CN113295942B - 一种继电保护装置定值校核系统及校核方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种继电保护装置定值校核系统及校核方法，主要解决现有继电保护装置定值校核效率低、使用不方便的问题。该系统包括用于发电厂/变电站电气一次设备的数字化建模、输出设备运行二次电压、电流模拟量的数字动态仿真平台，与数字动态仿真平台相连用于信号传输的实时通讯装置，与实时通讯装置相连用于将数字信号转换为模拟信号的信号转换装置，与信号转换装置相连用于将信号进行放大的功率放大器，与功率放大器相连的多个继电保护装置，以及与每个继电保护装置相连的模拟断路器；其中所述模拟断路器还与数字动态仿真平台相连。本发明的校核系统能够同步输出仿真系统中的多个电压电流模拟量，实现对多套继电保护装置的定值校核，效率高。

Description

一种继电保护装置定值校核系统及校核方法
技术领域
本发明涉及继电保护装置技术领域，具体地说，是涉及一种继电保护装置定值校核系统及校核方法。
背景技术
当电力系统中的电力元件(如发电机、变压器等)或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，继电保护装置能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展。继电保护装置定值是决定其能否正确动作的关键因素。继电保护装置定值在整定计算、定值输入等环节都可能出现错误，需要对正式定值进行校核；随着电力系统接线方式的变化和电网规模的变化，原有的继电保护装置定值能否满足新系统的需要，也需要进行校核。
常规的继电保护定值校核一般是采样继电保护测试仪进行校验，有以下缺点：(1)一次只能进行一台继电保护装置的校验，效率不高；(2)只能根据计算出的保护定值和继电保护装置逻辑框图进行保护定值及逻辑校验，无法校验保护定值本身是否合理，涉及面窄；(3)操作人员需要深入理解不同保护的原理及逻辑，对操作人员的专业技能要求高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种继电保护装置定值校核系统及校核方法，主要解决现有继电保护装置定值校核效率低、使用不方便的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种继电保护装置定值校核系统，包括用于发电厂/变电站电气一次设备的数字化建模、输出设备运行二次电压、电流模拟量的数字动态仿真平台，与数字动态仿真平台相连用于信号传输的实时通讯装置，与实时通讯装置相连用于将数字信号转换为模拟信号的信号转换装置，与信号转换装置相连用于将信号进行放大的功率放大器，与功率放大器相连的待校核的多个继电保护装置，以及与每个继电保护装置相连的模拟断路器；其中所述模拟断路器还与数字动态仿真平台相连。
基于上述校核系统，本发明还提供了一种继电保护装置定值校核系统的校核方法，包括如下步骤：
(S1)根据电气一次设备实际参数在在数字动态仿真平台中进行建模；
(S2)在建模后的系统中进行不同故障类型及故障点的开环仿真；并判断仿真结果是否匹配；
(S3)如果仿真结果不匹配，则分析原因修改配置，返回上一步；如果仿真结果匹配则进行下一步；
(S4)接入待校核继电保护装置，利用数字动态仿真平台模拟系统空载及分别带不同负荷正常运行情况，并计算采样误差；
(S5)如果误差大于设定值，检查原因并改正，返回上一步；如果误差小于或等于设定值，则进行下一步；
(S6)依次进行故障点闭环仿真模拟，直到所有故障点模拟完毕，结束本次校核。
进一步地，在所述步骤(S1)中，数字动态仿真平台的建模是根据从继电保护装置定值所涉及系统及电气一次设备参数、主接线方式收集整理的数据参数进行的。
进一步地，在所述步骤(S2)中，所述仿真结果是通过开环仿真，录取故障波形，分析故障波形是否正确完整。
进一步地，在所述步骤(S4)中，待校核继电保护装置的具体接入方法为：将待校核保护定值输入与生产现场一致的保护装置中；按照电力系统正常运行方式，根据保护定值投入保护装置功能连片、出口连片；连接继电保护仿真系统功率放大器至待校核保护装置相关电流、电压回路接线，连接待校核保护装置所控制断路器分合闸位置至继电保护仿真系统开关量输入模块接线。
进一步地，在所述步骤(S4)中，所述采样误差通过记录在系统空载、分别带不同负荷时保护装置电压、电流模拟量采样值，与仿真系统中计算出的电压、电流值比较获得。
进一步地，在所述步骤(S6)中，在进行每个故障点闭环仿真时，记录待校核保护装置动作情况，导出保护装置故障波形，分析保护动作是否正确；如果不正确，分析原因，修改保护定值，再返回进行本次相同故障模拟，如果正确，则进行下一故障点模拟。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的校验系统能够同步输出仿真系统中的多个电压、电流模拟量，实现对多套继电保护装置的定值校核，效率高。不但能对继电保护装置原理、逻辑等是否存在缺陷进行校验，也可以对继电保护定值整定计算是否合理进行评估，用途广。同时只需要操作人员在数字动态仿真平台进行系统运行状态、故障点的设置并查看保护动作结果即可进行保护定值的校核，使用方便。
(2)本发明提供的校验方法能够实现对应用继电保护装置的电力系统各种电气设备故障的真实模拟，并将故障相关模拟量输入待校核继电保护装置，根据保护装置动作情况分析保护定值是否正确，能够避免操作人员主观意识对定值校核结果的影响，保证定值计算的准确性。
附图说明
图1为本发明的整体结构原理框图。
图2为本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
如图1所示，本发明公开的一种继电保护装置定值校核系统，包括用于发电厂/变电站电气一次设备的数字化建模、输出设备运行二次电压、电流模拟量的数字动态仿真平台，与数字动态仿真平台相连用于信号传输的实时通讯装置，与实时通讯装置相连用于将数字信号转换为模拟信号的信号转换装置，与信号转换装置相连用于将信号进行放大的功率放大器，与功率放大器相连的待校核的多个继电保护装置，以及与每个继电保护装置相连的模拟断路器；其中所述模拟断路器还与数字动态仿真平台相连。
数字动态仿真平台进行发电厂/变电站电气一次设备的数字化建模，利用matlab电磁暂态计算，实现电力系统正常运行及故障情况下的仿真计算，在配置有数字化CT/PT的位置输出电压、电流等模拟量，并接收模拟断路器(刀闸)的分合闸位置信号，进行闭环判别；实时通讯装置主要将数字动态仿真平台计算出的电压、电流等数字信号传输给信号转换装置，将模拟断路器(刀闸)的分合位置传输给数字动态仿真平台；信号转换装置接收实时通讯装置的电压、电流等数字信号，并将这些数字信号转换为模拟信号，传输给功率放大器；功率放大器接收信号转换装置的模拟信号，并将其放大成标准的电压、电流模拟信号输出至保护装置；继电保护装置接收电压、电流等模拟量信号并进行逻辑判断，输出控制模拟断路器分合的控制命令；模拟断路器接收继电保护装置的分合闸控制命令进行分合闸，并将分合闸位置信号通过实时通讯装置反馈回数字动态仿真平台；整个过程实现保护定值校核的闭环。
如图2所示，在具体进行校核时，首先收集整理继电保护装置定值所涉及系统及电气一次设备参数、主接线方式等，根据收集的系统及电气一次设备参数、主接线方式等在数字动态仿真平台中建模；在继电保护装置定值校核系统中设置待校核保护装置对应电气一次设备不同的故障类型及故障点。故障类型包括单相接地、两相短路、两相短路接地、三相短路、匝间短路、断线、系统振荡、频率偏离正常值等；故障点指的是不同的故障位置，如输电线路的0％～100％之间、变压器绕组的某个位置等。
在继电保护仿真系统程序中进行电气一次设备不同故障类型及故障点的开环仿真，录取故障波形，分析故障波形是否正确完整；如果不正确，分析原因并修改后，返回上一步，如果正确则进行下一步。
将待校核保护定值输入与生产现场一致的保护装置中；按照电力系统正常运行方式，根据保护定值投入保护装置功能连片、出口连片；连接继电保护仿真系统功率放大器至待校核保护装置相关电流、电压回路接线，连接待校核保护装置所控制断路器分合闸位置至继电保护仿真系统开关量输入模块接线；利用数字动态仿真平台模拟系统空载、分别带不同负荷的正常运行。不同负荷是指：对发电机、变压器为其额定容量的25％、50％、75％、100％；对母线、输电线路为所属电站/变电站容量的25％、50％、75％、100％。
记录在系统空载、分别带不同负荷时保护装置电压、电流模拟量采样值，与仿真系统中计算出的电压、电流值比较，计算采样误差。如果误差大于2.5％，检查原因并改正，返回上一步；如误差小于2.5％，进行下一步。
利用数字动态仿真平台模拟待校核电气一次设备故障点1，进行闭环仿真；记录待校核保护装置动作情况，导出保护装置故障波形，分析保护动作是否正确；如果不正确，分析原因，修改保护定值，再返回进行本次相同故障模拟；如果正确，进行故障点2……n闭环仿真，直到所有故障点模拟完毕，结束本次校核。
通过上述设计，本发明的校核系统能够同步输出仿真系统中的多个电压、电流模拟量，实现对多套继电保护装置的定值校核，效率高。不但能对继电保护装置原理、逻辑等是否存在缺陷进行校验，也可以对继电保护定值整定计算是否合理进行评估，用途广。同时只需要操作人员在数字动态仿真平台进行系统运行状态、故障点的设置并查看保护动作结果即可进行保护定值的校核，使用方便。因此，具有很高的使用价值和推广价值。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种继电保护装置定值校核系统，其特征在于，包括用于发电厂/变电站电气一次设备的数字化建模、输出设备运行二次电压、电流模拟量的数字动态仿真平台，与数字动态仿真平台相连用于信号传输的实时通讯装置，与实时通讯装置相连用于将数字信号转换为模拟信号的信号转换装置，与信号转换装置相连用于将信号进行放大的功率放大器，与功率放大器相连的待校核的多个继电保护装置，以及与每个继电保护装置相连的模拟断路器；其中所述模拟断路器还与数字动态仿真平台相连；
利用该装置的校核方法包括如下步骤：
（S1）根据电气一次实际参数在数字动态仿真平台中进行建模；
（S2）在建模后的系统中进行不同故障类型及故障点的开环仿真；并判断仿真结果是否匹配；
（S3）如果仿真结果不匹配，则分析原因修改配置，返回上一步；如果仿真结果匹配则进行下一步；
（S4）接入待校核继电保护装置，利用数字动态仿真平台模拟系统空载及分别带不同负荷正常运行情况，并计算采样误差；
（S5）如果误差大于设定值，检查原因并改正，返回上一步；如果误差小于或等于设定值，则进行下一步；
（S6）依次进行故障点闭环仿真模拟，直到所有故障点模拟完毕，结束本次校核。
2.根据权利要求1所述的一种继电保护装置定值校核系统的校核方法，其特征在于，在所述步骤（S1）中，数字动态仿真平台的建模是根据从继电保护装置定值所涉及系统及电气一次设备参数、主接线方式收集整理的数据参数进行的。
3.根据权利要求2所述的一种继电保护装置定值校核系统的校核方法，其特征在于，在所述步骤（S2）中，所述仿真结果是通过开环仿真，录取故障波形，分析故障波形是否正确完整。
4.根据权利要求3所述的一种继电保护装置定值校核系统的校核方法，其特征在于，在所述步骤（S4）中，待校核继电保护装置的具体接入方法为：将待校核保护定值输入与生产现场一致的保护装置中；按照电力系统正常运行方式，根据保护定值投入保护装置功能连片、出口连片；连接继电保护仿真系统功率放大器至待校核保护装置相关电流、电压回路接线，连接待校核保护装置所控制断路器分合闸位置至继电保护仿真系统开关量输入模块接线。
5.根据权利要求4所述的一种继电保护装置定值校核系统的校核方法，其特征在于，在所述步骤（S4）中，所述采样误差通过记录在系统空载、分别带不同负荷时保护装置电压、电流模拟量采样值，与仿真系统中计算出的电压、电流值比较获得。
6.根据权利要求5所述的一种继电保护装置定值校核系统的校核方法，其特征在于，在所述步骤（S6）中，在进行每个故障点闭环仿真时，记录待校核保护装置动作情况，导出保护装置故障波形，分析保护动作是否正确；如果不正确，分析原因，修改保护定值，再返回进行本次相同故障模拟，如果正确，则进行下一故障点模拟。
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