一种虚拟保护实时仿真方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种虚拟保护实时仿真方法，属于电力继电保护技术领域。
【背景技术】
[0002]电力系统继电保护的作用是当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。
[0003]对电力系统的故障或异常工况进行仿真，将仿真产生的数据与继电保护逻辑相结合进行计算验证，就是继电保护逻辑仿真的任务，目前的技术方案主要有以下几种:
[0004]I)通过RTDS或KPF9产生仿真数据文件，继电保护程序通过离线读取仿真数据文件进行计算验证。
[0005]2)将RTDS或KPF9与保护装置形成闭环连接，通过传统模拟量开关量或SV、G00SE进行I/O数据交互，是一种闭环实时的方式。
[0006]方案I是首先进行电力系统仿真，将仿真的结果保存为电力系统通用的数据文件(Comtrade)，然后继电保护逻辑程序通过读取保存的数据文件进行计算，是一种开环的、离线的仿真手段。使用该方案完成整个保护逻辑的仿真验证需要花费较长的时间，另外开环模式也无法完整的验证继电保护的动作行为。
[0007]方案2是利用保护装置进行仿真验证，虽然是闭环实时的方式，但是需要连接保护装置，增加接线工作量，并且保护逻辑在保护装置内运行，对于使用人员来说是一个黑盒子，若想对保护逻辑进行修改，则需要专业的程序工具，过程复杂、难度较大。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种虚拟保护实时仿真方法，以解决目前继电保护仿真过程中出现的仿真时间长以及过程复杂的问题。
[0009]本发明为解决上述技术问题提供一种虚拟保护实时仿真方法，该实时仿真方法包括以下步骤:
[0010]I)采用组态可视化的方式搭建虚拟保护逻辑；
[0011]2)利用一次系统仿真工具产生仿真数据文件；
[0012]3)通过报文捕捉发送进程和报文解析进程对仿真数据文件进行捕捉和解析，并将发送至虚拟保护逻辑中；
[0013]4)虚拟保护逻辑根据收到的仿真数据文件进行保护逻辑运算，产生动作信息，并将其返回给报文捕捉发送进程。
[0014]所述的步骤I)中的搭建的虚拟保护逻辑是基于Windows环境下的。
[0015]所述的步骤I)是利用波形分析软件KPF6提供的组态化保护逻辑平台和元件库进行虚拟保护逻辑搭建的。
[0016]所述步骤3)中的报文捕捉发送是采用WinPcap接口函数实现的。
[0017]所述WinPcap接口函数只捕捉SV、GOOSE的数据包。
[0018]所述利用波形分析软件KPF6进行虚拟保护逻辑搭建的过程如下:
[0019]A.定义与保护逻辑相关的模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出和定值输入信息；
[0020]B.利用KPF6元件库中的元件进行逻辑搭建；
[0021]C.检查各元件连接关系是否准确，并对各元件智能排序；
[0022]D.对搭建的逻辑进行编译生成虚拟保护程序块。
[0023]所述步骤2)中采用的一次系统仿真工具为实时数字仿真仪RTDS或实时数字仿真继电保护测试系统KPF9。
[0024]所述Windows环境下运行虚拟保护逻辑中，所有与时间相关的计时都是依据SV的采样间隔时间进行处理的，以保证SV数据接收的实时性。
[0025]所述虚拟保护逻辑还提供故障录波、动作信息显示、告警信息显示、模拟量开关量监视、SV及GOOSE链路信息监视的功能。
[0026]本发明的有益效果是:本发明采用组态可视化的方式搭建虚拟保护逻辑，利用一次系统仿真工具产生仿真数据文件；通过报文捕捉发送进程和报文解析进程对仿真数据文件进行捕捉和解析，并将发送至虚拟保护逻辑中；虚拟保护逻辑根据收到的仿真数据文件进行保护逻辑运算，产生动作信息，并将其返回给报文捕捉发送进程。本发明通过采用组态化方式搭建虚拟逻辑保护，可读性强，修改方便。并通过WinPcap接口函数进行IEC61850中SV、G00SE数据的接收、发送，保证了数据通信的实时性，在Windows环境下实现了虚拟保护与仿真系统之间的实时闭环仿真，解决了目前继电保护仿真过程中出现的仿真时间长以及过程复杂的问题。
【附图说明】
[0027]图1是本发明中保护逻辑的搭建流程图；
[0028]图2是本发明实施例中KPF6组态化功能元件库的示意图；
[0029]图3是本发明实施例中零序过流保护的逻辑示意图；
[0030]图4是本发明基于Windows的虚拟保护实时仿真方法的过程原理图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的说明。
[0032]本发明采用组态可视化的方式搭建虚拟保护逻辑，利用一次系统仿真工具产生仿真数据文件；通过报文捕捉发送进程和报文解析进程对仿真数据文件进行捕捉和解析，并将发送至虚拟保护逻辑中；虚拟保护逻辑根据收到的仿真数据文件进行保护逻辑运算，产生动作信息，并将其返回给报文捕捉发送进程，从而实现虚拟逻辑保护与仿真系统之间的实施闭环仿真。该仿真方法的具体实现过程如下:
[0033]1.采用组态可视化的方式搭建虚拟保护逻辑
[0034]本实施例采用波形分析软件(KPF6)来搭建虚拟保护逻辑，KPF6波形分析软件，由许昌开普检测技术有限公司开发，是一种对电力系统故障录波进行专业分析的软件，该软件包含有可视化组态的功能，设置有组态化功能元件库，如图2所示，可以搭建继电保护逻辑，以实现虚拟化保护的仿真。本发明利用波形分析软件KPF6提供的组态化的保护逻辑搭建平台及丰富的元件库来进行虚拟软件的搭建，元件库中每个元件的代码都是开放的，用户也可通过编写C代码创建自定义元件。
[0035]在利用KPF6进行虚拟保护逻辑搭建的流程如图1所示，用户首先定义与保护逻辑相关的模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出和定值输入信息；然后利用KPF6元件库中的元件进行逻辑搭建，即将所需元件从元件库调取出来，根据相应的逻辑将各元件进行连接；并检查各元件连接关系是否准确，并对各元件智能排序；最后对搭建的逻辑进行编译生成虚拟保护程序块。如图3所示，给出了零序过流保护的逻辑示意。
[0036]2.通过实时数字仿真系统产生仿真数据文件