线路保护实时仿真自动测试平台设计.pdf

  • 文档大小:1.03 MB
  • 文档格式:pdf
  • 约 7页
  • 2021-06-12 发布
  • 举报
线路保护实时仿真自动测试平台设计1 线路保护实时仿真自动测试平台设计2 线路保护实时仿真自动测试平台设计3 线路保护实时仿真自动测试平台设计4 线路保护实时仿真自动测试平台设计5 线路保护实时仿真自动测试平台设计6 线路保护实时仿真自动测试平台设计7
已阅读完毕,您还可以下载文档进行保存
文档单价:6.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档
  1. 1、本文档共7页,内容下载后可编辑。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
第43卷第5期2015年3月1日电力系统保护与控制PowerSystemProtectionandControlv01.43NO.5MaL1.2015线路保护实时仿真自动测试平台设计范宏,朱牧之,沈冰,曾平,邹晓峰(1.上海电力学院电气工程学院,上海200090;2.上海市电力公司电力科学研究院,上海200437)摘要:阐述了实时数字仿真的现状,分析了数字实时仿真器RTDS的优缺点,提出了一套线路保护设备实时仿真自动测试方法。利用实时数字仿真器、VB语言和数据库,设计开发了一个实时仿真自动测试平台。利用仿真平台的专业性、VB语言的兼容性以及数据库信息存储的准确性和规范性,考虑可靠性约束,建立了简明的人机界面,实现了线路保护设备测试流程自动化实现方法。通过线路保护设备测试验证了该系统的准确性、可靠性及实用性,具有推广价值。关键词:线路保护;实时仿真;自动测试;RTDS;数据库ResearchonautomatictestingsystemoflineprotectionbasedonrealtimesimulationFANHong,ZHUMuzhi,SHENBing,ZENGPing2,ZOUXiaofeng2(1.CollegeofAutomationEngineering,ShanghaiUniversityofElectricPower,Shanghai200090,China;2.ElectricPowerResearchInstitute,SNEPC,Shanghai200437,China)Abstract:Thispaperexpoundsthestatusofrealtimedigitalsimulation,analyzestheprosandconsofrealtimesimulator(RTDS),andputsforwardamethodforprocessingthetestofequipment.Basedonthis,thepaperintroducesanautomatictestingsystemforrealtimesimulationcombinedwithRTDS,VisualBasic#codesanddatabases.ExertingtheprofessionalplatformofRTDS,strongcompatibilityofVisualBasicandstandardstoragefeatureofdatabase,and—consideringthereliabilityconstraints,itestablishesamanmachineinterfaceandfiguresoutamethodforprocessingthetestofequipment.Theaccuracyofthesystemisprovidedbythelinedifferentialprotectiontest.ItshowsthatthesystemCanrealizethefunctionofautomatictesting,balancethereliabilityandflexibility,andisvaluabletobepopularized.ThisworkiSsupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.51307104)andShanghaiGreenEnergyGridConnectedTechnologyEngineeringResearchCenter(No.13DZ2251900).Keywords:lineprotection;rea1timesimulation;automatictest;RTDS:database中图分类号:TM77文献标识码:A—文章编号:16743415(2015)05.0123.07O引言实时仿真【JJ是集合了计算机科学、计算数学、控制理论和专业应用技术等众多领域而形成的一门新兴学科。电力系统的实时仿真按发展阶段可分为三种类型:物理仿真、数模混合仿真皿】以及数字仿真p1。实时数字仿真仪(RTDs)【4_5_是由加拿大Manitoba省高压直流(HVDC)研究中心开发,RTDS公司制造,为实现实时电力系统仿真功能而专门设计的并基金项目:国家自然科学基金资助(51307104);上海绿色能源并网工程技术研究中心项目资助(13DZ2251900)行计算机系统loJ。文献『81中详细介绍了RTDS的硬件和软件结构以及它在诸多方面的应用。该装置是基于数字信号处理器(DSP)技术、计算机并行处理技术和数字仿真技术以及电磁暂态【9]程序的全数字实时仿真装置,可以对交直流系统进行实时准确的仿真¨J。RTDS具有建模周期短、灵活性强、频率特性范围大、仿真结果稳定精确等特点l1,己逐步替代传统的物理仿真和数模混合仿真方式,在国内得到越来越多的认可。它可运行在50us级的步长上进行较大规模的电力系统实时仿真【l引,其元件模型和仿真精度已获得仿真领域内较高的认可度¨引,是目前世界上技术最成熟、应用最广泛的实时数字仿真系统。电力系统保护与控嘲虽然RTDS具有诸多优点,但是它也存在着一些问题。如文献[16]所述:RTDS的仿真建模平台和运行平台并不是同一个平台,无法直接将仿真的结果显示在模型图上。当仿真模型较为复杂的时候,需要在两个平台间不断地切换,以将运算结果和图形文件一一对应,这种建模和运行的方式使RTDS的方便性受到了极大的约束【l。因此,需要设计一个自动测试平台,使研究人员可以清晰地掌握仿真的参数和结果,便于进行观察和分析。本文基于实时数字仿真系统RTDS平台设计开发了一个线路保护设备实时仿真自动测试平台,实现了对待测设备的自动测试,通过自动分析试验波形,自动生成测试结果,使设备测试更加简单、方便、高效,将测试人员从繁重、单一的测试项目中解放出来。1研究现状随着电网规模的不断扩大,新设备及设备升级入网试验的数量逐年增加,特别是对于保护类试验如线路差动保护、母线保护、变压器保护、配网自动化测试、子站通信集成等试验,操作次数多、任务量大,而且多为重复性试验,操作人员读取实验结果的精度往往不高,使得试验的效率降低L1引。以往的实验手段已经越来越难以满足配电自动化装置及保护装置测试的需要IJ。实现入网测试海量任务的自动测试,获取自动测试结果,提高实时数字仿真系统的利用效率和试验的精确度已成为当务之急。因此,当前各科研院所、高校、企业单位围绕电网实时数字仿真技术及其应用开展了很多卓有成效的工作,取得了众多科研成果。开展的诸如大电…网的稳定和控制研究、继电保护和安全自动装置【r21J以及励磁控制器[22J等二次设备的试验研究、电网事故分析与重现[23-24]、智能变电站测试[25-26等应用工作,大大加强了对电网的仿真试验和分析研究能力,为电网的规划、设计、建设和运行提供了有效的指导意见。对于自动测试系统,各大企业和研究机构也有一些研究成果,其中包括:开普电气研究院的实时数字仿真自动测试系统、南瑞继保电气有限公司的实时数字仿真自动测试系统以及中国电力科学研究院的数字仿真自动测试系统。1.1开普电气的实时数字仿真自动测试方法许昌开普电气研究院在2010年发明了一种实时数字仿真自动测试方法,该方法在与可视化操作界面中的内容相对应的数据库中分别预设故障点、故障类型;在可视化的操作界面中设置包括故障点、故障类型和故障时间来定制试验项目。根据试验项目清单将各试验项目的实时数字仿真脚本测试代码段按时间顺序串接在一起,构成完整的脚本文件。执行上述生成的完整的脚本文件,即完成试验。1.2南瑞继保的实时数字仿真自动测试方法南瑞继保电气有限公司对基于RTDS的自动测试系统有深入的研究与探索,直接将RTDS投入到了一系列控制和保护装置的测试中,并对线路保护装置的动模试验采用了自动测试方法。1.3中国电力科学研究院的实时数字仿真自动测试方法中国电力科学研究院在2009年为了完善对继电保护进行验证分析的手段,开展了基于RTDS实时数字仿真系统的试验系统的开发,主要研究内容包括:建立了以动模试验系统为基础的线路继电保护闭环自动测试系统;实现按预先设定的故障序列自动执行保护试验项目;自动记录保护装置的动作时间,对试验结果即动作时间自动进行判断,并给出初步试验结论。已有的自动测试系统具有一定的局限性,测试项目比较单一,模型内考虑的因素较少,适用度有限,而且,软件功能具有一定的局限性。2平台总体设计及配置本文所设计开发的自动测试平台主要基于VB、数据库和RTDS三个主要模块。通过三个模块功能的相互配合实现自动测试的功能。2.1平台总体设计原则RTDS是一种专业的实时数字仿真软件,利用RTDS进行线路保护建模仿真的过程非常复杂,也没有必要。因此,需要借助其他系统作为桥梁,将RTDS的操作简化,让使用者可以清楚地了解使用方法并进行所需的测试。由于上述原因,对于自动测试平台的设计需要满足以下几个原则:(1)自动测试平台界面友好,操作方便,操作规范;(2)自动测试平台人机交互功能强,能实现全面测试功能;(3)自动测试平台能缩短设备测试时间,提高测试精度,提高实时数字仿真系统的利用率,提高生产力。2.2平台总体结构及功能设置平台总体功能体系结构主要包含如下:用户登录界面、自动测试选择界面、批处理脚本文件自动范宏,等线路保护实时仿真自动测试平台设计.125.建立、自动生成测试报告模块。利用这些模块功能形成自动测试系统的流程如图1所示。①l二三竺I设备信息=『1l:::::兰:l_=I43-l自动批处理生成脚本文件………享m。一广_==图1实时仿真自动测试流程图Fig.1Flowchartofautomatictestingsystem用户登录界面:其功能包含已注册用户的登录平台、新建登录用户,其目的是保证系统数据安全。自动测试主界面:其功能包含选择测试项目、测试模型、测试数据及波形保存路径。批处理脚本文件自动生成:其功能是根据自动测试主界面所选择的一系列选项自动生成模型执行的脚本文件。调用RTDS,运行批处理脚本文件:其功能是根据生成的脚本文件自动在RTDS进行实验并将实验数据及波形保存至指定位置。自动生成报告:其功能是将已保存的实验数据及波形整合在实验报告中。3检测项目介绍目前自动测试平台可以实现的测试项目为线路保护。这种类型的继电保护试验可以充分地体现出自动检测平台在进行继电保护装置动模试验的过程中所发挥的重要作用。线路保护测试使用的系统接线图如图2所示。G侧500kV电源侧,经过G侧单相断路器以及一段线路后,经过S侧单相断路器,接至S侧500kV电源侧。区内故障有3点,分别为Fl、F2、F3;区外故障共有两点,分别为F4、F5。测试项目包括4种类型:瞬时性和永久性故障、系统振荡、经过渡电阻短路故障、转移性故障。G侧F4。F1F2F3F5s侧——@手图2系统模型Fig.2Modeloftestingsystem3.1瞬时性和永久性故障该测试项目检测当保护区内发生瞬时性故障时保护的动作情况。具体的故障类型包括单相接地短路、两相短路、两相短路接地、三相短路,瞬时性故障时问一般设置为O.2S,永久性故障的故障时间一般设置为2S。3.2系统振荡该测试项目主要检测系统振荡对保护装置的影响。当系统振荡时,若无故障发生,保护不应动作;若有故障发生,应当按照正常逻辑动作,不出现拒动或误动情况。系统振荡情况下,对保护动作时间不做要求。3.3经过渡电阻短路故障该测试项目检测系统经过渡电阻短路时保护的动作情况。具体的故障类型包括单相接地短路、两相短路、两相短路接地、三相短路。从故障时间上来分,也需测试瞬时性和永久性两类故障,保护应当按照正常逻辑动作,不出现拒动或误动情况。经过渡电阻短路故障时,保护的动作时间不做要求。3.4转移性故障该测试项目检测系统发生转移性故障时f区内转区外或区外转区内),保护应当在区内故障发生后动作,而不能在区外故障发生后动作。此类型测试的故障类型包括单相接地短路、两相短路、两相短路接地、三相短路,对保护的动作时间不做要求。4平台界面设置RTDS是一种专业的实时仿真软件,利用RTDS进行线路保护建模仿真对于使用者的要求较高,不具有普及性。因此,需要利用其他软件作为桥梁,将RTDS的操作简化,让使用者可以清楚地了解使用方法并进行所需的测试。4.1用户界面设计方法自动测试平台分为6个部分,分别为:登录界面、注册界面、待测设备信息界面、新增设备信息界面、测试类型选择界面以及测试参数设置界面。4.2用户界面实现VisualBasic(以下简称VB1是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言。从任何标准来说,VB都是世界上使用人数最多的语言I2引。程序员可以轻松地使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。利用VB进行自动测试平台的设计,极大地节省了设计者在界面美化上所需的时间,从而将更多的时间投入在平台功能的设计中。一128.电力系统保护与控制试验测试结束后,系统生成一份实验结果报告,利用VB打开文本文件open指令读取这份报告并将其存入数据库中对应测试设备的信息表中,形成一份完整的设备测试报告。6总结针对设备入网测试时测试类型固定、重复性工作较多的特点,设计了一套可实现不同设备测试需要的自动化测试平台。该平台以RTDS实时数字仿真模拟系统为基础,通过VB编程,能生成实时数字仿真系统可运行的有效批处理脚本文件,实现入网检测海量任务的自动测试,获取自动测试结果,生成测试报告。通过实时仿真自动测试系统的研究可以帮助操作人员方便地完成大量的测试任务,缩短了设备测试时问,提高了测试的精确度和实时数字仿真系统的利用效率,满足实际电力系统的需要。本自动测试系统结合RTDS的脚本程序和VB编程程序整合成为了一个整体,能更好地实现自动测试系统的功能,其简洁、友好的人机交互界面使试验人员可以更方便、高效地完成各类测试项目,具有一定的推广价值。参考文献[1]罗建民,戚光宇,何正文.电力系统实时仿真技术综述[J】.继电器,2006,34(18):79.86.LUOJianmin,QIGuangyu,HEZhengwen.Researchonpowersystemrealtimesimulation[J].Relay,2006,—34(181:7986.[2]周俊,郭剑波,胡涛,等.高压直流输电系统数字物理动态仿真[J].电工技术学报,2012,27(5):221.228.ZHOUJun,GUOJianbo,HUTao,eta1.Digital/analogdynamicsimulationfor ̄500kVHVDCtransmissionsystem[J].TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety—2012,27(5):221228.[3]黄家裕,陈礼义,孙德昌.电力系统数字仿真[M].北京:中国电力出版社,1995:1-5.[4]陈礼义,顾强.电力系统数字仿真及其发展『J].电力系统自动化,1999,23(23):1-6.CHENLiyi,GUQiang.Powersystemdigitalsimulationanditsdevelopment[J].AutomationofElectricPowerSystems,1999,23(23):1-6.[5]柳勇军,粱旭,阂勇.电力系统实时数字仿真技术[J].中国电力,2004,37f4):39.42.LIUYon ̄un,LIANGXu,HEYong.Powersystemreal・timedigitalsimulationtechnologies[J].ElectricPower,2004,37(4):39.42【6]CLAUSM,RETZMANND,SCHMIDTM,eta1.Developmentofrea1.timesimula————tiontechnology’summaryofexperiencesandresults[C】//ICDs99PosterSession.Vasteras,Sweden:1999.[7]KUFFELR,GIESBRECHTJ.MAGUIREeta1.—RTDSafullypowersystemsimulatoroperatinginrealtime[C】//ProceedingsofIEEE1995InternationalConferenceonEnergyManagementandPowerDelivery,—Singapore,November21-23,1995,2:498503.[8]常浩,张民,马为民.实时数字仿真器的应用IJ】.中国—电力,2006,39(7):5660.CHANGHao,ZHANGMin,MAWeimin.Realtimedigitalsimulation(RTDS)anditsapplications[J].ElectricPower,2006,39(7):56-60.[9]李秋硕,张剑,肖湘宁,等.基于RTDS的机电一电磁暂态混合实时仿真及其在FACTS中的应用[J].电工技术学报,2012,27(3):219-225.LIQiushuo,ZHANGJian,XIAOXiangning,eta1.——ElectromechanicalelectromagnetictransientrealtimesimulationbasedonRTDSanditsapplicationtoFACTS[J].TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety,2012,27(3):219-225.[1O]魏明,崔桂梅.电力系统实时数字仿真器RTDS简介—【J1.装备制造技术,2008(6):128130.WEIMing,CUIGuimei.Introductionofrealtimedigitalsimulator-RTDSinpowersystem[J].Equipment—ManufactringTechnology,2008(6):128130.[11]许大光,陈小川.RTDS开发设计平台[J】.软件导刊,2007(7):20-21.XUDaguang,CHENXiaochuan.BeRerwaytoresearchanddesignRTDStests[J].SoftwareGuide,2007(7):2O.21.[12]张树卿,童陆园,薛巍.基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真[J1.电力系统自动化,2009,33(18):61.66.ZHANGShuqing,TONGLuyuan,XUEWei.DigitalcomputerandRTDSbasedrealtimehybridsimulation[J].AutomationofElectricPowerSystems,2009,33(18):61.66.[13]梁志成,马献东,王力科,等.实时数字仿真器RTDS及其应用[J].电力系统自动化,1997,21(10):61.64.LIANGZhicheng,MAXiandong,WANGLike,eta1.Realtimedigitalsimulator(RTDS)anditsapplications【J].AutomationofElectricPowerSystems.1997.21(10):6464.[14]张兴然,王霞.基于RTDS的电力系统实时仿真【J】.陕西电力,2008,36(5):54.56.范宏,等线路保护实时仿真自动测试平台设计.129.ZHANGXingran,WANGXia.RealtimesimulationofelectricpowerbasedonRTDS[J].ShanxiElectricPower,—2008,36(5):5456.[15]赵学强.基于RTDS的直流输电系统电磁暂态建模和实时仿真研究[J】.华东电力,2008,36(7):46・50.ZHAOXueqiang.Electromagnetictransientmodeling—andrealtimesimulationforHVDCbasedonRTDS[J].EastChinaElectricPower,2008,36(7):46-50.[16]郭琦,张海波,韩伟强.图形化RTDS在线实时仿真系—统【J】_电力系统自动化,2010,34(13):3842.GUOQi,ZHANGHaibo,HANWeiqiang.AnonlineRTDSsimulationsystemwithgraphicalplatform[J].AutomationofElectricPowerSystems,2010,34(13):38.42.[17]巫玲玲,张东英,张海波.基于RTDS的图形平台的研究和开发IJJ.现代电力,2010,27(5):6-11.WULingling,ZHANGDongying,ZHANGHaibo.ResearchanddevelopmentofgraphicplatformbasedonRTDS[J].ModemElectricPower,2010,27(5):6-11.[18]郑新才,丁卫华,韩潇.基于测试模板的继电保护装置自动测试技术研究与实现[J】.电力系统保护与控制,2010,38(12):69-76.ZHENGXincai,D1NGWeihua,HANXiao.Research—andrealizationofautotesttechnologyforprotectionrelaysbasedontesttemplate[J].PowerSystemProtectionandControl,2010,38(12):69-76.[19]赖擎,华建卫,吕云,等.通用继电保护自动测试系统软件的研究【JJ.电力系统保护与控制,2010,38(3):—9094.LAIQing,HUAJianwei,LUYun,eta1.Researchon—generalrelayprotectionautotestsystemsoftware[J].PowerSystemProtectionandControl,2010,38(3):90.94.[2O]倪以信,陈寿孙,卢卫星.现代电网的稳定性和安全—性[J].电力系统自动化,1994,18(1):5157.NIYixin,CHENShousun,LUWeixing.Stableandsecurityofmodempowersystem[J].AutomationofElectricPowerSystems,1994,18(1):51-57.[21]李晋民.继电保护和安全自动装置技术发展分析[J].—电力学报,2008,23(1):5053.LIJinmin.Developinganalysisforrelayprotectionandsecurityautomaticequipment[J].JournalofElectricPower,2008,23(1):50-53.[22]王明东,刘宪林,于继来.同步发电机可拓励磁控制器[J].电机与控制学报,2008,l2(1):1-4.WANGMingdong,LIUXianlin,YUJilai.Extensionexcitationcontrollerofsynchronousgenerator[J].ElectricMachinesandControl,2008,12(1):1-4.[23]徐汉平,杨东俊,黄涌,等.基于RTDS的电网故障分—析平台的设计方案[J].华中电力,2002,15(5):2325.XUHanping,YANGDongjun,HUANGYong,eta1.SchemeoffaultanalysisplatformforpowernetbasedonRTDS[J].CentralChinaElectricPower,2002,15(5):23.25.[24]徐岩,田鑫.基于录波与保护信息的变压器事故分析系统的设计[J].电力系统保护与控制,2012,40(9):1O2.107.XUYan,TIANXin.Designofpowertransformeraccidentanalysissystembasedonwaverecordandprotectioninformation[J].PowerSystemProtectionand—Control,2012,40(9):102107.[25]沈冰,邹晓峰.实时数字仿真技术在智能变电站测试中的应用[J].华东电力,2012,40(6):39-41.—SHENBing,ZOUXiaofeng.Applicationofrealtimedigitalsimulationinintelligentsubstationtesting[J].East—ChinaElectricPower,2012,4O(6):3941.[26]朱林,段献忠,苏盛,等.基于证据理论的数字化变电站继电保护容错方法[JJ_电工技术学报,2011,26(1):154.161.ZHULin,DUANXianzhong,SUSheng,eta1.Evidencetheorybasedonfault-tolerantmethodforprotectiverelaysindigitalsubstations[J].TransactionsofChina—ElectrotechnicalSociety,2011,26(1):154161.收稿日期:2014-06-05作者简介:范宏(1978一),女,博士,副教授,硕士生导师,研究方向为电力系统仿真计算,电网规划,电网优化运行等;E-mail:fan_honghong@126.com朱牧之(199卜),男,本科,研究方向为电力系统仿真;沈冰(1979一),男,博士,高m_z-程师,从事电力系统及智能变电站研究工作。(编辑葛艳娜)
清华君
该用户很懒,什么也没介绍
文档单价:6.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档