【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统三维仿真领域，特别涉及一种结构性故障状态智能重构的虚拟母线保护装置。
技术介绍
1、母线保护可快速识别被保护母线的区内故障，并且可快速切除故障，防止故障扩大。对其定期进行全面调试、校验，是其正常运行的重要保证。随着电网规模的不断扩大以及新型母线保护装置不断投入使用，保护人员的设备调试任务和技能学习任务越加繁重，各地都在积极探索一种新的“数字化培训”模式，满足广大继电保护人员岗位技能“快速学习、深度学习”的需要。目前市场上的虚拟母线保护装置，只包含面板的按键、功能菜单、液晶屏、指示灯操作过程仿真以及接线端子的仿真，仅能够满足运维技能培训的需要，但不能满足任意设置故障，不能满足学员对“实际母线保护装置”故障诊断技能培训的需要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种结构性故障状态智能重构的虚拟母线保护装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种结构性故障状态智能重构的虚拟母线保护装置，所述保护装置包括扫描拍照单元、判别处理单元和电气特性仿真单元；
3、所述扫描拍照单元用于母线保护装置的特征进行拍照和扫描，拍照的特征包括电流测量单元特征、差动保护机构特征、过流保护机构特征和通信接口特征；
4、需要说明的是，电流测量单元：母线保护装置通常配备了电流传感器或电流变送器，用于测量母线上的电流。这些测量单元可以监测电流的大小和方向，并将数据传输给保护装置的处理部分。
5、
6、过流保护部分：除了差动保护，母线保护装置还通常包括过流保护功能，用于检测母线上的过电流情况。过流保护部分包括过流元件、时间延迟元件和拒动逻辑，用于判断何时触发过流保护。
7、通信接口：现代母线保护装置通常具备通信接口，可以与其他保护设备、监控系统和远程控制系统进行数据交换和通信。这些接口可以使用标准通信协议，如iec 61850，实现设备之间的信息共享和协同保护。
8、所述判别处理单元首先将扫描和拍照获取的母线保护装置特征进行三维建模，之后针对母线保护装置的电气特性，创建其回路状态特性方程，通过状态量初值设定和状态特性方程求解；
9、需要说明的是，在虚拟母线保护中，对于结构性故障和非结构性故障的检测和区分，通常涉及以下步骤：
10、回路状态方程的建立；首先，电力系统的回路状态方程需要建立。这些方程通常包括各个元件的电流和电压关系，以及系统拓扑结构的描述。
11、结构性故障检测；虚拟母线保护装置会监测电流和电压数据，以检测是否存在结构性故障，如端子短接或错接。这些故障会导致回路状态方程中的某些元件参数发生明显的异常变化。装置可以使用特定的算法来检测这些异常情况。
12、非结构性故障检测；与结构性故障不同，非结构性故障如断线或端子虚接不会导致电路结构的变化，但会引起电流和电压数据的不一致。虚拟母线保护装置需要使用智能算法来检测这些不一致性，并将其与正常运行情况进行比较。
13、结构智能分解和重组；一旦检测到故障，装置需要根据检测到的故障类型，对回路状态方程进行智能分解和重组。这意味着装置会调整或排除受影响的方程，以维持电力系统的连通性和稳定性。
14、动作和报警；一旦装置确认故障并重新配置回路状态方程，它可以采取适当的行动，如切断故障电路、发送警报或记录事件，以保护电力系统的运行和设备的安全。
15、所述电气特性仿真单元通过仿真算法设计，进行母线的差动保护和过流保护，所述电气特性仿真单元包括虚拟继电保护测试仪模块、虚拟断路器模块和虚拟母线保护屏柜模块。
16、优选的，所述三维建模的特征包括面板的操作按键、液晶屏、指示灯操作过程以及装置背后端子排。
17、优选的，所述回路状态特性方程基于基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律建立，用于描述电路中各个元件之间电流和电压关系，包括电流方程、电压方程和元件特性方程。
18、优选的，所述电流方程是对于每个电路节点，根据基尔霍夫电流定律，编写节点电流方程，用于描述与该节点相连的支路电流之和等于零，表示为；
19、∑(i_in)-∑(i_out)＝0 (1)；
20、其中，∑(i_in)表示流入节点i的电流之和，∑(i_out)表示流出节点i的电流之和。
21、优选的，所述电压方程是对于每个回路和支路，根据基尔霍夫电压定律，编写回路电压方程，用于程描述回路和支路中电压源和电压降之和等于零，表示为；
22、∑(v_sources)-∑(v_drops)＝0 (2)；
23、其中，∑(v_sources)表示回路中电压源的总和，∑(v_drops)表示回路中电压降的总和。
24、优选的，所述元件特性方程是每个电力系统元件都有与之相关的电压和电流关系方程，以元件的特性方程形式表示，其表示为；
25、电阻元件：
26、v＝i*r (3)；
27、其中，v表示电压，i表示电流，r表示电阻；
28、电感元件：
29、v＝l*di/dt (4)；
30、其中，v表示电压，l表示电感，di/dt表示电流随时间的变化率；
31、电容元件：
32、i＝c*dv/dt (5)；
33、其中，i表示电流，c表示电容，dv/dt表示电压随时间的变化率；
34、电压源元件：
35、v_output＝v_source (6)；
36、其中，v_output表示输出电压，v_source表示源电压；
37、电流源元件：
38、i_output＝i_source (7)；
39、其中，i_output表示输出电流，i_source表示源电流。
40、优选的，所述仿真算法包括直流分析算法、交流分析算法、时域仿真算法、频域仿真算法、蒙特卡洛仿真算法、优化算法和混合仿真算法。
41、优选的，所述直流分析算法用于分析直流电路中的电压、电流和功率，所述交流分析算法用于分析交流电路中的电压、电流、相位和频率响应，所述时域仿真算法用于模拟电路在时间上的响应，包括电压和电流的变化，所述频域仿真算法用于分析电路的频率响应，包括频率特性、增益和相位，所述蒙特卡洛仿真算法用于模拟电路中的随机变化和不确定性，所述优化算法用于优化电路的性能，所述混合仿真算法将不同电路元件的行为结合在一起进行综合分析。...
【技术保护点】
1.一种结构性故障状态智能重构的虚拟母线保护装置，其特征在于，所述保护装置包括扫描拍照单元、判别处理单元和电气特性仿真单元；
2.根据权利要求1所述的一种结构性故障状态智能重构的虚拟母线保护装置，其特征在于，所述三维建模的特征包括面板的操作按键、液晶屏、指示灯操作过程以及装置背后端子排。
3.根据权利要求1所述的一种结构性故障状态智能重构的虚拟母线保护装置，其特征在于，所述回路状态特性方程基于基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律建立，用于描述电路中各个元件之间电流和电压关系，包括电流方程、电压方程和元件特性方程。
4.根据权利要求3所述的一种结构性故障状态智能重构的虚拟母线保护装置，其特征在于，所述电流方程是对于每个电路节点，根据基尔霍夫电流定律，编写节点电流方程，用于描述与该节点相连的支路电流之和等于零，表示为；
5.根据权利要求3所述的一种结构性故障状态智能重构的虚拟母线保护装置，其特征在于，所述电压方程是对于每个回路和支路，根据基尔霍夫电压定律，编写回路电压方程，用于程描述回路和支路中电压源和电压降之和等于零，表示为；
<...【技术特征摘要】
1.一种结构性故障状态智能重构的虚拟母线保护装置，其特征在于，所述保护装置包括扫描拍照单元、判别处理单元和电气特性仿真单元；
2.根据权利要求1所述的一种结构性故障状态智能重构的虚拟母线保护装置，其特征在于，所述三维建模的特征包括面板的操作按键、液晶屏、指示灯操作过程以及装置背后端子排。
3.根据权利要求1所述的一种结构性故障状态智能重构的虚拟母线保护装置，其特征在于，所述回路状态特性方程基于基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律建立，用于描述电路中各个元件之间电流和电压关系，包括电流方程、电压方程和元件特性方程。
4.根据权利要求3所述的一种结构性故障状态智能重构的虚拟母线保护装置，其特征在于，所述电流方程是对于每个电路节点，根据基尔霍夫电流定律，编写节点电流方程，用于描述与该节点相连的支路电流之和等于零，表示为；
5.根据权利要求3所述的一种结构性故障状态智能重构的虚拟母线保护装置，其特征在于，所述电压方程是对于每个回路和支路，根据基尔霍夫电压定律，编写回路电压方程，用于程描述回路和支路中电压源和电压降之和等于零，表示为；
6.根据权利要求3所述的一种结构性故障状态智能重构的虚拟母线保护装置，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张彦斌，范继锋，张艺，张天龙，何世雄，杨坤，张智文，王平，李智，杨建中，苗春，经权，苏日娜，李中为，张伟，张磊，王柯，陈鹏，陈杰，王群，
申请(专利权)人：内蒙古电力集团有限责任公司乌海超高压供电分公司，
类型：发明
国别省市：
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