一种线路继电保护装置的检测方法
【专利摘要】本发明提供了一种线路继电保护装置的检测方法，该方法包括以下步骤：建立输电线系统试验模型数据库；确定输电线系统试验模型，输电线路系统带电运行后对所述输电线路系统施加故障，获得稳态运行的连续录波数据和暂态运行的故障录波数据；波形数据库获取所述稳态运行的连续录波数据和暂态运行的故障录波数据，根据输电线路系统试验模型和波形数据库中的模型生成试验波形；根据试验需求和波形数据库中的模型对所述试验波形进行检测。该方法使用电力系统动态模拟室丰富的试验波形，通过检索，波形再现技术继电保护波形数据库进行检测，将极大提高试验效率，减少物理设备的损耗，同时实现故障标准波形回放测试，为线路的检测分析提供了基础。
【专利说明】—种线路继电保护装置的检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力系统物理仿真模拟领域的方法，具体讲涉及一种线路继电保护装置的检测方法。
【背景技术】
[0002]电力系统继电保护装置保护着电力系统的安全运行，它能反应电气设备的故障和不正常工作状态并自动迅速地、有选择地动作于断路器将故障设备从系统中切除，保证无故障设备继续正常运行，将事故限制在最小范围，提高系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全、连续供电。而电力系统动态模拟试验是检验继电保护装置能否投入适用于电力系统运行的重要手段。
[0003]现有的智能化继电保护装置检测方法和系统主要有三种；
[0004]1、数字化继电保护测试仪，数字化继电保护测试仪是目前使用最多的智能化继电保护装置检测装置，能够输出符合IEC61850以及IEC60044-8规范的数字报文，并可以在输出信号中加入谐波、直流分量等成分，在智能变电站现场对智能化继电保护装置进行检测，具有携带方便、检测功能多、使用广泛等优点。但是，数字化继电保护测试仪输出的测试数据无法模拟变电站部分工况下电气量的暂态过程，因此不能对智能化继电保护装置开展有效的动态性能试验。
[0005]2、数字仿真系统可以根据智能变电站实际电气拓扑结构及设备参数构建仿真模型，模拟变电站内可能发生的各种运行工况，对智能化二次设备进行动态性能检测；变电站拓扑结构及设备参数发生改变时，在仿真软件中对模型进行修改。但数字仿真测试系统基于数字仿真方式，模拟结果较为理想化，虽然是科学研究的重要手段但是在实际现场来看，并不能完全模拟真实设备的一些机电特性。
[0006]3、电力系统动态模拟实验室拥有电力系统动态模拟试验能力，可真实模拟包括线路长度、线路阻抗角、电力系统容量、发电厂容量、变电站开关接线等真实电网的动态特性，这是基于真实的物理模型进行进行模拟试验，可对继电保护装置进行严格的考核，可信度高，但是，动摸试验占用资源多，试验周期长，不能同时满足多用户需求。
[0007]因此，提供一种基于真实物理模型试验数据的线路继电保护装置的检测方法具有重要意义。
【发明内容】
[0008]为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种线路继电保护装置的检测方法，该方法使用动摸实验室数据库，根据试验需要选择相应物理模型的试验数据，采用试验数据再现的技术及方法，对继电保护装置进行检测，将极大提高试验效率，减少物理设备的损耗，同时实现故障标准波形再现，为线路继电保护装置的检测分析提供了基础。
[0009]实现上述目的所采用的解决方案为:
[0010]一种线路继电保护装置的检测方法，其改进之处在于:所述方法包括以下步骤:[0011]1、建立输电线系统试验模型数据库；
[0012]I1、确定输电线系统试验模型,输电线路系统带电运行后对所述输电线路系统施加故障，获得稳态运行的连续录波数据和暂态运行的故障录波数据；
[0013]II1、波形数据库获取所述稳态运行的连续录波数据和暂态运行的故障录波数据，根据输电线路系统试验模型和波形数据库中的模型生成试验波形；
[0014]IV、根据试验需求和波形数据库中的模型对所述试验波形进行检测。
[0015]进一步的，所述步骤I包括:确定输电线路系统的参数，构建相应的输电线路系统的试验模型，形成输电线路系统试验模型数据库；
[0016]所述模型数据库的输电线路系统的接线方式数据包括:400公里双回线路、200公里双回线路、短线三角环网线路。
[0017]进一步的，所述步骤II中，所述输电线路系统试验模型数据库包括输电线路系统及其对应故障设置，所述故障设置包括对被保护线路的首端、中点和末端及非被保护线路的首端和末端进行故障设置；
[0018]所述输电线路系统接入试验电源系统后，被保护线路的首端和末端的电压互感器和电流互感器分别获取被保护线路的首端和末端的电压和电流信号。
[0019]故障录波器采集输电线路系统动态模拟试验稳态和暂态的录波数据，将所述录波数据发送至波形数据库。
[0020]进一步的，所述步骤III中，所述波形数据库包括IIOkV及以上电压等级同杆并架线路的继电保护波形数据库和IIOkV及以上电压等级无互感双回线路的继电保护波形数据库，分别保存所述同杆并架线路和所述无互感双回线路的故障的试验波形库。
[0021]进一步的，所述故障包括金属性故障、经过渡电阻故障、转换性故障、跨线故障、暂态超越、振荡中故障、单电源系统故障、系统频率偏移故障、TA断线故障和TV断线故障。
[0022]进一步的，所述步骤III包括:结合稳态运行的连续录波数据、暂态运行的故障录波数据、所述IlOkV及以上电压等级同杆并架线路的继电保护波形数据库和IlOkV及以上电压等级无互感双回线路的继电保护波形数据库中的波形生成试验波形；对所述试验波形进行筛选并将所述试验波形保存；
[0023]所述筛选的规则包括:根据输电线路在不同系统容量运行方式下发生故障情况和不同故障位置、相别进行筛选。
[0024]进一步的，所述输电线路系统包括连接电厂和用电系统的被保护线路和非被保护线路。
[0025]进一步的，所述用电系统的运行方式为无穷大运行方式，按短路容量的不同分为大、中、小运行方式。
[0026]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0027](I)本发明的方法根据真实电力系统运行特性模拟各种运行状态，将生成的波形及其对应线路模型和故障问题保存于波形数据库中，形成的波形唯一，为继电保护装置及输电线路系统研究提供基础，保存的波形可在以后的试验中作为比对基础，无需多次反复测量，从而节省物理元件的损耗，提高试验效率。
[0028](2)本发明的方法能够反复再现动态模拟的真实电力系统运行特性及各种运行状态，用于对系统的稳定性、可靠性及其故障特性进行深入研究。[0029](3)本发明的方法数据真实可靠，实用性较强，为分析电网系统线路继电保护设备的性能提供科学依据，有利于电网系统的安全运行。
[0030](4)本发明的方法在遵循原动态模拟试验模型的基础上，通过波形再现系统对动态模拟试验生成的波形数据进行复现，对继电保护装置进行检测，有效的提升了试验效率，减少电力系统动态模拟试验室物理元件的损耗。
[0031](5)本发明的方法能够达到与动态模拟试验相同的效果，节省大量人力、物力，提高试验效率，节省能源，绿色环保。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为电力系统线路保护波形数据库生成并应用检测的结构框图；
[0033]图2为数据波形库中的试验模型例-无互感双回线400公里的输电线路系统图；
[0034]图3为500kV无互感双回线在400公里大方式下被保护线路末端发生单相接地故障的波形图；
[0035]图4为500kV无互感双回线在400公里大方式下发生系统振荡的波形图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的详细说明。
[0037]如图1所示，图1为电力系统线路保护波形数据库生成并应用检测的结构框图；通过对已有试验过程记录数据的输电线系统试验模型整理分类确定检索目录，形成了线路继电保护波形数据库，便于日后的波形再现与分析研究。由于，其数据真实记录了电力系统动态模拟试验的稳态和暂态过程，利用波形再现可实现对继电保护装置的检测，效果与动摸试验相同。
[0038]输电线路系统试验模型数据库包括输电线路系统及其对应故障设置。确定输电线路系统的参数，构建相应的输电线路系统的试验模型，形成输电线路系统试验模型数据库。输电线路系统试验模型包括有同杆并架线路和无互感双回线路，分别包括400公里双回、200公里双回、短线三角环网模型；输电线路系统试验模型还包括架设于电厂和等值系统间的线路模型数据；设备元件包括，发电机组、变压器、电路开关、电压互感器、电流互感
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[0039]故障设置包括对被保护线路的首端、中点和末端及非被保护线路的首端和末端进行故障设置；输电线路系统接入试验电源系统后，被保护线路的首端和末端的电压互感器和电流互感器分别获取被保护线路的首端和末端的电压和电流信号。故障录波器采集输电线路系统动态模拟试验稳态和暂态的录波数据，将所述录波数据发送至波形数据库。
[0040]波形数据库中包括:输电线路系统试验模型及其对应试验波形，真实反映继电保护装置的工作效果。其中，输电线路系统试验模型包括有同杆并架线路和无互感双回线路，分别包括400公里双回、200公里双回、短线三角环网模型；输电线路系统试验模型还包括架设于电厂和等值系统间的线路模型数据；设备元件包括，发电机组、变压器、电路开关、电压互感器、电流互感器等。
[0041]波形数据库可以根据动态模拟试验案例的增加不断的扩充内容，满足试验需求。由于，波形数据文件来源于真实的动态模拟试验，具有真实的反应故障数据。[0042]波形数据库包括IlOkV及以上电压等级同杆并架线路的继电保护波形数据库和IlOkV及以上电压等级无互感双回线路的继电保护波形数据库，分别针对IlOkV及以上电压等级同杆并架线路和IIOkV及以上电压等级无互感双回线路产生的故障波形。
[0043]故障波形库拥有不同电路、在不同故障所产生的故障波形，该波形特性唯一。根据输电线路系统试验模型和波形数据库中的模型生成试验波形。根据不同输电线路系统获取的数据，形成新的对应测试波形更新波形数据库，由于本系统将测试的波形保存，波形再现，能够提高设备利用率和工作效率。
[0044]等值系统的运行方式分为大、中、小三种运行方式，根据电网容量区分，对应的短路容量分别为 20000MVA、10000MVA 和 3000MVA。
[0045]利用故障波形再现测试继电保护装置，波形故障包括:金属性故障、经过渡电阻故障、转换性故障、跨线故障、暂态超越、振汤中故障、单电源系统故障、系统频率偏移故障、TA断线故障、TV断线故障。其故障设置方法分别为:
[0046]金属性故障:实际系统发生瞬时故障的情况，动态模拟试验采取用控制故障点开关短路的方式实现。
[0047]暂态超越:实际系统线路距离保护在暂态过程中会发生不正确的动作情况，动态模拟试验采取控制故障点开关故障时刻合闸角度的方式实现。
[0048]振荡中故障:实际系统发生振荡时的瞬时故障情况，动态模拟试验采取使系统超过稳定极限后控制故障点开关短路的方式实现。
[0049]单电源系统故障:实际系统在单电源系统运行状态下的瞬时故障情况，动态模拟试验采取单电源系统运行状态下控制故障点开关短路的方式实现。
[0050]系统频率偏移故障:实际系统在频率降低和抬升状态下的瞬时故障情况，动态丰吴拟试验采取改变系统频率后控制故障点开关短路的方式实现。
[0051]TA断线故障:实际系统发生电流互感器二次回路断线的情况下的瞬时故障情况，动态模拟试验采取模拟电流互感器二次回路断线后控制故障点开关短路的方式实现。
[0052]TV断线故障:实际系统发生电压互感器二次回路断线的情况下的瞬时故障情况，动态模拟试验采取模拟电压互感器二次回路断线后控制故障点开关短路的方式实现。
[0053]如图2所示，图2波形数据库中所对应的无互感双回线400公里的输电线路系统图，与图2对应的波形数据库波形文件可等价如下试验过程:
[0054]等效试验系统为:
[0055]同杆并架线路的输电线路接线相同但结构参数不同；无互感双回线400公里的输电线路系统包括电厂N，经400kV双回无互感输电线路与系统L相连。
[0056]电厂N装有6G、14G共2台发电机组，总装机容量为2450MW;发电机组分别连接9FB的负荷变压器，负荷变压器的额定容量为1200MVA，所带负荷最大容量为1000MW。电厂N还设有电动机组，电动机组包括相连的电动机和负荷变压器，该负荷变压器的额定容量为1200MVA，所带负荷最大容量为1000MW，电动机负荷占65%左右，电阻性负荷占35%左右。
[0057]系统L为一地区等值系统，有大、中、小三种运行方式，其对应的短路容量分别为20000MVAU0000MVA和3000MVA。在进行频率偏移试验时，电厂N仅接一台发电机组6G和负荷变压器9FB，系统L侧仅接发电机组14G，装机容量为2050丽。系统L连接电网系统Tsys30[0058]400kV双回无互感输电线路包括被保护电路L2和非被保护电路LI，电厂侧的被保护电路L2和非被保护电路LI通过电路开关相连，系统N侧的被保护电路L2和非被保护电路LI分别通过电路开关连入系统。
[0059]等效试验过程:
[0060]被保护线路L2的两端和中间以及非保护线路LI的两端共设有五个故障点，其编号分别为FD1、FD2、FD3、FD6和FD8，每一个故障点都可以模拟各种类型的金属性或经过渡电阻短路故障。被保护电路的首端和末端的故障点FDl和FD3分别设有电压互感器和电流互感器。电压互感器为500/0.1电压互感器，电流互感器为1250/1电流互感器。
[0061]根据检测试验需要检录波形数据库再现波形，通过波形再现完成对设备的检测。
[0062]最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的【具体实施方式】进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1.一种线路继电保护装置的检测方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 1.建立输电线系统试验模型数据库； I1、确定输电线系统试验模型，输电线路系统带电运行后对所述输电线路系统施加故障，获得稳态运行的连续录波数据和暂态运行的故障录波数据； II1、波形数据库获取所述稳态运行的连续录波数据和暂态运行的故障录波数据，根据输电线路系统试验模型和波形数据库中的模型生成试验波形； IV、根据试验需求和波形数据库中的模型对所述试验波形进行检测。
2.如权利要求1所述的一种线路继电保护装置的检测方法，其特征在于:所述步骤I包括:确定输电线路系统的参数，构建相应的输电线路系统的试验模型，形成输电线路系统试验模型数据库； 所述模型数据库的输电线路系统的接线方式数据包括:400公里双回线路、200公里双回线路、短线三角环网线路。
3.如权利要求1所述的一种线路继电保护装置的检测方法，其特征在于:所述步骤II中， 所述输电线路系统试验模型数据库包括输电线路系统及其对应故障设置，所述故障设置包括对被保护线路的首端、中点和末端及非被保护线路的首端和末端进行故障设置； 所述输电线路系统接入试验电源系统后，被保护线路的首端和末端的电压互感器和电流互感器分别获取被保护线路的首端和末端的电压和电流信号；` 故障录波器采集输电线路系统动态模拟试验稳态和暂态的录波数据，将所述录波数据发送至波形数据库。
4.如权利要求1所述的一种线路继电保护装置的检测方法，其特征在于:所述步骤III中，所述波形数据库包括IlOkV及以上电压等级同杆并架线路的继电保护波形数据库和IlOkV及以上电压等级无互感双回线路的继电保护波形数据库，分别保存所述同杆并架线路和所述无互感双回线路的故障的试验波形库。
5.如权利要求4所述的一种线路继电保护装置的检测方法，其特征在于:所述故障包括金属性故障、经过渡电阻故障、转换性故障、跨线故障、暂态超越、振荡中故障、单电源系统故障、系统频率偏移故障、TA断线故障和TV断线故障。
6.如权利要求4所述的一种线路继电保护装置的检测方法，其特征在于:所述步骤III包括:结合稳态运行的连续录波数据、暂态运行的故障录波数据、所述IlOkV及以上电压等级同杆并架线路的继电保护波形数据库和IlOkV及以上电压等级无互感双回线路的继电保护波形数据库中的波形生成试验波形；对所述试验波形进行筛选并将所述试验波形保存； 所述筛选的规则包括:根据输电线路在不同系统容量运行方式下发生故障情况和不同故障位置、相别进行筛选。
7.如权利要求1所述的一种线路继电保护装置的检测方法，其特征在于:所述输电线路系统包括连接电厂和用电系统的被保护线路和非被保护线路。
8.如权利要求7所述的一种线路继电保护装置的检测方法，其特征在于:所述用电系统的运行方式为无穷大运行方式，按短路容量的不同分为大、中、小运行方式。
【文档编号】G01R31/00GK103605021SQ201310576167
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】贾琰, 詹智华, 余越, 周春霞, 詹荣荣, 周泽昕, 崔佳, 李岩军, 张晓莉, 王剑宇, 赵玉韬 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院