專利名稱:繼電保護(hù)穩(wěn)態(tài)數(shù)字動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的測(cè)試系統(tǒng),尤其涉及一種穩(wěn)態(tài)數(shù)字動(dòng) 模測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù):
微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀是測(cè)試校驗(yàn)電力系統(tǒng)各類繼電器、保護(hù)裝置等 設(shè)備的測(cè)試裝置;微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀是由人機(jī)對(duì)話設(shè)定輸入電流、電 壓的參數(shù),由程序控制信號(hào)源指導(dǎo)電子線路、D/A轉(zhuǎn)換、功率放大,輸 出具有一定功率的多相電流、電壓源送給繼電保護(hù)裝置,同時(shí)接受繼電保 護(hù)裝置的反饋信息,作出系列響應(yīng),予以記錄,以達(dá)到自動(dòng)測(cè)試結(jié)果,并 將結(jié)果以文字、圖表打印報(bào)告。現(xiàn)有的繼電保護(hù)測(cè)試儀計(jì)算模型簡(jiǎn)單, 一般籠統(tǒng)稱為單端電源的計(jì)算 模型,它把電力系統(tǒng)近似為一個(gè)電源、 一條線路、 一個(gè)負(fù)載,不能真實(shí)反 映電力系統(tǒng)運(yùn)行全網(wǎng)情況,因此只能模擬簡(jiǎn)單故障,不能模擬電力系統(tǒng)與 電網(wǎng)相關(guān)的復(fù)雜故障,測(cè)試的結(jié)果只能表示繼電保護(hù)裝置靜態(tài)的、分立的 特性。發(fā)明內(nèi)容為了克服已有繼電保護(hù)測(cè)試儀的只能模擬簡(jiǎn)單故障、不能模擬復(fù)雜故 障、實(shí)用性差的不足,本發(fā)明提供一種能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的各種故障進(jìn)行真實(shí)
的仿真、實(shí)用性強(qiáng)的繼電保護(hù)穩(wěn)態(tài)數(shù)字動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng)。 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種繼電保護(hù)穩(wěn)態(tài)數(shù)字動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng),包括圖形化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊, 用于存儲(chǔ)電力系統(tǒng)的各種元件的圖形化模型、以及各種故障計(jì)算模型;電 網(wǎng)模型建立模塊,用于依照待檢測(cè)實(shí)際電網(wǎng)的電力結(jié)構(gòu),選擇對(duì)應(yīng)的故障 計(jì)算模型,并選取各種元件,并生成故障計(jì)算模型的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu); 參數(shù)設(shè)定模塊,用于設(shè)定已建立的故障計(jì)算模型的各個(gè)元件的具體參數(shù); 設(shè)置故障模塊,用于設(shè)定故障計(jì)算模型中的故障類型以及參數(shù);故障數(shù)據(jù)計(jì)算模塊,用于根據(jù)故障類型,依照電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算發(fā)生故障后的參數(shù)各支路的電流、各母線的電壓以及支路間的分支系數(shù);故障分析 模塊,用于根據(jù)發(fā)生故障后的參數(shù),計(jì)算得到三相電流源、電壓源以及開 關(guān)量;繼電保護(hù)仿真模塊,用于將三相電流源、電壓源以及開關(guān)量輸出到 繼電保護(hù)裝置,進(jìn)行仿真測(cè)試。進(jìn)一步,在所述的圖形化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中,所述故障計(jì)算模型包括單 端電源輻射型系統(tǒng)、雙側(cè)電源系統(tǒng)、存在零序互感的雙回線系統(tǒng)、雙側(cè)電 源接地系統(tǒng)、三側(cè)電源系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為圖形化繼電保護(hù)整定計(jì)算軟件使電力系統(tǒng)繼電 保護(hù)工作人員可以通過(guò)圖形化的電網(wǎng)故障分析及保護(hù)整定軟件整定繼電 保護(hù)定值。從電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算的角度出發(fā),需要考慮的因素是很多 的,其中電網(wǎng)的接線方式和運(yùn)行方式對(duì)定值計(jì)算的影響最大。隨著電網(wǎng)的 發(fā)展,電網(wǎng)規(guī)模愈來(lái)愈大,接線方式和運(yùn)行方式日趨復(fù)雜。其中大環(huán)、小 環(huán)相互重疊,長(zhǎng)線、短線交錯(cuò)連接的狀況已經(jīng)比較普遍。這些都給保護(hù)定 值的整定計(jì)算工作帶來(lái)了困難。為了合理協(xié)調(diào)保護(hù)的靈敏性、選擇性、速
動(dòng)性和可靠性這四者的關(guān)系,以使各保護(hù)達(dá)到最佳的配合狀態(tài),就必須對(duì) 電網(wǎng)的各種運(yùn)行方式及多種故障情況進(jìn)行反復(fù)而周密的計(jì)算。由于可以模擬各種系統(tǒng)接線方式下的多種復(fù)雜故障,因而能夠仿真電 力系統(tǒng)全網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行特性。不僅能滿足繼電保護(hù)班測(cè)試人員的對(duì)繼電保護(hù) 裝置的測(cè)試要求;還能滿足調(diào)度人員對(duì)整定計(jì)算進(jìn)行校驗(yàn)的要求——把實(shí) 際電網(wǎng)的整定計(jì)算的結(jié)果直接用測(cè)試儀對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行測(cè)試,以校驗(yàn)整定 計(jì)算的正確性。圖形化建立并分析電網(wǎng)模型;提供多種故障計(jì)算模型,包括單端電 源、雙端電源、雙回線、環(huán)網(wǎng)、帶變壓器等等。而其它的測(cè)試儀只能提供 按照單端電源計(jì)算模型給出的一些公式與算法;可模擬在全網(wǎng)環(huán)境下的多 種復(fù)雜故障。其它測(cè)試儀只能模擬靜態(tài)的分立的簡(jiǎn)單故障;可動(dòng)態(tài)模擬各 種實(shí)際的系統(tǒng)接線方式,并輸入各元件的參數(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)際系統(tǒng)故障; 各元件參數(shù)為一次側(cè)的實(shí)際參數(shù),并且CT、 PT變比可按需要設(shè)定,由測(cè) 試儀進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換,輸出二次側(cè)模擬值;可對(duì)實(shí)際電網(wǎng)的整定計(jì)算結(jié)果進(jìn) 行校驗(yàn)測(cè)試,既仿真了電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行特性,也驗(yàn)證了繼電保護(hù)裝置的性 能參數(shù)及動(dòng)作行為。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在1、模擬各種系統(tǒng)接線方式下的多種 復(fù)雜故障、實(shí)用性強(qiáng);2、滿足對(duì)繼電保護(hù)裝置的測(cè)試要求;3、能滿足調(diào) 度人員對(duì)整定計(jì)算進(jìn)行校驗(yàn)的要求。
圖1是本發(fā)明的繼電保護(hù)穩(wěn)態(tài)數(shù)字動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng)的流程圖。 圖2是繼電保護(hù)穩(wěn)態(tài)數(shù)字動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng)的功能框圖。 圖3是繼電保護(hù)穩(wěn)態(tài)數(shù)字動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng)的硬件框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1 圖3, 一種繼電保護(hù)穩(wěn)態(tài)數(shù)字動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng),包括圖形 化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊l,用于存儲(chǔ)電力系統(tǒng)的各種元件的圖形化模型、以及各 種故障計(jì)算模型;電網(wǎng)模型建立模塊2,用于依照待檢測(cè)實(shí)際電網(wǎng)的電力 結(jié)構(gòu),選擇對(duì)應(yīng)的故障計(jì)算模型,并選取各種元件,并生成故障計(jì)算模型 的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);參數(shù)設(shè)定模塊3,用于設(shè)定已建立的故障計(jì)算模型 的各個(gè)元件的具體參數(shù);設(shè)置故障模塊4,用于設(shè)定故障計(jì)算模型中的故 障類型以及參數(shù);故障數(shù)據(jù)計(jì)算模塊5,用于根據(jù)故障類型,依照電網(wǎng)的 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算發(fā)生故障后的參數(shù)各支路的電流、各母線的電壓以及 支路間的分支系數(shù);故障分析模塊6,用于根據(jù)發(fā)生故障后的參數(shù),計(jì)算 得到三相電流源、電壓源以及開關(guān)量;繼電保護(hù)仿真模塊7,用于將三相 電流源、電壓源以及開關(guān)量輸出到繼電保護(hù)裝置,進(jìn)行仿真測(cè)試。在所述的圖形化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊l中,所述故障計(jì)算模型包括單端電源 輻射型系統(tǒng)、雙側(cè)電源系統(tǒng)、存在零序互感的雙回線系統(tǒng)、雙側(cè)電源接地 系統(tǒng)、三側(cè)電源系統(tǒng)。本實(shí)施例通過(guò)圖形方式建立電網(wǎng)模型,軟件自動(dòng)提取用戶建立的各設(shè) 備元件參數(shù)、自動(dòng)分析他們之間的連接關(guān)系,然后進(jìn)行相應(yīng)類型的故障計(jì) 算。經(jīng)過(guò)DSP處理,控制三相電流源、三相電壓源及開關(guān)量,對(duì)繼電保 護(hù)裝置進(jìn)行仿真測(cè)試。參照?qǐng)D3,故障分析采用DSP處理,DSP部分在數(shù)字動(dòng)模的主要測(cè)試 流程如下-通過(guò)USB 2.0高速通信接口接收上位機(jī)測(cè)試儀程序RdayAdvance下 發(fā)的通道描述與控制命令的數(shù)據(jù)包;解碼并分析通道描述和控制命令,打開相應(yīng)的測(cè)試模塊進(jìn)行處理; 執(zhí)行數(shù)據(jù)包中的需要處理的命令及通道描述的解析與波形數(shù)據(jù)的產(chǎn)生;通道數(shù)據(jù)經(jīng)DSP處理,送給DA芯片,即時(shí)產(chǎn)生小信號(hào)波形,經(jīng)過(guò)功 率放大,產(chǎn)生符合仿真要求的三相電流源及三相電壓源,并送至被測(cè)試的 繼電保護(hù)裝置;譯碼4路開出量和8路開入量,送入CPLD處理,并與被測(cè)試的繼電 保護(hù)裝置連接,以控制繼電保護(hù)裝置動(dòng)作、檢測(cè)繼電保護(hù)裝置狀態(tài);AD從4路電壓3路電流即時(shí)采樣當(dāng)前波形送至AD采樣芯片,AD 送采樣數(shù)據(jù)至"從DSP","從DSP"對(duì)采樣回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)分析處 理,監(jiān)測(cè)輸出波形是否正常,并反饋給"主DSP"進(jìn)行流程控制";主DSP"檢測(cè)在測(cè)試過(guò)程中測(cè)試儀內(nèi)部硬件電路環(huán)境的狀態(tài)(過(guò)溫、 過(guò)載、波形失真、電流開路等一系列的測(cè)試儀內(nèi)部環(huán)境),報(bào)告給上位機(jī) 測(cè)試儀程序RelayAdvance,并在界面上顯示當(dāng)前狀態(tài)。使電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作人員可以通過(guò)圖形化的電網(wǎng),故障分析及保 護(hù)整定軟件整定繼電保護(hù)定值,同時(shí)通過(guò)靈活的電力系統(tǒng)故障仿真對(duì)全網(wǎng) 繼電保護(hù)定值仿真校驗(yàn);能夠滿足繼電保護(hù)班測(cè)試人員及調(diào)度人員對(duì)繼電 保護(hù)裝置的整定及測(cè)試要求,充分發(fā)揮繼電保護(hù)測(cè)試儀的效能,為電力系 統(tǒng)安全運(yùn)行的作出貢獻(xiàn)。在電網(wǎng)模型建立模塊2中,其中的元件設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、外部等效系
統(tǒng)、斷路器、二巻變壓器、三巻變壓器、自耦變壓器、輸電線路或電纜、 母線;當(dāng)在工具箱中點(diǎn)擊某元件(除輸電線路或電纜)按鈕時(shí),該按鈕呈 按下?tīng)顟B(tài);然后將鼠標(biāo)移到希望擺放該元件設(shè)備的適當(dāng)位置并點(diǎn)擊左鍵, 該元件設(shè)備就會(huì)畫在相應(yīng)位置處。若要繪制輸電線路,在界面的工具箱中點(diǎn)擊輸電線路按鈕時(shí),該按鈕 呈按下?tīng)顟B(tài);然后將鼠標(biāo)移到將要放置輸電線路的起點(diǎn)處點(diǎn)擊一下鼠標(biāo)左 鍵(松開鼠標(biāo)左鍵),然后移動(dòng)鼠標(biāo)到線路需要拐彎的地方再點(diǎn)擊一下左 鍵,直到線路結(jié)束的位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,此時(shí)這條線路就算畫好。虛擬連線是為了繪圖方便所使用的一種虛擬元件,它相當(dāng)于是零阻抗 的線路,目的是將兩個(gè)應(yīng)該連在一起的設(shè)備連接起來(lái)。虛擬連線也可以畫 成折線,其畫法同輸電線路。虛擬連線在圖上與線路在外觀上有區(qū)別連 線是虛線,而線路是實(shí)線。在輸入元件參數(shù)時(shí),首先輸入元件的名稱。當(dāng)元件參數(shù)窗口彈出時(shí), 系統(tǒng)會(huì)給出默認(rèn)的電壓等級(jí),如希望設(shè)置電壓等級(jí),在下面顯示的元件窗 口中選擇電壓等級(jí)。在輸入元件參數(shù)時(shí)請(qǐng)注意輸入合法的參數(shù),比如在要 求輸入數(shù)字的地方不得輸入字母或文字,像額定容量之類的地方請(qǐng)注意不 得輸入負(fù)數(shù),額定電壓和電壓等級(jí)系統(tǒng)默認(rèn)相差不應(yīng)超過(guò)電壓等級(jí)的 10%,否則系統(tǒng)會(huì)提示重新輸入。在每次彈出元件窗口時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給 出默認(rèn)的電壓等級(jí),以及此電壓等級(jí)下的基準(zhǔn)電流。元件參數(shù)輸入完畢后, 確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊"確認(rèn)"按鈕。如果想對(duì)原來(lái)所輸數(shù)據(jù)進(jìn)行修改,則在圖 形窗口中雙擊想修改的元件,或者點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵選中元件,點(diǎn)擊右鍵選擇 屬性,然后重復(fù)原來(lái)的動(dòng)作,即可進(jìn)行編輯,后一種方法避免了因鼠標(biāo)移 動(dòng)而造成的不必要的麻煩。
權(quán)利要求
1、一種繼電保護(hù)穩(wěn)態(tài)數(shù)字動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng),其特征在于所述的測(cè)試系統(tǒng)包括圖形化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊,用于存儲(chǔ)電力系統(tǒng)的各種元件的圖形化模型、以及各種故障計(jì)算模型;電網(wǎng)模型建立模塊,用于依照待檢測(cè)實(shí)際電網(wǎng)的電力結(jié)構(gòu),選擇對(duì)應(yīng)的故障計(jì)算模型,并選取各種元件,并生成故障計(jì)算模型的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);參數(shù)設(shè)定模塊,用于設(shè)定已建立的故障計(jì)算模型的各個(gè)元件的具體參數(shù);設(shè)置故障模塊,用于設(shè)定故障計(jì)算模型中的故障類型以及參數(shù);故障數(shù)據(jù)計(jì)算模塊,用于根據(jù)故障類型,依照電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算發(fā)生故障后的參數(shù)各支路的電流、各母線的電壓以及支路間的分支系數(shù);故障分析模塊,用于根據(jù)發(fā)生故障后的參數(shù),計(jì)算得到三相電流源、電壓源以及開關(guān)量;繼電保護(hù)仿真模塊,用于將三相電流源、電壓源以及開關(guān)量輸出到繼電保護(hù)裝置,進(jìn)行仿真測(cè)試。
2、 如權(quán)利要求l所述的繼電保護(hù)穩(wěn)態(tài)數(shù)字動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng),其特征在于在 所述的圖形化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中,所述故障計(jì)算模型包括單端電源輻射型系統(tǒng)、 雙側(cè)電源系統(tǒng)、存在零序互感的雙回線系統(tǒng)、雙側(cè)電源接地系統(tǒng)、三側(cè)電源系 統(tǒng)。
全文摘要
一種繼電保護(hù)穩(wěn)態(tài)數(shù)字動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng),包括圖形化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊,用于存儲(chǔ)電力系統(tǒng)的各種元件的圖形化模型、以及各種故障計(jì)算模型;電網(wǎng)模型建立模塊,用于依照待檢測(cè)實(shí)際電網(wǎng)的電力結(jié)構(gòu),選擇對(duì)應(yīng)的故障計(jì)算模型,并選取各種元件,并生成故障計(jì)算模型的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);參數(shù)設(shè)定模塊,用于設(shè)定已建立的故障計(jì)算模型的各個(gè)元件的具體參數(shù);設(shè)置故障模塊,用于設(shè)定故障計(jì)算模型中的故障類型以及參數(shù);故障數(shù)據(jù)計(jì)算模塊,用于依照電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算發(fā)生故障后的參數(shù)各支路的電流、各母線的電壓以及支路間的分支系數(shù);以及故障分析模塊、繼電保護(hù)仿真模塊。本發(fā)明能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的各種故障進(jìn)行真實(shí)的仿真、實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01R31/00GK101153884SQ20071007037
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者孫樂(lè)愉, 張永浩, 方先鋒, 朱雪鋒, 王友初 申請(qǐng)人:杭州中恒電氣股份有限公司