一種電力系統變壓器保護裝置的柔性仿真測試平臺制造方法及圖紙

一種電力系統變壓器保護裝置的柔性仿真測試平臺，包括RTDS實時數字仿真系統和功率放大器，RTDS實時數字仿真系統構建出的變壓器保護測試系統模型包括一次系統模型、故障設置子系統模型和斷路器控制子系統模型，故障設置子系統模型和斷路器控制子系統模型分別連接一次系統模型，故障設置子系統模型提供故障信號，斷路器控制子系統模型提供跳合閘信號，一次系統模型經功率放大器輸出電氣量信號至待測變壓器保護裝置，待測變壓器保護裝置反饋保護動作信號至斷路器控制子系統。本發明專利技術構建了一個對不同廠家、不同類型、不同原理的變壓器保護產品具有良好適應性的統一檢測平臺，通過該平臺可對變壓器保護裝置進行全面而完整的檢測，且簡化變壓器保護裝置檢測的操作，更加規范化。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種仿真測試平臺，尤其是涉及一種電力系統變壓器保護裝置的柔性仿真測試平臺。
技術介紹
電力變壓器是電力系統的重要電氣設備，其安全運行關系到整個電力系統能否連續穩定的工作。隨著國民經濟的持續發展，電力需求快速增長，我國電力工業迅速發展，實現了全國電網的交直流互聯，從以220kV為骨干網架逐步發展成500kV為骨干網架的電網結構，多個超高壓直流輸電系統建成并發揮著重要的聯網和送電任務，串聯補償線路逐步使用，750kV示范工程建成并投入運行，IOOOkV特高壓試驗示范工程已經開工建設。隨著電網規模的日益擴大，網架結構日趨復雜，電力變壓器容量的增大和電壓等級的提高，系統對變壓器保護的快速性、安全性、可靠性和靈敏性提出了更高的要求。由于各廠家微機保護配置和功能缺乏統一的產品標準規范，不同廠家產品的功能、配置等存在一定的差異，給現場運行維護帶來較大困難，逐漸成為影響電網安全的重要因素。不同廠家的保護裝置間協調配合存在一定困難，回路設計復雜，造成與外部一次設備、通信自動化等設備的配合要求不統一，容易給設計、施工、運行、操作等帶來安全隱患。因此，業界急需一套能夠具備良好的適應性，并可全面考核不同變壓器保護裝置在各種常規工況及特殊工況下的動作特性以及整體性能的柔性檢測平臺與方法。作為繼電保護裝置的檢測平臺，仿真系統必須具備實時性，且能與繼電保護設備接口，以考察保護設備在不同工況下的動作性能。EMTDC、EMTP等傳統的非實時離線數字仿真系統難以滿足此需求，目前業界一般采用具備實時性的物理動模或者數字動模作為繼電保護裝置等二次設備的檢測平臺。實時數字仿真系統RTDS (Real-Time DigitalSimulator)是由加拿大Manitoba直流研究中心開發,RTDS公司制造,為實現實時電力系統電磁暫態仿真而專門設計的并行計算機仿真系統，是目前世界上技術最成熟、應用最廣泛的實時數字仿真系統。在面向變壓器保護等二次設備的檢測中，由于RTDS不僅能與實際保護設備連接構成靈活方便的閉環回路，而且能夠對在實際物理系統中難以實現或不容許出現的多種復雜、惡劣工況進行仿真測試，正逐步替代傳統的物理動模成為主流的保護設備檢測平臺。RTDS實時數字仿真系統由硬件和軟件兩部分組成。在硬件上，RTDS采用高速DSP(數字信號處理器)芯片和并行處理結構以完成連續實時運行所需的快速運算。硬件的基本組成單元稱作Rack，一套RTDS裝置可以包括幾個到幾十個Rack，不同Rack相互連接可以組成較大規模的仿真器，Rack的數量決定了仿真系統的規模。不同的Rack在物理上是相對獨立的，每個Rack主要由處理器板卡、通信板卡以及各種接口板卡組成。RTDS的軟件系統則是聯系用戶與RTDS硬件結構的主要手段，用戶在RTDS軟件系統的圖形用戶界面中完成仿真模型的搭建、仿真的運行和試驗結果分析。電力系統物理模擬(動模試驗)仿真是最早出現的電力系統實時仿真方式，其根據實際機組I :N縮小比例來重建一個完整的小機組物理模型，所反映的物理過程是直觀真實的，可對電力系統許多特性和過程進行定性、定量分析，可在與實際系統很近似的條件下觀察和研究二次設備的動作特性和過程，得出用于指導實際電力系統安全運行的重要結論。動模對新技術、新裝備實物的運行試驗非常方便，這是動模閉環測試的獨特優點。逐步發展的數模混合式仿真將機電等旋轉元件采用數字元件模擬，其余元件基本上仍和動模試驗中一致，但采用的額定電壓 和動模試驗有較大差別。這種仿真測試方法結構靈活，對內在過程尚不清楚、難以或不能用數學方式描述的子系統或元器件可以用實物或物理模型代替，這使得對二次設備閉環測試的研究范圍有了很大提高。但傳統的物理動模仿真有以下不足之處I、電力系統元件模型單一，參數調整范圍有限；2、模擬規模有限、精度不高，可擴展性和兼容性差；3、建設投資大、周期長；4、模型搭建不便，且對變壓器保護裝置的檢測受仿真故障嚴重程度和持續時間的限制，無法對多種復雜、惡劣的工況進行模擬。現有技術還有的就是繼電保護測試儀，使用現代微電子技術和器件實現的一種新型小型化微機繼電保護測試儀。它采用單機獨立運行，亦可聯接筆記本電腦運行的先進結構。主機一般內置高速數字信號處理器微機、真16位DAC模塊、模塊式高保真大功率功放，自帶屏幕液晶顯示器以及旋轉鼠標控制器，體積小，精度較高，可進行大多數繼電保護試驗。該設備可測試各種交直流、電流、電壓、中間、自保持信號等多種單個繼電器及整組繼電保護屏，自動測試三次并儲存數，并自動計算三次均值的返回系數且打印。可方便地測試重合閘繼電器的各項參數。設備附有測頻、測相功能，可測量電流、電壓的頻率(一個周期)及二個信號之間的相位差(時間)。同時采用了精密的計時基準(10微秒)及長達100小時的計數器，可單獨作為精密毫秒計時取代傳統的秒表。但其也有不足之處I、繼電保護測試儀為開環測試，保護動作的結果不返回到系統中，無法考核變壓器保護在第一次動作后，系統的擾動對保護裝置的影響；2、功能簡單，難以模擬實際系統中多種復雜的故障及工況；3、測試的模式及數據相對固定，參數調整范圍有限，缺乏靈活性。采用基于RTDS的完全數字閉環測試系統，一次系統和所有保護裝置均采用數字仿真，實現了一、二次系統實時、閉環的純數字仿真。該仿真方式都具有數字仿真系統體積小、建設周期短、配置靈活多變、可重復性強以及仿真結果真實可靠等優點，因此在很多方面得到了越來越廣泛的應用。但其同樣存在不足之處I、其測試環境與測試項目難以適用于不同廠家、不同類型、不同原理的變壓器保護廣品；2、完全數字閉環測試平臺缺乏系統性，難以構成一個完整的檢測體系，對變壓器保護裝置進行全面的檢測；3、針對變壓器保護裝置檢測的可操作性與規范性較差；4、對系統勵磁涌流等一些特殊工況的模擬，其模擬方法及系統參數帶有較大的隨機性和不可復現性，且對于特殊工況中很多重要的參數無法控制，難以滿足變壓器保護裝置檢測的特殊要求；
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題，就是提供一種可適應于不同原理、不同廠家的電力系統變壓器保護裝置的柔性仿真測試平臺。解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案如下—種電力系統變壓器保護裝置的柔性仿真測試平臺，其特征是包括RTDS實時數字仿真系統和功率放大器，所述的RTDS實時數字仿真系統構建出的系統模型包括一次系統模型、故障設置子系統模型和斷路器控制子系統模型，所述的故障設置子系統模型和斷路器控制子系統模型分別連接一次系統模型，故障設置子系統模型提供故障信號，斷路器控制子系統模型提供跳合閘信號，一次系統模型經功率放大器輸出電氣量信號至待測變壓器保護裝置，待測變壓器保護裝置反饋保護動作信號至斷路器控制子系統。所述的一次系統模型為525/242/34. 5kV三電壓等級自耦變壓器以及中距離200km輸電線路的輸變電系統,包括第一發電機組MACH1,第一發電機組通過第一變壓器TRFl與第一母線BUSl相連接；共有2個無窮大系統，其中第一無窮大系統SCRl通過第二變壓器TRF2與第二母線BUS2相連接，第二無窮大系統SCR2通過第三變壓器TRF3與第三母線BUS3相連接；第四變壓器TRF4的高、中、低壓側分別與第二母線BUS2、第三母線BUS3、第四母線BU本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電力系統變壓器保護裝置的柔性仿真測試平臺，其特征是：包括RTDS實時數字仿真系統和功率放大器，所述的RTDS實時數字仿真系統構建出的系統模型包括一次系統模型、故障設置子系統模型和斷路器控制子系統模型，所述的故障設置子系統模型和斷路器控制子系統模型分別連接一次系統模型，故障設置子系統模型提供故障信號，斷路器控制子系統模型提供跳合閘信號，一次系統模型經功率放大器輸出電氣量信號至待測變壓器保護裝置，待測變壓器保護裝置反饋保護動作信號至斷路器控制子系統。

【技術特征摘要】
1.一種電力系統變壓器保護裝置的柔性仿真測試平臺，其特征是包括RTDS實時數字仿真系統和功率放大器，所述的RTDS實時數字仿真系統構建出的系統模型包括一次系統模型、故障設置子系統模型和斷路器控制子系統模型，所述的故障設置子系統模型和斷路器控制子系統模型分別連接一次系統模型，故障設置子系統模型提供故障信號，斷路器控制子系統模型提供跳合閘信號，一次系統模型經功率放大器輸出電氣量信號至待測變壓器保護裝置，待測變壓器保護裝置反饋保護動作信號至斷路器控制子系統。2.根據權利要求I所述的電力系統變壓器保護裝置的柔性仿真測試平臺，其特征是所述的一次系統模型為525/242/34. 5kV三電壓等級自耦變壓器以及中距離200km輸電線路的輸變電系統，包括第一發電機組(MACH1)，第一發電機組通過第一變壓器(TRFl)與第一母線(BUSl)相連接；共有2個無窮大系統，其中第一無窮大系統(SCRl)通過第二變壓器(TRF2)與第二母線(BUS2)相連接，第二無窮大系統(SCR2)通過第三變壓器(TRF3)與第三母線(BUS3)相連接；第四變壓器(TRF4)的高、中、低壓側分別與第二母線(BUS2)、第三母線(BUS3)、第四母線(BUS4)相連接；共有五組電流互感器和三組電壓互感器，其中第一電流互感器(TAl)裝在第二母線(BUS2)與第四變壓器(TRF4)之間，第二電流互感器(TA2)裝在第三母線(BUS3)與第四變壓器(TRF4)之間，其中第三電流互感器(TA3)裝在第四母線(BUS4)與第四變壓器(TRF4)之間，第四電流互感器(TA4)裝在第四變壓器(TRF4)高壓側中性點接地處，第五電流互感器(TA5)裝在第四變壓器(TRF4)低壓側三角接線的三相繞組上，第一電壓互感器(TVl)裝在第二母線(BUS2)與第四變壓器(TRF4)之間，第二電壓互感器(TV2 )裝在第三母線(BUS3 )與第四變壓器(TRF4 )之間，其中第三電壓互感器(TV3 )裝在第四母線(BUS4)與第四變壓器(TRF4)之間；1個第一輸電線路(TL1); 一次系統共10個斷路器，其中第一斷路器(CBl)安裝在連接第一機組(MACHl)和第一母線(BUSl)之間的線路上，第二斷路器(CB2)安裝在連接第一輸電線路(TLl)和第一母線(BUSl)的線路上，第三斷路器(CB3 )安裝在連接第一輸電線路(TLl)與第二母線(BUS2 )的線路上，第四斷路器(CB4 )安裝在連接第一無窮大系統(SCRl)和第二母線(BUS2)之間的線路上，第五斷路器(CB5)安裝在連接第二母線(BUS2)和第一電壓互感器(TVl)之間的線路上，第六斷路器(CB6)安裝在連接第三母線(BUS3)和第二電壓互感器(TV2)之間的線路上，第七斷路器(CB7)安裝在連接第二無窮大系統(SCR2)和第三母線(BUS3)之間的線路上，第八斷路器(CB8)安裝在連接第四母線(BUS4)和第三電壓互感器(TV3)之間的線路上，第九斷路器(CB9)安裝在連接第四母線(BUS4)與電抗器XL之間的線路上，第十斷路器(CBlO)安裝在連接第四母線(BUS4)與電容器XC之間的線路上；一次系統共設置了 6個故障點，其中第一故障點(Kl)設置在第一輸電線路(TLl)靠近第二母線(BUS2)附近，第二故障點(K2)設置在第一電流互感器(TAl)與第四變壓器(TRF4)之間，第三故障點(K3)設置在第二電流互感器(TA2)與第四變壓器(TRF4)之間，第四故障點(K4)設置在第三母線(BUS3)上，第五故障點(K5)設置在第三電流互感器(TA3)與第四變壓器(TRF4)之間，第六故障點(K6)設置在第四母線(BUS4)上，第七故障點(Kin )設置在第四變壓器(TRF4 )內部。3.根據權利要求2所述的電力系統變壓器保護裝置的柔性仿真測試平臺，所述的故障設置子系統模型的組成和連接關系其特征是 第二母線(BUS2)的NI相節點電壓值和O值作為選擇元件的第一、第二輸入，選擇元件的輸出作為邊緣檢測元件的輸入；第一人工按鈕(01)作為第一脈沖元件(11)的輸入； 第一脈沖元件(11)的輸出和第一邊緣檢測元件(91)的輸出信號A作為第一與門(21)的第一、第二輸入； 第一滑塊(41)和第一與門(21)的輸出分別作為第二脈...

【專利技術屬性】
技術研發人員：安然然，胡玉嵐，王奕，羅航，張健，李田剛，梅成林，
申請(專利權)人：廣東電網公司電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：