障，保护装置应能正确动作跳三相；线路非全相运行时，线路保护装置不误动；线路非全相运行时发生区外故障，线路保护装置不误动。
22.根据权利要求12所述的试验系统，其特征在于，所述试验测试模块包括：通道试验子模块，用于模拟下述故障：
模拟通道中断，并模拟线路保护区内外故障；对于具备双通道自动通信切换功能的线路保护装置，进行线路故障并发通道切换试验；模拟系统发生各种金属性故障的同时，使主通信通道中断，引起通道切换，中断时刻超前或滞后故障发生时刻，并按试验要求设置至少2个中断时间；进行通信误码试验；线路通过额定负荷，模拟通道发生误码，误码率从第一误码率预设值起增加直至保护装置显示通道中断；降低误码，直至保护装置显示通道恢复；在通道发生误码的同时，模拟线路保护区内外故障；通道延时变化试验；线路通过额定负荷，模拟通道延时发生变化，从通道第一延时逐渐变化到通道第二延时；通道发生延时变化的同时，模拟区内和区外故障；其中，所述通道第一延时小于所述通道第二延时；
并判断所述试验是否同时满足以下条件：
通信通道发生中断时，装置告警并保证线路运行及区外故障时线路保护不误动；双通道线路保护按装置设置通道地址码，保护装置自动区分不同通道；对于具备双通道自动通信切换功能的保护装置，由于主通道异常切换到备用通道时，装置告警；通道异常消失后，保护能够快速恢复运行；装置所用通道加误码，记录保护告警时的误码；通道误码率优于第一误码率预设值时，装置动作且误码率优于第二误码率预设值时，误码率继续增加，装置动作速度下降直至通道中断，中断恢复后，被试保护装置保持同步；保护装置具有通道监视功能；通道延时发生变化，保护装置重新同步，正常运行及区外故障时保护不误动；区内故障时，若保护未告警通信异常，切除故障。
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|---|---|---|---|---|
| CN111831553B (zh) * | 2020-06-09 | 2023-05-30 | 许继集团有限公司 | 一种多功能集成自动仿真测试的测试系统及测试方法 |
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| CN108535634A (zh) | 2018-09-14 |
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