可灵活组态配电网动模实验平台及其方法技术

本发明专利技术公开了一种可灵活组态配电网动模实验平台及其方法，包括一次模拟子系统、一次接入子系统、二次系统、组态动模管理系统和通信子系统；一次模拟子系统和一次接入子系统通过电缆或快速连接端口使用组态连接线连接；一次模拟子系统经过电压互感器、电流互感器后经过二次连接电缆或直接通过二次控制电缆与二次系统连接；通信子系统通过网线与一次模拟子系统、二次系统以及组态动模管理系统连接；一次模拟子系统用于组成包括源、网、荷在内的整个配电网络；二次系统用于对整个系统过程量进行监视与控制；组态动模管理系统用于配电网络的建模、智能化组态、测试方案与实验场景的制定、实验过程的控制与监视、实验数据的收集、回放与存储。

【技术实现步骤摘要】
可灵活组态配电网动模实验平台及其方法
本专利技术涉及配电网物理动模实验平台，尤其涉及一种可灵活组态配电网动模实验平台及其方法。
技术介绍
近年来，分布式电源(DG)、静止无功发生器(SVG)、静止无功补偿器(SVC)等新元件不断接入到配网中，新的智能二次设备，如智能分布式馈线自动化终端设备、智能接地设备、综合自适应馈线自动化(FA)系统也在配网中不断涌现。这些新元件的加入使得配电网的潮流以及电压水平等发生改变，同时也对馈线自动化终端设备、继电保护策略等带来了影响。此外，小电流接地系统接地方式的改变也会对配电网一二次设备的交互带来一定的影响。因此，需要一个实验平台对DG、SVG、SVC等一次元件的加入对配电网二次设备以及接地方式的改变对配电网一二次设备的交互所带来的影响进行研究及验证。配电网动态模拟实验是一种物理仿真方法，能更直观地反映原系统的物理过程与现象，采用物理动模对配电网关键技术的研究更加直观、有效。但目前现有的配电网物理动模实验平台大多受以下方面的制约：(1)现有实验平台配电网络拓扑的改变以及实验场景的切换均是依靠快速组态接口以及操作本地开关，且接线复杂，如专利CN201310047763.7中提及的灵活组态实验平台是一种模块化设计，组态完全依靠人工接线与手动操作开关，并不能实现真正的灵活组态；(2)现有实验平台不支持馈线自动化终端以及继电保护装置等二次设备的测试。为此，本专利技术综合考虑了分布式电源、SVG、SVC等一次元件的接入，同时兼顾馈线自动化终端、继电保护装置等二次设备的测试需求，提出了一种可灵活组态配电网动模实验平台，该平台可组成的配电网络网架结构多样，可模拟的实验场景丰富，配电网络建模与实验场景切换均可灵活组态，且可对配电网二次设备进行测试，验证馈线自动化或继电保护动作的正确性。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提供了一种可灵活组态配电网动模实验平台及其方法，该平台采用400V电压等级等比模拟10kV配电网，可用于研究风机、光伏、储能、柴油发电机等分布式电源以及SVG、SVC等新元件接入对配电网运行的影响，可组成的配电网络多样，可设置的实验场景丰富，且配电网络建模与实验场景切换均可灵活组态，同时可对配电网二次设备进行测试，验证馈线自动化或继电保护动作的正确性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种可灵活组态配电网动模实验平台，包括一次模拟子系统、一次接入子系统、二次系统、组态动模管理系统和通信子系统；所述一次模拟子系统和所述一次接入子系统通过电缆或快速连接端口使用组态连接线连接；所述一次模拟子系统经过电压互感器、电流互感器后经过二次连接电缆或直接通过二次控制电缆与所述二次系统连接；所述通信子系统通过网线与所述一次模拟子系统、所述二次系统以及所述组态动模管理系统连接；所述一次模拟子系统用于组成包括源、网、荷在内的整个配电网络；所述二次系统用于对整个系统过程量进行监视与控制；所述组态动模管理系统用于配电网络的建模、智能化组态、测试方案与实验场景的制定、实验过程的控制与监视、实验数据的收集、回放与存储。可选的，所述二次系统包括二次测控子系统和二次接入子系统，所述二次测控子系统用于对所述一次模拟子系统、所述一次接入子系统中所有开关进行监视、控制和波形录制；所述二次接入子系统用于为待测馈线自动化终端、保护设备预留测试接口。可选的，所述二次测控子系统包括多模配电终端和故障录波设备，所述多模配电终端用于根据开关位置、组态角色的不同承担不同的自动化功能；所述故障录波设备用于完成电压、电流、开关量的录波。可选的，系统的每个开关均配置两个电压互感器和八个电流互感器，其中：两个电压互感器用于引出系统的两个线电压以供所述多模配电终端与所述故障录波设备采集；四个电流互感器用于引出系统的三个相电流和一个零序电流以供所述多模配电终端与所述故障录波设备采集；另外四个电流互感器引出系统的三个相电流和一个零序电流以供待测二次设备采集，以避免待测设备接入时的频繁接线。可选的，所述组态动模管理系统包括配电网络的建模单元、智能化组态单元、测试方案与实验场景的制定单元、实验过程的控制与监视单元和实验数据的收集、分析、回放与存储单元，所述配电网络的建模单元用于完成实验拓扑图的绘制、设备属性的定义、设备参数的配置；所述智能化组态单元用于根据绘制的配电网络自动组态生成最优接线方案，并可一键切换网络中的电源开关、负荷开关与线路开关；所述测试方案与实验场景的制定单元用于对接地方式、接地电阻、消弧线圈补偿度、故障类型、故障过渡电阻、故障点发生位置进行配置；所述实验过程的控制与监视单元用于采集所述二次测控子系统对所述一次模拟子系统的遥测、遥信、遥控数据实时监视；所述实验数据的收集、分析、回放与存储单元用于完成测试数据与测试波形的回放与存储。可选的，所述源包括400V电源、风电模拟器、光伏模拟器、储能模拟器、柴油发电机模拟器和三相可编程交流电源中的一种或多种组合。可选的，所述网包括模拟线路组件、开关组件、PT/CT、模拟母线组件、电容补偿组件、接地组件和故障模拟组件中的一种或多种组合。可选的，所述模拟线路组件包括架空线模拟模块和电缆线模拟模块，线路采用π型集中式参数进行模拟。可选的，所述架空线模拟模块由电阻与电感串联组成；所述电缆线模拟模块由电阻、电感和对地电容组成。可选的，所述开关组件包括均由带电操的塑壳断路器组成的电源开关、线路开关和负荷开关。可选的，系统的每个开关均配置一台多模配电终端，通过所述多模配电终端遥控控制断路器的闭合和断开，且通过多模配电终端采集系统的电压、电流与开关量。可选的，所述模拟母线组件包括6套大电流ABC快速接头和铜排，用于组成6条分支线。可选的，所述荷包括充电桩、RL模拟负荷、RC模拟负荷、RLC模拟负荷、非线性负荷、馈能式电子负荷和负荷接入组件中的一种或多种组合。可选的，所述RL模拟负荷、所述RC模拟负荷和所述RLC模拟负荷的联接方式为△、Y0、YN均可设置，且负荷大小也可设置，其中：△为三角形接线方式，Y0为中性点不接地接线方式，YN为中性点接地方式。可选的，所述一次接入子系统支持分布式电源、SVG、SVC、非线性负荷等一次元件的接入。一种实施以上所述的动模实验平台的方法，包括以下步骤：步骤S1：配电网络的建模，绘制配电网络，并对一次模拟子系统的设备属性进行定义；步骤S2：系统规模与屛柜布置的配置；步骤S3：根据绘制的配电网络拓扑图与系统的组态屛柜布置文件，生成最优接线方案，用于指导实验接线；步骤S4：对系统的电源开关、线路开关、负荷开关均配置一套多模配电终端，并完成多模配电终端配置参数的生成与下发，配置成功后多模配电终端即可控制对应的开关；步骤S5：按照接线方案接线后一键执行开关的切换，同时根据配置的负荷联接方式与负荷大小自动切换负荷模拟组件的联接方式切换开关与负荷大小档位选择开关；步骤S6：实验方案的构建；步骤S7：故障点发生位置配置好后根据接线方案将故障模拟组件通过组态连接线连接至网络中，并下发实验方案并开始执行测试；接地组件与故障模拟组件接收实验方案后，自动切换内部开关以满足实验场景的需求；步骤S8：需进行二次设备测试时，将配电馈线自动化终端或继电保护设备分别通过待测终端接入组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可灵活组态配电网动模实验平台，其特征在于，包括一次模拟子系统、一次接入子系统、二次系统、组态动模管理系统和通信子系统；所述一次模拟子系统和所述一次接入子系统通过电缆或快速连接端口使用组态连接线连接；所述一次模拟子系统经过电压互感器、电流互感器后经过二次连接电缆或直接通过二次控制电缆与所述二次系统连接；所述通信子系统通过网线与所述一次模拟子系统、所述二次系统以及所述组态动模管理系统连接；所述一次模拟子系统用于组成包括源、网、荷在内的整个配电网络；所述二次系统用于对整个系统过程量进行监视与控制；所述组态动模管理系统用于配电网络的建模、智能化组态、测试方案与实验场景的制定、实验过程的控制与监视、实验数据的收集、回放与存储。

【技术特征摘要】
1.一种可灵活组态配电网动模实验平台，其特征在于，包括一次模拟子系统、一次接入子系统、二次系统、组态动模管理系统和通信子系统；所述一次模拟子系统和所述一次接入子系统通过电缆或快速连接端口使用组态连接线连接；所述一次模拟子系统经过电压互感器、电流互感器后经过二次连接电缆或直接通过二次控制电缆与所述二次系统连接；所述通信子系统通过网线与所述一次模拟子系统、所述二次系统以及所述组态动模管理系统连接；所述一次模拟子系统用于组成包括源、网、荷在内的整个配电网络；所述二次系统用于对整个系统过程量进行监视与控制；所述组态动模管理系统用于配电网络的建模、智能化组态、测试方案与实验场景的制定、实验过程的控制与监视、实验数据的收集、回放与存储。2.根据权利要求1所述的可灵活组态配电网动模实验平台，其特征在于，所述二次系统包括二次测控子系统和二次接入子系统，所述二次测控子系统用于对所述一次模拟子系统、所述一次接入子系统中所有开关进行监视、控制和波形录制；所述二次接入子系统用于为待测馈线自动化终端、保护设备预留测试接口。3.根据权利要求2所述的可灵活组态配电网动模实验平台，其特征在于，所述二次测控子系统包括多模配电终端和故障录波设备，所述多模配电终端用于根据开关位置、组态角色的不同承担不同的自动化功能；所述故障录波设备用于完成电压、电流、开关量的录波。4.根据权利要求3所述的可灵活组态配电网动模实验平台，其特征在于，系统的每个开关均配置两个电压互感器和八个电流互感器，其中：两个电压互感器用于引出系统的两个线电压以供所述多模配电终端与所述故障录波设备采集；四个电流互感器用于引出系统的三个相电流和一个零序电流以供所述多模配电终端与所述故障录波设备采集；另外四个电流互感器引出系统的三个相电流和一个零序电流以供待测二次设备采集。5.根据权利要求2所述的可灵活组态配电网动模实验平台，其特征在于，所述组态动模管理系统包括配电网络的建模单元、智能化组态单元、测试方案与实验场景的制定单元、实验过程的控制与监视单元和实验数据的收集、分析、回放与存储单元，所述配电网络的建模单元用于完成实验拓扑图的绘制、设备属性的定义、设备参数的配置；所述智能化组态单元用于根据绘制的配电网络自动组态生成最优接线方案，并可一键切换网络中的电源开关、负荷开关与线路开关；所述测试方案与实验场景的制定单元用于对接地方式、接地电阻、消弧线圈补偿度...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌万水，王科龙，范志杰，
申请(专利权)人：上海金智晟东电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31