基于RTDS的WAMS性能测试系统的制作方法

本实用新型涉及电力系统技术领域，尤其涉及广域监测系统(WAMS)双端故障测距功能测试方法，具体来说就是一种基于RTDS(实时数字仿真装置)的WAMS性能测试系统。

背景技术：

随着电网发展的需要和技术的进步，广域监测系统(WAMS)将在动态监测方面发挥更大的作用，这就对WAMS系统的性能方面提出了更高的要求。为避免WAMS在实际应用过程中出现问题，影响WAMS整体功能的发挥，因此，开展WAMS广域保护这一高级应用功能测试技术研究具有重要意义。

目前，通常在动态模拟实验室构建如图1所示广域动态安全监测系统的动态模拟测试系统。在图1中，根据同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)提供的实时同步的电网运行数据，在模拟系统出现某些最能影响电网稳定的事件后，在系统中的关键点实施切机、切负荷，甚至人为解裂，保存系统中的大部分负荷。

然而，利用现有模拟实验系统测试基于PMU的WAMS的广域保护功能，测试的可靠性和准确性不高，而且从测试角度没有实现激励与响应闭环、操作复杂、费时费力，难以实现系统操作、暂态、异常等动态工况下的动态性能测试。因此，本领域亟需一种基于RTDS的WAMS性能测试方法，可以准确、可靠地评估WAMS的性能。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种基于RTDS的WAMS性能测试系统，解决现有技术中模拟实验系统不能准确、可靠测试WAMS的广域保护功能的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的具体实施方式提供一种基于RTDS的WAMS性能测试系统，包括：RTDS数模仿真平台，用于模拟电网发生的各种工作状况；PMU子站，与所述RTDS数模仿真平台连接，用于测量各种工作状况下电网各枢纽点的实时相量数据；WAMS主站，与所述PMU子站连接，用于接收并分析所述实时相量数据从而实现对电网的动态监测。

本实用新型的另一具体实施方式中，WAMS性能测试系统还包括：功率放大器，设置于所述RTDS数模仿真平台和所述PMU子站之间，用于放大各种工作状况下RTDS数模仿真平台输出的实时数据。

本实用新型的另一具体实施方式中，WAMS性能测试系统还包括：广域保护与控制装置，设置于所述WAMS主站和所述RTDS数模仿真平台之间，用于根据所述实时相量数据切除电网中的故障。

其中，所述RTDS数模仿真平台，具体包括：第一母线；第二母线，分别通过第一线路L1、第二线路L2和第三线路L3与所述第一母线连接，其中，所述第一线路L1、所述第二线路L2和所述第三线路L3均为3/2接线；第一发电机G1；用于调整所述第一发电机G1的输出电压的第一变压器T1，一端与所述第一发电机G1连接，另一端连接于所述第一线路L1上；第二发电机G2；用于调整所述第二发电机G2的输出电压的第二变压器T2，一端与所述第二发电机G2连接，另一端连接于所述第一线路L1上，且所述第一变压器T1的另一端与所述第二变压器T2的另一端连接于所述第一线路L1上；第三母线，通过第四线路L4、第五线路L5连接于所述第三线路L3上；第三变压器T3，一端与所述第三母线连接；第三发电机G3，与所述第三变压器T3的另一端连接；第四变压器T4，一端与所述第二母线连接；第四母线，与所述第四变压器T4的另一端连接，并连接第一负荷；第五变压器T5，一端与所述第二母线连接；第五母线，与所述第五变压器T5的另一端连接，并连接第二负荷，还与所述第四母线连接。

其中，所述PMU子站具有第一PMU子站、第二PMU子站、第三PMU子站，其中，所述第一PMU子站部署于所述第一母线和所述第二母线之间；所述第二PMU子站部署于所述第三母线上；所述第三PMU子站部署于所述第四母线和所述第五母线之间。

其中，所述第一母线、所述第二母线和所述第三母线为500KV母线；所述第四母线111、所述第五母线113为220KV母线。

其中，所述第一线路L1、所述第二线路L2、所述第三线路L3、所述第四线路L4和所述第五线路L5为500KV线路。

其中，所述第三发电机G3为无穷大系统。

其中，所述WAMS主站进一步包括：前置通信服务器，用于接收并处理所述PMU子站上传的所述实时相量数据；系统服务器，用于分析所述实时相量数据；时钟设备，用于对所述前置通信服务器和所述系统服务器进行统一对时；网络打印机，用于在线打印所述实时相量数据的数据曲线；交换机，连接前置通信服务器、系统服务器、所述时钟设备、所述网络打印机和所述PMU子站，用于组网通信。

由以上本实用新型具体实施方式提供的技术方案可见，基于RTDS的WAMS性能测试系统至少具有以下有益效果：通过在RTDS上搭建同步相量测量装置的动态性能检测平台，开展WAMS功能、性能测试，本实用新型实现方便，可正确合理地检测和评估WAMS广域保护这一高级应用的功能、性能，可以更好地推动WAMS技术的进一步发展；本实用新型满足实验室对WAMS高级应用测试需求，有利于规范和保证WAMS系统高级应用功能的可靠性和稳定性，对于提高电网的运行可靠性具有重要意义。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的实施例一的框图；

图2为本实用新型具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的实施例二的框图；

图3为本实用新型具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的实施例三的框图；

图4为本实用新型具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的RTDS数模仿真平台的电路图；

图5为本实用新型具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的WAMS主站的框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本实用新型所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本实用新型内容的实施例后，当可由本实用新型内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本实用新型内容的精神与范围。

本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本实用新型，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

图1为本实用新型具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的实施例一的框图，如图1所示，利用RTDS数模仿真平台、PMU子站和WAMS主站搭建数模测试测试环境，模拟电网发生的各种短路故障、低频振荡等工况时，检测WAMS高级应用功能软件能否正确识别出电网的工况。

该附图具体实施方式包括RTDS数模仿真平台10、PMU子站20、WAMS主站30，其中，RTDS数模仿真平台10用于模拟电网发生的各种工作状况；PMU子站20与所述RTDS数模仿真平台10连接，PMU子站20用于测量各种工作状况下电网各枢纽点的实时相量数据；WAMS主站30与所述PMU子站20连接，WAMS主站30用于接收并分析所述实时相量数据从而实现对电网的动态监测。

参见图1，基于RTDS(实时数字仿真装置)搭建数模测试模型，测试WAMS(广域监测系统)的广域保护功能，从而更好地推动WAMS技术的进一步发展。

图2为本实用新型具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的实施例二的框图，WAMS性能测试系统还包括功率放大器，功率放大器放大各种工作状况下RTDS数模仿真平台输出的实时数据，可以实现WAMS性能的精确测试。

该附图具体实施方式中，WAMS性能测试系统还包括功率放大器40，功率放大器40设置于所述RTDS数模仿真平台10和所述PMU子站20之间，功率放大器40用于放大各种工作状况下RTDS数模仿真平台输出的实时数据。

参见图2，功率放大器40可以放大各种工作状况下RTDS数模仿真平台输出的实时数据，从而可以对电网故障进行更准确的实现在线分析，可以准确、可靠地测试WAMS的广域保护功能，正确、合理地检测和评估WAMS广域保护这一高级应用的功能、性能。

图3为本实用新型具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的实施例三的框图，如图3所示，在电力系统发生故障后，广域保护与控制装置可以更迅速、更可靠、更精确地隔离故障区域。

该附图具体实施方式中，WAMS性能测试系统还包括广域保护与控制装置50，广域保护与控制装置50设置于所述WAMS主站30和所述RTDS数模仿真平台10之间，广域保护与控制装置50用于根据所述实时相量数据切除电网中的故障。

参见图3，在电网(电力系统)发生故障后，广域保护与控制装置50可以更迅速、更可靠、更精确地隔离故障区域，并可以对故障隔离后的电网进行更准确的在线实时安全分析，以确定电力系统是否会发生更大范围停电的可能性，从而采取必要措施杜绝大规模停电。

图4为本实用新型具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的RTDS数模仿真平台的电路图，如图4所示，利用RTDS数模仿真平台可以模拟电力系统发生小信号扰动、瞬时或永久短路等情况，用于开展WAMS广域保护功能的测试。其中G1和G2分别表示发电机1和发电机2，T1～T5表示变压器，L1～L5表示500kV线路，1～3表示500kV母线，4～5表示220kV母线。在母线1和2、母线3、母线4和5部署三套独立的PMU装置作为三个独立的子站。

该附图具体实施方式中，所述RTDS数模仿真平台10，具体包括第一母线101、第二母线102、第一发电机103、第一变压器104、第二发电机105、第二变压器106、第三母线107、第三变压器108、第三发电机109、第四变压器110、第四母线111、第五变压器112、第五母线113，其中，第二母线102分别通过第一线路L1、第二线路L2和第三线路L3与所述第一母线101连接，其中，所述第一线路L1、所述第二线路L2和所述第三线路L3均为3/2接线；第一变压器104用于调整所述第一发电机103的输出电压，第一变压器104的一端与所述第一发电机103连接，第一变压器104的另一端连接于所述第一线路L1上；第二变压器106用于调整所述第二发电机105的输出电压，第二变压器106的一端与所述第二发电机105连接，第二变压器106的另一端连接于所述第一线路L1上，且所述第一变压器104的另一端与所述第二变压器106的另一端连接；第三母线107通过第四线路L4、第五线路L5连接于所述第三线路L3上；第三变压器108的一端与所述第三母线107连接；第三发电机109与所述第三变压器108的另一端连接；第四变压器110的一端与所述第二母线102连接；第四母线111与所述第四变压器110的另一端连接，第四母线111还连接第一负荷；第五变压器112的一端与所述第二母线102连接；第五母线113与所述第五变压器112的另一端连接，第五母线113还连接第二负荷，第五母线113还与所述第四母线111连接。

参见图4，可以在数字仿真模型线路L1～L5(第一线路L1～第五线路L5)分别设置不同故障类型，测试广域保护软件能否正确判断、动作。故障试验包括：在线路L1～L5分别设置A相瞬时故障、B相瞬时故障、C相永久故障、A相永久反向故障、BC相间短路故障、ABC三相故障，测试广域保护软件能否正确判断和动作。切负荷试验包括：调整发电机G1和发电机G2出力，通过无功和有功的变化，降低频率和电压，当频率和电压低于定值时，测试广域保护软件能否正确切负荷。在RTDS上搭建RTDS数模仿真平台，开展WAMS功能、性能试验，可以方便、正确、合理地检测和评估WAMS广域保护这一高级应用的功能、性能，更好地推动WAMS技术的进一步发展。

本实用新型的具体实施例中，所述PMU子站具有第一PMU子站、第二PMU子站、第三PMU子站，其中，所述第一PMU子站部署于所述第一母线101和所述第二母线102之间；所述第二PMU子站部署于所述第三母线107上；所述第三PMU子站部署于所述第四母线111和所述第五母线113之间。合理部署PMU子站，可以正确、合理地开展对WAMS广域保护功能软件的测试。

所述第一母线101、所述第二母线102和所述第三母线107为500KV母线；所述第四母线111、所述第五母线113为220KV母线；所述第一线路L1、所述第二线路L2、所述第三线路L3、所述第四线路L4和所述第五线路L5为500KV线路；所述第三发电机G3为无穷大系统。

图5为本实用新型具体实施方式提供的一种基于RTDS的WAMS性能测试系统的WAMS主站的框图，如图5所示，WAMS主站的主要硬件包括前置通信服务器、系统服务器、时钟设备、网络打印机、交换机、工作站等。

本实用新型的具体实施方式中，所述WAMS主站30进一步包括前置通信服务器301、系统服务器302、时钟设备303、网络打印机304、交换机305，其中，前置通信服务器301用于接收并处理所述PMU子站20上传的所述实时相量数据；系统服务器302用于分析所述实时相量数据；时钟设备303用于对所述前置通信服务器301和所述系统服务器302进行统一对时；网络打印机304用于在线打印所述实时相量数据的数据曲线；交换机305连接前置通信服务器301、系统服务器302、所述时钟设备303、所述网络打印机304和所述PMU子站20，交换机305用于组网通信。

参见图5，实验人员可以实时查看电网的工况，开展WAMS功能、性能实验。

本实用新型提供一种基于RTDS的WAMS性能测试系统，通过在RTDS上搭建同步相量测量装置的动态性能检测平台，开展WAMS功能、性能测试，可以方便、正确、合理地检测和评估WAMS广域保护这一高级应用的功能、性能，可以更好地推动WAMS技术的进一步发展；满足实验室对WAMS高级应用测试需求，有利于规范和保证WAMS系统高级应用功能的可靠性和稳定性，对于提高电网的运行可靠性具有重要意义。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。