基于实时数字仿真系统的弧光保护装置测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于实时数字仿真系统的弧光保护装置及其测试方法，构建了一个基于实时数字仿真系统的对弧光保护装置进行测试的闭环环境，在此仿真环境中，可根据保护安装处的电力一次系统网络，创建与之完全相同的数学模型，该测试方法针对性、定制性更强，测试环境更真实；实时数字仿真系统作为数字动模测试工具，其输出电气量包含暂态分量，波形更接近于电网中真实故障时的波形，可模拟各种类型的短路故障，完成对弧光保护装置的测试，使用该测试方法能更加真实的模拟出弧光保护装置现场的运行环境，能大大提高弧光保护装置现场投运后的运行可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统保护装置测试
，尤其涉及应用实时数字仿真系统对弧光保护装置的测试方法。
技术介绍
通常情况下气体呈绝缘状态，一旦发生电弧放电现象，气体就会变成导电体。当气体原子受到外界大能量的作用，使电子有可能脱离其原子核的束缚而成为自由电子时，气体呈带电的状态，此过程叫做气体的电离。气体电离时所形成的电弧，其电压和电流根据电源阻抗、导电体的间距以及环境中物质成分的不同而有巨大的差异。在电力系统的日常生产中，电路元器件损坏、绝缘破坏、操作错误、电路过电压、短路故障等现象都会产生电弧，电弧同时具备压力、热、光、声和电磁效应等电弧效应。开关柜弧光短路故障产生的危害主要表现在对现场工作人员的伤害和开关设备及邻近配电设备的损害方面。感应电压会侵害人的肌肉、神经；电弧燃烧产生的高温气体会使人的皮肤严重烧伤，强烈的闪光会刺伤眼睛造成暂时性失明，爆破性的声音会造成人的耳膜、内脏震损，电弧燃烧所产生的有毒气体会伤害人的呼吸系统；故障电弧释放的能量使开关柜内空气加热而膨胀、铜排气化，从而使柜内压力急骤上升，所产生的爆破压造成开关柜盘体变形甚至于破碎；电弧燃烧产生的爆破音也会造成机柜内部强烈震动致使元件松脱。此外，电弧故障还可能波及站用直流系统，从而造成巨大的经济损失。目前的保护配置方案，35kV及以下电压等级的母线一般未装设母线保护，当发生故障时处理方式大多采用带有较大延时的后备保护来切除，其动作时间往往超过1秒，这会导致故障点设备严重烧损。为了快速切除故障熄灭电弧，同时反映于电弧光和电流的电弧光保护得到了广泛的应用，其动作速度远快于传统保护装置，整套保护的动作时间在几毫秒之内。弧光保护装置在电力系统的应用已日趋成熟，主要体现在开关柜内中低压母线保护、馈线开关柜弧光保护和箱式变压器弧光保护方面。由于弧光保护装置系统以检测到电弧光为保护判据，与仅以故障时的电气量作为判据的传统保护装置不同，因此，在对弧光保护装置进行测试时，对检测设备提出了新的要求，即：检测设备需要模拟出电力系统故障时产生的电弧光信号。目前，在对弧光保护装置进行测试时，没有建立电力系统的一次模型，仅仅输出有效值阶跃变化的纯正弦波电流来模拟故障电流，输出强度恒定的光信号来模拟电弧光，从而对弧光保护装置的功能进行测试。这种测试方法不能真实模拟电力系统的故障现象，故障电流中不含有暂态分量，故障时产生的电弧光强度恒定不变，综上所述，这种测试方法与电力系统故障现场的真实情况不一致，因此，使用该测试方法对弧光保护装置进行测试并通过后，并不能保证在现场运行时，弧光保护装置能可靠动作。本专利技术提出一种基于实时数字仿真系统的弧光保护装置测试方法。该方法使用实时数字仿真系统对电力一次系统各元件建立数学模型，并按照电力一次系统网络拓扑进行连接，从而模拟电力系统一次网络的运行；在运行的电力一次仿真网络中，设置各种类型的短路故障，实时数字仿真系统计算出的故障电流同时含暂态分量和稳态分量，较之前使用继电保护测试仪输出的故障电流更符合真实情况；设计一台弧光发生装置(该装置接受模拟量电压作为输入，输出与输入电压成正比的光信号)，该装置可以与实时数字仿真系统进行连接，在仿真电力系统一次网络发生故障时，实时数字仿真系统输出一个模拟量电压(该电压实时反映故障时的弧光强度，根据弧光强度与电网中的相关状态量的关系，由这些状态量经过计算得出。)对弧光发生装置输出的光信号强度进行控制，在故障进行过程中，弧光信号的强度随着电网中相关电气量的变化而变化。使用本专利技术中提出的测试方法对弧光保护装置进行测试，更加真实的模拟出弧光保护装置现场的运行环境，能大大提高弧光保护装置现场投运后的运行可靠性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种基于实时数字仿真系统对弧光保护装置进行测试的方法，使用该测试方法能更加真实的模拟出弧光保护装置现场的运行环境，能大大提高弧光保护装置现场投运后的运行可靠性。本专利技术提供了一种基于实时数字仿真系统的弧光保护装置的测试装置，其特征在于：包括：实时数字仿真系统，用于对弧光保护装置的现场运行环境进行模拟；模拟量输出装置，用于将实时数字仿真系统所计算出的电气状态量实时地连续输出；开关量输入装置，用于将被测弧光保护装置输出的开关量信号反馈给实时数字仿真系统；电弧光发生装置，用于接收一个模拟量信号作为输入，输出一个与该模拟量输入量值大小成正比的电弧光强度信号。进一步的优选，电弧光发生装置的模拟量输入信号接入实时数字仿真系统经模拟量输出装置输出的电弧光强度控制信号。进一步的优选，实时数字仿真系统将电流互感器三相电流输出给模拟量输出装置，模拟量输出装置接收到三相电流信号后直接接入到被测弧光保护装置；所述的实时数字仿真系统将电弧光强度控制信号输出给模拟量输出装置，模拟量输出装置接收到电弧光强度控制信号后直接接入到电弧光发生装置。进一步的优选，被测弧光保护装置的跳闸出口信号接入开关量输入装置，开关量输入装置将其接入到实时数字仿真系统中。所述的一种基于实时数字仿真系统的弧光保护装置的测试方法，包括以下步骤：步骤1：在实时数字仿真系统创建电力一次系统中各元件的数学模型，输入参数；步骤2：在实时数字仿真系统中，搭建起电力一次系统的仿真电网；步骤3：将仿真电网中弧光保护装置安装处的电流输出给被测弧光保护装置；同时将仿真电网中的由相关电气状态量计算得出的电弧光强度控制信号输出给电弧光发生装置；步骤4：电弧光发生装置模拟电弧光信号，并输出给弧光保护装置；步骤5：将弧光保护装置的跳闸信号，接回运行于实时数字仿真系统上的仿真电网中，以控制相应的断路器；步骤6：模拟各种类型的短路故障，对弧光保护装置进行测试。进一步的优选，电弧光发生装置在仿真网络发生故障时，模拟电弧光信号的强度随相关电气状态量的变化而变化。进一步的优选，相关电气状态量包括电压，故障电流。实施本专利技术，具有如下有益效果：1、将实时数字仿真系统用于对弧光保护装置的测试，可根据保护安装处的电力一次系统网络，创建与之完全相同的数学模型，该测试方法针对性、定制性更强，测试环境更真实；2、实时数字仿真系统作为数字动模测试工具，其输出电气量包含暂态分量，波形更接近于电网中真实故障时的波形；3、测试项目更加丰富、全面：在仿真网络中，可以进行各种金属性短路故障、经过渡电阻短路故障、转换性故障等等；4、弧光发生装置的光强受实时数字仿真系统中相关电气量的控制，在整个故障期间随其影响量的变化而变化，更接近与实际。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的基于实时数字仿真系统的弧光保护装置测试方法的系统连接图；图2是本专利技术提供的基于实时数字仿真系统的弧光保护装置测试方法中所用到的电弧光发生装置。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于实时数字仿真系统的弧光保护装置的测试装置，其特征在于：包括：实时数字仿真系统，用于对被测弧光保护装置的现场运行环境进行模拟；开关量输入装置，用于将被测弧光保护装置输出的开关量信号反馈给实时数字仿真系统；电弧光发生装置，用于接收一个模拟量信号作为输入，输出一个与该模拟量信号输入量值大小成正比的电弧光强度信号；模拟量输出装置，用于将实时数字仿真系统所计算出的电气状态量实时地连续输出给被测弧光保护装置以及电弧光发生装置。

【技术特征摘要】
1.一种基于实时数字仿真系统的弧光保护装置的测试装置，其特征在于：包括：实时数字仿真系统，用于对被测弧光保护装置的现场运行环境进行模拟；开关量输入装置，用于将被测弧光保护装置输出的开关量信号反馈给实时数字仿真系统；电弧光发生装置，用于接收一个模拟量信号作为输入，输出一个与该模拟量信号输入量值大小成正比的电弧光强度信号；模拟量输出装置，用于将实时数字仿真系统所计算出的电气状态量实时地连续输出给被测弧光保护装置以及电弧光发生装置。2.根据权利要求1所述的一种基于实时数字仿真系统的弧光保护装置的测试装置，其特征在于：所述的电弧光发生装置的模拟量输入信号接入实时数字仿真系统经模拟量输出装置输出的电弧光强度控制信号。3.根据权利要求1所述的一种基于实时数字仿真系统的弧光保护装置的测试装置，其特征在于：所述的实时数字仿真系统将电流互感器三相电流输出给模拟量输出装置，模拟量输出装置接收到三相电流信号后直接接入到被测弧光保护装置；所述的实时数字仿真系统将电弧光强度控制信号输出给模拟量输出装置，模拟量输出装置接收到电弧光强度控制信号后直接接入到电弧光发生装置。4.根据权利要求1所述的一种基于实时数字仿真系统的弧光保护装置的测试...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洪涛，于跃海，盛立健，杨佳，韦芬卿，付磊，徐智晶，蔡小辰，
申请(专利权)人：南京南瑞集团公司，国网电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32