一种用于动态模拟系统的电气量合并单元

摘要

本发明提供了一种用于动态模拟系统的电气量合并单元，包括数据采集模块、数据处理模块和数据输出模块；数据采集模块包括依次相连的A/D转换模块、滤波模块、积分模块、抽样模块和同步模块；A/D转换模块通过12路模拟量输入接口与电磁式互感器相连；数据输出模块包括12路光纤输出接口，将数据处理模块输出的双路数字信号进行组帧和编码后通过同一路光纤输出接口发送到数字式保护装置。和现有技术相比，本发明提供的一种用于动态模拟系统的电气量合并单元，解决了动态模拟系统中智能变电站继电保护装置在合并单元输出数据异常情况下的性能检测问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电气量合并单元，具体涉及一种用于动态模拟系统的电气量合并单元。

背景技术

智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台 网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测 等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高 级功能的变电站。智能变电站包括过程层（设备层）、间隔层、站控层；过程层（设备层）包 含由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端，完成变电站电能分配、变 换、传输及其测量、控制、保护、计量、状态监测等相关功能。

智能变电站的大量建设将为电网运行方式和智能化运行水平带来深远的影响和巨大的变 革，合并单元的广泛使用，对用于智能变电站的继电保护装置提出了更高的要求。传统的测 试方法通常使用数字式继电保护测试仪来模拟合并单元输出数据异常的情况，无法全面、实 时考核继电保护装置的动作性能，试验测试系统与现场应用情况差别较大。因此，研究能运 用于动态模拟系统的试验用合并单元，实现合并单元输出数据异常模拟的实时性、多样性， 对于完善动模系统模拟手段、更加全面科学的检测智能变电站继电保护装置十分必要。

目前广泛使用的合并单元，通常输入为电磁式互感器的模拟信号，通过A/D转换机制等 环节通过光纤输出数字信号，接入数字式继电保护装置。继电保护装置的正常运行和动作性 能极大的依赖于合并单元输出数据的质量，合并单元输出数据的异常可能导致继电保护装置 的告警、误动甚至拒动，可能给电网的安全稳定运行带来风险并造成巨大的经济损失。因此， 必须研究能够模拟各种异常情况的合并单元，接入动态模拟系统，对继电保护装置进行相应 的动态模拟试验，以保证电力系统运行的安全稳定。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种用于动态模拟系统的电气量合并单元，所 述电气量合并单元包括数据采集模块、数据处理模块和数据输出模块；所述数据采集模块包 括依次相连的A/D转换模块、滤波模块、积分模块、抽样模块和同步模块；所述A/D转换模 块通过12路模拟量输入接口与电磁式互感器相连；所述数据输出模块包括12路光纤输出接 口，将所述数据处理模块输出的双路数字信号进行组帧和编码后通过同一路光纤输出接口发 送到数字式保护装置。

优选的，所述滤波模块、所述积分模块、所述抽样模块和所述同步模块对不同的所述电 磁式互感器的模拟量信号分别进行滤波、积分、抽样和同步处理；

优选的，所述数据处理模块包括离散度处理模块、固有延时处理模块、双A/D不一致处 理模块、数据丢帧处理模块、数据畸变处理模块和数据失步处理模块；所述数据处理模块将 所述数据采集模块输出的双路数字信号仿真输出为输出间隔离散的双路数字信号、固有延迟 变化的双路数字信号、双A/D不一致的双路数字信号、数据帧缺失的双路数字信号、数据帧 畸变的双路数字信号和数据帧失步的双路数字信号；

优选的，所述输出间隔离散的双路数字信号的离散值变化范围为0～30us；所述数据帧缺 失包括连续时间内的数据帧缺失和发送定量数据帧后的数据帧缺失；所述数据帧畸变包括放 大任一段数据帧、叠加非工频周期分量、叠加直流分量和叠加衰减的直流分量，从而使所述 电气量合并单元输出的波形出现尖顶、偏移、衰减和波形频率为非工频；

优选的，所述电气量合并单元的固有延时变化程度通过人工设定；所述双A/D不一致处 理模块将接收的同一个电磁式互感器的双路数字信号输出为不一致的双路数字信号，双路数 字信号不一致变化程度范围为0%～100%；

优选的，所述数据采集模块的输入模拟量包括电流信号和电压信号；所述输入模拟量通 过更换不同交流插件和修改所述电气量合并单元的配置参数设置；

优选的，所述电气量合并单元包括点对点接口和组网接口；所述数据处理模块支持DL/T 860.92协议。

与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：

1、本发明技术方案中，数据处理模块能够实现电气量合并单元模拟输出间隔离散的双路 数字信号、固有延迟变化的双路数字信号、双A/D不一致的双路数字信号、数据帧缺失的双 路数字信号、数据帧畸变的双路数字信号和数据帧失步的双路数字信号，满足动态模拟系统 继电保护装置合并单元异常测试中输入信号的要求；

2、本发明技术方案中，数据采集模块实时采集的数据进行异常处理后输出不影响合并单 元正常的数据采集输出，即除预先设置的特殊需要变化的数据外，其他采集输出的数据满足 电气量合并单元正常采集输出功能要求；

3、本发明技术方案中，数据处理模块能弥补动态模拟系统无法对继电保护装置进行全面 合并单元异常测试的缺陷，输出间隔离散值为0～30us的双路数字信号能够实现对动态模拟 系统中的继电保护装置的合并单元离散度异常测试；输出的固有延时变化的双路数字信号能 够实现对动态模拟系统中的继电保护装置的合并单元延时变化测试；输出的双A/D不一致程 度范围为0%～100%的双路数字信号能够实现对动态模拟系统中的继电保护装置的合并单元 双A/D不一致测试；输出的数据帧缺失的双路数字信号能够实现对动态模拟系统中的继电保 护装置的合并单元数据丢帧测试；输出的数据帧畸变的双路数字信号能够实现对动态模拟系 统中的继电保护装置的合并单元数据畸变测试；输出的数据帧失步的双路数字信号能够实现 对动态模拟系统中的继电保护装置的合并单元失步测试；

4、本发明提供的一种用于动态模拟系统的电气量合并单元，公开了一种电磁式互感器及 网络延时偏差对继电保护装置影响的仿真测试方法，解决了动态模拟系统中智能变电站继电 保护装置在合并单元输出数据异常情况下的性能检测问题。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是：本发明实施例中一种用于动态模拟系统的电气量合并单元结构图；

图2是：本发明实施例中电气量合并单元应用图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述。

本发明提供了一种用于动态模拟系统的电气量合并单元，如图1所示该电气量合并单元 包括数据采集模块、数据处理模块和数据输出模块；所述数据采集模块与N个电磁式互感器 相连，N的数目至少为2；数据采集模块包括依次相连的A/D转换模块、滤波模块、积分模 块、抽样模块和同步模块；A/D转换模块通过12路模拟量输入接口与电磁式互感器相连；滤 波模块、积分模块、抽样模块和同步模块对不同的电磁式互感器的模拟量信号分别进行滤波、 积分、抽样和同步处理；数据采集模块的输入模拟量包括电流信号和电压信号；输入模拟量 通过更换不同交流插件和修改所述电气量合并单元的配置参数设置；

数据处理模块包括离散度处理模块、固有延时处理模块、双A/D不一致处理模块、数据 丢帧处理模块、数据畸变处理模块和数据失步处理模块；数据处理模块支持DL/T860.92协 议；

离散度处理模块将数据采集模块输出的双路数字信号仿真输出为输出间隔离散的双路数 字信号；本实施例中电气量合并单元正常输出的数据帧的发送间隔为250us，离散值小于10us； 离散度处理模块控制电气量合并单元输出的输出间隔离散的双路数字信号的离散值变化范围 为0～30us；

固有延时处理模块将数据采集模块输出的双路数字信号仿真输出为固有延迟变化的双路 数字信号；电气量合并单元的固有延时变化程度通过人工设定；

数据丢帧处理模块将数据采集模块输出的双路数字信号仿真输出为数据帧缺失的双路数 字信号；数据帧缺失包括连续时间内的数据帧缺失和发送定量数据帧后的数据帧缺失；

数据畸变处理模块和数据失步处理模块将数据采集模块输出的双路数字信号分别仿真输 出为数据帧畸变的双路数字信号和数据帧失步的双路数字信号；所述数据帧畸变包括放大任 一段数据帧、叠加非工频周期分量、叠加直流分量和叠加衰减的直流分量，从而使所述电气 量合并单元输出的波形出现尖顶、偏移、衰减和波形频率为非工频；

双A/D不一致处理模块将接收的同一个电磁式互感器的双路数字信号输出为不一致的双 路数字信号，双路数字信号不一致变化程度范围为0%～100%；

数据输出模块包括12路光纤输出接口，将数据处理模块输出的双路数字信号进行组帧和 编码后通过同一路光纤输出接口发送到数字式保护装置；电气量合并单元包括点对点接口和 组网接口。

图2示出了本实施例中电气量合并单元接入动态模拟系统的应用图；电气量合并单元的 输入端通过电磁式互感器与动态模拟系统相连，电气量合并单元通过电缆与电磁式互感器相 连；电磁式互感器包括电磁式电流互感器和电磁式电压互感器；电气量合并单元的一个输出 端通过12路光纤输出接口与数字式保护装置相连，另一个输出端依次与过程层网络交换机和 故障录波器相连；

电气量合并单元的工作过程为：

①：改变电气量合并单元输出的数据帧的离散值大于10us，查看数字式保护装置的动作 情况；在动态模拟系统中模拟保护区内外故障，考察数字式保护装置保护装置的动作情况；

②：改变电气量合并单元的固定延时，查看数字式保护装置的动作情况；在动态模拟系 统中模拟保护区内外故障，考察数字式保护装置保护装置的动作情况；

③：改变电气量合并单元输出的双路数字信号，使得一路A/D正常，另一路A/D的数据 为正常值的0%～100%之内变化，查看数字式保护装置的动作情况；在动态模拟系统中模拟保 护区内外故障，考察数字式保护装置保护装置的动作情况；

④：设置电气量合并单某一通道数据帧丢失，可设置为一段时间内的连续丢帧，或每隔 一定数量后丢失若干数据帧，其他通道的数据帧正常输出，查看数字式保护装置的动作情况； 在动态模拟系统中模拟保护区内外故障，考察数字式保护装置保护装置的动作情况；

⑤：设置电气量合并单某一通道数据畸变，可设置放大一段数据，或在正常数据上叠加 一个直流分量或衰减的直流分量或叠加非工频周期分量，使得电气量合并单元输出的波形出 现尖顶、出现偏移、出现（衰减）直流、或波形频率表现为非工频（或不规则的高频），其他 通道的数据帧正常输出，查看数字式保护装置的动作情况；在动态模拟系统中模拟保护区内 外故障，考察数字式保护装置保护装置的动作情况；

⑥：设置电气量合并单采自两个不同电磁式互感器的数据之间的失步，失步程度通过人 工设定，查看数字式保护装置的动作情况；在动态模拟系统中模拟保护区内外故障，考察数 字式保护装置保护装置的动作情况。

最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本申请保护的范围。