CN212749218U - 一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台，包括实时仿真器、非冗余通道、冗余通道、多个转换开关和多套控制保护装置；其中，所述实时仿真器的第一输出端与所述非冗余通道的输入端连接，所述实时仿真器的第二输出端与所述冗余通道的输入端连接；每一个所述转换开关的输入端能选择与所述非冗余通道的输出端或所述冗余通道的输出端连接；每一个所述转换开关的输出端与对应的所述控制保护装置连接。本实用新型不仅可测试、校核直流工程二次测量系统的测量精度和响应特性，还可分析单一元件测量偏差对HVDC控制保护系统的影响。

Description

一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台

技术领域

本实用新型涉及电力系统测量技术领域，尤其涉及一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台。

背景技术

高压直流输电(high-voltage direct current，HVDC)具有线路输电能力强、损耗小、两侧交流系统不需同步运行、发生故障时对电网造成的损失小等优点，特别适合用于长距离点对点大功率输电。测量系统是HVDC高压设备与HVDC控制保护系统连接的纽带，实际工程中，为了保证HVDC控制保护系统数据的可靠性与完整性，与控制保护的冗余配置对应，每套控制/保护系统都会配置独立的测量回路。

电磁式互感器的工作原理与变压器相同，其主要用于交流电压、电流的测量。电磁式互感器测量系统往往将采集到的电压、电流直接以电信号传送给直流控制保护系统。近年来，国内已投运的HVDC工程发生过多次测量系统测量偏差事故。测量偏差不仅直接影响到保护系统，还会对直流系统的控制造成影响，从而影响HVDC正常运行。为了进一步提高HVDC运行的可靠性，需仔细评估测量偏差对HVDC控制保护系统的影响，以提前做好应对措施。现有的测试平台虽然可以测试、校核直流工程一次测量系统的测量精度和响应特性，但未考虑测量回路的冗余性，使得冗余的控制保护系统与非冗余的控制保护系统共用同一套测量回路，导致无法准确评估测量偏差对HVDC控制保护系统的影响，尤其无法开展单一元件测量偏差测试试验。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台，不仅可测试、校核直流工程二次测量系统的测量精度和响应特性，还可分析单一元件测量偏差对HVDC控制保护系统的影响。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台，包括实时仿真器、非冗余通道、冗余通道、多个转换开关和多套控制保护装置；其中，

所述实时仿真器的第一输出端与所述非冗余通道的输入端连接，所述实时仿真器的第二输出端与所述冗余通道的输入端连接；

每一个所述转换开关的输入端能选择与所述非冗余通道的输出端或所述冗余通道的输出端连接；

每一个所述转换开关的输出端与对应的所述控制保护装置连接。

优选地，所述非冗余通道包括第一模拟量输出板卡、第一功率放大器和第一控制保护测量接口板卡，其中，所述第一模拟量输出板卡的输入端与所述实时仿真器的输出端连接，所述第一模拟量输出板卡的输出端与所述第一功率放大器的输入端连接，所述第一功率放大器的输出端与所述第一控制保护测量接口板卡的输入端连接，所述第一控制保护测量接口板卡的输出端能与所述转换开关的输入端连接。

优选地，所述冗余通道包括第二模拟量输出板卡、第二功率放大器和第二控制保护测量接口板卡，其中，所述第二模拟量输出板卡的输入端与所述实时仿真器的输出端连接，所述第二模拟量输出板卡的输出端与所述第二功率放大器的输入端连接，所述第二功率放大器的输出端与所述第二控制保护测量接口板卡的输入端连接，所述第二控制保护测量接口板卡的输出端能与所述转换开关的输入端连接。

优选地，所述实时仿真器内设有乘法器，所述实时仿真器的第一输出端直接与所述第一模拟量输出板卡的输入端连接，所述实时仿真器的第二输出端通过所述乘法器与所述第二模拟量输出板卡的输入端连接。

优选地，所述测试平台还包括工作站，所述工作站的输出端与所述实时仿真器的输入端连接。

优选地，所述转换开关的数量为三个，分别是第一转换开关、第二转换开关和第三转换开关，所述控制保护装置的数量为三套，分别是第一控制保护装置、第二控制保护装和第三控制保护装；其中所述第一转换开关的输出端与所述第一控制保护装置连接，所述第二转换开关的输出端与所述第二控制保护装置连接，所述第三转换开关的输出端与所述第三控制保护装置连接。

与现有技术相比，本实用新型实施例所提供的一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台，没有照搬现场的测量系统配置方案，节省设备和减少占地面积，而且功能配置灵活，每一个测点只配置了两个独立的测量回路，既可以测试、校核直流工程二次测量系统的测量精度和响应特性，又可以灵活完成单一元件测量偏差对各个控制保护装置影响的分析试验，从而方便评估测量偏差对HVDC控制保护系统的影响，以提前做好应对措施，进一步提高HVDC运行的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台的示意图。

图2是本实用新型实施例提供的一种单一元件测量偏差的模拟逻辑示意图。

图3是本实用新型实施例提供的直流工程现场电磁式互感器测量系统接线示意图。

图4是本实用新型实施例2提供的一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台的详细接线示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，是本实用新型实施例1提供的一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台的示意图，包括实时仿真器、非冗余通道、冗余通道、多个转换开关和多套控制保护装置；其中，

所述实时仿真器的第一输出端与所述非冗余通道的输入端连接，所述实时仿真器的第二输出端与所述冗余通道的输入端连接；

每一个所述转换开关的输入端能选择与所述非冗余通道的输出端或所述冗余通道的输出端连接；

每一个所述转换开关的输出端与对应的所述控制保护装置连接。

需要说明的是，电力系统用互感器是将电网高电压、大电流的信息传递到低电压、小电流一次侧的计量、测量仪表及继电保护、自动装置的一种特殊变压器，是一次系统和一次系统的联络元件，其一次绕组接入电网，一次绕组分别与测量仪表、保护装置等互相连接。互感器与测量仪表和计量装置配合，可以测量一次系统的电压、电流和电能；与继电保护和自动装置配合，可以构成对电网各种故障的电气保护和自动控制。互感器性能的好坏，直接影响到电力系统测量、计量的准确性和继电器保护装置动作的可靠性。

具体地，为了对电力系统进行仿真测试，本实用新型提供了一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台，包括实时仿真器、非冗余通道、冗余通道、多个转换开关和多套控制保护装置。实时仿真器的第一输出端与非冗余通道的输入端连接，实时仿真器的第二输出端与冗余通道的输入端连接；每一个转换开关的输入端能选择与非冗余通道的输出端或冗余通道的输出端连接；每一个转换开关的输出端与对应的控制保护装置连接。

在该测试平台中，利用实时仿真器模拟直流工程主回路的某一次测点，得到模拟量，非冗余通道用于传输正常的模拟量，冗余通道用于传输有偏差的模拟量，转换开关能选择接收非冗余通道或冗余通道传送过来的模拟量，然后转送给对应的控制保护装置。

本实用新型实施例1提供的一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台，通过设置两路测量回路，可以将实时仿真器的模拟量通过一路或两路传输，方便测试、校核直流工程二次测量系统的测量精度和响应特性以及开展单一元件的测量偏差试验测试，从而做好评估测量偏差对HVDC控制保护系统的影响工作，以进一步提高HVDC运行的可靠性。尤其是该方法可以进行单一元件的测量偏差试验测试，解决了现有技术中冗余测量回路和非冗余测量回路共用同一测量回路从而无法评估单一元件测量偏差对控制保护影响的问题，操作灵活有效，填补该领域技术空白。

作为上述方案的改进，所述非冗余通道包括第一模拟量输出板卡、第一功率放大器和第一控制保护测量接口板卡，其中，所述第一模拟量输出板卡的输入端与所述实时仿真器的输出端连接，所述第一模拟量输出板卡的输出端与所述第一功率放大器的输入端连接，所述第一功率放大器的输出端与所述第一控制保护测量接口板卡的输入端连接，所述第一控制保护测量接口板卡的输出端能与所述转换开关的输入端连接。

具体地，非冗余通道包括第一模拟量输出板卡、第一功率放大器和第一控制保护测量接口板卡，其中，第一模拟量输出板卡的输入端与实时仿真器的输出端连接，第一模拟量输出板卡的输出端与第一功率放大器的输入端连接，第一功率放大器的输出端与第一控制保护测量接口板卡的输入端连接，第一控制保护测量接口板卡的输出端能与转换开关的输入端连接。

当实时仿真器通过非冗余通道传输信号时，第一模拟量输出板卡通过光纤连接实时仿真器，对实时仿真器输出的数字量进行接收，并将其转换为模拟量，之后通过电缆送给第一功率放大器。第一功率放大器通过电缆接收来自第一模拟量输出板卡的电压模拟量和电流模拟量，按照预先设定好的放大倍数将电压模拟量和电流模拟量进行放大，之后将放大的电压模拟量和电流模拟量经电缆送给第一控制保护测量接口板卡。第一控制保护测量接口板卡通过电缆接收第一功率放大器输出的模拟量信号，将其转换为多路输出信号经电缆送给转换开关。

作为上述方案的改进，所述冗余通道包括第二模拟量输出板卡、第二功率放大器和第二控制保护测量接口板卡，其中，所述第二模拟量输出板卡的输入端与所述实时仿真器的输出端连接，所述第二模拟量输出板卡的输出端与所述第二功率放大器的输入端连接，所述第二功率放大器的输出端与所述第二控制保护测量接口板卡的输入端连接，所述第二控制保护测量接口板卡的输出端能与所述转换开关的输入端连接。

具体地，冗余通道包括第二模拟量输出板卡、第二功率放大器和第二控制保护测量接口板卡，其中，第二模拟量输出板卡的输入端与实时仿真器的输出端连接，第二模拟量输出板卡的输出端与第二功率放大器的输入端连接，第二功率放大器的输出端与第二控制保护测量接口板卡的输入端连接，第二控制保护测量接口板卡的输出端能与转换开关的输入端连接。

当实时仿真器通过冗余通道传输信号时，第二模拟量输出板卡通过光纤连接实时仿真器，对实时仿真器输出的数字量进行接收，并将其转换为模拟量，之后通过电缆送给第二功率放大器。第二功率放大器通过电缆接收来自第二模拟量输出板卡的电压模拟量和电流模拟量，按照预先设定好的放大倍数将电压模拟量和电流模拟量进行放大，之后将放大的电压模拟量和电流模拟量经电缆送给第二控制保护测量接口板卡。第二控制保护测量接口板卡通过电缆接收第二功率放大器输出的模拟量信号，将其转换为多路输出信号经电缆送给转换开关。

需要说明的是，非冗余通道和冗余通道的配置是一样的，均包括模拟量输出板卡、功率放大器和控制保护测量接口板卡，只是人为取名不一样，也就是说，该系统含有两路测量回路，分别是冗余的测量回路和非冗余的测量回路，可以解决现有测试平台没有设置冗余的控制保护系统的测量回路的问题。测量回路指的是实时仿真器——模拟量输出板卡——功率放大器——控制保护测量接口板卡——转换开关——控制保护装置。

作为上述方案的改进，所述实时仿真器内设有乘法器，所述实时仿真器的第一输出端直接与所述第一模拟量输出板卡的输入端连接，所述实时仿真器的第二输出端通过所述乘法器与所述第二模拟量输出板卡的输入端连接。

需要说明的是，当测试平台需要进行单一元件测量偏差测试时，需要先搭建包含单一元件测量偏差模拟逻辑的直流输电实时仿真测试模型，单一元件测量偏差的模拟逻辑如图2所示。当需要进行单一元件测量偏差测试时，在得到模拟量后，分成两路输出，分别是非冗余通道和冗余通道，具体为一路模拟量通过实时仿真器的第一输出端传输至第一模拟量输出板卡的输入端，另一路模拟量通过乘法器进行正偏差或负偏差处理后再通过实时仿真器的第二输出端传输至第二模拟量输出板卡的输入端，之后再传输至对应的控制保护装置中。

作为上述方案的改进，所述测试平台还包括工作站，所述工作站的输出端与所述实时仿真器的输入端连接。

需要说明的是，参见图3，图3是直流工程现场电磁式互感器测量系统接线示意图，直流工程主回路某一次测点往往会配置多个二次线圈，一/二次线圈配合实现将一次回路的高电压、大电流转换为可供控制保护系统使用的低电压、小电流。电气量经过二次线圈、端子箱/汇控箱后，再经过控制保护测量接口板卡进行模数转换后传送给控制保护装置。

具体地，利用工作站建立直流工程的实时仿真模型，利用实时仿真器模拟直流工程主回路的某一次测点，所以要将工作站的输出端与实时仿真器的输入端连接，进行模拟量输出。具体地，由实时仿真器进行仿真模拟，获得一次测点的模拟量。另外，在本实施例中，利用模拟量输出板卡和功率放大器模拟二次线圈和端子箱/汇控箱。

作为上述方案的改进，所述转换开关的数量为三个，分别是第一转换开关、第二转换开关和第三转换开关，所述控制保护装置的数量为三套，分别是第一控制保护装置、第二控制保护装和第三控制保护装；其中所述第一转换开关的输出端与所述第一控制保护装置连接，所述第二转换开关的输出端与所述第二控制保护装置连接，所述第三转换开关的输出端与所述第三控制保护装置连接。

具体地，实际的直流工程对应的控制保护装置就有三套，所以在仿真测试中，同样将控制保护装置设为三套，也就是说，优选地，转换开关的数量为三个，控制保护装置的数量为三套，对应地，第一转换开关的输出端与第一控制保护装置连接，第二转换开关的输出端与第二控制保护装置连接，第三转换开关的输出端与第三控制保护装置连接。当需要测试某一套控制保护装置受单一元件的测量偏差影响时，就可以将该套控制保护装置对应的转换开关的输入端连接到冗余通道，其余的控制保护装置对应的转换开关的输入端连接到非冗余通道，就可以观察到控制保护装置的响应。

为了更完整地了解本实用新型实施例提供的一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台，参见图4，是本实用新型实施例2提供的一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台的详细示意图，该测试平台具体包括工作站、实时仿真器、第一模拟量输出板卡、第二模拟量输出板卡、第一功率放大器、第二功率放大器、第一控制保护测量接口板卡、第一控制保护测量接口板卡、第一转换开关、第二转换开关、第二转换开关、第一套控制保护装置、第二套控制保护装置和第三控制保护装置。测试的具体步骤如下：

选定被测试的模拟量，对电磁式互感器测量系统而言，相应的模拟量为交流电压和交流电流。通过工作站和实时仿真器模拟实际电力系统的运行，然后获取实时仿真器在预设工况下的模拟量。

将获取到的模拟量根据测试需要选择非冗余通道或冗余通道进行输送。一般测试主要有测试、校核直流工程二次测量系统的测量精度和响应特性和进行单一元件测量偏差测试，当不需要进行单一元件测量偏差测试时，只需要将获取到的模拟量通过非冗余通道进行输送；当需要进行单一元件测量偏差测试，就需要将获取到的模拟量分别通过非冗余通道和冗余通道进行输送。

调节非冗余通道或冗余通道的功放比例，使非冗余通道或冗余通道的输出跟实际工程的输出一致，主要调节功率放大器的功放比例，功放比例的选取应使第一控制保护测量接口板卡和第二控制保护测量接口板卡接收到的模拟量的变化与实际工程现场一致。如：实际电力现场的一次/二次线圈变比为k1，第一控制保护测量接口板卡和第二控制保护测量接口板卡的变比为k2，则第一功率放大器和第二功率放大器的功放比例k3＝k1/k2。

将控制保护装置对应的转换开关的输入对应选择为非冗余通道或冗余通道的输出。因为模拟量可以通过非冗余通道或冗余通道进行输送，所以转换开关要根据需要进行选择连通到非冗余通道或冗余通道，当第一控制保护装置是被测试对象，就需要将其对应的第一转换开关的输入选择为冗余通道的输出，反之，则将其对应的第一转换开关的输入选择为非冗余通道的输出。

将实时仿真器在预设工况下进行仿真得到的模拟量经过一系列传输，最后到达控制保护装置，从而获取控制保护装置的响应。通过分析控制保护装置波形和报文，可以知道系统测量偏差对控制保护装置的影响。

综上，本实用新型实施例所提供的一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台，没有照搬现场的测量系统配置方案，节省设备和减少占地面积，而且功能配置灵活，每一个测点只配置了两个独立的测量回路，既可以测试、校核直流工程二次测量系统的测量精度和响应特性，又可以灵活完成单一元件测量偏差对各个控制保护装置影响的分析试验，从而方便评估测量偏差对HVDC控制保护系统的影响，以提前做好应对措施，进一步提高HVDC运行的可靠性。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台，其特征在于，包括实时仿真器、非冗余通道、冗余通道、多个转换开关和多套控制保护装置；其中，

所述实时仿真器的第一输出端与所述非冗余通道的输入端连接，所述实时仿真器的第二输出端与所述冗余通道的输入端连接；

每一个所述转换开关的输入端能选择与所述非冗余通道的输出端或所述冗余通道的输出端连接；

每一个所述转换开关的输出端与对应的所述控制保护装置连接。

2.如权利要求1所述的基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台，其特征在于，所述非冗余通道包括第一模拟量输出板卡、第一功率放大器和第一控制保护测量接口板卡，其中，所述第一模拟量输出板卡的输入端与所述实时仿真器的输出端连接，所述第一模拟量输出板卡的输出端与所述第一功率放大器的输入端连接，所述第一功率放大器的输出端与所述第一控制保护测量接口板卡的输入端连接，所述第一控制保护测量接口板卡的输出端能与所述转换开关的输入端连接。

3.如权利要求2所述的基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台，其特征在于，所述冗余通道包括第二模拟量输出板卡、第二功率放大器和第二控制保护测量接口板卡，其中，所述第二模拟量输出板卡的输入端与所述实时仿真器的输出端连接，所述第二模拟量输出板卡的输出端与所述第二功率放大器的输入端连接，所述第二功率放大器的输出端与所述第二控制保护测量接口板卡的输入端连接，所述第二控制保护测量接口板卡的输出端能与所述转换开关的输入端连接。

4.如权利要求3所述的基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台，其特征在于，所述实时仿真器内设有乘法器，所述实时仿真器的第一输出端直接与所述第一模拟量输出板卡的输入端连接，所述实时仿真器的第二输出端通过所述乘法器与所述第二模拟量输出板卡的输入端连接。

5.如权利要求1所述的基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台，其特征在于，所述测试平台还包括工作站，所述工作站的输出端与所述实时仿真器的输入端连接。

6.如权利要求1所述的基于实时仿真的电磁式互感器测量系统的测试平台，其特征在于，所述转换开关的数量为三个，分别是第一转换开关、第二转换开关和第三转换开关，所述控制保护装置的数量为三套，分别是第一控制保护装置、第二控制保护装和第三控制保护装；其中所述第一转换开关的输出端与所述第一控制保护装置连接，所述第二转换开关的输出端与所述第二控制保护装置连接，所述第三转换开关的输出端与所述第三控制保护装置连接。

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