一种适用于故障指示器自动检测的数字化实时仿真平台的制作方法

本发明涉及故障指示器检测技术领域，特别是涉及一种适用于故障指示器自动检测的数字化实时仿真平台。

背景技术：

随着国内城乡电网建设与改造步伐的加大，配电网的规模得以不断发展，中压配电网络覆盖范围也不断扩大，架空线路及电缆线路的数量也急剧上升。随着国家发改委、能源局越来越重视配电网自动化的建设，对配电网供电可靠性及配电网管理等方面提出更高的要求。但是长期以来配电网规模大、基础薄弱，现有配电网管理主要依靠人力去维护线路和查找故障，并且配电网线路分支较多，运行方式复杂，线路的管理维护工作量很大，查询故障费时费力，供电可靠性较低。

现目前大多使用故障指示器来对线路进行检测，但安装的故障指示器存在许多不足，主要是故障误报和漏报的问题，降低了巡线工作的效率，也造成大量直接和间接的经济损失。因此配电线路故障指示器只有经过严格鉴定，确保设备质量，才能发挥其在故障定位、提高供电可靠性和配电网智能化水平方面的作用。

因此，针对现有技术不足，提供一种适用于故障指示器自动检测的数字化实时仿真平台以解决现有技术的不足甚为必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术的不足之处而提供一种适用于故障指示器自动检测的数字化实时仿真平台，该适用于故障指示器自动检测的数字化实时仿真平台实现配电线路故障指示器装置的自动检测，确保故障指示器质量可靠，降低装置检测人员的重复工作强度，提升装置出厂检测、型式试验检测、入网检测的效率，促进配电网系统的安稳运行。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现。

提供一种适用于故障指示器自动检测的数字化实时仿真平台，设置有：

仿真后台，完成仿真试验模型的建模以及进行检测项目列表的操作选择；

电力系统数字实时仿真器，完成检测试验模型的实时运行，接收检测项目列表的操作指令，完成检测项目的自动运行；

功率仿真平台，将电力系统数字实时仿真器输出的仿真电流和电压数据分别通过电流功率放大器和电压功率放大器进行放大，并将放大后的电流和电压加载至功率仿真平台内部的升流装置和升压装置，完成配电网多种运行、故障工况的动态实时模拟；

交换机，实现仿真后台与电力系统数字实时仿真器间的数据传输；

gtao，为模拟量输出板卡，实现将电力系统数字实时仿真器的电压、电流数据转换成模拟量输出。

仿真后台通过交换机的网线端口与电力系统数字实时仿真器连接，电力系统数字实时仿真器的输出端通过交换机的光纤端口连接gtao，gtao通过线路连接功率仿真平台内部的电流功率放大器和电压功率放大器，电流功率放大器和电压功率放大器的输出端分别连接至升流装置和升压装置，升流装置上装配有指示器。

具体而言的，所述仿真模型设置有馈线总路，所述馈线总路的a端接变压互感器pt，馈线总路的a端连接信号源s1，馈线总路的a端通过断路器brkt连接接地变压器的a端，接地变压器的b端并联连接有断路器brkl和断路器brkr，所述断路器brkl串联电感l接地，所述断路器brkr串联电阻r接地，馈线总路的a端通过断路器brkws连接外施信号源发生器。

优选的，所述馈线总路设置有：

电缆线路馈线支路，设置有断路器brk1，断路器brk1的a端连接所述电压互感器pt，断路器brk1的b端连接电流互感器ct1，电流互感器ct1通过电缆线路接负载；

混合线路馈线支路，设置有断路器brk2，断路器brk2的a端连接所述电压互感器pt，断路器brk2的b端连接电流互感器ct2，电流互感器ct2依次通过架空线路和电缆线路接负载；

架空线路馈线支路，设置有断路器brk3，断路器brk3的a端连接所述电压互感器pt，断路器brk3的b端连接电流互感器ct3，电流互感器ct3通过架空线路接负载。

具体而言的，所述架空线路馈线支路至少为3条，且3条架空线路馈线支路的长度互不相同。

进一步的，所述电流功率放大器设有多组电流接口，每组电流接口对应连接一个升流装置，所述升流装置挂接有故障指示器，故障指示器上装配有电压探针，所述电压探针连接至高压电发生器的输出端，所述高压电发生器的输入端连接电压功率放大器的输出端，高压电发生器的n端接地。

进一步的，所述电流功率放大器的ia接口连接升流装置a的一端，所述电流功率放大器的n接口连接升流装置a的另一端，升流装置a装配有第一指示器，第一指示器通过电压探针a连接高电压发生器ua脚，高电压发生器的ua脚连接电压功率放大器的ua脚，高电压发生器和电压功率放大器的n脚均接地；

所述电流功率放大器的ib接口连接升流装置b的一端，所述升流装置b的另一端连接电流功率放大器的n接口，升流装置b装配有第二指示器，第二指示器通过电压探针b连接高电压发生器ub脚，高电压发生器的ub脚连接电压功率放大器的ub脚；

所述电流功率放大器的ic接口连接升流装置c的一端，所述升流装置c的另一端连接电流功率放大器的n接口，升流装置c装配有第三指示器，第三指示器通过电压探针c连接高电压发生器uc脚，高电压发生器的uc脚连接电压功率放大器的uc脚。

优选的，所述交换机通过网线分别与电力系统数字实时仿真器和仿真后台连接，所述gtao通过光纤线路与电力系统数字实时仿真器连接，通过线路分别与电流功率放大器和电压功率放大器连接。

进一步的，所述电压互感器pt和高电压发生器的输出电压为10kv。

具体而言的，所述交换机与所述电力系统数字实时仿真器、所述交换机与所述仿真后台均为双向连接。

优选的，所述升流装置为多匝负载线圈。

本发明可以在确保配电网暂态过程仿真的精度，可以实现多相配电网不同工况下的仿真模拟，也可实现故障指示器的自动化检测试验，同时该仿真平台也保持着较高的性价比，提高生产厂家与相关检测单位的工作效率。

附图说明

利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明一种适用于故障指示器自动检测的数字化实时仿真平台的硬件系统图。

图2是图1电力系统数字实时仿真器的内部仿真模型系统图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1。

如图1-2所示，一种适用于故障指示器自动检测的数字化实时仿真平台，设置有：

仿真后台，进行检测项目列表的操作选择。

仿真后台主要进行配电网系统的建模、自动测试软件的运行以及仿真波形的分析等工作。

项目列表可分为常规功能测试列表、接地故障测试列表、工频电流冲击试验列表和外施信号测试列表。

常规功能测试列表内包括相同短路故障试验、地故障零序电流模拟试验、线路突合负载涌流试验、非故障相重合闸涌流试验、人工投切大负荷试验等。

接地故障测试列表包括中性点不接地系统接地故障试验、中性点经消弧线圈接地系统接地故障试验、中性点经小电阻接地系统接地故障试验等。

工频电流冲击试验列表包括工频电流冲击后相同短路故障试验、工频电流冲击后接地故障试验等。

外施信号测试列表包括变电站中电阻投切法试验、不对称电流法试验、工频特征信号法试验等。

电力系统数字实时仿真器，接收项目列表的操作指令，通过仿真模型对检测项目进行仿真。

电力系统数字实时仿真器是基于matlab/simulink开发的具有自主知识产权的电力系统数字化实时仿真器，可以模拟配电网各种运行工况，其暂态过程的仿真与rtds仿真对比，具有高度的一致性。

功率仿真平台，将电力系统数字实时仿真器输出的电流和电压数据分别通过电流功率放大器和电压功率放大器进行放大，并将放大后的电流和电压加载至功率仿真平台中的升流、升压装置，完成配电网多种运行、故障工况的动态实时模拟。

交换机，交换机，实现仿真后台与电力系统数字实时仿真器间的数据传输。

gtao，为模拟量输出板卡，实现将电力系统数字实时仿真器的电压、电流数据转换成模拟量输出。

仿真后台通过交换机的网线端口与电力系统数字实时仿真器连接，电力系统数字实时仿真器的输出端通过交换机的光纤端口分别连接gtao，gtao通过线路连接功率仿真平台内部的电流功率放大器和电压功率放大器，电流功率放大器和电压功率放大器的输出端分别连接至升流装置和升压装置，升流装置和升压装置上装配有指示器。

升流装置为多匝负载线圈。

电流功率放大器和电压功率放大器实时接收电力系统数字实时仿真器所发出的电流电压仿真数值，输出配电线路电流电压值，分别经升流装置和高电压发生器实现配电线路电压、电流一次值的真实模拟。

故障指示器通过采集配电线路电压、电流值变化量，来判断线路的运行状态，并作出对应的响应。使用故障指示器检测线路运行状态为该领域常用技术手段，故障指示器为该领域的公知设备，在此不加以赘述。

仿真模型设置有馈线总路，馈线总路的a端接变压互感器pt，馈线总路的a端连接信号源s1，馈线总路的a端通过断路器brkt连接接地变压器的a端，接地变压器的b端并联连接有断路器brkl和断路器brkr，断路器brkl串联电感l接地，断路器brkr串联电阻r接地，馈线总路的a端通过断路器brkws连接外施信号源发生器。

该馈线总路中包含多条馈线支路，馈线支路可以配置成不同类型的架空线或者电缆线路。也可以模拟中心点不同的接地运行方式，同时也可以模拟外施信号发生器，可以实现外施信号性配电线路故障指示器的性能检测。

传统的变压器的中心点一般不会接地，但该方案中通过断路器的控制可以实现多种接地方式：

导通断路器brkt和断路器brkr，处于串联电阻接地。

导通断路器brkt和断路器brkl处于串联电感接地。

导通断路器brkt、断路器brkr和断路器brkl处于电阻电感并联接地。

断开断路器brkt、断路器brkr和断路器brkl处于直接接地。

为了使仿真结果更加真实，更加贴近现使用的高压电压。电压互感器pt和高电压发生器的输出电压为10kv。

馈线总路设置有：

电缆线路馈线支路，设置有断路器brk1，断路器brk1的a端连接电压互感器pt，断路器brk1的b端连接电流互感器ct1，电流互感器ct1通过电缆线路接至负载。

混合线路馈线支路，设置有断路器brk2，断路器brk2的a端连接电压互感器pt，断路器brk2的b端连接电流互感器ct2，电流互感器ct2依次通过架空线路和电缆线路接至负载。

架空线路馈线支路，设置有断路器brk3，断路器brk3的a端连接电压互感器pt，断路器brk3的b端连接电流互感器ct3，电流互感器ct3通过架空线路接至负载。

架空线路馈线支路至少为3条，且3条架空线路馈线支路的长度互不相同。

通过控制不同馈线支路对应的断路器，可以控制该馈线支路的运行状态。

k1-k11为不同的故障点，每个故障点可以配置成不同的故障类型。

仿真后台会对试验波形进行自动存储。

电流功率放大器设有多组电流接口，每组电流接口对应连接一个升流装置，升流装置上挂接故障指示器，故障指示器上装配有电压探针，电压探针连接至高压电发生器的输出端，高压电发生器的输入端连接电压功率放大器的输出端，高压电发生器的n端接地。

本发明可以在确保配电网暂态过程仿真的精度，可以实现多相配电网不同工况下的仿真模拟，也可实现故障指示器的自动化检测试验，同时该仿真平台也保持着较高的性价比，提高生产厂家与相关检测单位的工作效率。

实施例2。

一种适用于故障指示器自动检测的数字化实时仿真平台，其它特征与实施例1相同，不同之处在于：如图1所示，电流功率放大器设有3组电流接口，电流功率放大器的ia接口连接升流装置a的一端，电流功率放大器的n接口连接升流装置a的另一端，升流装置a装配有第一指示器，第一指示器通过电压探针a连接高电压发生器ua脚，高电压发生器的ua脚连接电压功率放大器的ua脚，高电压发生器和电压功率放大器的n脚均接地。

电流功率放大器的ib接口连接升流装置b的一端，升流装置b的另一端连接电流功率放大器的n接口，升流装置b装配有第二指示器，第二指示器通过电压探针b连接高电压发生器ub脚，高电压发生器的ub脚连接电压功率放大器的ub脚。

电流功率放大器的ic接口连接升流装置c的一端，升流装置c的另一端连接电流功率放大器的n接口，升流装置c装配有第三指示器，第三指示器通过电压探针c连接高电压发生器uc脚，高电压发生器的uc脚连接电压功率放大器的uc脚。

需要说明的是，可以实现三相配电网不同工况下的仿真模拟，确保配电线路仿真系统具有较高准确度的暂态特性、灵活修改仿真系统网架结构及参数的前提下，用低成本的方式实现了配电线路故障指示器仿真测试平台的搭建，该仿真平台可以实现故障指示器各种运行工况的实时仿真。

实施例3。

一种适用于故障指示器自动检测的数字化实时仿真平台，其它特征与实施例1相同，不同之处在于：如图2所示，架空线路设有3条，分别为：

第一架空线路馈线支路，架空线路总长为l1，设置有断路器brk3，断路器brk3的a端连接电压互感器pt，断路器brk3的b端连接电流互感器ct3，电流互感器ct3通过架空线路连接至负载。

第二架空线路馈线支路，架空线路总长为l2，设置有断路器brk4，断路器brk4的a端连接电压互感器pt，断路器brk4的b端连接电流互感器ct4，电流互感器ct4通过架空线路连接至负载。

第三架空线路馈线支路，架空线路总长为l3，设置有断路器brk5，断路器brk5的a端连接电压互感器pt，断路器brk5的b端连接电流互感器ct5，电流互感器ct5通过架空线路连接至负载。

l1、l2、l3之间的长度互不相同。需要说明的是，通过添加三条长度不同的馈线支路，有利于针对多种不同情况的应变，使检测数据更加真实，更加准确。

实施例4。

一种适用于故障指示器自动检测的数字化实时仿真平台，其它特征与实施例1相同，不同之处在于：交换机通过网线分别与电力系统数字实时仿真器和仿真后台连接，交换机通过光纤线路分别与电力系统数字实时仿真器、电流功率放大器和电压功率放大器连接。

交换机与电力系统数字实时仿真器、交换机与仿真后台均为双向连接。

需要说明的是，为了设备间的数据传输更加稳定迅速，该方案在电力系统数字实时仿真器和仿真后台间采用网线的形式连接，在交换机分别与电力系统数字实时仿真器间采用光纤线路连接。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。