CN113945792B - 一种基于rtds的继电保护装置自动重启测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统及方法，包括：RTDS实时数字仿真模块基于预设的RTDS控制模型生成与若干个保护装置一一对应的GTDO控制信号，RTDS实时数字仿真模块还通过GTDI接收保护装置的出口状态信号；电平转换接口将若干个GTDO控制信号转换为与保护装置电压源电压相同的控制信号，并分别接入保护装置；虚拟监控模块分别与若干个保护装置连接，接收保护装置的通信报文；RTDS实时数字仿真模块基于预设脚本命令通过GTDO控制信号控制至少一个保护装置自动重启，获取若干个保护装置的出口状态信息和通信报文，得到保护装置的自动重启测试结果。

Description

一种基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统及方法

技术领域

本发明涉及继电保护测试技术领域，特别涉及一种基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统及方法。

背景技术

保护装置掉电、重启检验是产品检测时的一项重要测试内容。随着保护产品越来越智能化，装置本身的功能愈加复杂，和其它产品的配合也愈加紧密。工程应用中，就出现过由于保护装置重启，重启装置本身保护误动作、误出口、有配合关系的其他装置误动作等问题。为了保证保护装置重启后各功能的正确性、保证保护装置掉电后、重启后与其它产品配合的正确性，需要能在近似保护装置真实运行场景的试验系统中，开展装置掉电、重启功能检验。目前国内大多数厂家对保护装置重启检验一般是在单装置测试环境中进行，缺少产品运行的实际场景，缺少对产品间配合的考核，没有结合电力系统实际运行工况，通过自动控制实现装置在正常运行、故障过程及故障切除等情况下掉电、重启，导致一些问题无法及时发现。

解决上述技术问题的现有方案有两种。方案一：单装置测试环境中掉电、重启方案，利用继电保护测试仪给装置施加电气量，手动给装置掉电、重启。此方案在单装置测试环境中，只能考核装置本身掉电、重启后状态和动作行为正确性；不能考核装置掉电后对其它有配合关系的产品的影响。方案二：系统级测试环境中掉电、重启方案，利用继电保护测试仪或仿真设备给装置施加电气量，手动给单装置或多装置同时掉电、重启，人工判断结果正确性。此方案在系统级测试环境中，不能实现自动给单装置及多装置掉电、重启，不能实现按设定时间多装置相继重启，不能结合电力系统实际运行工况和故障情况精确控制掉电及重启时刻、重启间隔，不能在掉电及重启时，对装置本身、系统中有配合关系的其他装置状态、出口、报文的自动监视和记录。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统及方法，利用RTDS仿真设备，在动模试验系统中自动控制保护装置的掉电、重启，实现了在产品真实运行场景中，结合电力系统实际运行工况、异常和故障情况精确控制掉电时刻、掉电重启时间间隔、重启次数，可以实现单装置或多装置同时或按设定时间相继掉电及重启，实现了对掉电及重启装置本身、系统中有配合关系的其他装置的出口、通信情况、报文等的自动监视、记录，测试过程更加真实全面，实现手段更加方便有效。

为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统，包括：RTDS实时数字仿真模块、电平转换接口、虚拟监控模块和若干个保护装置；

所述RTDS实时数字仿真模块基于预设的RTDS控制模型生成与所述若干个保护装置一一对应的GTDO控制信号，所述RTDS实时数字仿真模块还通过GTDI接收所述保护装置的出口状态信号；

所述电平转换接口将若干个所述GTDO控制信号转换为与所述保护装置电压源电压相同的控制信号，并分别接入所述保护装置；

所述虚拟监控模块分别与所述若干个保护装置连接，接收所述保护装置的通信报文；

所述RTDS实时数字仿真模块基于预设脚本命令通过所述GTDO控制信号控制至少一个所述保护装置自动重启，获取所述若干个保护装置的所述出口状态信息和所述通信报文，得到所述保护装置的自动重启测试结果。

进一步地，所述基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统还包括：对时模块；

所述对时模块分别与所述虚拟监控模块和所述若干个保护装置电连接，并向所述虚拟监控模块和所述若干个保护装置发送对时信号。

进一步地，所述基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统还包括：交换机；

所述虚拟监控模块经所述交换机分别与所述若干个保护装置连接。

进一步地，所述RTDS实时数字仿真模块基于预设脚本命令通过所述GTDO控制信号可控制至少一个所述保护装置在正常运行、故障过程或故障切除/消失时的自动重启。

进一步地，所述GTDO控制信号包括：第一电平状态和第二电平状态；

所述第一电平状态与所述保护装置的上电状态相对应，所述第二电平状态与所述保护装置的掉电状态相对应。

进一步地，所述RTDS控制模型的预设条件包括：可响应触发条件的所述GTDO控制信号的数量和响应时效条件；

其中，所述响应时效条件包括：即时响应或延时响应。

进一步地，所述触发条件包括：按键触发、故障触发或开入变位触发；

所述按键触发用于模拟正常运行时所述保护装置装置的掉电重启；

所述故障触发用于模拟故障过程中所述保护装置的掉电重启；

所述开入变位触发用于模拟故障切除/消失后所述保护装置的掉电重启。

进一步地，所述预设脚本命令与在RUNTIME界面中需进行的参数设置和操作控制相对应。

进一步地，所述参数设置包括：响应触发的所述保护装置是否同时触发、不同时触发的间隔时间、启动触发后所述保护装置的掉电延时时长、所述保护装置掉电后重启延时时长、所述保护装置重启后再掉电延时时长、掉电重启次数中的至少一项；

所述操作控制包括：启动触发和/或保存录波。

相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种基于RTDS的继电保护装置自动重启测试方法，通过上述任一所述的基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统对保护装置进行测试，包括如下步骤：

基于RTDS实时数字仿真模块基于预设的RTDS控制模型生成与若干个保护装置一一对应的GTDO控制信号；

基于预设脚本命令，模拟至少一个所述保护装置自动重启；

获取所述若干个保护装置的出口状态信息和通信报文；

将所述出口状态信息和所述通信报文与测试预期结果进行对比，得到所述若干个保护装置的自动重启测试结果。

本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

利用RTDS仿真设备，在动模试验系统中自动控制保护装置的掉电、重启，实现了在产品真实运行场景中，结合电力系统实际运行工况、异常和故障情况精确控制掉电时刻、掉电重启时间间隔、重启次数，可以实现单装置或多装置同时或按设定时间相继掉电及重启，实现了对掉电及重启装置本身、系统中有配合关系的其他装置的出口、通信情况、报文等的自动监视、记录，测试过程更加真实全面，实现手段更加方便有效。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统示意图；

图2是本发明实施例提供的保护装置电源电压接线图；

图3是本发明实施例提供的基于RTDS的继电保护装置自动重启测试方法逻辑图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

请参照图1和图2，本发明实施例的第一方面提供了一种基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统，包括：RTDS实时数字仿真模块、电平转换接口、虚拟监控模块和若干个保护装置。RTDS实时数字仿真模块基于预设的RTDS控制模型生成与若干个保护装置一一对应的GTDO控制信号，RTDS实时数字仿真模块还通过GTDI接收保护装置的出口状态信号；电平转换接口将若干个GTDO控制信号转换为与保护装置电压源电压相同的控制信号，并分别接入保护装置；虚拟监控模块分别与若干个保护装置连接，接收保护装置的通信报文；RTDS实时数字仿真模块基于预设脚本命令通过GTDO控制信号控制至少一个保护装置自动重启，获取若干个保护装置的出口状态信息和通信报文，得到保护装置的自动重启测试结果。

具体的，RTDS实时数字仿真模块基于预设脚本命令通过GTDO控制信号可控制至少一个保护装置在正常运行、故障过程或故障切除/消失时的自动重启。

具体的，GTDO控制信号包括：第一电平状态和第二电平状态；第一电平状态与保护装置的上电状态相对应，第二电平状态与保护装置的掉电状态相对应。

RTDS控制模型生成的GTDO控制信号，低电平代表给装置上电，高电平代表给装置掉电，确保RTDS不运行时装置处于上电状态。RTDS运行后控制信号默认为低电平，只有当触发条件满足后，才会按照模型中设定的控制逻辑生成不同的高低电平组合，自动控制装置掉电、重启，并可精确控制掉电时刻、掉电重启时间间隔、重启次数等，可模拟实际系统中单个或多个装置同时或经过一定时间相继掉电、重启。

进一步地，RTDS控制模型的预设条件包括：可响应触发条件的GTDO控制信号的数量和响应时效条件；其中，响应时效条件包括：即时响应或延时响应。

控制模型可以生成一个或多个GTDO控制信号，并可设定哪个或哪几个控制信号响应触发条件，同时响应触发条件还是经设定延时后响应触发条件，只有响应触发条件，才能在触发条件满足后执行设定的控制逻辑，否则一直为低电平，即装置一直在上电运行状态。

进一步地，触发条件包括：按键触发、故障触发或开入变位触发。按键触发用于模拟正常运行时保护装置装置的掉电重启；故障触发用于模拟故障过程中保护装置的掉电重启；开入变位触发用于模拟故障切除/消失后保护装置的掉电重启。上述三种触发条件为或的关系。

具体的，所有保护装置通过通信接口接入虚拟监控模块，所有保护装置的出口信号通过GTDI接入RTDS。根据试验项目编写脚本命令，通过脚本命令自动操控RTDS，在试验项目执行完成后自动记录装置出口状态和出口时间，自动记录装置遥信和SOE报文，通过与预期结果相比，实现对掉电及重启对保护装置本身动作行为、系统中有配合关系的其他保护装置动作行为的考核，考核更加真实全面。

进一步地，预设脚本命令与在RUNTIME界面中需进行的参数设置和操作控制相对应。

进一步地，参数设置包括：响应触发的保护装置是否同时触发、不同时触发的间隔时间、启动触发后保护装置的掉电延时时长、保护装置掉电后重启延时时长、保护装置重启后再掉电延时时长、掉电重启次数中的至少一项；

操作控制包括：启动触发和/或保存录波。

具体的，如图2所示，电平转换接口主要由继电器组成，将GTDO输出的24V控制信号转换为与保护装置电压源电压相同的控制信号，控制信号有两种，一种是常闭信号，一种是常开信号，接入保护装置电源电压的为常闭信号。

可选的，基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统还包括：对时模块；对时模块分别与虚拟监控模块和若干个保护装置电连接，并向虚拟监控模块和若干个保护装置发送对时信号。

可选的，基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统还包括：交换机；虚拟监控模块经交换机分别与若干个保护装置连接。

相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种基于RTDS的继电保护装置自动重启测试方法，通过上述任一的基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统对保护装置进行测试，包括如下步骤：

步骤S100，基于RTDS实时数字仿真模块基于预设的RTDS控制模型生成与若干个保护装置一一对应的GTDO控制信号。

步骤S200，基于预设脚本命令，模拟至少一个保护装置自动重启。

步骤S300，获取若干个保护装置的出口状态信息和通信报文。

步骤S400，将出口状态信息和通信报文与测试预期结果进行对比，得到若干个保护装置的自动重启测试结果。

在本发明的一个具体测试流程中，请参照图3，包括如下步骤：

步骤1：在基于RTDS的保护装置仿真模型中，搭建控制模型，生成GTDO控制信号，控制信号数量和试验系统中保护装置数量相同；

步骤2：搭建保护装置动模试验系统，并按图2所示接入保护装置电源电压。将各GTDO的24V控制信号逐个接入电平转换接口的继电器线圈，通过继电器常闭接点转换为与保护装置电压源电压相同的控制信号，然后接入保护装置正电源输入，所有保护装置的负电源输入直接直流电源负。保证RTDS未运行时，常闭接点闭合，装置一直为上电状态。

步骤3：将所有保护装置的出口信号通过GTDI接入RTDS，用于通过RTDS监视出口状态、记录出口时间。

步骤4：将所有保护装置通过后台通信接口接入交换机，经交换机接入模拟监控，在模拟监控中配置相关文件，建立通信。

步骤5：根据需要开展的试验项目及开展试验项目时需要在RUNTIME界面中需要进行的参数设置和操作控制编写脚本命令。

试验项目包括在正常运行中、故障中、故障后装置掉电重启，单装置及多装置同时或经设定时间间隔后依次掉电，掉电后经不同的时间间隔后重启等。正常运行中模拟装置掉电重启采用按键触发；故障过程模拟装置掉电重启采用故障触发；故障切除/消失后装置掉电重启采用开关量变位触发。

如模拟项目1：正常运行中保护装置1和保护装置3同时掉电，掉电0.1s后上电，上电2s后又断电，反复10次；项目2：发生线路故障0.1s后保护装置1掉电，掉电0.2s后重启；项目3：发生线路故障，保护装置1动作后0.5s保护装置2掉电，掉电1s后重启。

编写的脚本命令包括:设置响应触发的装置为1和3、设置同时掉电、设置掉电后重启延时为0.1s、设置重启后掉电延时为2s、掉电次数为10、运行RTDS、触发按键、等待该项试验结束后保存录波、记录GTDI记录的保护出口时间、停止RTDS；设置响应触发的装置为1、设置掉电后重启延时为0.1s、设置重启后掉电延时为0.2s、设置故障点、故障时间、故障类型，运行RTDS、触发故障、等待该项试验结束后保存录波、记录GTDI记录的保护出口时间、停止RTDS；设置响应触发的装置为2、设置掉电后重启延时为0.5s、设置重启后掉电延时为1s、设置故障点、故障时间、故障类型，运行RTDS、触发故障、等待该项试验结束后保存录波、记录GTDI记录的保护出口时间、停止RTDS。

步骤6：运行脚本命令，按设定的试验项目模拟电力系统不同运行工况下发生掉电、重启。

步骤7：项目执行完成后，将脚本命令生成的记录文件中各保护装置出口状态和出口时间，将虚拟监控自动记录的各保护装置通信状态、遥信报文、SOE报文与测试预期结果对比，判断掉电及重启对装置本身、系统中有配合关系的其他装置影响是否正确。

本发明实施例旨在保护一种基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统及方法，包括：RTDS实时数字仿真模块、电平转换接口、虚拟监控模块和若干个保护装置；RTDS实时数字仿真模块基于预设的RTDS控制模型生成与若干个保护装置一一对应的GTDO控制信号，RTDS实时数字仿真模块还通过GTDI接收保护装置的出口状态信号；电平转换接口将若干个GTDO控制信号转换为与保护装置电压源电压相同的控制信号，并分别接入保护装置；虚拟监控模块分别与若干个保护装置连接，接收保护装置的通信报文；RTDS实时数字仿真模块基于预设脚本命令通过GTDO控制信号控制至少一个保护装置自动重启，获取若干个保护装置的出口状态信息和通信报文，得到保护装置的自动重启测试结果。上述技术方案具备如下效果：

利用RTDS仿真设备，在动模试验系统中自动控制保护装置的掉电、重启，实现了在产品真实运行场景中，结合电力系统实际运行工况、异常和故障情况精确控制掉电时刻、掉电重启时间间隔、重启次数，可以实现单装置或多装置同时或按设定时间相继掉电及重启，实现了对掉电及重启装置本身、系统中有配合关系的其他装置的出口、通信情况、报文等的自动监视、记录，测试过程更加真实全面，实现手段更加方便有效。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.一种基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统，其特征在于，包括：RTDS实时数字仿真模块、电平转换接口、虚拟监控模块和若干个保护装置；

所述RTDS实时数字仿真模块基于预设的RTDS控制模型生成与所述若干个保护装置一一对应的GTDO控制信号，所述RTDS实时数字仿真模块还通过GTDI接收所述保护装置的出口状态信息；

所述电平转换接口将若干个所述GTDO控制信号转换为与所述保护装置电压源电压相同的控制信号，并分别接入所述保护装置；

所述虚拟监控模块分别与所述若干个保护装置连接，接收所述保护装置的通信报文；

所述RTDS实时数字仿真模块基于预设脚本命令通过所述GTDO控制信号控制至少一个所述保护装置自动重启，获取所述若干个保护装置的所述出口状态信息和所述通信报文，得到所述保护装置的自动重启测试结果；

所述预设脚本命令与在RUNTIME界面中需进行的参数设置和操作控制相对应；

所述参数设置包括：响应触发的所述保护装置是否同时触发、不同时触发的间隔时间、启动触发后所述保护装置的掉电延时时长、所述保护装置掉电后重启延时时长、所述保护装置重启后再掉电延时时长、掉电重启次数中的至少一项；

所述操作控制包括：启动触发和/或保存录波。

2.根据权利要求1所述的基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统，其特征在于，还包括：对时模块；

所述对时模块分别与所述虚拟监控模块和所述若干个保护装置电连接，并向所述虚拟监控模块和所述若干个保护装置发送对时信号。

3.根据权利要求1所述的基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统，其特征在于，还包括：交换机；

所述虚拟监控模块经所述交换机分别与所述若干个保护装置连接。

4.根据权利要求1所述的基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统，其特征在于，

所述RTDS实时数字仿真模块基于预设脚本命令通过所述GTDO控制信号可控制至少一个所述保护装置在正常运行、故障过程或故障切除/消失时的自动重启。

5.根据权利要求1所述的基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统，其特征在于，

所述GTDO控制信号包括：第一电平状态和第二电平状态；

所述第一电平状态与所述保护装置的上电状态相对应，所述第二电平状态与所述保护装置的掉电状态相对应。

6.根据权利要求1所述的基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统，其特征在于，

所述RTDS控制模型的预设条件包括：可响应触发条件的所述GTDO控制信号的数量和响应时效条件；

其中，所述响应时效条件包括：即时响应或延时响应。

7.根据权利要求6所述的基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统，其特征在于，

所述触发条件包括：按键触发、故障触发或开入变位触发；

所述按键触发用于模拟正常运行时所述保护装置的掉电重启；

所述故障触发用于模拟故障过程中所述保护装置的掉电重启；

所述开入变位触发用于模拟故障切除/消失后所述保护装置的掉电重启。

8.一种基于RTDS的继电保护装置自动重启测试方法，其特征在于，通过权利要求1-7任一所述的基于RTDS的继电保护装置自动重启测试系统对保护装置进行测试，包括如下步骤：

基于RTDS实时数字仿真模块基于预设的RTDS控制模型生成与若干个保护装置一一对应的GTDO控制信号；

基于预设脚本命令，模拟至少一个所述保护装置自动重启；

获取所述若干个保护装置的出口状态信息和通信报文；

将所述出口状态信息和所述通信报文与测试预期结果进行对比，得到所述若干个保护装置的自动重启测试结果。