测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的方法、装置及系统与流程

本发明涉及电力系统仿真领域，特别是涉及一种测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的方法、装置、系统、存储介质及计算机设备。

背景技术：

在电力系统中，多回线故障抑制与隔离装置，用于判定消弧线圈接地配电网中的故障性质和故障线路，成套装置能与变电站的消弧线圈配合，具有测量弧光接地时的过电压、过电流能力。在选用多回线故障抑制与隔离装置时，需要对多回线故障抑制与隔离装置的故障抑制与隔离功能进行多方面的考核。传统方式采用现场测试的方式进行装置考核，然而这种考核方式，需对变电站进行接线改装，建造合适的测试环境，实现成本高并且考核工期长。

技术实现要素：

基于此，本发明实施例提供测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的方法、装置、系统、存储介质及计算机设备，能够全面测试多回线故障抑制与隔离装置的功能指标，且测试成本较低。

本发明一方面提供测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的方法，包括：

根据消弧线圈接地的多回线配电网的实际运行信息初始化实时数字仿真器中预先建立的配电网组网模型；

根据实时数字仿真器中与所述配电网组网模型对应的故障发生模型，得出当前的故障条件；

基于当前的配电网组网模型，控制实时数字仿真器进行当前故障条件下的多回线配电网仿真，得到多回线配电网的第一电流电压模拟信号；将所述第一电流电压模拟信号输送至待测试的多回线故障抑制与隔离装置；

获取所述多回线故障抑制与隔离装置根据所述第一电流电压模拟信号输出的数字控制信号、接地选线结果和电容电流测量值；

根据所述数字控制信号调整所述配电网组网模型，基于调整后的配电网组网模型，控制实时数字仿真器重新进行多回线配电网仿真，得到多回线配电网的第二电流电压模拟信号；

根据所述故障条件、接地选线结果、电容电流测量值、第一电流电压模拟信号以及第二电流电压模拟信号，确定所述多回线故障抑制与隔离装置的功能指标。

一种测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的装置，包括：

初始化模块，用于根据消弧线圈接地的多回线配电网的实际运行信息初始化实时数字仿真器中预先建立的配电网组网模型；

故障条件生成模块，用于根据实时数字仿真器中与所述配电网组网模型对应的故障发生模型，得出当前的故障条件；

一次仿真模块，用于基于当前的配电网组网模型，控制实时数字仿真器进行当前故障条件下的多回线配电网仿真，得到多回线配电网的第一电流电压模拟信号；

装置信息获取模块，用于将所述第一电流电压模拟信号输送至待测试的多回线故障抑制与隔离装置；并获取所述多回线故障抑制与隔离装置根据所述第一电流电压模拟信号输出的数字控制信号、接地选线结果和电容电流测量值；

二次仿真模块，用于根据所述数字控制信号调整所述配电网组网模型，基于调整后的配电网组网模型，控制实时数字仿真器重新进行多回线配电网仿真，得到多回线配电网的第二电流电压模拟信号；

以及，指标确定模块，用于根据所述故障条件、接地选线结果、电容电流测量值、第一电流电压模拟信号以及第二电流电压模拟信号，确定所述多回线故障抑制与隔离装置的功能指标。

一种测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的系统，包括：实时数字仿真器、信号屏柜以及待测试的多回线故障抑制与隔离装置；所述实时数字仿真器中建立有配电网组网模型及其对应的故障发生模型；所述信号屏柜中设置有电流互感器和电压互感器；

所述实时数字仿真器的模拟信号输出接口连接信号屏柜的输入接口，信号屏柜的输出接口连接待测试的多回线故障抑制与隔离装置的模拟信号输入接口；所述实时数字仿真器的数字信号输入接口连接所述多回线故障抑制与隔离装置的数字信号输出接口；

实时数字仿真器将基于配电网组网模型和故障发生模型仿真得到的当前故障条件下多回线配电网的第一电流电压模拟信号输出至信号屏柜；通过信号屏柜中的电流互感器和电压互感器对所述第一电流电压模拟信号进行放大，并将放大后的模拟信号输出至所述多回线故障抑制与隔离装置；多回线故障抑制与隔离装置输出对应的数字控制信号至实时数字仿真器；所述多回线故障抑制与隔离装置还输出当前故障条件下的接地选线结果和电容电流测量值；

实时数字仿真器根据所述多回线故障抑制与隔离装置输出的数字控制信号调整配电网组网模型，并基于调整后的配电网组网模型重新进行多回线配电网仿真，得到多回线配电网的第二电流电压模拟信号；

根据所述实时数字仿真器中模拟的故障条件、所述多回线故障抑制与隔离装置输出的接地选线结果和电容电流测量值，以及所述实时数字仿真器仿真得到的第一电流电压模拟信号和第二电流电压模拟信号，确定所述多回线故障抑制与隔离装置的功能指标。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述所述方法的步骤。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述所述方法的步骤。

上述技术方案，基于实时数字仿真器可模拟多回线配电网生产现场的多种工况，由此能够全面有效地检测多回线故障抑制与隔离装置的相关功能指标，无需对变电站进行实际的接线改装，能够减少实验场地，节约测试成本。

附图说明

图1为一实施例的测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的方法的示意性流程图；

图2为一实施例的配电网组网模型的示意图；

图3为一实施例的故障发生模型的示意图；

图4为一实施例的测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的方法的应用环境图；

图5为图4应用场景下的测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的方法的流程图；

图6为一实施例的测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的装置的示意性结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为一实施例的测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的方法的示意性流程图；如图1所示，本实施例中的测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的方法包括步骤：

s11，根据消弧线圈接地的多回线配电网的实际运行信息初始化实时数字仿真器中预先建立的配电网组网模型。

其中，配电网组网模型能够反映消弧线圈接地的多回线配电网的组网信息，包括组网结构信息、元件的状态和/或参数信息等。

s12，根据实时数字仿真器中与所述配电网组网模型对应的故障发生模型，得出当前的故障条件。

在一可选实施例中，还包括预先在实时数字仿真器中建立配电网组网模型，以及建立所述配电网组网模型对应的故障发生模型的步骤。其中，故障发生模型与配电网组网模型相关联，通过设置故障发生模型的模型参数，可调整配电网组网模型，模拟出对应的多回线配电网工况的效果。

优选地，所述故障条件包括：故障位置、故障发生时刻、故障线路数目、过渡电阻、接地初始角和/或间歇性时间等。通过所述实时数字仿真器中预先建立的配电网组网模型和故障发生模型，可模拟出多种不同的故障条件，进而可测试多回线故障抑制与隔离装置在不同故障条件下的功能指标。

s13，基于当前的配电网组网模型，控制实时数字仿真器进行当前故障条件下的多回线配电网仿真，得到多回线配电网的第一电流电压模拟信号。

实时数字仿真器rtds(realtimedigitalsimulator)，基于数字处理器和并行计算，可实现实时输出，同时采用千兆处理器卡，大幅度减小仿真步长到20微秒，响应可精确到9khz。rtds基于配电网组网模型，能够在实验室环境对电网进行全面的精确的实时动态的模拟，真实地反映实际电力系统的运行状态。

s14，将所述第一电流电压模拟信号输送至待测试的多回线故障抑制与隔离装置；获取所述多回线故障抑制与隔离装置根据所述第一电流电压模拟信号输出的数字控制信号、接地选线结果和电容电流测量值。

s15，根据所述数字控制信号调整所述配电网组网模型，基于调整后的配电网组网模型，控制实时数字仿真器重新进行多回线配电网仿真，得到多回线配电网的第二电流电压模拟信号。

s16，根据所述故障条件、接地选线结果、电容电流测量值、第一电流电压模拟信号以及第二电流电压模拟信号，确定所述多回线故障抑制与隔离装置的功能指标。

由于实时数字仿真器rtds不仅能与实际的多回线故障抑制与隔离装置连接构成灵活方便的闭环回路，而且能够对在实际电力系统中难以实现或不容许出现的多种复杂、恶劣工况进行模拟仿真。因此将rtds连接多回线故障抑制与隔离装置进行仿真测试，将有效弥补传统现场测试的缺点，既能模拟现场可能出现的各种工况，又能节约成本。

在一可选实施例中，所述配电网组网模型中可包括：大电网模型、变压器模型、接地变压器模型、相控式消弧线圈模型、电缆模型和/或负荷模型等。优选地，参见图2所示，大电网采用三相交流电压源，变压器模型采用三相双绕组变压器模型，接地变压器模型采用zigzag模型，控式消弧线圈模型采用小步长模型，电缆模型采用pi型线路模型。

在一可选实施例中，参考图3所示，在实时数字仿真器中，还可预先建立相应的电气数据提取模型、电气数据处理模型和/或结果显示模型，电气数据提取模型用于从故障发生模型中获取当前的故障发生参数，电气数据处理模型用于对提取的故障发生参数进行相应处理，得到当前的故障条件，结果显示模型用于对当前的故障条件进行输出显示。此外，所述结果显示模型还用于对实时数字仿真的多回线配电网仿真结果进行输出显示，例如对所述第一电流电压模拟信号、第二电流电压模拟信号进行输出显示。优选地，故障发生模型采用单相接地故障，故障的发生时刻采用外部控制，在测试中可以实时发生或者切除故障。电气数据提取和处理包括间歇性接地故障设置模型和定接地初始角设置模型。

在一可选实施例中，上述步骤s16具体包括：

根据故障条件和所述故障条件下回线故障抑制与隔离装置输出的接地选线结果，确定所述多回线故障抑制与隔离装置的接地选线功能指标；

根据故障条件和所述故障条件下回线故障抑制与隔离装置输出的电容电流测量值，确定所述多回线故障抑制与隔离装置的电容电流测量功能指标；

根据所述第一电流电压模拟信号和所述第二电流电压模拟信号，确定所述多回线故障抑制与隔离装置的弧光过电压抑制功能、接地残流抑制功能和/或接地启动响应速度。

通过上述实施例的方法，可实现多回线故障抑制与隔离的相关功能测试至少包括：电容电流测量功能测试、接地补偿启动速度测试、接地残流限制能力测试、弧光过电压抑制能力测试和接地选线功能测试。

图4为本发明一实施例的测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的方法的具体应用场景图，如图4所示，所述应用场景为：将rtds与待测试的多回线故障抑制与隔离装置通过信号屏柜连接，组成闭环测试平台，该测试平台能够实现在不同故障条件下进行多回线故障抑制与隔离的相关功能测试。rtds中建立有消弧线圈接地的多回线配电网测试模型的一次系统(即配电网组网模型)和二次系统(包括故障发生模型、电气数据提取模型和电气数据处理模型)，能够执行多回线配电网实时仿真和测试操作。其中，故障发生模型采用单相接地故障，故障的发生时刻采用外部控制，在测试中可以实时发生或者切除故障。电气数据提取和处理包括间歇性接地故障设置模型和定接地初始角设置模型。通过所述一次系统和二次系统，能够模拟多回线配电网的多种工况，包括：通过将配电网组网模型中对应线路与故障发生模型连接，模拟对应的故障位置；通过调整故障发生模型的故障时刻参数，模拟对应的故障发生时刻；通过将配电网组网模型中的若干条线路与故障发生子模块连接，模拟对应的故障线路数目；通过调整故障发生模型中的过渡电阻参数，模拟对应的过渡电阻；通过调整故障发生模型中的定接地初始角，模拟对应的接地初始角；通过调整故障发生模型中间歇性接地故障的时间参数，模拟对应的故障间歇性的时间。即：故障位置通过将不同线路与故障发生模块连接实现；故障时刻可在故障发生模型中随机设置，可以在任意时刻令任意一个或者几个故障同时发生；故障线路数目可通过将几条回路与故障发生模块连接实现；过渡电阻通过改变故障发生模型中的过渡电阻参数来实现；接地初始角通过定接地初始角设置模型设置，间歇性的时间通过间歇性接地故障设置。

信号屏柜内部包括电流互感器和电压互感器。所述实时数字仿真器的模拟信号输出接口连接信号屏柜的输入接口，信号屏柜的输出接口连接待测试的多回线故障抑制与隔离装置的模拟信号输入接口；所述实时数字仿真器的数字信号输入接口连接所述多回线故障抑制与隔离装置的数字信号输出接口。

基于上述测试平台可实现不同故障条件下的功能测试，具体包括不同的故障位置，不同的故障时刻，不同的故障线路数目、不同的过渡电阻，不同的接地初始角以及不同间歇性的时间的测试。对应地，基于上述测试平台中可进行多回线故障抑制与隔离的相关功能测试，包括：电容电流测量功能测试、接地补偿启动速度测试、接地残流限制能力测试、弧光过电压抑制能力测试和接地选线功能测试。下面结合图4、图5对上述实施例的测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的方法进行了更进一步的解释。

如图5所示，本实施例中的测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的方法包括步骤：

(1)根据消弧线圈接地的多回线配电网的实际运行信息，设置一次系统参数；即初始化实时数字仿真器中预先建立的配电网组网模型。

(2)根据实际测试需求，设置实时数字仿真器中的二次系统，以构成不同的故障条件。

(3)rtds根据一次系统和二次系统的设置情况进行实时数字仿真，并输出当前故障条件下的多回线配电网仿真结果，即第一电流电压模拟信号；经信号屏柜中电流电压互感器放大后，传入待测试的多回线故障抑制与隔离装置。

(4)所述多回线故障抑制与隔离装置根据信号屏柜传入的电流电压模拟信号(即第一电流电压模拟信号放大后的模拟信号)，通过运算处理，发出相应的数字控制信号，同时输出选线结果和电容电流测量值。

其中所述数字控制信号传入rtds，根据所述数字控制信号调整rtds中所述配电网组网模型，具体例如根据所述数字控制信号调整配电网组网模型中的消弧线圈的运行方式。

(5)rtds进行实时仿真，可得到多回线配电网的第二电流电压模拟信号。二次系统提取记录故障处理前后的电压电流数值(故障处理前即第一电流电压模拟信号，故障处理后即第二电流电压模拟信号)。根据所述故障条件、接地选线结果、电容电流测量值、第一电流电压模拟信号以及第二电流电压模拟信号，处理后通过结果显示模型输出所述多回线故障抑制与隔离装置的相关功能指标，包括：接地选线正确率、电容电流测量准确率、弧光过电压抑制水平、接地启动响应速度以及接地残流抑制水平等。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。

基于与上述实施例中的测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的方法相同的思想，本发明还提供测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的系统，包括：实时数字仿真器、信号屏柜以及待测试的多回线故障抑制与隔离装置；所述实时数字仿真器中建立有配电网组网模型及其对应的故障发生模型；所述信号屏柜中设置有电流互感器和电压互感器。

其中，所述实时数字仿真器的模拟信号输出接口连接信号屏柜的输入接口，信号屏柜的输出接口连接待测试的多回线故障抑制与隔离装置的模拟信号输入接口；所述实时数字仿真器的数字信号输入接口连接所述多回线故障抑制与隔离装置的数字信号输出接口。

实时数字仿真器将基于配电网组网模型和故障发生模型仿真得到的当前故障条件下多回线配电网的第一电流电压模拟信号输出至信号屏柜。通过信号屏柜中的电流互感器和电压互感器对所述第一电流电压模拟信号进行放大，并将放大后的模拟信号输出至所述多回线故障抑制与隔离装置。

多回线故障抑制与隔离装置输出对应的数字控制信号至实时数字仿真器；所述多回线故障抑制与隔离装置还输出当前故障条件下的接地选线结果和电容电流测量值。

实时数字仿真器根据所述多回线故障抑制与隔离装置输出的数字控制信号调整配电网组网模型，并基于调整后的配电网组网模型重新进行多回线配电网仿真，得到多回线配电网的第二电流电压模拟信号。

根据所述实时数字仿真器中模拟的故障条件、所述多回线故障抑制与隔离装置输出的接地选线结果和电容电流测量值，以及所述实时数字仿真器仿真得到的第一电流电压模拟信号和第二电流电压模拟信号，确定所述多回线故障抑制与隔离装置的功能指标。由此能够全面测试多回线故障抑制与隔离装置的功能指标，实现成本低，效率高。

基于与上述实施例中的测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的方法相同的思想，本发明还提供测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的装置，该系统可用于执行上述测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的方法。为了便于说明，测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的装置实施例的结构示意图中，仅仅示出了与本发明实施例相关的部分，本领域技术人员可以理解，图示结构并不构成对系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

图6为本发明一实施例的测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的装置的示意性结构图。如图6所示，本实施例的测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的装置包括：初始化模块610、故障条件生成模块620、一次仿真模块630、装置信息获取模块640、二次仿真模块650以及指标确定模块660，各模块详述如下：

所述初始化模块610，用于根据消弧线圈接地的多回线配电网的实际运行信息初始化实时数字仿真器中预先建立的配电网组网模型；

所述故障条件生成模块620，用于根据实时数字仿真器中与所述配电网组网模型对应的故障发生模型，得出当前的故障条件；

所述一次仿真模块630，用于基于当前的配电网组网模型，控制实时数字仿真器进行当前故障条件下的多回线配电网仿真，得到多回线配电网的第一电流电压模拟信号；

所述装置信息获取模块640，用于将所述第一电流电压模拟信号输送至待测试的多回线故障抑制与隔离装置；并获取所述多回线故障抑制与隔离装置根据所述第一电流电压模拟信号输出的数字控制信号、接地选线结果和电容电流测量值；

所述二次仿真模块650，用于根据所述数字控制信号调整所述配电网组网模型，基于调整后的配电网组网模型，控制实时数字仿真器重新进行多回线配电网仿真，得到多回线配电网的第二电流电压模拟信号；

所述指标确定模块660，用于根据所述故障条件、接地选线结果、电容电流测量值、第一电流电压模拟信号以及第二电流电压模拟信号，确定所述多回线故障抑制与隔离装置的功能指标。

在一可选实施例中，所述配电网组网模型中包括：大电网模型、变压器模型、接地变压器模型、相控式消弧线圈模型、电缆模型和/或负荷模型。

在一可选实施例中，所述故障条件包括：故障位置、故障发生时刻、故障线路数目、过渡电阻、接地初始角和/或间歇性时间。

在一可选实施例中，所述指标确定模块660具体可用于：

根据故障条件和所述故障条件下多回线故障抑制与隔离装置输出的接地选线结果，确定所述多回线故障抑制与隔离装置的接地选线功能指标；

根据故障条件和所述故障条件下多回线故障抑制与隔离装置输出的电容电流测量值，确定所述多回线故障抑制与隔离装置的电容电流测量功能指标；

根据所述第一电流电压模拟信号和所述第二电流电压模拟信号，确定所述多回线故障抑制与隔离装置的弧光过电压抑制功能、接地残流抑制功能和/或接地启动响应速度。

在一可选实施例中，所述装置信息获取模块650具体可用于，将所述第一电流电压模拟信号输入信号屏柜进行放大处理，通过所述信号屏柜将放大处理后的模拟信号输送至待测试的多回线故障抑制与隔离装置；所述信号屏柜中设置有电流互感器和电压互感器。

需要说明的是，上述示例的测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的装置的实施方式中，各模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明前述方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明前述方法实施例相同，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

此外，上述示例的测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的装置的实施方式中，各功能模块的逻辑划分仅是举例说明，实际应用中可以根据需要，例如出于相应硬件的配置要求或者软件的实现的便利考虑，将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将所述测试多回线故障抑制与隔离装置功能指标的装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。其中各功能模既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，作为独立的产品销售或使用。所述程序在执行时，可执行如上述各方法的实施例的全部或部分步骤。此外，所述存储介质还可设置与一种计算机设备中，所述计算机设备中还包括处理器，所述处理器执行所述存储介质中的程序时，能够实现上述各方法的实施例的全部或部分步骤。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。可以理解，其中所使用的术语“第一”、“第二”等在本文中用于区分对象，但这些对象不受这些术语限制。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，不能理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。