专利名称：电网区域稳控系统动模试验系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种供电或输电系统中交流电网稳定性及稳控系统可靠性的试验系统，特别是一种电网区域稳控系统动模试验系统，其基于500kv电网区域的稳控系统而研制。
背景技术：
稳控系统，即电力系统安全稳定控制系统，由2个或2个以上稳定控制站及站间通信设备构成，是确保电力系统安全稳定运行的第二道防线中的重要设施。由于对整体稳控系统进行动模试验需要多个厂站的协调配合，涉及人员多、地域广，实施过程中某个环节稍有疏漏，都会给电网安全带来隐患，因此可行性极低，无法对区域内的整个系统进行动模试验。现有技术中，通常只进行单体装置的静态试验，无法模拟实际电力系统中在各种运行方式下发生的各种故障对稳控系统动作行为的影响，例如，系统发生转换性故障、潮流转移， 以及系统发生振荡等情况下稳控系统是否会发生拒动或误动；因此无法适应电网系统对运行的安全性、可靠性要求。
实用新型内容本实用新型的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够模拟实际电力系统中在各种运行方式下发生的各种故障对稳控系统动作行为影响的电网区域稳控系统动模试验系统。本实用新型的目的是通过以下途径来实现的电网区域稳控系统动模试验系统，其结构要点在于，包括有实时数字仿真装置、功率放大器、线路保护装置和光电隔离装置；其中实时数字仿真装置包括有三类信号输出端 线路潮流模拟信号输出端经由光电隔离装置连接到电网在线稳控系统中，电压电流模拟信号输出端经由功率放大器连接到线路保护装置的输入端，开关位置开出信号输出端与线路保护装置的信号接入口连接；线路保护装置的线路开关跳闸开入信号输出端与实时数字仿真装置的输入端连接，并且线路保护装置的线路开关跳闸开出信号输出端和线路电压电流信号输出端均连接到电网在线稳控系统中，而电网在线稳控系统的切机开出信号输出端与实时数字仿真装置的输入端连接。实时数字仿真装置即RTDS仿真系统，其基于RTDS的电力系统实时数字仿真平台建立了电网实时运行的仿真模型，RTDS仿真系统是基于电磁暂态程序、同时能仿真电网稳定运行过程的数字仿真系统，并且能将电网潮流及电网故障信息传送给稳控装置。根据稳控系统的基本原理，稳控装置的输入模拟量为线路的电压、电流量，发电机的电流量，母线的电压量等；输入的开关量为继电保护动作信号、断路器位置信号等；输出的开关量主要是切机、切负荷信号。因此，实时数字仿真装置一方面将需要进行故障模拟的线路的电压电流模拟量经由信号输出端输出给功率放大器进行放大处理，然后接入线路保护装置，最后传送给稳控系统，并将线路保护动作开关跳闸开出信号提供给稳控系统；另一方面，RTDS仿真系统输出的其他元件模拟电量信号(线路潮流模拟信号)经光电隔离装置传送给稳控系统；稳控系统将线路跳闸开出信号(输出开关量)返回给实时数字仿真装置； 切机切负站稳控系统的输出为切机切、负荷开出信号，用于提供给RTDS完成切机切负荷命令，各稳控装置之间通过带宽为2M的光纤进行通讯。这样，实时数字仿真装置、功率放大装置、光电隔离装置、线路保护装置和电网在线稳控系统构成了一个完整的闭环动模试验系统；利用RTDS模拟电网的各种运行方式，并模拟各种故障，进行稳控系统动模试验。本实用新型的要点之一在于采用光电隔离装置进行非故障元件模拟电量的转接 在RTDS动模仿真研究中，作为稳控系统实时输入的电网状态量为各主要节点输出的三相电压和各主要支路输出的电流信号，由于需要实时输入的电网状态量众多，如果全部将这些信号经功率放大器放大，再接入稳控系统的小电压电流互感器，最后通过信号采集回路的模拟信号调理电路和A/D转换器完成电气量的采集，则试验中需要购买输出众多型号的功率放大器，不仅费用十分昂贵而且接线复杂。为了降低费用和便于试验接线，本试验系统只选择需要和线路保护装置连接进行故障仿真试验的线路和重要断面线路的模拟量经过功率放大器进行放大处理，其他电流电压量不再采用功率放大器，而改用光电隔离装置，直接将RTDS输出的模拟电量信号经隔离装置传送给稳控系统。本实用新型的另一要点在于，采用了闭环动模试验方式，可以验证稳控系统的动作行为是否正确，验证电网中某条线路在相间故障、单相永久性故障、无故障跳闸、单相转相间等故障情况下稳动系统是否会拒动或误动；同时还可以验证稳控系统定值和离线策略是否合理，能够模拟实际电力系统中在各种运行方式下发生的各种故障对稳控系统动作行为影响。本实用新型可以进一步具体为光电隔离装置包括有穿心式电流电压变换器、保护电路和光电隔离电压传感器， 穿心式电流电压变换器通过一电子开关与光电隔离电压传感器连接，同时，穿心式电流电压变换器的一副边连接保护电路，保护电路的控制端与电子开关连接。RTDS输出的线路潮流信号输入到光电隔离装置，首先经过穿心式电流电压变换器，该变换器的原边接到电子开关，副边输出为反映原边电流的电压量(该电压量和原边电流成正比)，该电压量接到保护电路，保护电路根据该电压量判断RTDS输出的信号是否正常，若RTDS输出信号回路的电流超过保护的整定值时，保护电路启动，控制电子开关，使电子开关动作，切断RTDS的输出信号回路，从而防止过电流对RTDS设备的损坏。正常的线路潮流信号经过电子开关后，进入光电隔离电压传感器，该电压传感器采用线性光电隔离，输入/输出为5V/3. 5V，频响宽、精度高；光电隔离电压传感器输出处理后的潮流直接传送给稳控系统。光电隔离装置采用线性光电隔离原理，对电网或电路中的交流电压、电流进行实时测量，并将其变换为高速的跟踪电压输出，具有响应速度快、频响宽、精度高、隔离度高、 功耗低、漂移低、温度范围宽等特点。稳控装置中包括有数据采集电路，该数据采集电路由相互连接的模拟信号调理电路和A/D转换器组成。该数据采集电路用于采集来自光电隔离装置传送来的线路潮流模拟信号，进行处理并转换成稳控系统控制模块可接收的数字信号。综上所述，本实用新型提供了一种基于RTDS仿真平台的电网区域稳控系统动模试验系统，能够模拟实际电力系统中在各种运行方式下发生的各种故障对稳控系统动作行为影响，突出采用了光电隔离装置作为稳控系统与实时数字仿真装置的信号传送联接站， 简化了布线，节约了成本；采用了闭环动模试验方式，可以验证稳控系统的动作行为是否正确，验证电网中某条线路在故障情况下稳动系统是否会拒动或误动；同时还可以验证稳控系统定值和离线策略是否合理，检验稳控系统的可靠性和灵敏性，以及稳动系统对保持电网稳定的效果，确保电网安全稳定运行。
图1所示为本实用新型所述电网区域稳控系统动模试验系统的系统构成示意图；图2所示为本实用新型所述光电隔离装置在试验系统中的具体构成示意图；图3所示为本实用新型所述在具体实施例中的动模试验接线示意图；下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。
具体实施例最佳实施例参照附图1，电网区域稳控系统动模试验系统，包括有实时数字仿真装置、功率放大器、模拟发生故障的线路保护装置和光电隔离装置；其中实时数字仿真装置包括有三类信号输出端线路潮流模拟信号A输出端经由光电隔离装置连接到电网区域在线稳控系统中，电压电流模拟信号B输出端经由功率放大器连接到线路保护装置的输入端，开关位置开出信号输出端C与线路保护装置的信号接入口连接；线路保护装置的线路开关跳闸开入信号D输出端与实时数字仿真装置的输入端连接，并且线路保护装置的线路开关跳闸开出信号E输出端和线路电压电流信号F输出端均连接到电网在线稳控系统中，而电网在线稳控系统的切机开出信号G输出端与实时数字仿真装置的输入端连接。以下是各个信号在本动模试验系统中的定义及功能描述线路潮流模拟信号A:在本动模试验系统中，该信号表征一种类型的信号，该类型的信号代表电网中没发生故障的输电线路的电流电压量，此电流电压量反映了输电线路的潮流。电压电流模拟信号B:在本动模试验系统中，该信号表征一种类型的信号，该类型的信号代表电网中发生故障的输电线路的电流电压量。开关位置开出信号C 在本动模试验系统中，该信号表征一种类型的信号，该类型的信号代表电网中断路器(俗称开关)的分合状态。线路开关跳闸开入信号D 在本动模试验系统中，该信号表征一种类型的信号， 该类型的信号代表电网中线路发生故障后，保护装置动作，发出开关跳闸信号，该信号传输给RTDS仿真系统，使RTDS仿真系统能识别出该线路已被切除。线路开关跳闸开出信号E 在本动模试验系统中，该信号表征一种类型的信号， 该类型的信号代表电网中线路发生故障后，保护装置动作，发出开关跳闸信号，该信号传输给区域在线稳控系统，作为在线稳控系统进行故障识别和稳定判断的判据。[0030]线路电压电流信号F 在本动模试验系统中，该信号表征一种类型的信号，该信号代表电网中发生故障的输电线路的电流电压量，该电压电流量由功率放大器出来后，先流经保护装置，再传输给在线稳控系统，作为在线稳控系统进行故障识别和稳定判断的判据。切机开出信号G 在本动模试验系统中，该信号表征一种类型的信号，该信号代表在线稳控系统输出的切除电网中的发电机的开关量输出信号，当在线稳控系统进行故障识别和稳定判断后，若判断出要采取切切除电网中的发电机后电网才能保持稳定时，发出该开关量输出信号。光电隔离装置参见附图2，其包括有穿心式电流电压变换器T、保护电路和光电隔离电压传感器，穿心式电流电压变换器T的原边连接RTDS仿真系统的输出端，并通过一电子开关K与光电隔离电压传感器连接，同时，穿心式电流电压变换器T的一副边连接保护电路，保护电路的控制端与电子开关连接。RTDS仿真系统的输出信号V经过穿心式电流电压变换器T和光电隔离电压传感器的变换和处理后，形成信号V”传送给稳动系统的数据采集电路。该数据采集电路由相互连接的模拟信号调理电路和A/D转换器组成。图3提供了一种在本系统实现过程中实验的一种动模试验接线，其中，稳控系统包括有五个稳控子站，分别为ui、U2、U3、U4、U5稳控装置；基本配置为Ul、U2、U4、U5稳控装置，在基本配置基础上增加U3稳控装置。RTDS实时数字仿真装置的电网潮流信号分别通过光电隔离装置和功率放大器(与线路保护装置连接)传送到各个稳控装置中。其中Al、 A2为线路电压、电流模拟量，A3、A4为潮流模拟量，A5为断面潮流模拟量；Gl为U4稳控切机开出信号；G2为U5稳控切机开出信号。虚线为稳控装置站间通讯，采用光纤通信。本实用新型未述部分与现有技术相同。
权利要求1.电网区域稳控系统数字动模试验系统，其特征在于，包括有实时数字仿真装置、功率放大器、线路保护装置和光电隔离装置；其中实时数字仿真装置包括有三类信号输出端 线路潮流模拟信号输出端经由光电隔离装置连接到电网在线稳控系统中，电压电流模拟信号输出端经由功率放大器连接到线路保护装置的输入端，开关位置开出信号输出端与线路保护装置的信号接入口连接；线路保护装置的线路开关跳闸开入信号输出端与实时数字仿真装置的输入端连接，并且线路保护装置的线路开关跳闸开出信号输出端和线路电压电流信号输出端均连接到电网在线稳控系统中，而电网在线稳控系统的切机开出信号输出端与实时数字仿真装置的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的电网区域稳控系统数字动模试验系统，其特征在于，光电隔离装置包括有穿心式电流电压变换器、保护电路和光电隔离电压传感器，穿心式电流电压变换器通过一电子开关与光电隔离电压传感器连接，同时，穿心式电流电压变换器的一副边连接保护电路，保护电路的控制端与电子开关连接。
3.根据权利要求2所述的电网区域稳控系统数字动模试验系统，其特征在于，稳控系统中包括有数据采集电路，该数据采集电路由相互连接的模拟信号调理电路和A/D转换器组成。
专利摘要本实用新型涉及一种供电或输电系统中交流电网的试验系统，特别是一种电网区域稳控系统动模试验系统，其基于500kV电网区域的稳控系统而研制，其结构要点在于，包括有实时数字仿真装置、功率放大器、线路保护装置和光电隔离装置；构成了一个完整的闭环动模试验系统。能够模拟实际电力系统中在各种运行方式下发生的各种故障对稳控系统动作行为影响，突出采用了光电隔离装置作为稳控系统与实时数字仿真装置的信号传送联接站，简化了布线，节约了成本；采用了闭环动模试验方式，检验稳控系统的可靠性和灵敏性，以及稳动系统对保持电网稳定的效果，确保电网安全稳定运行。
文档编号G01R31/327GK202196132SQ20112033021
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月5日 优先权日2011年9月5日
发明者王云茂, 邓超平 申请人:福建省电力有限公司电力科学研究院