CN207008315U - 安全稳定控制装置远程实时仿真系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种安全稳定控制装置远程实时仿真系统，包括实时仿真装置、信号转换装置以及安全稳定控制装置，实时仿真装置与信号转换装置连接，信号转换装置与安全稳定控制装置连接，实时仿真装置接收直流闭锁故障指令，进行实时仿真，将得到的模拟量信号发送至信号转换装置，信号转换装置将模拟量信号转换为第一信号发送至安全稳定控制装置；安全稳定控制装置接收第一信号并根据预设策略表发出切机切负荷指令至信号转换装置，信号转换装置将切机切负荷指令转换成第二信号发送至实时仿真装置，实时仿真装置根据第二信号，执行切机切负荷动作。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统保护与控制技术领域，特别是涉及一种安全稳定控制装置远程实时仿真系统。
背景技术
随着特高压大电网的建设，以及新能源发电、直流输电、电力电子装置等大量使用，电力系统的规模和复杂程度日益增加，给电力系统安全稳定运行带来愈发严峻的挑战。安全稳定控制系统作为保证电力系统安全稳定运行的第二道防线，在全国各电网得到普遍应用，已成为电网日常运行不可或缺的重要组成部分。
由于大型安全稳定控制系统分布区域广，涉及厂站多，装置型号多种多样，其高度复杂性为试验工作带来了巨大的挑战，常用的测试方法有继电保护测试仪、录波回放测试仪和RTDS(Real Time Digital Simulator，实时数字仿真器)。
RTDS仿真试验具有能够模拟复杂故障时序，进行实时闭环试验并测试整个系统的动态性能等一系列优点，但由于测试的对象一般都是实验室内特定的安全稳定控制装置，因此无法暴露现场安全稳定控制系统可能存在的隐性故障，如装置、策略、定值、通信和二次回路等关键环节故障，即由于模拟场景存在的固有差异，实验室测试结果的正确性无法完全保证现场安全稳定控制系统的正确动作。因此，传统的安全稳定控制系统无法对现场运行的安全稳定控制系统进行系统测试，给安全稳定控制系统的可靠运行带来了隐患。
实用新型内容
基于此，有必要针对传统安全稳定控制系统无法对现场运行进行系统测试，造成安全稳定控制系统可靠性不高的问题，提供一种高可靠性的安全稳定控制装置远程实时仿真系统。
一种安全稳定控制装置远程实时仿真系统，包括实时仿真装置、信号转换装置以及安全稳定控制装置，实时仿真装置与信号转换装置连接，信号转换装置与安全稳定控制装置连接；
实时仿真装置接收直流闭锁故障指令，根据直流闭锁故障指令进行实时仿真，并将仿真得到的模拟量信号发送至信号转换装置，信号转换装置将模拟量信号转换为第一信号发送至安全稳定控制装置；安全稳定控制装置解析第一信号并根据预设策略表发出切机切负荷指令至信号转换装置，信号转换装置将切机切负荷指令转换成第二信号发送至实时仿真装置，实时仿真装置根据第二信号，执行切机切负荷动作。
上述安全稳定控制装置远程实时仿真系统，包括实时仿真装置、信号转换装置以及安全稳定控制装置，实时仿真装置与信号转换装置连接，信号转换装置与安全稳定控制装置连接，实时仿真装置接收直流闭锁故障指令，根据直流闭锁故障指令进行实时仿真，并将仿真得到的模拟量信号发送至信号转换装置，信号转换装置将模拟量信号转换为第一信号发送至安全稳定控制装置；安全稳定控制装置解析第一信号并根据预设策略表发出切机切负荷指令至信号转换装置，信号转换装置将切机切负荷指令转换成第二信号发送至实时仿真装置，实时仿真装置根据第二信号，执行切机切负荷动作，该安全稳定控制装置远程实时仿真系统可以实现对现场广域分布的安全稳定控制装置开展实时仿真试验，测试安全稳定控制装置动作的动态特性，提高了安全稳定控制装置远程实时仿真系统的可靠性。
附图说明
图1为一个实施例中安全稳定控制装置远程实时仿真系统的结构示意图；
图2为一个实施例中安全稳定控制装置远程实时仿真系统的结构示意图。
具体实施方式
在一个实施例中，如图1所示，一种安全稳定控制装置远程实时仿真系统，包括实时仿真装置100、信号转换装置200以及安全稳定控制装置300，实时仿真装置100与信号转换装置200连接，信号转换装置200与安全稳定控制装置300连接；
实时仿真装置100接收直流闭锁故障指令，根据直流闭锁故障指令进行实时仿真，并将仿真得到的模拟量信号发送至信号转换装置200，信号转换装置200将模拟量信号转换为第一信号发送至安全稳定控制装置300；安全稳定控制装置300解析第一信号并根据预设策略表发出切机切负荷指令至信号转换装置200，信号转换装置200将切机切负荷指令转换成第二信号发送至实时仿真装置100，实时仿真装置100根据第二信号，执行切机切负荷动作。
实时仿真装置100是一种专门设计用于研究电力系统中电磁暂态现象的装置，是一个全数字化的电力系统电磁暂态模拟装置，RTDS(Real Time Digital Simulator，实时数字仿真器)硬件基于数字信号处理器和并行计算，计算速度可达到实时输出的目的。RTDS的基本组成部分分为RACK(机柜)，多个RACK之间通过总线和工作站接口卡相连，RACK的数量由仿真系统的规模决定，每个RACK包括多个RPC(Risc Processor Card)卡或3PC(TripleProcessor Card)卡，每个3PC卡包括3个SHARC AD21062数字信号处理器，速度更快，功能更强。RTDS能维持实时条件下的连续运行，能足够快地求解电力系统的方程并连续地产生输出，这些输出真实地代表了实际网络的状态。
信号转换装置200可以接收实时仿真装置100进行实时仿真输出的电压、电流等模拟量信号，并将模拟量信号转换为第一信号，将第一信号传输至安全稳定控制装置300；同时还可以接收安全稳定控制装置300的出口信息，比如切机切负荷指令等信息，并将切机切负荷指令转换为第二信号发送至实时仿真装置100。信号转换装置200支持直接与GTNET接口板卡通信，不需要其它过程层设备，能够对交互的的数据进行灵活配置，以适应不同测试对象的需求。
安全稳定控制装置300主要用于区域电网及大区互联电网的安全稳定控制，尤其适合广域的多个厂站的暂态稳定控制系统，也可用于单个厂站的安全稳定控制。安全稳定控制装置采用分布式体系，主从式结构，其硬件软件实现了模块化结构，拼装灵活、通用性强，能够批量生产，硬件、软件设计有多重可靠性措施，在保证安全稳定控制装置的选择性、速动性、灵敏性的前提下，具有高度的可靠性。每套装置的结构包括1套主机、0～4套从机以及按需配置的通信复接装置，主机、从机硬件与软件实现了模块化、标准化，从机的数量和主机对外的通信接口数量、型式按需配置，装置扩充灵活方便，能够适应灵活多变的电网稳定控制需要，充分的通信扩展能力使其满足和适用于现今各种大型复杂稳控系统。
上述安全稳定控制装置远程实时仿真系统，包括实时仿真装置100、信号转换装置200以及安全稳定控制装置300，实时仿真装置100与信号转换装置200连接，信号转换装置200与安全稳定控制装置300连接，实时仿真装置100接收直流闭锁故障指令，根据直流闭锁故障指令进行实时仿真，并将仿真得到的模拟量信号发送至信号转换装置200，信号转换装置200将模拟量信号转换为第一信号发送至安全稳定控制装置300；安全稳定控制装置300解析第一信号并根据预设策略表发出切机切负荷指令至信号转换装置200，预设策略表中存储有第一信号与切机切负荷指令的对应关系，信号转换装置200将切机切负荷指令转换成第二信号发送至实时仿真装置100，实时仿真装置100根据第二信号，执行切机切负荷动作，该安全稳定控制装置远程实时仿真系统可以实现对现场广域分布的安全稳定控制装置开展实时仿真试验，测试安全稳定控制装置动作的动态特性，提高了安全稳定控制装置远程实时仿真系统的可靠性。
在一个实施例中，安全稳定控制装置远程实时仿真系统还包括接口板卡，实时仿真装置通过接口板卡与信号转换装置连接。具体地，实时仿真装置通过100Mbps(Millionbits per second，兆比特每秒)光纤与高速通信接口板卡GTNET双向连接，实时仿真装置的输出端将电压、电流等模拟量信号及其它开关量信号送至高速通信接口板卡GTNET，高速通信接口板卡GTNET将安全稳定控制装置的动作出口信息，比如切机、切负荷、解列线路等信号送至实时仿真装置的输入端，高速通信接口板卡GTNET与信号转换装置通过100Mbps以太网双向连接，高速通信接口板卡GTNET将实时仿真装置输出端发出的电压、电流等模拟量信号及其它开关量信号通过以太网送至信号转换装置，信号转换装置将安全稳定控制装置的动作出口信息，比如切机、切负荷等信号通过以太网送至高速通信接口板卡GTNET。其中，信号转换装置包括接收模块和发送模块，接收模块为加载有GOOSE通信协议的接收模块，发送模块为加载有SV通信协议的发送模块。
在一个实施例中，安全稳定控制装置远程实时仿真系统还包括直流控制保护装置，实时仿真装置通过直流控制保护装置与信号转换装置连接。在另一个实施例中，安全稳定控制装置远程实时仿真系统还包括集线器，实时仿真装置通过集线器与信号转换装置连接。具体地，安全稳定控制装置远程实时仿真系统包括第一集线器和第二集线器，实时仿真装置输出的模拟量信号通过第一集线器发送至信号转转装置，信号转换装置将接收的切机切负荷指令转换为第二信号并通过第二集线器发送至实时仿真装置。进一步地，直流控制保护装置通过第一集线器将解锁状态、闭锁状态、保护闭锁等发送至信号转换装置；信号转换装置通过第二集线器将联网状态、孤岛状态、直流功率提升命令、直流功率回降命令和直流功率限制命令等发送至直流控制保护装置。
在一个实施例中，安全稳定控制装置远程实时仿真系统还包括信号复接装置，信号转换装置通过信号复接装置与安全稳定控制装置连接。在另一个实施例中，安全稳定控制装置远程实时仿真系统还包括光传输设备，信号复接装置包括第一信号复接装置和第二信号复接装置，信号转换装置通过第一信号复接装置与光传输设备连接，光传输设备与第二信号复接装置连接，第二信号复接装置与安全稳定控制装置连接。具体地，安全稳定控制装置远程实时仿真系统中的光传输设备包括第一光传输设备和第二光传输设备，信号转换装置通过2Mbps光纤与第一信号复接装置双向连接，第一信号复接装置通过2Mbps同轴电缆以E1协议与第一光传输设备双向连接；第一光传输设备将第一信号复接装置发来的电信号转换为光信号，并将光信号通过2.5G光接口接入光传输ASON(Automatically SwitchedOptical Network，自动交换光网络)网；第二光传输设备通过2.5G光接口接入光传输ASON网，并将光信号转换为电信号；第二光传输设备通过2Mbps同轴电缆以E1协议与第二信号复接装置双向连接；安全稳定控制装置通过2Mbps光纤与第二信号复接装置双向连接。进一步地，光传输ASON网的通信帧长为12个字，其中4个字为电气元件的计算功率，分3帧传送，一共可传送12个电气元件的计算功率；信号转换装置的通信地址固定为100。
在一个实施例中，安全稳定控制装置远程实时仿真系统还包括监控装置，监控装置与信号转换装置连接，具体地，监控装置通过100Mbps以太网与信号转换装置连接，接收信号转换装置的动作报文、保护信息等信息，能够实时监控测试的运行和试验情况，可以记录试验动作报文和故障录波，从而实现系统的全景控制和全程跟踪，提高安全稳定控制装置远程实时仿真系统的测试水平。
在一个实施例中，安全稳定控制装置远程实时仿真系统中的信号转换装置设置有控制安全稳定控制装置是否使用远程测试的控制模块。具体地，信号转换装置设置有“测试站x远程测试投入”控制模块和“测试站x通道延迟时间”参数设置模块，“测试站x远程测试投入”控制模块用于控制安全稳定控制装置是否使用远程测试，“测试站x通道延迟时间”参数设置模块用于模拟信号转换装置与安全稳定控制装置之间的通信延时。在另一个实施例中，安全稳定控制装置远程实时仿真系统中的安全稳定控制装置设置有获取信号转换装置数据的远程实时仿真试验接口。具体地，当信号转换装置的“测试站x远程测试投入”控制模块投入使用时，远程实时仿真试验接口才允许获取信号转换装置的数据。
在一个实施例中，一种安全稳定控制装置远程实时仿真系统，如图2所示，包括实时仿真装置、直流控制保护装置、高速通信接口板卡GTNET、开关量集线器、远程试验信号转换装置、多路数字信号复接装置、光传输设备、光传输ASON网、安全稳定控制装置和后台监控装置；
实时仿真装置通过100Mbps光纤与高速通信接口板卡GTNET双向连接，实时仿真装置将电压、电流等模拟量信号发送至高速通信接口板卡GTNET，高速通信接口板卡GTNET将切机、切负荷和解列线路等开关量信号发送至实时仿真装置；
高速通信接口板卡GTNET与远程试验信号转换装置通过以100Mbps以太网双向连接，高速通信接口板卡GTNET将实时仿真装置发出的电压、电流等模拟量信号通过以太网发送至远程试验信号转换装置，远程试验信号转换装置将切机、切负荷等开关量信号通过以太网发送至高速通信接口板卡GTNET；
直流控制保护装置通过第一开关量集线器将解锁状态、闭锁状态、保护闭锁等发送至远程试验信号转换装置；远程试验信号转换装置通过第二开关量集线器将联网状态、孤岛状态、直流功率提升命令、直流功率回降命令和直流功率限制命令等发送至直流控制保护装置；
远程试验信号转换装置通过2Mbps光纤与第一多路数字信号复接装置双向连接，第一多路数字信号复接装置通过2Mbps同轴电缆以E1协议与第一光传输设备双向连接，第一光传输设备将第一多路数字信号复接装置发来的电信号转换为光信号，并将光信号通过2.5G光接口接入光传输ASON网，第二光传输设备通过2.5G光接口接入光传输ASON网，并将光信号转换为电信号，第二光传输设备通过2Mbps同轴电缆以E1协议与第二多路数字信号复接装置双向连接；第二多路数字信号复接装置通过2Mbps光纤与安全稳定控制装置双向连接；
后台监控装置通过100Mbps以太网与远程试验信号转换装置连接，接收远程试验信号转换装置的动作报文、保护信息等信息；光传输ASON网的通信帧长为12个字，其中4个字为电气元件的计算功率，分3帧传送，一共可传送12个电气元件的计算功率；远程试验信号转换装置的通信地址固定为100。
远程试验信号转换装置分别设置有发送模块和接收模块，发送模块的通信协议为GOOSE协议(IEC-61850GOOSE/GSSE)，接收模块的通信协议为SV协议(IEC-61850-9-2)。远程试验信号转换装置接收到线路的电压、电流等模拟量信号后按照系统通用逻辑进行线路的投停、启动和跳闸判别，线路跳闸类型包括：无故障跳闸、三相故障跳闸、相间故障跳闸、单永故障跳闸、单瞬+单永故障跳闸和单瞬+相间故障跳闸。远程试验信号转换装置的每个标准单元配置1台主机和8台从机，主机和从机之间通过10Mbps光纤双向连接，每个从机可采集6路电压、电流模拟量信号和48个开入量信号、32个开出量信号，远程试验信号转换装置至少具备采集288路电压及电流模拟量信号、288个开入量信号和256路开出量信号的能力。远程试验信号转换装置设置有“测试站x远程测试投入”控制模块和“测试站x通道延迟时间”参数设置模块，“测试站x远程测试投入”控制模块用于控制安全稳定控制装置是否使用远程测试，“测试站x通道延迟时间”参数设置模块用于模拟远程试验信号转换装置与安全稳定控制装置之间的通信延时。安全稳定控制装置设置有远程实时仿真试验接口，当且仅当安全稳定控制装置的“试验压板”和远程试验信号转换装置的“测试站x远程测试投入”控制模块同时投入时，才允许远程实时仿真试验接口获取远程试验信号转换装置的数据。
上述安全稳定控制装置的全景远程实时仿真试验系统，包括实时仿真装置、直流控制保护装置、高速通信接口板卡GTNET、开关量集线器、远程试验信号转换装置、多路数字信号复接装置、光传输设备、光传输ASON网、安全稳定控制装置和后台监控装置，用于对现场广域分布的安全稳定控制装置开展实时仿真试验，全面地测试安全稳定控制装置动作的动态特性，可提高现场装置调试自动化水平和调试效率。
在一个实施例中，安全稳定控制装置远程实时仿真系统包括实时仿真装置、直流保护控制装置、高速通信接口板卡、开关量集线器、信号转换装置及安全稳定控制装置，其中，实时仿真装置和直流保护控制装置可以模拟电网高压直流输电工程，模拟电网系统在大扰动后的动态响应，并可以严格按照控制时序进行模拟量和开关量的动态反馈，实时仿真装置和安全稳定控制装置可以为多个，各安全稳定控制装置分别通过光传输网络与信号转换装置组成通信网络，即信号转换装置相当于在该系统内新增一个通信节点，各安全稳定控制装置均通过2Mbps的光纤通道与该通信节点进行数据交互。信号转换装置的通信地址可固定为100，按照安全稳定控制装置间的通用通信协议，各通信节点之间以600帧/s的速率传输数据，每帧帧长为12个16位的字，其中4个字为电气元件的计算功率，分3帧传送，一共可传送12个电气元件的计算功率；4个字为控制命令，传输命令交互信息；2个字按位传输开关量信号，另外2个字用于通信数据校验。通过分时复用的方法，在5ms内传输不少于12个电力系统元件的计算功率、16路开关量和4个以上的控制命令，保证了数据传输的同步性和实时性。在实验室基于RTDS实时仿真装置的动态仿真输出和控制时序完成对现场安全稳定控制装置的远程闭环测试，实验室的后台监控装置则可以全程记录及监控试验过程中的动作报文和故障录波；设置从故障起始时刻到控制策略执行作为系统的通信延迟时间，以满足系统稳定性要求，这样能够可靠校验稳定控制策略的有效性；此外，系统独立于现场运行设备，功能模块可独立投退。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种安全稳定控制装置远程实时仿真系统，其特征在于，包括实时仿真装置、信号转换装置以及安全稳定控制装置，所述实时仿真装置与所述信号转换装置连接，所述信号转换装置与所述安全稳定控制装置连接；
所述实时仿真装置接收直流闭锁故障指令，根据所述直流闭锁故障指令进行实时仿真，并将仿真得到的模拟量信号发送至所述信号转换装置，所述信号转换装置将所述模拟量信号转换为第一信号发送至所述安全稳定控制装置；所述安全稳定控制装置解析所述第一信号并根据预设策略表发出切机切负荷指令至所述信号转换装置，所述信号转换装置将所述切机切负荷指令转换成第二信号发送至所述实时仿真装置，所述实时仿真装置根据所述第二信号，执行切机切负荷动作。
2.根据权利要求1所述的安全稳定控制装置远程实时仿真系统，其特征在于，还包括接口板卡，所述实时仿真装置通过所述接口板卡与所述信号转换装置连接。
3.根据权利要求1所述的安全稳定控制装置远程实时仿真系统，其特征在于，还包括直流控制保护装置，所述实时仿真装置通过所述直流控制保护装置与所述信号转换装置连接。
4.根据权利要求1所述的安全稳定控制装置远程实时仿真系统，其特征在于，所述信号转换装置包括接收模块和发送模块。
5.根据权利要求4所述的安全稳定控制装置远程实时仿真系统，其特征在于，所述接收模块为加载有GOOSE通信协议的接收模块，所述发送模块为加载有SV通信协议的发送模块。
6.根据权利要求1所述的安全稳定控制装置远程实时仿真系统，其特征在于，还包括信号复接装置，所述信号转换装置通过所述信号复接装置与所述安全稳定控制装置连接。
7.根据权利要求6所述的安全稳定控制装置远程实时仿真系统，其特征在于，还包括光传输设备，所述信号复接装置包括第一信号复接装置和第二信号复接装置，所述信号转换装置通过所述第一信号复接装置与所述光传输设备连接，所述光传输设备与所述第二信号复接装置连接，所述第二信号复接装置与所述安全稳定控制装置连接。
8.根据权利要求1所述的安全稳定控制装置远程实时仿真系统，其特征在于，还包括监控装置，所述监控装置与所述信号转换装置连接。
9.根据权利要求1所述的安全稳定控制装置远程实时仿真系统，其特征在于，还包括集线器，所述实时仿真装置通过所述集线器与所述信号转换装置连接。
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