含分布式电源配电网的故障场景模拟方法
【专利摘要】本发明公开一种含分布式电源配电网的故障场景模拟方法，包括：采用由配电网仿真器、实时数据库、模型库、场景模拟器、规约解析器、网络通信管理器以及人机交互界面组成的含分布式电源配电网故障场景模拟平台，模拟替代配电终端和分布式电源终端与被测试配电自动化主站系统交互信息，对被测试主站的含分布式电源配电网故障处理逻辑进行测试。本发明提供了适合于含分布式电源配电自动化主站故障处理测试的故障场景模拟方法。
【专利说明】
含分布式电源配电网的故障场景模拟方法
技术领域
[0001]本发明涉及配电自动化技术领域，具体来说是一种针对配电自动主站故障处理逻辑测试的含分布式电源配电网的故障场景模拟方法。【背景技术】
[0002]近年来，在配电网自动化故障性能测试方面取得了突破性进展。
[0003]专利ZL201110170713.9 “配电自动化系统的主站全数字化场景测试法”提出了主站注入测试法并研制出DATS-1000主站注入测试设备，可以设置各种复杂故障现象和运行场景，并经过快速仿真计算后模拟配电自动化终端与主站交互数据，从而对配电自动化主站的故障处理逻辑进行测试。
[0004] 专利ZL201110170913.4 “配电自动化系统二次注入测试法”提出了二次同步注入测试法并研制出DATS-2000二次同步注入测试设备，在拟模拟故障区段上游的各个配电自动化终端二次同步注入故障仿真短路电流波形，对配电自动化主站、子站、终端、通信、开关、继电保护等各个环节在故障处理过程中的相互配合进行测试。
[0005]上述成果能够较好地解决了传统配电自动化系统相间短路故障处理性能测试问题，已经广泛应用并已建成的全部38个城市的配电自动化系统测试，保障了配电自动化系统的建设质量，使其提高供电可靠性的作用切实发挥出来。
[0006]尽管在配电网故障处理性能测试方面已经取得了一些研究成果，但是随着分布式电源的逐渐接入，会对配电网的相间短路故障定位和处理产生一定影响，配电网的继电保护配合和配电自动化系统的故障处理策略也相应的需要进行改进升级。
[0007]已有的主站注入测试法和二次注入测试法及测试设备由于在设计时并未专门考虑分布式电源接入带来的影响，需要在此基础上进一步研究含分布式电源配电网相间短路故障处理性能测试技术并开发专用测试装置，为配电自动化系统的含分布式电源配电网相间短路故障处理性能测试提供技术手段。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种含分布式电源配电网的故障场景模拟方法，以解决配电自动化主站故障处理逻辑测试尚不能实现含分布式电源配电网测试的问题。
[0009]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:[〇〇1〇]含分布式电源配电网的故障场景模拟方法，包括:采用由配电网仿真器、实时数据库、模型库、场景模拟器、规约解析器、网络通信管理器以及人机交互界面组成的含分布式电源配电网故障场景模拟平台，模拟替代配电终端和分布式电源终端与被测试配电自动化主站系统交互信息，对被测试主站的含分布式电源配电网故障处理逻辑进行测试。
[0011]进一步的，具体包括以下步骤:
[0012]⑴基于IEC 61968的公共信息模型并扩展分布式电源模型，将被测试配电自动化系统主站的配电网模型导入到模型库，采用图形化模型编辑方式进行参数配置、自动化终端配置以及数据点表配置，建立含分布式电源配电网故障场景模拟所需的详细配电网模型；
[0013](2)通过负荷曲线编辑器进行负荷设置，配电网仿真器根据建立的配电网模型结合负荷数据以及故障类型设置进行含分布式电源配电网的潮流计算和故障后的短路电流、 电压计算，并将计算结果储存到实时数据库；[〇〇14](3)场景模拟器调用配电网仿真器计算的故障前潮流和故障后短路电流、电压数据，匹配到对应的配电终端和分布电源终端，生成其遥测数据，并根据具体配电终端的继电保护、自动装置和遥信配置以及分布式电源终端的继电保护和反孤岛配置情况，触发所关联的状态量，生成相应的保护、自动装置或反孤岛装置的动作遥信信息；[〇〇15](4)场景模拟器生成的终端遥测信息以及保护、自动装置或反孤岛装置的动作遥信信息最终通过规约解析器和网络通信管理器发送给被测试配电自动化主站，并根据主站返回的遥控操作命令，再调用配电网仿真器，生成故障处理中间过程的运行场景终端遥测和遥信数据再发送回主站，与主站保持整个故障处理过程中的在线交互，直至故障处理过程结束。
[0016]进一步的，含分布式电源配电网故障场景模拟平台中，人机交互界面连接负荷曲线编辑器，配电网仿真器连接负荷曲线编辑器和实时数据库;场景模拟器连接人际交互界面和实时数据库;人机交互界面连接图形化模型编辑器，模型库连接图形化模型编辑器和实时数据库；规约解析器连接实时数据库和网络通信管理器，网络通信管理器连接被测系统。
[0017]与已有技术相比，本发明的优点是:1)提供了适合于含分布式电源配电自动化主站故障处理测试的故障场景模拟方法;2)能够模拟具体配电终端的继电保护、自动装置、以及分布式电源终端的保护和反孤岛动作情况遥信信息。
[0018]本发明采用含分布式电源配电网故障场景模拟平台，以多路输出的的配电终端仿真模拟设备替代实际配电终端和分布式电源终端，在平台上建立含分布式电源配电网的模型并按照实际终端的配置参数进行模拟终端的定值配置以及数据点表配置，通过含分布式电源配电网的潮流和短路电流、电压计算模块得到故障前潮流和故障后短路电流、电压数据，将其匹配到对应的模拟配电终端和分布电源终端，生成其遥测数据，并根据模拟配电终端的继电保护、自动装置和遥信配置以及模拟分布式电源终端的保护和反孤岛配置情况， 触发所关联的状态量，生成相应的保护、自动装置或反孤岛装置的动作遥信信息，平台将上述模拟配电终端的遥测、遥信信息发送给被测试配电自动化主站，并根据主站返回的遥控操作命令，再进行含分布式电源配电网的潮流或短路电流、电压计算，生成故障处理中间过程运行场景的终端遥测和遥信数据再发送回主站，与主站保持整个故障处理过程中的在线交互，直至故障处理过程结束。本发明提供了适合于含分布式电源配电自动化主站故障处理测试的故障场景模拟方法。【附图说明】
[0019]图1为含分布式电源配电网故障场景模拟平台结构示意图。【具体实施方式】
[0020]下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0021]配电自动化主站的含分布式电源配电网故障处理逻辑测试的基本原理是:采用模拟平台，根据所设置故障位置、类型、性质以及当前场景计算含分布式电源配电网故障前潮流及故障短路电流，并根据计算结果生成相应配电自动化终端和分布式电源监控终端的故障相关信息发往被测试配电自动化主站系统，在被测试配电自动化主站系统进行故障处理过程中，主站注入测试装置仿真相应配电自动化终端和分布式电源监控终端与被测试配电自动化主站系统交互信息，从而对被测试主站的含分布式电源配电网故障处理逻辑进行测试。
[0022]为了满足上述要求，需要研制含分布式电源配电网故障场景模拟平台，该平台以多路输出的配电终端仿真模拟设备替代配电网实际终端和分布式电源监控终端接收配电自动化主站发送的各种命令并返回相应信息，以符合现场实际的网络拓扑结构为基础，用配电网仿真器仿真模拟配电网各种故障数据，通过规约解析/合成器与配电自动化主站交互。为了实现含分布式电源配电网的故障场景模拟，平台需具备的核心功能包括:[〇〇23](1)模型转换
[0024]测试系统、配电自动化主站(自愈控制系统)间的含分布式电源的配网模型交换通过基于IEC 61968的公共信息模型来完成，但需要将公共信息模型与测试系统内部的私有模型进行相互转换，并扩展分布式电源的模型。
[0025](2)含分布式电源配电网的潮流及短路电流、电压计算
[0026]通过含分布式电源配电网潮流计算获得故障前的运行场景数据，通过含分布式电源配电网的短路电流、电压计算获得故障时流经各开关的短路电流和电压信息，为此需开发分布式电源配电网潮流计算软件和含分布式电源配电网短路电流、电压计算软件模块， 将逆变器并网类型分布式电源等效为恒流源，将电机类型分布式电源等效为电压源和次暂态电抗串联的形式，基于序分量网络建立含分布式电源配电网的节点阻抗矩阵，采用对称分量法，计算得到不同短路类型下全网的各个支路的短路电流和节点的短路电压。[〇〇27](3)终端遥测、遥信信息生成
[0028]根据含分布式电源配电网的潮流和短路电流、电压计算结果，匹配到对应的配电终端和分布电源终端，生成其遥测数据，并根据具体配电终端的继电保护、自动装置和遥信配置以及分布式电源终端的保护和反孤岛配置情况，触发所关联的状态量，生成相应的保护、自动装置或反孤岛装置的动作遥信信息。[〇〇29](4)与配电自动化主站的信息交互
[0030]测试系统模拟配电自动化终端与配电自动化主站(自愈控制系统)进行通信，以 IEC101/104通信规约的形式实时发送所模拟终端的遥测、遥信数据，并可接收执行配电自动化主站下发的遥控命令。
[0031]请参阅图1所示，含分布式电源配电网故障场景模拟平台由配电网仿真器、实时数据库、建模与配置器、场景模拟器、规约解析器、网络通信管理器以及人机交互界面等几部分组成。
[0032]为了实现含分布式电源配电网的故障场景模拟，基于上述含分布式电源配电网故障场景模拟平台，本发明提出一种含分布式电源配电网的故障场景模拟方法，包括以下步骤:
[0033](1)基于IEC 61968的公共信息模型并扩展分布式电源模型，将被测试配电自动化系统主站的配电网模型导入到模型库，采用图形化模型编辑方式进行参数配置、自动化终端配置以及数据点表配置，建立含分布式电源配电网故障场景模拟所需的详细配电网模型；
[0034](2)通过负荷曲线编辑器进行负荷设置，配电网仿真器根据建立的配电网模型结合负荷数据以及故障类型设置进行含分布式电源配电网的潮流计算和故障后的短路电流、 电压计算，并将计算结果储存到实时数据库；
[0035](3)场景模拟器调用配电网仿真器计算的故障前潮流和故障后短路电流、电压数据，匹配到对应的配电终端和分布电源终端，生成其遥测数据，并根据具体配电终端的继电保护、自动装置和遥信配置以及分布式电源终端的继电保护和反孤岛配置情况，触发所关联的状态量，生成相应的保护、自动装置或反孤岛装置的动作遥信信息；[〇〇36] (4)场景模拟器生成的终端遥测信息以及保护、自动装置或反孤岛装置的动作遥信信息最终通过规约解析器和网络通信管理器发送给被测试配电自动化主站，并根据主站返回的遥控操作命令，再调用配电网仿真器，生成故障处理中间过程的运行场景终端遥测和遥信数据再发送回主站，与主站保持整个故障处理过程中的在线交互，直至故障处理过程结束。
【主权项】
1.含分布式电源配电网的故障场景模拟方法，其特征在于，包括:采用由模型库、配电网仿真器、场景模拟器、实时数据库、规约解析器、网络通信管理器 以及人机交互界面组成的含分布式电源配电网故障场景模拟平台，模拟替代配电终端和分 布式电源终端与被测试配电自动化主站系统交互信息，对被测试主站的含分布式电源配电 网故障处理逻辑进行测试。2.根据权利要求1所述的含分布式电源配电网的故障场景模拟方法，其特征在于，具体 包括以下步骤:(1)基于IEC 61968的公共信息模型并扩展分布式电源模型，将被测试配电自动化系统 主站的配电网模型导入到模型库，采用图形化模型编辑方式进行参数配置、自动化终端配 置以及数据点表配置，建立含分布式电源配电网故障场景模拟所需的详细配电网模型；(2)通过负荷曲线编辑器进行负荷设置，配电网仿真器根据建立的配电网模型结合负 荷数据以及故障类型设置进行含分布式电源配电网的潮流计算和故障后的短路电流、电压 计算，并将计算结果储存到实时数据库；(3)场景模拟器调用配电网仿真器计算的故障前潮流和故障后短路电流、电压数据，匹 配到对应的配电终端和分布电源终端，生成其遥测数据，并根据具体配电终端的继电保护、 自动装置和遥信配置以及分布式电源终端的继电保护和反孤岛配置情况，触发所关联的状 态量，生成相应的保护、自动装置或反孤岛装置的动作遥信信息；(4)场景模拟器生成的终端遥测信息以及保护、自动装置或反孤岛装置的动作遥信信 息最终通过规约解析器和网络通信管理器发送给被测试配电自动化主站，并根据主站返回 的遥控操作命令，再调用配电网仿真器，生成故障处理中间过程的运行场景终端遥测和遥 信数据再发送回主站，与主站保持整个故障处理过程中的在线交互，直至故障处理过程结 束。3.根据权利要求1所述的含分布式电源配电网的故障场景模拟方法，其特征在于，含分 布式电源配电网故障场景模拟平台中，人机交互界面连接负荷曲线编辑器，配电网仿真器 连接负荷曲线编辑器和实时数据库;场景模拟器连接人际交互界面和实时数据库；人机交 互界面连接图形化模型编辑器，模型库连接图形化模型编辑器和实时数据库；规约解析器 连接实时数据库和网络通信管理器，网络通信管理器连接被测系统。
【文档编号】H02J13/00GK106026087SQ201610543569
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月11日
【发明人】刘健, 张志华, 张小庆, 彭书涛, 周倩, 贺瀚青, 杨彬
【申请人】国家电网公司, 国网陕西省电力公司电力科学研究院