采样数据延时偏差对继电保护装置影响的仿真测试方法

摘要

本发明属于各电压等级电力系统动态模拟系统领域，具体涉及一种采样数据延时偏差对继电保护装置影响的仿真测试方法，解决了保护装置对相应情况的适应性测试研究。包括针对保护装置应用的电压等级及具体环境，搭建动态模拟仿真系统；在动态模拟仿真系统中进行系统正常运行情况测试、保护区内故障测试及保护区外故障测试，并通过故障录波器记录保护用相应电子式互感器的采样数据；和将故障录波器中相应数据导出，对保护装置所接收的电流采样值进行处理。

说明书

技术领域

本发明属于各电压等级电力系统动态模拟系统领域，具体涉及一种采样数据延时偏差对继电保护装置影响的仿真测试方法。

背景技术

数字化变电站将为变电站的自动化运行和管理带来深远的影响和巨大的变革，是智能电网建设的重要组成部分，在经济和技术方面都有着重大意义。保护装置作为变电站内最主要的二次设备，其功能和性能一直受到广泛关注，随着数字化变电站内电子式互感器及光纤通信网络的采用，势必会带来继电保护技术的飞跃发展。然而，数字化变电站作为一个新兴的领域，电子式互感器采用的是新技术，尚处于应用初期，其自身特性以及稳定性对保护装置的影响还不是很明确，光纤通信网络在过程层的应用经验不足。因此，研究电子式互感器及过程层网络异常情况对保护装置的影响的仿真测试方法对于继电保护装置在数字化变电站中的可靠应用十分必要，是相应继电保护装置的开发及检测的重要手段。

电子式互感器(包括合并单元)及过程层网络都会使采样值的传送产生延时，而不同厂家的电子式互感器由于技术方面的差异，数据处理延时并不相同，同时，过程层网络延时也会受网络负荷等因素的影响而变化。采样值发送的延时直接影响保护装置运算数据窗长的选取，对保护装置运行产生影响，延时过长将会导致响应保护闭锁，因此保护装置在工程应用前必须进行针对性的仿真测试。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提出了一种采样数据延时偏差对继电保护装置影响的仿真测试方法，包括以下步骤：

一)针对保护装置应用的电压等级及具体环境，搭建动态模拟仿真系统，步骤如下：

(1)采用等值发电机模拟电厂；

(2)采用等值电源模拟等值系统；

(3)采用三绕组变压器、双母线配置模拟数字化变电站，模拟数字化变电站与模拟电厂间经单回模拟线路连接，与模拟等值系统间经双回模拟线路连接；

(4)模拟数字化变电站的电压、电流信号通过电子式电压互感器、电子式电流互感器采集，传送给数字录波器；

(5)输电线路上、双母线上、及变压器的高、中、低压侧共设置12个故障点，每一个故障点都用于模拟各种类型的金属性或经过渡电阻短路的故障，变压器高压绕组设置一个故障点，用于模拟不同范围的匝间短路。

二)在动态模拟仿真系统中进行系统正常运行情况测试、保护区内故障测试及保护区外故障测试，并通过故障录波器记录保护用相应电子式互感器的采样数据；

三)将故障录波器中相应数据导出，对保护装置所接收的电流采样值进行处理，具体方法如下：

(1)选取正常运行情况数据，输入数字式保护测试装置，将数字式保护测试装置的“采样值设置”项目中的“MAC地址”、“APPID”及“SVID”子项信息与电子式互感器合并单元的“MAC地址”、“APPID”及“SVID”设置相同，选取一个电子式电流互感器采样值数据序列，将其较其他电子式电流互感器采样值数据序列分别延迟1帧～7帧，将调整之后的采样值数据输出给保护装置，记录保护装置上报的事件记录信息及动作情况；

(2)选取保护区内发生故障情况数据，输入数字式保护测试装置，将数字式保护测试装置的“采样值设置”项目中的“MAC地址”、“APPID”及“SVID”子项信息与电子式互感器合并单元的“MAC地址”、“APPID”及“SVID”设置相同，选取一个电子式电流互感器采样值数据序列，分别选取故障开始前、故障发生过程中及故障结束之后的数据段，将其较其他电子式电流互感器采样值数据序列分别延迟1帧～7帧，将调整之后的采样值数据输出给保护装置，记录保护装置上报的事件记录信息及动作情况；

(3)选取保护区外发生故障情况数据，输入数字式保护测试装置，将数字式保护测试装置的“采样值设置”项目中的“MAC地址”、“APPID”及“SVID”子项信息与电子式互感器合并单元的“MAC地址”、“APPID”及“SVID”设置相同，选取一个电子式电流互感器采样值数据序列，分别选取故障开始前、故障发生过程中及故障结束之后的数据段，将其较其他电子式电流互感器采样值数据序列分别延迟1帧～7帧，将调整之后的采样值数据输出给保护装置，记录保护装置上报的事件记录信息及动作情况。

其中，对采样数据延时偏差对继电保护装置影响的仿真测试后的评价标准为：

(1)系统正常运行时，保护接收到各电子式互感器采样数据间最大延时偏差不超过1ms时，保护装置应正常工作；保护接收到各电子式互感器采样数据间最大延时偏差超过1ms时，闭锁保护，在最大延时偏差低于1ms，持续40ms后保护闭锁开放；

(2)系统发生保护区内故障时，故障发生前保护接收到各电子式互感器采样数据间最大延时偏差不超过1ms时，保护装置应正常工作，保护接收到各电子式互感器采样数据间最大延时偏差超过1ms时，闭锁保护，在最大延时偏差低于1ms，持续40ms后保护闭锁开放，若保护开放后保护区内有故障存在，保护装置应可靠动作；故障中若保护装置已启动，则保护接收到各电子式互感器采样数据间最大延时偏差不超过1ms时，不应影响保护装置的正确动作；故障结束后保护接收到各电子式互感器采样数据间最大延时偏差不超过1ms时，保护装置应正常工作，保护接收到各电子式互感器采样数据间最大延时偏差超过1ms时，闭锁保护，在最大延时偏差低于1ms，持续40ms后保护闭锁开放；

(3)系统发生保护区外故障时，故障发生前、进行中及故障结束后保护装置接收各电子式互感器采样数据出现延时，均不应发生误动作；

(4)保护装置因采样延时越限闭锁后，应有相应事件记录报文生成。

本发明技术方案的优点是发明了一种电子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，解决了保护装置对相应情况的适应性测试研究。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是采样数据延时偏差对继电保护装置影响的仿真测试系统流程图。

具体实施方式

1、针对保护装置应用的220kV电压等级具体环境，搭建动态模拟仿真系统，步骤如下：

(1)采用等值发电机模拟220kV侧总装机容量550MVA的电厂，采用等值发电机模拟110kV侧总装机容量120MVA的电厂；

(2)采用等值电源模拟系统短路容量为10000MVA的等值系统；

(3)采用接线方式Y0/Y/Δ-12-11的三绕组变压器模拟变电站内额定容量为238MVA的三绕组变压器，结合双母线配置模拟数字化变电站，模拟数字化变电站与模拟220kV侧电厂间经100km单回模拟线路连接，与模拟110kV侧电厂经10km单回模拟线路连接，与模拟等值系统间经200km双回模拟线路连接；

(4)分别在变压器高压侧、中压侧、低压侧接入电子式电流互感器ECT1、ECT2、ECT3采集电流信号，传送给ZH-5N数字录波器；

(5)在变压器的高、中、低压侧共设置6个故障点，每一个故障点都用于模拟各种类型的金属性或经过渡电阻短路的故障，变压器高压绕组设置一个故障点，用于模拟不同范围的匝间短路；

(6)模拟系统正常运行及变压器保护区内、外故障情况，通过ZH-5N数字录波器取得相应仿真数据。

2、将1中的数据输入数字式继电保护测试装置，对数据进行处理，模拟不同厂家电子式互感器及过程层网络发送采样值数据延时差异。

(1)选取正常运行情况数据，输入数字式保护测试装置，将数字式保护测试装置中的“采样值设置”项目中对应的“MAC地址”、“APPID”及“SVID”子项信息与ECT1、ECT2、ECT3的合并单元的“MAC地址”、“APPID”及“SVID”设置相同，选取ECT1采样值数据序列，将其较ECT2、ECT3采样值数据序列分别延迟1帧～7帧；

(2)选取保护区内发生故障情况数据，输入数字式保护测试装置，将数字式保护测试装置中的“采样值设置”项目中对应的“MAC地址”、“APPID”及“SVID”子项信息与ECT1、ECT2、ECT3的合并单元的“MAC地址”、“APPID”及“SVID”设置相同，选取ECT1采样值数据序列，分别选取故障开始前、故障发生过程中及故障结束之后的数据段，将其较ECT2、ECT3采样值数据序列分别延迟1帧～7帧；

(3)选取保护区外发生故障情况数据，输入数字式保护测试装置，将数字式保护测试装置中的“采样值设置”项目中对应的“MAC地址”、“APPID”及“SVID”子项信息与ECT1、ECT2、ECT3的合并单元的“MAC地址”、“APPID”及“SVID”设置相同，选取ECT1采样值数据序列，分别选取故障开始前、故障发生过程中及故障结束之后的数据段，将其较ECT2、ECT3采样值数据序列分别延迟1帧～7帧。

3、将2中调整之后的采样值数据输出给保护装置，记录保护装置上报的事件及ZH-5N中关于保护装置的动作信息。

4、按评价方法对继电保护装置进行评价。

此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。