基于rtds的双母线保护动模实验方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统自动化技术领域，尤其涉及一种基于RTDS的双母线保护动模实验方法。
【背景技术】
[0002]微机保护装置的核心部分一般由数字电路构成，数字电路与外围的接口部件相通讯，实现保护装置的采样、逻辑处理及开关量输入输出的功能。典型的微机保护装置由逻辑处理单元(CPU)、开关量I/O接口、模拟量采样接口、人机交互界面(UI)和通信接口组成，而母线保护无疑是变电站最核心的保护，某一电压等级的母线保护需要采集该电压等级下的所有间隔的信息并进行计算，因此，对母线保护装置的测试非常重要，而采用传统的静模试验的方法很难对双母线保护的逻辑和功能进行测试(需要同时加入三个间隔的采样值)，同时也无法满足对数字化微机保护实时、交互测试的要求，因此利用RTDS仿真系统对其进行仿真测试成为了一种行之有效的手段，基于这方面的研究也逐渐得到了重视。
【发明内容】
[0003]为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种种基于RTDS的双母线保护动模实验方法。目的是解决通过静模试验进行双母线保护测试时利用继保仪加量困难的问题，并且无法满足对数字化微机保护实时、交互测试的要求，从而可以对双母线保护进行实时的、闭环的测试。
[0004]本发明是通过以下技术方案来实现发明目的的:
基于RTDS的双母线保护动模实验方法，是利用RTDS进行进行双母线保护实时闭环测试，具体操作步骤包括:
I )RTDS机柜(RACK)内的硬件板卡与试验所需的外设相连接，如图1所示，将RTDS硬件处理器板卡GPC/TO5与开关量输入接口板卡GTD1、开关量输出接口板卡GTDO、模拟量输出板卡GTAO连接，再将开关量输入接口板卡GTDI和开关量输出接口板卡GTDO与模拟断路器相连，模拟量输出板卡GTAO与功率放大器连接，最后将功率放大器和模拟断路器与保护装置进行连接；
2)将所有RACK上的GTWIF的同步线连接到HUB上保证各RACK的同步运行，将GTWIF上的通讯连接网口与交换机连接，再由交换机引出接入到外部电脑，将电脑IP设置为和相应RACK的GTWIF为同一网段，实现电脑对其的访问；
3)利用RSCAD软件读取硬件的配置文件信息生成配置文件Config_file，进行双母线保护一次系统建模、二次模拟量输出建模及开关量闭环控制逻辑的建模，并根据配置文件分配资源，建模完成后将模型编译生成drft文件并下装到RTDS硬件板卡中；
4)根据所生成的drft文件进行动模试验系统的组态，生成组态文件并在RSCAD软件中的Runtime菜单中实时运行，模拟各种类型的故障，考察双母线保护装置的动作行为。
[0005]所述的一次系统建模，是构造一个双母线的一次系统，包含母联和三个支路，其中有两个电源支路和一个负荷支路，电源为无穷大系统或发电机变压器组，负荷为有功和无功可调节负荷。
[0006]所述的二次模拟量输出建模，是在母线上配置电压互感器，在支路上配置电流互感器，通过设置模拟量输出模块的变比即可输出小信号，再通过功率放大器放大后得到保护所需的二次电压电流。
[0007]所述的开关量闭环控制逻辑的建模，是对GPC/PB5采集到的开关量信息与一次系统模型中的开关变量进行关联，实现一次模型开关及刀闸的控制，同时将相应开关及刀闸的位置输出给外设实现开关量的闭环控制。
[0008]所述的开关量闭环控制逻辑，可以通过RSCAD软件定义开关量的输出变量，将模型中母联合闸信号作为开关手合信号输出到保护装置，该信号先于母联的位置发送到保护，能够满足对母联充电于死区故障的检测。
[0009]所述的配置文件config_fi Ie,是包含板卡及外设连接关系的文件，编译生成drft文件时需保证模型中信息的输出与conf ig_f i I e中硬件的关联关系一致。
[0010]所述的实验方法是通过增加电流互感器的二次负担，使得在一次系统故障时产生CT饱和，以考核保护装置抗CT饱和的能力。
[0011]所述的硬件板卡包括通讯及同步板卡GTWIF和逻辑运算板卡GPC/ro5，GTWIF板卡功能有三个，一是为每个RACK分配一个IP地址，通过网线与交换机相连接，再将装有RSCAD软件的电脑与交换机连接，即可通过电脑访问RACK，二是将各RACK之间的GTWIF板卡通过光纤连接实现RACK之间数据的传输，三是将各RACK之间的GTWIF板卡连接到HUB上实现各RACK间的同步运行，GPC/PB5板卡的功能是进行数据处理和逻辑运算。
[0012]所述的外设包含两类，一类是指将GPC/PB5输出的模拟量数字信号转化为模拟小信号的板卡GTA0，以及将其输出信号进行放大的功率放大器，另一类是与GPC/PB5进行通讯实现开光量输入和输出的板卡GTD1、GTD0以及与其相连的开关量转换装置模拟断路器。
[0013]所述的实验方法具体操作步骤包括:将各RACK中的GTWIF板卡相连接，将各GTWIF板卡连接到HUB和交换机上，将安装有RSCAD软件的电脑连接到交换机上，将RACK内的硬件板卡与试验所需的外设相连接，包含两部分:(I)将GPC/ro5板卡与GTDO和GTDI通过光纤连接，再将GTDO和GTDI分别与模拟断路器后面板通过电缆连接，最后将模拟断路器前面板与保护装置连接，构成开关量闭环控制系统；(2)将GPC/PB5板卡与GTAO通过光纤连接，将GTAO与功率放大器的输入端通过电缆连接，最后将功率放大器的输出端与保护装置通过电缆连接构成模拟量输出系统；
进行系统建模，构造一个双母线的一次系统，模型包含母联和三个支路，其中有两个电源支路和一个负荷支路，电源为无穷大系统或发电机变压器组，负荷为有功和无功可调节负荷，在母线上配置电压互感器，在支路上配置电流互感器，通过设置模拟量输出模块的变比即可输出小信号，再通过功率放大器放大后得到保护所需的二次电压电流，建好模型后按照config_fi Ie进行编译生成drft文件并下装到RTDS板卡上进行实时运行；
根据所生成的drft文件进行动模试验系统的组态，生成组态文件并在RSCAD软件中的Runtime菜单中实时运行，通过设置故障类型，故障延时，移动故障位置等方式来模拟各种类型的故障，考察双母线保护装置的动作行为，特别的，在模拟母联充电死区故障时需要提供母联的手合开入信号，此时将故障放置到母联和电流互感器之间的死区上并且定义一个母联的手合信号先于母联的位置输出即可检验双母线保护在母联充电于死区故障时闭锁差动保护的功能，此时充电保护应动作跳开母联，其他正常运行间隔则不受影响;在模拟CT饱和考验保护的抗饱和能力，电流互感器的二次负担越大则其在故障情况的输出畸变越严重，因此可逐步增加电流互感器的二次负担来完成此项试验。
[0014]本发明的优点及有益效果是:
(I)模型具备通用性，即只需完成一次建模即可，每次实验时只需调整相应的参数，(2)可以灵活改变故障发生的位置，同时实现开关量的闭环控制，可以方便进行各种类型的故障，例如对死区保护进行测试，从而解决了静模实验加量困难且无法进行闭环测试的不足，
(3)可以在开关量闭环控制逻辑中自定义开关量信号输出，给母线保护装置提供一个母联手合开入信号，来验证母联充电于死区故障时闭锁差动保护的功能。
【附图说明】
[0015]图1是动模试验硬件连接总图；
图2是动模试验一次系统模型图；
图3为试验模型模拟量输出结构图；
图4为开关量闭环控制结构图。
【具体实施方式】
[0016]
本发明是一种基于RTDS的双母线保护动模实验方法，是利用电力系统实时仿真系统RTDS进行双母线保护实时闭环测试，具体是在上位机软件RSCAD上进行建模，编译通过后将其下装到RTDS硬件板卡中进行实时仿真运行，通过模拟各种类型的故障考察双母线保护的动作行为。
[0017]本发明具体操作步骤包括:
I )RTDS机柜(RACK)内的硬件板卡与试验所需的外设相连接，如图1所示，将RTDS硬件处理器板卡GPC/TO5与开关量输入接口板卡GTD1、开关量输出接口板卡GTDO、模拟量输出板卡GTAO连接，再将GTDI和GTDO与模拟断路器相连，GTAO与功率放大器连接，最后将功率放大器和模拟断路器与保护装置进行连接。
[0018]所述的硬件板卡包括通讯及同步板卡GTWIF和逻辑运算板卡GPC/ro5，RTDS通讯板卡GTWIF功能有三个，一是为每个RACK分配一个IP地址，通过网线与交换机相连接，再将装有RSCAD软件的电脑与交换机连接，即可通过电脑访问RACK，二是将各RACK之间的GTWIF板卡通过光纤连接实现RACK之间数据的传输，三是将各RACK之间的GTWIF板卡连接到集中器HUB上实现各RACK间的同步运行，GPC/PB5板卡的功能是进行数据处理和逻辑运算。
[0019]所述的外设包含两类，一类是指将GPC/PB5输出的模拟量数字信号转化为模拟小信号的板卡GTA0，以及将其输出信号进行放大的功率放大器，另一类是与GPC/PB5进行通讯实现开光量输入和输出的板卡GTD1、GTD0以及与其相连的开关量转换装置模拟断路器。
[0020]2)将所有RACK上的GTWIF的同步线连接到HUB上保证各RACK之间的同步运行，将GTWIF上的通讯连接网口与交换机连接，再由交换机引出接入到外部电脑，将电脑IP设置为和相应RACK的GTWIF为同一网段，实现电脑对其的访问。
[0021]3)利用RSCAD软件读取硬件的配置文件信息生成配置文件conf ig_fi Ie，进行双母线保护一次系统建模、二次模拟量输出建模及开关量闭环控制逻辑的建模，并根据配置文件分配资源，建模完成后将模型编译生成drft(编译文件)并下装到RTDS硬件板卡中。
[0022]所述的一次系统建模，是构造一个双母线的一次系统，包含母联和三个支路，其中有两个电源支路和一个负荷支路，电源为无穷大系统或发电机变压器组，负荷为有功和无功可调节负荷。
[0023]所述的二次模拟量输出建模，是在母线上配置电压互感器，在支路上配置电流互感器，通过设置模拟量输出模块的变比即可输出小信号，再通过功率放大器放大后得到保护所需的二次电压电流。
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