CN112865315A - 一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法，该种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法包括基于继电保护基本原理以及安措操作特点构建适用于信号仿真的智能变电站保护原理模型，然后基于安全措施票上的操作步骤设置相关模块的参数值用以模拟安措操作过程，最后运行仿真完成安措操作校验，安全措施票简称安措票。通过上述方式，本发明可以对安措操作的每个步骤进行预演，并直观的检验是否有保护误动或误闭锁的情况发生，可以应用于不同厂家生产的、使用不同保护原理的保护装置，具有良好的复用性。

Description

一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法

技术领域

本发明涉及应用于智能变电站安全措施操作防误的技术领域，特别是涉及一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法。

背景技术

在现阶段，智能变电站已得到了广泛应用，相比于传统变电站通过电缆连接一、二次设备进行通信，智能变电站根据IEC61850标准，采用光纤传输采样值(SV)报文、面向通用对象的变电站事件(GOOSE)报文的方式来进行变电站一次设备和二次设备的通信，虚端子的对应关系替代了传统二次设备间电缆的连通，通过改变软压板的开关状态实现了二次设备间连接的开通与关断，因此，二次安全措施操作(简称安措操作)就转变为检修硬压板、软压板的操作组合，由于没有实体，所以并不直观，因而有可能造成检修人员的误操作，因此，需要一种直观的方法校验智能变电站二次安措操作步骤的正确性针对，避免隔离不充分、造成误动/拒动风险等情况的出现。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法，可以对安措操作的每个步骤进行预演，并直观的检验是否有保护误动或误闭锁的情况发生，可以应用于不同厂家生产的、使用不同保护原理的保护装置，具有良好的复用性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法，该种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法包括基于继电保护基本原理以及安措操作特点构建适用于信号仿真的智能变电站保护原理模型，然后基于安全措施票上的操作步骤设置相关模块的参数值用以模拟安措操作过程，最后运行仿真完成安措操作校验，安全措施票简称安措票。

优选的是，所述继电保护基本原理是指：电流保护、距离保护、差动保护等类型的继电保护装置的保护动作原理，继电保护装置的动作过程在实质上是保护装置根据接收到的SV信号进行一系列的逻辑判断后得到动作信号，进而传递到对应的智能终端并产生跳闸出口的过程。

优选的是，所述安措操作特点是指：安措操作是由各个功能压板、软压板和硬压板的投、退操作组合完成的，在实际装置中，压板的投、退操作会影响继电保护装置中报文的接收情况以及检修状态。

优选的是，所述智能变电站保护原理模型通过简化继电保护装置的保护动作过程并将其抽象成信号流通模型构建而成，模型首先以间隔为单位进行创建，每个间隔内包括合并单元、保护装置、智能终端、软压板和硬压板等部分，之后按照各间隔之间的信号流通关系以及各个压板对于信号流通的影响构建全站的保护原理模型。

优选的是，所述模拟安措操作过程是指：按照安措票上的压板操作顺序设置仿真模型中对应的模块值，以达到预演安措过程的效果。

优选的是，所述完成安措操作校验是指：依据仿真运行的结果得到被校验的安措票是否存在误动风险、拒动风险以及误闭锁风险的结论。

优选的是，所述继电保护装置的保护动作过程的简化是指：在仿真中不关注实际保护装置具体的整定参数值，而是由合并单元模型直接发出数字信号代替实际中包含具体数值信息的电压、电流信号，合并单元发送的数字信号值为1时表示电压、电流信号为故障信号，系统处于故障状态；值为0时表示系统处于正常状态，即没有故障，进行校验时直接控制安措操作涉及的间隔的合并单元发出故障信号，其余间隔的合并单元发出正常信号，如果信号成功到达了智能终端并出口，则认为保护产生动作。

仿真校验流程，其具体步骤如下：

(1)根据安措票的操作对象，调用涉及的全部IED、软压板和检修硬压板模块，各模块是根据仿真校核原理预先创建完成的；

(2)通过变电站配置描述SCD文件获取虚回路连接关系，并结合软压板与检修硬压板的功能逻辑，完成模块之间的连线；

(3)根据安措操作涉及的设备状态，设置每个IED模块的软压板、检修硬压板开关值，根据检修任务确定检修设备集合，将对应的受检修影响标识设置为真，并给检修设备所在的间隔发送故障信号；

(4)由安措票得到安措操作的软压板、检修硬压板的操作步骤，通过更改软压板与硬压板的开关值来完成压板开关的功能；

(5)对于每一步安措操作，检查其是否造成了保护动作或闭锁，如果发生保护动作或闭锁，则认为该安措操作是不安全的，需检查并更改安措票后重复进行步骤(3)，直至完成安措操作过程，并且无误动或误闭锁发生；

(6)在完成全部安措操作之后，校验每个IED模块的受检修影响标识，并将之与校核开始时设置的标识进行对比，如出现新的标识为“检修”的IED模块，则认为安措操作隔离不完全，需更改安措票，并返回步骤(3)，否则认为隔离校核通过。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

可以对安措操作的每个步骤进行预演，并直观的检验是否有保护误动或误闭锁的情况发生；

通过继电保护基本原理进行建模并且仅使用能够影响保护动作与闭锁的虚端子与压板，因此可以应用于不同厂家生产的、使用不同保护原理的保护装置，具有良好的复用性。

附图说明

图1为合并单元模块示意图。

图2为线路保护模块示意图。

图3为母线保护模块示意图。

图4为SV接收软压板模块示意图。

图5为保护闭锁状态更新原理图。

图6为检修硬压板模块示意图。

图7为受检修影响状态更新原理图。

图8为仿真校验流程图。

图9为线路保护退出与投入的安措操作校验结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明较佳实施例进行详细阐述，以使发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图9，本发明实施例包括：

一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法，该种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法包括基于继电保护基本原理以及安措操作特点构建适用于信号仿真的智能变电站保护原理模型，然后基于安全措施票上的操作步骤设置相关模块的参数值用以模拟安措操作过程，最后运行仿真完成安措操作校验，安全措施票简称安措票。

所述继电保护基本原理是指：电流保护、距离保护、差动保护等类型的继电保护装置的保护动作原理，继电保护装置的动作过程在实质上是保护装置根据接收到的SV信号进行一系列的逻辑判断后得到动作信号，进而传递到对应的智能终端并产生跳闸出口的过程。

所述安措操作特点是指：安措操作是由各个功能压板、软压板和硬压板的投、退操作组合完成的，在实际装置中，压板的投、退操作会影响继电保护装置中报文的接收情况以及检修状态。

所述智能变电站保护原理模型通过简化继电保护装置的保护动作过程并将其抽象成信号流通模型构建而成，模型首先以间隔为单位进行创建，每个间隔内包括合并单元、保护装置、智能终端、软压板和硬压板等部分，之后按照各间隔之间的信号流通关系以及各个压板对于信号流通的影响构建全站的保护原理模型。

所述模拟安措操作过程是指：按照安措票上的压板操作顺序设置仿真模型中对应的模块值，以达到预演安措过程的效果。

所述完成安措操作校验是指：依据仿真运行的结果得到被校验的安措票是否存在误动风险、拒动风险以及误闭锁风险的结论。

所述继电保护装置的保护动作过程的简化是指：在仿真中不关注实际保护装置具体的整定参数值，而是由合并单元模型直接发出数字信号代替实际中包含具体数值信息的电压、电流信号，合并单元发送的数字信号值为1时表示电压、电流信号为故障信号，系统处于故障状态；值为0时表示系统处于正常状态，即没有故障，进行校验时直接控制安措操作涉及的间隔的合并单元发出故障信号，其余间隔的合并单元发出正常信号，如果信号成功到达了智能终端并出口，则认为保护产生动作。

在智能变电站保护原理模型中，将软压板和硬压板投、退操作实现为控制模型中的信号流通，通过判断信号是否能够传递到断路器即可判断保护是否能动作，再结合本间隔是否处在检修状态等条件判定产生的动作情况是处在正常状态还是误动、拒动的异常状态。

合并单元在智能变电站二次设备中主要承担的是发送SV报文的功能，因此在智能变电站保护原理模型中，将合并单元看作故障信号发生模块，发送的数字信号值为1时表示电压、电流信号为故障信号，系统处于故障状态；值为0时表示系统处于正常状态，即没有故障，其基于simulink的实现如图1所示。

由简化思路，线路保护可以等效为数值判断模块和或门的组合，通过判断接入信号的数值来判别虚回路的连通及传输信号是否带检修标识，其基于simulink的实现如图2所示。

母线保护的建模方法与线路保护类似，通过数值判断对发送到母线保护的各个线路电流，母联电流，母线电压信号等进行检修状态与是否连通的判断，再发送相应的跳闸信号，不同之处在于，母线保护需要根据刀闸位置判断对应的间隔接入的是哪一条母线，并将跳闸信号送给对应的间隔智能终端，其基于simulink的实现如图3所示。

软压板的功能为截断信号的流动，因此软压板模型只需能更改信号的数值使之无法通过数值判断，即可实现“阻断”的效果，其基于simulink的实现如图4所示。

线路间隔的SV接收软压板左端连接合并单元，右端连接线路保护，其它软压板，应按照对应功能，接入相应的信号通路中，“阻断”故障信号的效果不仅仅限于保护不动作，同时还应使得保护不闭锁，图5所示为软压板与检修硬压板状态对于保护闭锁模块的更新作用，当SV接收软压板退出时，保持保护闭锁状态为不闭锁。

如图6所示为智能终端检修硬压板作用于输入信号的示意，将检修硬压板的状态值与信号相乘，改变信号值，以达到使信号带检修标识的作用。本方法中设定负信号值为带检修标识的信号，实际的保护装置处理检修状态的原理是通过对比两个IED间报文的检修位实现检修逻辑，因此，通过让每个IED的检修硬压板，在接收信号与传出信号时对信号各作用一次，使信号变负，可以实现IED仅处理相同检修状态的报文的功能。

受检修影响标识主要用于安措隔离校核，因此，在其建模过程中，任意两个相互连通的IED的受检修影响标识的连接方式是相同的，模型需要满足某个IED的“检修”状态可以更改连通的相邻IED的受检修影响标识为“检修”，但是“非检修”状态不能对其它标识产生影响，如图7为两相邻IED的状态标识连接，以A、B分别表示两个不同的IED检修标识，通过Switch的逻辑判别保证了“检修”状态可以改变连通的“未检修”状态，但反之则不能改变。

仿真校验流程如图8所示，其具体步骤如下：

(1)根据安措票的操作对象，调用涉及的全部IED、软压板和检修硬压板模块，各模块是根据仿真校核原理预先创建完成的；

(2)通过变电站配置描述SCD文件获取虚回路连接关系，并结合软压板与检修硬压板的功能逻辑，完成模块之间的连线；

(3)根据安措操作涉及的设备状态，设置每个IED模块的软压板、检修硬压板开关值，根据检修任务确定检修设备集合，将对应的受检修影响标识设置为真，并给检修设备所在的间隔发送故障信号；

(4)由安措票得到安措操作的软压板、检修硬压板的操作步骤，通过更改软压板与硬压板的开关值来完成压板开关的功能；

(5)对于每一步安措操作，检查其是否造成了保护动作或闭锁，如果发生保护动作或闭锁，则认为该安措操作是不安全的，需检查并更改安措票后重复进行步骤(3)，直至完成安措操作过程，并且无误动或误闭锁发生；

(6)在完成全部安措操作之后，校验每个IED模块的受检修影响标识，并将之与校核开始时设置的标识进行对比，如出现新的标识为“检修”的IED模块，则认为安措操作隔离不完全，需更改安措票，并返回步骤(3)，否则认为隔离校核通过。

以线路保护为例，根据某一线路间隔内A套保护退出与投入的安措操作过程，对创建好的信号仿真模型的预期功能进行验证，根据安措校核流程，创建完成仿真模型，然后，对各个模块初始值进行预设：将全部的软压板设置为投入状态；全部的检修硬压板设置为“未检修”状态；设置每个IED的受检修影响标识为“不受检修影响”；设置保护闭锁标识为“不闭锁”；将闭锁重合闸信号设置为“闭锁”。

图9为线路保护退出与投入的安措操作的校验结果，在仿真中，按照每秒1步的时间间隔进行逐步安措操作，改变压板的开关状态，为了便于观察，将涉及的全部压板的状态以及跳闸信号整合成一张信号图，图9中信号1-12的含义如表1所示，其中软压板的信号值为1表示压板投入，为0表示压板退出，检修硬压板的值为1表示未投入检修，为-1时表示投入检修。

表1 线路保护退出与投入的安措操作

由图2可以看出，在整个安措操作过程中，线路间隔内部的跳闸信号与母线保护发送给该线路的支路切除信号均为0，即无保护动作，同样，保护的闭锁情况也始终保持不闭锁的状态。

本发明一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法，可以对安措操作的每个步骤进行预演，并直观的检验是否有保护误动或误闭锁的情况发生，通过继电保护基本原理进行建模并且仅使用能够影响保护动作与闭锁的虚端子与压板，因此可以应用于不同厂家生产的、使用不同保护原理的保护装置，具有良好的复用性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法，其特征在于：该种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法包括基于继电保护基本原理以及安措操作特点构建适用于信号仿真的智能变电站保护原理模型，然后基于安全措施票上的操作步骤设置相关模块的参数值用以模拟安措操作过程，最后运行仿真完成安措操作校验，安全措施票简称安措票。

2.根据权利要求1所述的一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法，其特征在于：所述继电保护基本原理是指：电流保护、距离保护、差动保护等类型的继电保护装置的保护动作原理，继电保护装置的动作过程在实质上是保护装置根据接收到的SV信号进行一系列的逻辑判断后得到动作信号，进而传递到对应的智能终端并产生跳闸出口的过程。

3.根据权利要求1所述的一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法，其特征在于：所述安措操作特点是指：安措操作是由各个功能压板、软压板和硬压板的投、退操作组合完成的，在实际装置中，压板的投、退操作会影响继电保护装置中报文的接收情况以及检修状态。

4.根据权利要求1所述的一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法，其特征在于：所述智能变电站保护原理模型通过简化继电保护装置的保护动作过程并将其抽象成信号流通模型构建而成，模型首先以间隔为单位进行创建，每个间隔内包括合并单元、保护装置、智能终端、软压板和硬压板等部分，之后按照各间隔之间的信号流通关系以及各个压板对于信号流通的影响构建全站的保护原理模型。

5.根据权利要求1所述的一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法，其特征在于：所述模拟安措操作过程是指：按照安措票上的压板操作顺序设置仿真模型中对应的模块值，以达到预演安措过程的效果。

6.根据权利要求1所述的一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法，其特征在于：所述完成安措操作校验是指：依据仿真运行的结果得到被校验的安措票是否存在误动风险、拒动风险以及误闭锁风险的结论。

7.根据权利要求4所述的一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法，其特征在于：所述继电保护装置的保护动作过程的简化是指：在仿真中不关注实际保护装置具体的整定参数值，而是由合并单元模型直接发出数字信号代替实际中包含具体数值信息的电压、电流信号，合并单元发送的数字信号值为1时表示电压、电流信号为故障信号，系统处于故障状态；值为0时表示系统处于正常状态，即没有故障，进行校验时直接控制安措操作涉及的间隔的合并单元发出故障信号，其余间隔的合并单元发出正常信号，如果信号成功到达了智能终端并出口，则认为保护产生动作。

8.根据权利要求1所述的一种基于信号仿真的智能变电站安全措施操作校核方法，其特征在于：仿真校验流程，其具体步骤如下：

(1)根据安措票的操作对象，调用涉及的全部IED、软压板和检修硬压板模块，各模块是根据仿真校核原理预先创建完成的；

(2)通过变电站配置描述SCD文件获取虚回路连接关系，并结合软压板与检修硬压板的功能逻辑，完成模块之间的连线；

(3)根据安措操作涉及的设备状态，设置每个IED模块的软压板、检修硬压板开关值，根据检修任务确定检修设备集合，将对应的受检修影响标识设置为真，并给检修设备所在的间隔发送故障信号；

(4)由安措票得到安措操作的软压板、检修硬压板的操作步骤，通过更改软压板与硬压板的开关值来完成压板开关的功能；

(5)对于每一步安措操作，检查其是否造成了保护动作或闭锁，如果发生保护动作或闭锁，则认为该安措操作是不安全的，需检查并更改安措票后重复进行步骤(3)，直至完成安措操作过程，并且无误动或误闭锁发生；

(6)在完成全部安措操作之后，校验每个IED模块的受检修影响标识，并将之与校核开始时设置的标识进行对比，如出现新的标识为“检修”的IED模块，则认为安措操作隔离不完全，需更改安措票，并返回步骤(3)，否则认为隔离校核通过。

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