一种基于实时数字仿真器的配电网单相接地故障测试方法与流程

本发明属于配电自动化技术领域，具体涉及一种基于实时数字仿真器的配电网单相接地故障测试方法。

背景技术：

据统计，配电网中发生单相接地故障的概率最高，目前已有很多单相接地故障区段定位的成熟算法，不少厂家也着手开发了具备单相接地故障区段定位功能的终端或故障指示器等装置。然而，在配电终端装置的单相接地故障定位功能的检测方法方面却鲜有研究。

在配电单相接地定位功能开发和现场实施应用前期，需要有效可靠的测试方法验证单相接地定位功能在不同中性点接地方式下、不同网架结构下、不同运行方式下的功能及性能指标。这一直是个难题，通常的测试方法有：基于继电保护测试仪和配电终端搭建物理测试系统，此方法简单快捷，但是不能模拟真实的配电网，单相接地故障特征不能灵活配置；另一种做法是：通过在配电网现场装设配电终端，并采用接地设备产生单相接地故障，该方法能够保证真实的单相接地故障特征，但是需要花费大量人工成本，且容易导致配电网的安全隐患。可见，传统的测试方法具有诸多局限性，无法较好地验证单相接地定位功能的故障处理逻辑及相关性能，对单相接地定位终端装置的研发效率、工程投运进度以及在市场上的全面推广造成不利影响。还有基于Simulink和Matlab平台单相接地仿真，通过建立10kV配电网仿真模型，模拟单相接地故障，但是往往不能满足装置的测试需求。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种基于实时数字仿真器的配电网单相接地故障测试方法，能够有效准确地仿真配电网单相接地故障特征，并通过终端与RTDS单相接地仿真平台搭建单相接地故障定位功能测试系统，解决终端单相接地定位功能测试难的问题。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于实时数字仿真器的配电网单相接地故障测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在实时数字仿真器中模拟配电网拓扑、运行方式和线路潮流；

(2)模拟电源保护逻辑；

(3)模拟单相接地故障控制逻辑，生成最终的RTDS配电网模型；

(4)联接RTDS配电网模型与配电网单相接地终端，进行配电网单相接地故障测试。

所述的一种基于实时数字仿真器的配电网单相接地故障测试方法，其特征在于：所述步骤(1)具体为：依据配电网系统零序参数模型，在实时数字仿真器中模拟中性点不接地、中性点经消弧线圈接地以及中性点经小电阻接地的配电网系统，并配置所需的电网参数。

所述的一种基于实时数字仿真器的配电网单相接地故障测试方法，其特征在于：所述所需的电网参数包括：线路参数、电源参数、变压器参数和负荷参数。

所述的一种基于实时数字仿真器的配电网单相接地故障测试方法，其特征在于：所述电源保护逻辑为：当检测到故障触发信号且线路确实存在过流时，产生故障告警信号，经过跳闸延时时间设置后，发出跳闸信号；

重合闸实现过程为：过流跳闸后，经过重合闸延时时间设定，进行一次重合闸，若再次检测到过流，则后加速跳闸。

所述的一种基于实时数字仿真器的配电网单相接地故障测试方法，其特征在于：所述单相接地故障控制逻辑为：

在电压过零点时，触发故障信号，启动相电压相位设置，并依据一次故障延时或持续时间、二次故障持续时间、单相接地故障类型、接地电阻、故障位置信息，输出对应的单相接地故障信号。

所述的一种基于实时数字仿真器的配电网单相接地故障测试方法，其特征在于：所述RTDS配电网模型与配电网单相接地终端联接方法为：RTDS配电网模型的遥测信号通过GTAO接口经功率放大器与配电网单相接地终端相连；RTDS配电网模型的遥信信号通过GTDO接口与配电网单相接地终端相连；RTDS配电网模型的遥控信号通过GTDI接口与配电网单相接地终端相连。

本发明的有益效果：

本发明提出的一种基于实时数字仿真器的配电网单相接地故障测试方法，能够有效准确地仿真配电网单相接地故障特征，并通过终端与RTDS单相接地仿真平台搭建单相接地故障定位功能测试系统，能够很好地解决终端单相接地定位功能测试难的问题。

附图说明

图1为本发明一种实施例的基于实时数字仿真器的配电网单相接地故障测试方法流程图；

图2为本发明一种实施例的RTDS拓扑模型；

图3为本发明一种实施例的电源保护逻辑实现流程图；

图4为本发明一种实施例的单相接地故障控制逻辑实现流程图。

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。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，一种基于实时数字仿真器的配电网单相接地故障测试方法，包括以下步骤：

步骤1、在实时数字仿真器中模拟配电网拓扑、运行方式和线路潮流；

如图2所示为模拟的一个中性点不接地配电网系统，具体参数为：

1)线路采用10kv架空电缆混合线路，塔高13m，导线截面积185mm²，导线线间距离为0.85m，导线直流电阻0.1592Ω/km；

2)配电网中性点接地方式采取消弧线圈和中性点不接地两种方式可选；

3)配变变压器容量设置为0.9MVA；

4)负载模型为平衡负载；

5)31、312和32、322分别是支路1和支路2上的开关，分别表示为BRKB31、BRKB312、BRKB32、BRKB322；

6)开关BRKB31对应的相电流、零序电流为IBRKB31A、IBRKB31B、IBRKB31C和IBRKB31O；

7)bus表示母线，其相电流、零序电流表示为IBRKbusA、IBRKbusB、IBRKbusC和IBRKbusO；

8)N0为源出口电压；N1、N2、N3和N4、N5、N6分别为支路1和支路2的电压；N1A、N1B、N1C表示N1的ABC三相电压；

(2)模拟电源保护逻辑；

如图3所示，所述电源保护逻辑具体为：

当检测到故障触发信号且线路存在过流时，产生故障告警信号，经过跳闸延时时间设置后，发出跳闸信号；

重合闸实现过程为：过流跳闸后，经过重合闸延时时间设定，进行一次重合闸，若再次检测到过流，则后加速跳闸。

(3)模拟单相接地故障控制逻辑，生成最终的RTDS配电网模型；

如图4所示，较小的穿越电流对配电网非故障线路影响很小，因此，根据配电网参数，模拟单相接地故障控制逻辑，在电压过零点时，触发故障信号，然后启动相电压相位设置，并依据一次故障延时或持续时间、二次故障持续时间、单相接地故障类型、接地电阻、故障位置信息，输出对应的单相接地故障信号。

(4)联接RTDS配电网模型与配电网单相接地终端，进行配电网单相接地故障测试；

具体地，所述RTDS配电网模型与配电网单相接地终端联接方法为：RTDS配电网模型的遥测信号通过GTAO接口经功率放大器与配电网单相接地终端相连；RTDS配电网模型的遥信信号通过GTDO接口与配电网单相接地终端相连；RTDS配电网模型的遥控信号通过GTDI接口与配电网单相接地终端相连。

综上所述：

本发明提出的一种基于实时数字仿真器的配电网单相接地故障测试方法，能够有效准确地仿真配电网单相接地故障特征，并通过终端与RTDS单相接地仿真平台搭建单相接地故障定位功能测试系统，能够很好地解决终端单相接地定位功能测试难的问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。