配电线路短路与接地故障模拟仿真试验系统及测试方法技术方案

本发明专利技术提供的配电线路短路与接地故障模拟仿真试验系统及测试方法，其中试验系统包括：综合控制模块分别与低压馈线故障模拟模块和高压馈线故障模拟模块连接，低压馈线故障模拟模块和高压馈线故障模拟模块连接；应用于仿真试验系统的测试方法包括：根据预先组建的故障模拟仿真案例，构建配电线路故障模拟仿真试验运行场景，并生成测试信号；分析处理被测设备根据接收的所述测试信号生成的应答结果，以及系统自身的运行工况。本发明专利技术提供的技术方案可较低容量，实现以低压、高压运行方式模拟多维度配电线路正常、短路与接地故障运行工况，以及具备多设备并行试验检测能力，为配电网故障处理相关技术的试验验证提供坚强支撑。

Simulation test system and test method for short circuit and earthing fault of distribution line

The system includes: the integrated control module is connected with the low voltage feeder fault simulation module and the high voltage feeder fault simulation module, the low voltage feeder fault simulation module and the high pressure feeder fault simulation module are connected, and the application of the integrated control module is connected with the fault simulation module. The test methods of the simulation test system include: according to the pre formed fault simulation simulation case, the simulation simulation test running scene of the distribution line fault is constructed, and the test signal is generated, and the response results generated by the tested signal received by the measured equipment and the operating conditions of the system itself are analyzed and processed. The technical scheme provided by this invention can be low in capacity. It can simulate the normal, short circuit and grounding fault operating conditions of multi-dimensional distribution lines in low voltage and high voltage operation mode, and has the ability of parallel test and detection of multi equipment. It provides a strong support for the test and verification of the related technology of distribution network fault treatment.

【技术实现步骤摘要】
配电线路短路与接地故障模拟仿真试验系统及测试方法
本专利技术涉及一种仿真试验系统，具体涉及配电线路短路与接地故障模拟仿真试验系统及测试方法。
技术介绍
配电自动化终端、配电线路故障指示器等配电自动化设备是配电网故障辨识与分析处理的重要载体。其中配电自动化终端等设备是利用配电线路二次低压电气量参数进行故障辨识，而配电线路故障指示器等设备是直接利用线路一次高压电气量参数进行故障辨识。为全面考核和管控这类设备在出厂、供货和入网阶段的产品质量，模拟配电网故障运行场景对产品的故障辨识能力进行检测与验证。然而，出于配电网安全性和供电可靠性的考虑，该类设备的试验检测宜在模拟环境中进行。目前国内外配电网故障模拟方法主要有直接输出模拟量的保护类装置、数模混合仿真系统、物理模拟系统、真型仿真系统等。常规保护类装置难以输出包含暂态特征的模拟量信号；RTDS等数模仿真系统易发生带载失真，不能模拟弧光接地故障；等比例缩小物理模拟系统无法反映故障能量特征；真型试验系统不易实现多运行工况、多故障场景灵活调整，对外部系统干扰大。现阶段还没有能在较低容量下，具备不同接地方式各类型短路接地故障大电流模拟能力，同时支持故障条件、故障持续时间、故障电流大小等多维度参数灵活可调，并能够真实反映配电线路故障时暂态、稳态全过程运行工况的配电线路故障模拟仿真试验系统。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本专利技术提供了配电线路短路与接地故障模拟仿真试验系统，所述仿真试验系统包括：综合控制模块、低压馈线故障模拟模块和高压馈线故障模拟模块；所述综合控制模块分别与所述低压馈线故障模拟模块和高压馈线故障模拟模块连接；所述低压馈线故障模拟模块和高压馈线故障模拟模块连接。优选的，所述低压馈线故障模拟模块包括：依次连接的电源变电模块、馈线间隔模块、线路负载模块，以及与馈线间隔模块或线路负载模块相连的故障模拟模块。优选的，所述电源变电模块包括：主变压器模拟单元，以及主变压器模拟单元分别连接的小电阻模拟单元、消弧线圈模拟单元和高阻模拟单元。优选的，所述线路负载模块包括：线路模拟单元和负载模拟单元；所述故障模拟模块包括：单相接地故障模拟模块和相间短路故障模拟模块。优选的，所述线路模拟单元通过组合每条模拟线路的阻性、容性和感性元件投入运行的组数，调节模拟线路参数；所述负载模拟单元，用于每条配电线路上的负载模拟；所述单相接地故障模拟模块包括：单相接地故障输出接口，以及单相接地故障输出接口分别连接的金属性接地模拟单元、低阻接地模拟单元、高阻接地模拟单元和弧光接地模拟单元；所述单相接地故障模拟模块，通过选择接地故障类型、以及设置接地电阻大小，用于模拟单相金属性接地、低阻接地、高阻接地和弧光接地，通过设置所述低阻接地模拟单元及高阻接地模拟单元的接地电阻大小，模拟不同接地电阻值的低阻接地故障和高阻接地故障；所述相间短路故障模拟模块包括：相间短路故障输出接口，以及相间短路故障输出接口分别连接的两相短路模拟单元和三相短路模拟单元；所述相间短路故障模拟模块通过控制所述两相短路模拟单元和所述三相短路模拟单元的投切状态、选择相间短路故障类型、以及设置短路电阻大小，模拟发生两相相间短路和三相相间短路。优选的，所述弧光接地模拟单元能够产生弧光，实现弧光接地故障模拟。优选的，所述单相接地故障输出接口和相间短路故障输出接口分别包括：与馈线间隔模块或者是线路负载模块相连接的故障输出接口，以及与故障输出接口相连的定时器；所述故障输出接口，用于改变模拟故障发生位置；所述定时器，用于设置故障持续时间，模拟瞬时性故障和永久性故障。优选的，所述高压馈线故障模拟模块包括：升压升流变换单元、与所述升压升流变换单元相连的高电压大电流输出回路；所述升压升流变换单元，用于将所述低压故障模拟模块的低压小电流信号转变为高压大电流信号，并同步注入高压大电流输出回路。优选的，所述综合控制模块包括：仿真案例管理单元，用于管理和组建仿真案例，同时提供仿真案例的查询、新建、修改和删除；监控单元，用于根据组建的仿真案例，将形成的对应的控制指令下发给所述仿真试验系统的各个模块，同时对整个系统自身运行工况进行监测；录波单元，用于记录故障发生前、后过程中包括电压、电流信号在内的电气量变化情况；标准外部接口，用于进行标准格式数据和波形文件的导入与导出；数据库，用于综合管理与存储所述综合控制模块获得、生成的各类信息数据。一种用于仿真试验系统的测试方法，所述方法包括：根据预先组建的故障模拟仿真案例，构建配电线路故障模拟仿真试验运行场景，并生成测试信号；分析处理被测设备根据接收的所述测试信号生成的应答结果，以及系统自身的运行工况。优选的，所述构建配电线路故障模拟仿真试验运行场景包括如下步骤：(1)选择执行仿真案例的控制模式，并选取中性点接地方式；(2)设置配电线路参数和配电网容流的大小，且配置配电线路负载大小；(3)设置故障类型、故障发生位置和故障持续时间。优选的，所述执行仿真案例的控制模式包括：远方控制和就地控制。优选的，所述测试信号包括：低压小电流信号，以低压运行方式模拟配电线路运行工况，用于向利用电气二次信号进行故障分析与处理的设备提供测试信号；高压大电流信号，以高压运行方式模拟配电线路运行工况，用于向利用电气一次信号进行故障分析与处理的设备提供测试信号。优选的，所述被测设备根据接收的测试信号生成的应答结果包括：翻牌、闪光、上传遥测数据、录制故障波形，产生故障报警信号；所述系统自身的运行工况的获取包括：实时采集、监测系统运行的电气参数，录制故障的波形。与最接近的现有技术相比，本专利技术具有以下优异效果：1、本专利技术提供的技术方案可在较低容量条件下，实现以低压、高压运行方式模拟配电线路正常、短路与接地故障运行工况，能够模拟在包括配电网中性点不接地、经消弧线圈接地、经小电阻接地、经高阻接地在内的不同接地方式下，短路故障及金属性接地、小电阻接地、高阻接地和弧光接地故障；2、本专利技术提供的技术方案能够灵活配置包括故障条件、故障类型、故障持续时间、故障位置在内的多维度故障运行场景，包含配电线路故障暂态、稳态全过程特征信息，满足电气一、二次设备的故障辨识与分析处理等功能、性能测试要求，并具备批量测试能力，有效提高配电网短路接地故障试验检测效率，为全面提升配电网故障处理相关技术的试验验证提供坚强支撑。附图说明图1为本专利技术配电线路短路与接地故障模拟仿真试验系统的结构示意图；图2为本专利技术配电线路短路与接地故障模拟仿真试验系统的的结构连接示意图；图3为本专利技术电源变电模块的结构示意图；图4为本专利技术故障模拟模块的结构示意图；图5为本专利技术弧光接地模拟单元的内部结构连接示意图；图6为本专利技术配电线路短路与接地故障仿真试验系统的测试方法流程图；图7为本专利技术组建仿真案例的流程示意图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合说明书附图和实例对本专利技术的内容做进一步的说明，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术提供的配电线路短路与接地故障模拟仿真试验系统，其结构示意图如图1所示。故障仿真试验系统包括低压馈线故障模拟模块1、高压馈线模拟模块2和综合控制模块3。其中低压馈线故障模拟模块1根据相似原理，通过低压物理模拟技术来模拟配电母线或线路正常运行工况、以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电线路短路与接地故障模拟仿真试验系统，其特征在于，所述仿真试验系统包括：综合控制模块、低压馈线故障模拟模块和高压馈线故障模拟模块；所述综合控制模块分别与所述低压馈线故障模拟模块和高压馈线故障模拟模块连接；所述低压馈线故障模拟模块和高压馈线故障模拟模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种配电线路短路与接地故障模拟仿真试验系统，其特征在于，所述仿真试验系统包括：综合控制模块、低压馈线故障模拟模块和高压馈线故障模拟模块；所述综合控制模块分别与所述低压馈线故障模拟模块和高压馈线故障模拟模块连接；所述低压馈线故障模拟模块和高压馈线故障模拟模块连接。2.如权利要求1所述的仿真试验系统，其特征在于，所述低压馈线故障模拟模块包括：依次连接的电源变电模块、馈线间隔模块、线路负载模块，以及与馈线间隔模块或线路负载模块相连的故障模拟模块。3.如权利要求2所述的仿真试验系统，其特征在于，所述电源变电模块包括：主变压器模拟单元，以及主变压器模拟单元分别连接的小电阻模拟单元、消弧线圈模拟单元和高阻模拟单元。4.如权利要求2所述的仿真试验系统，其特征在于，所述线路负载模块包括：线路模拟单元和负载模拟单元；所述故障模拟模块包括：单相接地故障模拟模块和相间短路故障模拟模块。5.如权利要求4所述的仿真试验系统，其特征在于，所述线路模拟单元通过组合每条模拟线路的阻性、容性和感性元件投入运行的组数，调节模拟线路参数；所述负载模拟单元，用于每条配电线路上的负载模拟；所述单相接地故障模拟模块包括：单相接地故障输出接口，以及单相接地故障输出接口分别连接的金属性接地模拟单元、低阻接地模拟单元、高阻接地模拟单元和弧光接地模拟单元；所述单相接地故障模拟模块，用于模拟包括单相金属性接地、低阻接地、高阻接地和弧光接地的接地故障，通过设置所述低阻接地模拟单元及高阻接地模拟单元的接地电阻大小，模拟不同接地电阻值的低阻接地故障和高阻接地故障；所述相间短路故障模拟模块包括：相间短路故障输出接口，以及相间短路故障输出接口分别连接的两相短路模拟单元和三相短路模拟单元；所述相间短路故障模拟模块，通过控制所述两相短路模拟单元和所述三相短路模拟单元的投切状态、选择相间短路故障类型、以及设置短路电阻大小，模拟发生两相相间短路和三相相间短路。6.如权利要求5所述的仿真实验系统，其特征在于，所述弧光接地模拟单元能够产生弧光，实现弧光接地故障模拟。7.如权利要求5所述的仿真试验系统，其特征在于，所述单相接地故障输出接口和相间短路故障输出接口分别包括：与馈线间隔模块或者是线路负载模块相连接的故障输出接口，以及与故障输出接口连接的定时器；所述故障输出接口，用于改变模拟故障发生位置；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：范闻博，符金伟，尹惠，盛万兴，关石磊，王哲，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网福建省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11