基于数字仿真的智能变电站继电保护测试方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能变电站继电保护功能自动测试的方法及系统，通过一台仿真主机控制多台数字式继电保护测试装置的模式实现全站仿真系统，提供测试环境，并且对智能设备完成闭环测试，通过仿真主机连接多台数字式继电保护测试装置的模式，可以实现任意规模的变电站智能设备的测试，当被测设备增加，已有仿真系统无法满足测试规模时，通过增加级联的继电保护测试装置便可以满足更大规模的智能设备的测试，同时可以实现多台智能设备的测试，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于数字仿真的智能变电站继电保护测试方法及系统，属于智能电力系统

技术介绍
随着智能变电站建设的逐步展开，电子式/光学互感器、IEEE1588同步对时、IEC61850-9-2组网/点对点采样等数字化新技术得到了广泛应用，通信技术、网络技术发展同时也颠覆了传统变电站的结构组成。目前，多数智能变电站采用三层设备结构，实现一体化智能设备应用、在线监测应用、二次设备的一体化应用及高级功能应用。与常规变电站相比，智能变电站实现了不同厂家设备的互操作，解决了二次回路复杂的问题，解决了控制电缆引起的电磁干扰问题，实现了变电站电气、二次设备状态检修，提高了变电站的安全可靠性，降低寿命周期内工程总体投资。由于智能变电站颠覆了传统变电站的结构组成、运行方式和维护手段，而常规变电站的测试方法和调试手段虽已十分成熟，但不能很好地解决智能变电站新出现的问题。目前，关于针对智能变电站的全数字化继电保护测试系统的研究未见相关报道，国内外科研机构和生产厂家提供的测试·装置往往没有仿真计算的功能，只能将事先存储的信号按照一定次序进行回放，有的只能针对单个的二次设备进行简单的开环测试，不能模拟系统的动态过程以及对多套装置进行测试，制约了智能变电站的发展。
技术实现思路
为了克服现有技术中针对智能变电站的测试继电保护中仿真计算功能存在的不足，本专利技术提供的基于数字仿真的智能变电站继电保护测试系统，能够模拟整个智能变电站的外部测试环境，仿真不同架构及不同规模的智能变电站，实现不同智能设备的闭环测试，不仅仅能够实现对单台智能设备的测试，同时可以实现多台智能设备的测试，能够加快智能变电站的发展，具有良好的应用前景。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是: 一种基于数字仿真的智能变电站继电保护测试方法，其特征在于:通过一台仿真主机控制多台数字式继电保护测试装置，实现智能变电站的仿真测试，包括以下步骤， 步骤(I)仿真主机通过IEEE1588时钟同步方式控制多台数字式继电保护测试装置时钟同步； 步骤(2)在仿真主机上根据变电站主接线搭建智能变电站一次设备模型，并对一次设备模型进行稳态潮流和短路计算，得到智能变电站各个节点的电压电流信号及开关量状态信号; 步骤(3)每台数字式继电保护测试装置与仿真主机同步，并接收仿真主机发送的电压电流信号及开关量状态信号；步骤(4)每台数字式继电保护测试装置将接收到的电压电流信号以FT3或IEC61850报文格式发送给被测试继电保护设备，对于接收到的开关量状态信号以GOOSE报文格式发送给被测试继电保护设备； 步骤(5)每台被测试继电保护设备将自身的反馈状态，发送给对应的数字式继电保护测试装置； 步骤(6)数字式继电保护测试装置将反馈状态上发送给仿真主机； 步骤(7)仿真主机根据反馈状态，改变智能变电站的一次设备模型的参数设置，并计算出新的电压电流信号及开关量状态信号，重复步骤(2)形成对被测试继电保护设备的闭环测试。前述的基于数字仿真的智能变电站继电保护测试方法，其特征在于:步骤(I)仿真主机通过IEEE1588时钟同步方式控制多台数字式继电保护测试装置时钟同步的方法为仿真主机在测试过程中，会定期与所有的数字式继电保护测试装置交换IEEE1588对时报文，将所有装置同步到仿真主机的时间系统下。前述的基于数字仿真的智能变电站继电保护测试方法，其特征在于:步骤(2)根据变电站主接线搭建智能变电站一次设备模型的方法如下， 1)通过上位机的人机界面添加绘制的智能变电站一次接线 2)设置一次接线图中各一次设备的参数，包括变压器、线路、母线和电源； 3)根据智能变电站的全站配置文件设置SV、GOOSE控制块的参数； 4)将SV、G00SE控制块的通道与一次接线图的一次设备进行关联，包括电压、电流互感器，断路器、隔离开关的位置 信号，构建智能变电站全站的测试模型传送给仿真主机。前述的基于数字仿真的智能变电站继电保护测试方法，其特征在于:步骤(4)所述反馈状态包括动作信号、联闭锁信号和故障信息。前述的基于数字仿真的智能变电站继电保护测试方法，其特征在于:所述IEC61850报文格式为IEC61850-9-2报文格式。基于数字仿真的智能变电站继电保护测试方法的测试系统，其特征在于:包括 仿真主机，用于存储智能变电站的一次设备模型，实时更新一次设备模型参数，并计算智能变电站各个节点的电压电流信号及开关量状态信号； 若干台数字式继电保护测试装置，用于实现仿真主机和被测试继电保护设备直接的数据通信； 上位机，用于构建智能变电站全站的一次设备模型； 所述仿真主机与上位机相连接，所述仿真主机通过系统总线与若干台数字式继电保护测试装置相连接，各数字式继电保护测试装置分别连接两台被测试继电保护设备。本专利技术的有益效果是:本专利技术的基于数字仿真的智能变电站继电保护测试系统，通过一台仿真主机控制多台数字式继电保护测试装置的模式实现全站仿真系统，提供测试环境，并且对智能设备完成闭环测试，通过仿真主机连接多台数字式继电保护测试装置的模式，可以实现任意规模的变电站智能设备的测试，当被测设备增加，已有仿真系统无法满足测试规模时，通过增加级联的继电保护测试装置便可以满足更大规模的智能设备的测试，同时可以实现多台智能设备的测试，具有良好的应用前景。附图说明图1是本专利技术的基于数字仿真的智能变电站继电保护测试方法的流程图。图2是本专利技术的基于数字仿真的智能变电站继电保护测试系统的系统框图。图3是本专利技术的基于数字仿真的智能变电站继电保护测试系统的扩展图。具体实施例方式下面将结合说明书附图，对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的基于数字仿真的智能变电站继电保护测试方法，通过一台仿真主机控制多台数字式继电保护测试装置的模式实现全站仿真系统，提供测试环境，并且对智能设备完成闭环测试，通过仿真主机连接多台数字式继电保护测试装置的模式，可以实现任意规模的变电站智能设备的测试，当被测继电保护设备增加，已有仿真系统无法满足测试规模时，通过增加级联的继电保护测试装置便可以满足更大规模的智能设备的测试，同时可以实现多台智能设备的测试，如图1所示，具体包括以下步骤， 第一步，仿真主机通过IEEE1588时钟同步方式控制多台数字式继电保护测试装置时钟同步，方法为仿真主机在测试过程中，会定期与所有的数字式继电保护测试装置交换IEEE1588对时报文，将所有装置同步到仿真主机的时间系统下，采用这种方法，可以省去专用的授时系统，简化测试系统的结构； 第二步,在仿真主机上根据变电站主接线搭建智能变电站一次设备模型，并对一次设备模型进行稳态潮流和短路计算，得到智能变电站各个节点(智能变电站一次设备模型中的母线和一次设备)的电压电流信号及开关量状态信号，其中搭建智能变电站一次设备模型的过程如下: 1)通过上位机的人机界面添加绘制的智能变电站一次接线 2)设置一次接线图中各一次设备的参数，包括变压器、线路、母线和电源； 3)根据智能变电站的全站配置文件设置SV、GOOSE控制块的参数； 4)将SV、G00SE控制块的通道与一次接线图的一次设备进行关联，包括电压、电流互感器，断路器、隔离开关的位置信号，构建智能变电站全站的测试模型传本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于数字仿真的智能变电站继电保护测试方法，其特征在于：通过一台仿真主机控制多台数字式继电保护测试装置，实现智能变电站的仿真测试，包括以下步骤，步骤（1）仿真主机通过IEEE1588时钟同步方式控制多台数字式继电保护测试装置时钟同步；步骤（2）在仿真主机上根据变电站主接线搭建智能变电站一次设备模型，并对一次设备模型进行稳态潮流和短路计算，得到智能变电站各个节点的电压电流信号及开关量状态信号；步骤（3）每台数字式继电保护测试装置与仿真主机同步，并接收仿真主机发送的电压电流信号及开关量状态信号；步骤（4）每台数字式继电保护测试装置将接收到的电压电流信号以FT3或IEC61850报文格式发送给被测试继电保护设备，对于接收到的开关量状态信号以GOOSE报文格式发送给被测试继电保护设备；步骤（5）每台被测试继电保护设备将自身的反馈状态，发送给对应的数字式继电保护测试装置；步骤（6）数字式继电保护测试装置将反馈状态上发送给仿真主机；步骤（7）仿真主机根据反馈状态，改变智能变电站的一次设备模型的参数设置，并计算出新的电压电流信号及开关量状态信号，重复步骤（2）形成对被测试继电保护设备的闭环测试。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高磊，陆伟，陈久林，张鹏，袁宇波，卜强生，宋亮亮，张佳敏，李鹏，
申请(专利权)人：国家电网公司，江苏省电力公司，江苏省电力公司电力科学研究院，武汉中元华电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：