继电保护测试中暂态故障波形的生成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微机继电保护装置的测试方法，具体为继电保护测试中暂态故障波形 的生成方法。
【背景技术】
[0002] 目前常用的继电保护装置性能测试方法有：实时电力数字仿真测试系统和继电保 护测试仪。其中，实时电力数字仿真测试系统为动态测试，可以根据故障类型输出相应的故 障电流，而继电保护测试仪为静态测试，只能输出标准波形形状的故障量。
[0003] 实时电力数字仿真测试系统是以电力系统电磁暂态计算理论为基础，采用多处理 器的并行运算方法，通过适当的通信方式和任务分配，实现电力系统的实时数字仿真。其测 试方法的流程如图1所示，其仿真原理为：描述出元件和系统的暂态过程微分方程，然后应 用数值方法进行求解，并将计算结果通过功率放大器以电流和电压的形式输出。但是，实时 电力仿真测试系统因为其价格昂贵，限制了其在继电保护装置测试中的广泛运用。
[0004] 继电保护测试仪可以实现大部分的测试项目，可以直接输出交流电压、交流电路、 直流电压、直流电流，并可变角度、频率、叠加高次谐波分量。但是继电保护测试仪不能够模 拟不同的系统故障，不能输出暂态故障波形，在继电保护测试应用中具有一定的局限性。
[0005] 在电力行业中，为了解决不同厂家不同型号数字故障录波设备、数字保护、微机测 试装置之间数据交换的问题，定义了一种电力系统瞬态数据交换的通用格式（COMTRADE)。 COMTRADE格式文档通常包括四个文件：1)标题文件（.hdr) ;2)配置文件（.cfg) ;3)数据文 件（.dat) ;4)信息文件（.inf)，所有文件名必须相同。一个故障录波文件至少应含有.cfg 配置文件和.dat数据文件。
[0006] 现有的继电保护测试仪均能实现故障波形回放功能，即将配置文件（.cfg)和数 据文件（.dat)导入试验仪，就可以实现该故障波形中故障电流和电压的输出。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种能够利用测试仪输出暂态故障波 形，测试方便，成本低的继电保护测试中暂态故障波形的生成方法。
[0008] 本发明是通过以下技术方案来实现：
[0009] 本发明继电保护测试中暂态故障波形的生成方法，包括如下步骤，
[0010] 步骤1，根据故障类型、故障点位置、系统阻抗以及故障波形特征参数，结合电力系 统故障理论的数学模型，计算得到与故障类型相对应的暂态故障波形函数；
[0011] 步骤2,将步骤1中所得到的故障波形函数输入仿真软件中，并调节仿真参数，以 得到与实际故障波形相同的仿真波形曲线及采样点数据；
[0012] 步骤3,将包括从实际波形得到的采样通道数目、采样点数量和采样频率的录波文 件配置信息按照COMTRADE标准保存到配置文件.cfg中；
[0013] 将仿真计算得到的波形数据和采样时间按照COMTRADE标准保存到录波数据文 件?dat中；
[0014] 步骤4,将生成的配置文件.cfg和录波数据文件.dat导入继电保护测试仪中回 放，根据暂态故障波形生成故障电流或电压来测试继电保护装置。
[0015] 优选的，按照COMTRADE标准生成录波数据文件时，其中第一列为采样数序号，第 二列为采样时间标记，之后依次为各模拟通道数据和数字通道数据。
[0016] 优选的，所述的仿真软件采用MATLAB仿真软件。
[0017] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0018] 本发明通过仿真分析故障波形并快速准确生成暂态故障波形文件，使得继电保护 测试人员能够完成继电保护装置的暂态故障测试，能够不利用应用实时电力数字仿真测试 系统，就能够生成配置文件和录波数据文件，从而通过测试仪实现回放，方法成本低，使用 极其方便快捷；同时解决了常规继电保护测试仪无法直接生成不同的暂态故障波形的问 题，在实际测试中具有较高的实用意义。
【附图说明】
[0019] 图1是现有的继电保护装置测试方法。
[0020] 图2是采用本发明的继电保护装置测试方法。
[0021] 图3测试标准中要求的测试波形。
[0022] 图4仿真软件生成的故障电流波形。
[0023] 图5继电保护测试仪回放的故障电流波形。
[0024] 图6按照本方法生成的COMTRADE配置文件。
[0025] 图7按照本方法生成的COMTRADE数据文件。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而 不是限定。
[0027] 本发明继电保护测试中暂态故障波形的生成方法，如图2所示，首先结合电力系 统分析的基本原理，对故障波形进行数学上的分析。将得到的故障波形函数输入到仿真软 件中，能够得到一组相对应的故障波形数据。按照COMTRADE的文件格式，分别将故障波形 文件生成为对应的配置文件（.cfg)和数据文件（.dat)即可得到一组COMTRADE标准的故 障录波文件。将该录波文件导入带有回放功能的继电保护测试仪中，即可输出与函数描述 相同的故障波形。
[0028] 本优选实例以国网公司标准《Q/GDW11015-2013模拟量输入式合并单元检测规 范》中测试项目"暂态性能检验"中要用到的永久性故障-20倍大电流为例，其电流波形如 图3所示。实际测试中并没有现成的故障电流波形。首先根据电力系统故障分析原理，故 障电流是由一个正弦交流分量和一个按指数衰减的直流分量叠加而成，其通用数学函数表 达式为：
[0029]
【主权项】
1. 继电保护测试中暂态故障波形的生成方法，其特征在于，包括如下步骤， 步骤1，根据故障类型、故障点位置、系统阻抗以及故障波形特征参数，结合电力系统故 障理论的数学模型，计算得到与故障类型相对应的暂态故障波形函数； 步骤2,将步骤1中所得到的故障波形函数输入仿真软件中，并调节仿真参数，以得到 与实际故障波形相同的仿真波形曲线及采样点数据； 步骤3,将包括从实际波形得到的采样通道数目、采样点数量和采样频率的录波文件配 置信息按照COMTRADE标准保存到配置文件.cfg中； 将仿真计算得到的波形数据和采样时间按照COMTRADE标准保存到录波数据文件.dat中； 步骤4,将生成的配置文件.cfg和录波数据文件.dat导入继电保护测试仪中回放，根 据暂态故障波形生成故障电流或电压来测试继电保护装置。
2. 根据权利要求1所述的继电保护测试中暂态故障波形的生成方法，其特征在于，按 照COMTRADE标准生成录波数据文件时，其中第一列为采样数序号，第二列为采样时间标 记，之后依次为各模拟通道数据和数字通道数据。
3. 根据权利要求1所述的继电保护测试中暂态故障波形的生成方法，其特征在于，所 述的仿真软件采用MTLAB仿真软件。
【专利摘要】本发明继电保护测试中暂态故障波形的生成方法，包括如下步骤，1.根据故障类型、故障点位置、系统阻抗以及故障波形特征参数，结合电力系统故障理论的数学模型，计算得到与故障类型相对应的暂态故障波形函数；2.将步骤1中所得到的故障波形函数输入仿真软件中，并调节仿真参数，以得到与实际故障波形相同的仿真波形曲线及采样点数据；3.将包括从实际波形得到的采样通道数目、采样点数量和采样频率的录波文件配置信息按照COMTRADE标准保存到配置文件.cfg中；将仿真计算得到的波形数据和采样时间按照COMTRADE标准保存到录波数据文件.dat中；4.将生成的配置文件和录波数据文件导入继电保护测试仪中回放。
【IPC分类】G01R1-28
【公开号】CN104698235
【申请号】CN201510122243
【发明人】柳明, 何龙飞, 余加霞, 刘鹏
【申请人】西电通用电气自动化有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月19日