一種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單元，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊；數(shù)據(jù)采集模塊包括依次相連的A/D轉(zhuǎn)換模塊、濾波模塊、積分模塊、抽樣模塊和同步模塊；A/D轉(zhuǎn)換模塊通過12路模擬量輸入接口與電磁式互感器相連；數(shù)據(jù)輸出模塊包括12路光纖輸出接口，將數(shù)據(jù)處理模塊輸出的雙路數(shù)字信號進(jìn)行組幀和編碼后通過同一路光纖輸出接口發(fā)送到數(shù)字式保護(hù)裝置。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單元，解決了動態(tài)模擬系統(tǒng)中智能變電站繼電保護(hù)裝置在合并單元輸出數(shù)據(jù)異常情況下的性能檢測問題。
【專利說明】—種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電氣量合并單元，具體涉及一種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單元。
【背景技術(shù)】
[0002]智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成和環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計量和檢測等基本功能，同時，具備支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動等高級功能的變電站。智能變電站包括過程層(設(shè)備層)、間隔層、站控層；過程層(設(shè)備層)包含由一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備、合并單元和智能終端，完成變電站電能分配、變換、傳輸及其測量、控制、保護(hù)、計量、狀態(tài)監(jiān)測等相關(guān)功能。
[0003]智能變電站的大量建設(shè)將為電網(wǎng)運(yùn)行方式和智能化運(yùn)行水平帶來深遠(yuǎn)的影響和巨大的變革，合并單元的廣泛使用，對用于智能變電站的繼電保護(hù)裝置提出了更高的要求。傳統(tǒng)的測試方法通常使用數(shù)字式繼電保護(hù)測試儀來模擬合并單元輸出數(shù)據(jù)異常的情況，無法全面、實時考核繼電保護(hù)裝置的動作性能，試驗測試系統(tǒng)與現(xiàn)場應(yīng)用情況差別較大。因此，研究能運(yùn)用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的試驗用合并單元，實現(xiàn)合并單元輸出數(shù)據(jù)異常模擬的實時性、多樣性，對于完善動模系統(tǒng)模擬手段、更加全面科學(xué)的檢測智能變電站繼電保護(hù)裝置十分必要。
[0004]目前廣泛使用的合并單元，通常輸入為電磁式互感器的模擬信號，通過A/D轉(zhuǎn)換機(jī)制等環(huán)節(jié)通過光纖輸出數(shù)字信號，接入數(shù)字式繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行和動作性能極大的依賴于合并單元輸出數(shù)據(jù)的質(zhì)量，合并單元輸出數(shù)據(jù)的異?？赡軐?dǎo)致繼電保護(hù)裝置的告警、誤動甚至拒動，可能給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來風(fēng)險并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，必須研究能夠模擬各種異常情況的合并單元，接入動態(tài)模擬系統(tǒng)，對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行相應(yīng)的動態(tài)模擬試驗，以保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單元，所述電氣量合并單元包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括依次相連的A/D轉(zhuǎn)換模塊、濾波模塊、積分模塊、抽樣模塊和同步模塊；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊通過12路模擬量輸入接口與電磁式互感器相連；所述數(shù)據(jù)輸出模塊包括12路光纖輸出接口，將所述數(shù)據(jù)處理模塊輸出的雙路數(shù)字信號進(jìn)行組幀和編碼后通過同一路光纖輸出接口發(fā)送到數(shù)字式保護(hù)裝置。
[0006]優(yōu)選的，所述濾波模塊、所述積分模塊、所述抽樣模塊和所述同步模塊對不同的所述電磁式互感器的模擬量信號分別進(jìn)行濾波、積分、抽樣和同步處理；
[0007]優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括離散度處理模塊、固有延時處理模塊、雙A/D不一致處理模塊、數(shù)據(jù)丟幀處理模塊、數(shù)據(jù)畸變處理模塊和數(shù)據(jù)失步處理模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊將所述數(shù)據(jù)采集模塊輸出的雙路數(shù)字信號仿真輸出為輸出間隔離散的雙路數(shù)字信號、固有延遲變化的雙路數(shù)字信號、雙A/D不一致的雙路數(shù)字信號、數(shù)據(jù)幀缺失的雙路數(shù)字信號、數(shù)據(jù)幀畸變的雙路數(shù)字信號和數(shù)據(jù)幀失步的雙路數(shù)字信號；
[0008]優(yōu)選的，所述輸出間隔離散的雙路數(shù)字信號的離散值變化范圍為O?30us ;所述數(shù)據(jù)幀缺失包括連續(xù)時間內(nèi)的數(shù)據(jù)幀缺失和發(fā)送定量數(shù)據(jù)幀后的數(shù)據(jù)幀缺失；所述數(shù)據(jù)幀畸變包括放大任一段數(shù)據(jù)幀、疊加非工頻周期分量、疊加直流分量和疊加衰減的直流分量，從而使所述電氣量合并單元輸出的波形出現(xiàn)尖頂、偏移、衰減和波形頻率為非工頻；
[0009]優(yōu)選的，所述電氣量合并單元的固有延時變化程度通過人工設(shè)定；所述雙A/D不一致處理模塊將接收的同一個電磁式互感器的雙路數(shù)字信號輸出為不一致的雙路數(shù)字信號，雙路數(shù)字信號不一致變化程度范圍為0%?100% ；
[0010]優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集模塊的輸入模擬量包括電流信號和電壓信號；所述輸入模擬量通過更換不同交流插件和修改所述電氣量合并單元的配置參數(shù)設(shè)置；
[0011]優(yōu)選的，所述電氣量合并單元包括點(diǎn)對點(diǎn)接口和組網(wǎng)接口 ；所述數(shù)據(jù)處理模塊支持 DL/T860.92 協(xié)議。
[0012]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是:
[0013]1、本發(fā)明技術(shù)方案中，數(shù)據(jù)處理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)電氣量合并單元模擬輸出間隔離散的雙路數(shù)字信號、固有延遲變化的雙路數(shù)字信號、雙A/D不一致的雙路數(shù)字信號、數(shù)據(jù)幀缺失的雙路數(shù)字信號、數(shù)據(jù)幀畸變的雙路數(shù)字信號和數(shù)據(jù)幀失步的雙路數(shù)字信號，滿足動態(tài)模擬系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置合并單元異常測試中輸入信號的要求；
[0014]2、本發(fā)明技術(shù)方案中，數(shù)據(jù)采集模塊實時采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行異常處理后輸出不影響合并單元正常的數(shù)據(jù)采集輸出，即除預(yù)先設(shè)置的特殊需要變化的數(shù)據(jù)外，其他采集輸出的數(shù)據(jù)滿足電氣量合并單元正常采集輸出功能要求；
[0015]3、本發(fā)明技術(shù)方案中，數(shù)據(jù)處理模塊能彌補(bǔ)動態(tài)模擬系統(tǒng)無法對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行全面合并單元異常測試的缺陷，輸出間隔離散值為O?30us的雙路數(shù)字信號能夠?qū)崿F(xiàn)對動態(tài)模擬系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置的合并單元離散度異常測試；輸出的固有延時變化的雙路數(shù)字信號能夠?qū)崿F(xiàn)對動態(tài)模擬系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置的合并單元延時變化測試；輸出的雙A/D不一致程度范圍為0%?100%的雙路數(shù)字信號能夠?qū)崿F(xiàn)對動態(tài)模擬系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置的合并單元雙A/D不一致測試；輸出的數(shù)據(jù)幀缺失的雙路數(shù)字信號能夠?qū)崿F(xiàn)對動態(tài)模擬系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置的合并單元數(shù)據(jù)丟幀測試；輸出的數(shù)據(jù)幀畸變的雙路數(shù)字信號能夠?qū)崿F(xiàn)對動態(tài)模擬系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置的合并單元數(shù)據(jù)畸變測試；輸出的數(shù)據(jù)幀失步的雙路數(shù)字信號能夠?qū)崿F(xiàn)對動態(tài)模擬系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置的合并單元失步測試；
[0016]4、本發(fā)明提供的一種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單兀,公開了一種電磁式互感器及網(wǎng)絡(luò)延時偏差對繼電保護(hù)裝置影響的仿真測試方法，解決了動態(tài)模擬系統(tǒng)中智能變電站繼電保護(hù)裝置在合并單元輸出數(shù)據(jù)異常情況下的性能檢測問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0018]圖1是:本發(fā)明實施例中一種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單元結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2是:本發(fā)明實施例中電氣量合并單元應(yīng)用圖?！揪唧w實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0021]本發(fā)明提供了一種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單元，如圖1所示該電氣量合并單元包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊與N個電磁式互感器相連，N的數(shù)目至少為2 ;數(shù)據(jù)采集模塊包括依次相連的A/D轉(zhuǎn)換模塊、濾波模塊、積分模塊、抽樣模塊和同步模塊;A/D轉(zhuǎn)換模塊通過12路模擬量輸入接口與電磁式互感器相連；濾波模塊、積分模塊、抽樣模塊和同步模塊對不同的電磁式互感器的模擬量信號分別進(jìn)行濾波、積分、抽樣和同步處理；數(shù)據(jù)采集模塊的輸入模擬量包括電流信號和電壓信號；輸入模擬量通過更換不同交流插件和修改所述電氣量合并單元的配置參數(shù)設(shè)置；
[0022]數(shù)據(jù)處理模塊包括離散度處理模塊、固有延時處理模塊、雙A/D不一致處理模塊、數(shù)據(jù)丟幀處理模塊、數(shù)據(jù)畸變處理模塊和數(shù)據(jù)失步處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊支持DL/T860.92 協(xié)議；
[0023]離散度處理模塊將數(shù)據(jù)采集模塊輸出的雙路數(shù)字信號仿真輸出為輸出間隔離散的雙路數(shù)字信號；本實施例中電氣量合并單元正常輸出的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送間隔為250us，離散值小于IOus ;離散度處理模塊控制電氣量合并單兀輸出的輸出間隔離散的雙路數(shù)字信號的離散值變化范圍為O?30us ；
[0024]固有延時處理模塊將數(shù)據(jù)采集模塊輸出的雙路數(shù)字信號仿真輸出為固有延遲變化的雙路數(shù)字信號；電氣量合并單元的固有延時變化程度通過人工設(shè)定；
[0025]數(shù)據(jù)丟幀處理模塊將數(shù)據(jù)采集模塊輸出的雙路數(shù)字信號仿真輸出為數(shù)據(jù)幀缺失的雙路數(shù)字信號；數(shù)據(jù)幀缺失包括連續(xù)時間內(nèi)的數(shù)據(jù)幀缺失和發(fā)送定量數(shù)據(jù)幀后的數(shù)據(jù)幀缺失；
[0026]數(shù)據(jù)畸變處理模塊和數(shù)據(jù)失步處理模塊將數(shù)據(jù)采集模塊輸出的雙路數(shù)字信號分別仿真輸出為數(shù)據(jù)幀畸變的雙路數(shù)字信號和數(shù)據(jù)幀失步的雙路數(shù)字信號；所述數(shù)據(jù)幀畸變包括放大任一段數(shù)據(jù)幀、疊加非工頻周期分量、疊加直流分量和疊加衰減的直流分量，從而使所述電氣量合并單元輸出的波形出現(xiàn)尖頂、偏移、衰減和波形頻率為非工頻；
[0027]雙A/D不一致處理模塊將接收的同一個電磁式互感器的雙路數(shù)字信號輸出為不一致的雙路數(shù)字信號，雙路數(shù)字信號不一致變化程度范圍為0%?100% ；
[0028]數(shù)據(jù)輸出模塊包括12路光纖輸出接口，將數(shù)據(jù)處理模塊輸出的雙路數(shù)字信號進(jìn)行組幀和編碼后通過同一路光纖輸出接口發(fā)送到數(shù)字式保護(hù)裝置；電氣量合并單元包括點(diǎn)對點(diǎn)接口和組網(wǎng)接口。
[0029]圖2示出了本實施例中電氣量合并單元接入動態(tài)模擬系統(tǒng)的應(yīng)用圖；電氣量合并單元的輸入端通過電磁式互感器與動態(tài)模擬系統(tǒng)相連，電氣量合并單元通過電纜與電磁式互感器相連；電磁式互感器包括電磁式電流互感器和電磁式電壓互感器；電氣量合并單元的一個輸出端通過12路光纖輸出接口與數(shù)字式保護(hù)裝置相連，另一個輸出端依次與過程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和故障錄波器相連；
[0030]電氣量合并單元的工作過程為:
[0031]①:改變電氣量合并單元輸出的數(shù)據(jù)幀的離散值大于10us，查看數(shù)字式保護(hù)裝置的動作情況；在動態(tài)模擬系統(tǒng)中模擬保護(hù)區(qū)內(nèi)外故障，考察數(shù)字式保護(hù)裝置保護(hù)裝置的動作情況；
[0032]②:改變電氣量合并單元的固定延時，查看數(shù)字式保護(hù)裝置的動作情況；在動態(tài)模擬系統(tǒng)中模擬保護(hù)區(qū)內(nèi)外故障，考察數(shù)字式保護(hù)裝置保護(hù)裝置的動作情況；
[0033]③:改變電氣量合并單元輸出的雙路數(shù)字信號，使得一路A/D正常，另一路A/D的數(shù)據(jù)為正常值的0%?100%之內(nèi)變化，查看數(shù)字式保護(hù)裝置的動作情況；在動態(tài)模擬系統(tǒng)中模擬保護(hù)區(qū)內(nèi)外故障，考察數(shù)字式保護(hù)裝置保護(hù)裝置的動作情況；
[0034]④:設(shè)置電氣量合并單某一通道數(shù)據(jù)幀丟失，可設(shè)置為一段時間內(nèi)的連續(xù)丟幀，或每隔一定數(shù)量后丟失若干數(shù)據(jù)幀，其他通道的數(shù)據(jù)幀正常輸出，查看數(shù)字式保護(hù)裝置的動作情況；在動態(tài)模擬系統(tǒng)中模擬保護(hù)區(qū)內(nèi)外故障，考察數(shù)字式保護(hù)裝置保護(hù)裝置的動作情況；
[0035]⑤:設(shè)置電氣量合并單某一通道數(shù)據(jù)畸變，可設(shè)置放大一段數(shù)據(jù)，或在正常數(shù)據(jù)上疊加一個直流分量或衰減的直流分量或疊加非工頻周期分量，使得電氣量合并單元輸出的波形出現(xiàn)尖頂、出現(xiàn)偏移、出現(xiàn)(衰減)直流、或波形頻率表現(xiàn)為非工頻(或不規(guī)則的高頻)，其他通道的數(shù)據(jù)幀正常輸出，查看數(shù)字式保護(hù)裝置的動作情況；在動態(tài)模擬系統(tǒng)中模擬保護(hù)區(qū)內(nèi)外故障，考察數(shù)字式保護(hù)裝置保護(hù)裝置的動作情況；
[0036]⑥:設(shè)置電氣量合并單采自兩個不同電磁式互感器的數(shù)據(jù)之間的失步，失步程度通過人工設(shè)定，查看數(shù)字式保護(hù)裝置的動作情況；在動態(tài)模擬系統(tǒng)中模擬保護(hù)區(qū)內(nèi)外故障，考察數(shù)字式保護(hù)裝置保護(hù)裝置的動作情況。
[0037]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單元，其特征在于，所述電氣量合并單元包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括依次相連的A/D轉(zhuǎn)換模塊、濾波模塊、積分模塊、抽樣模塊和同步模塊；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊通過12路模擬量輸入接口與電磁式互感器相連；所述數(shù)據(jù)輸出模塊包括12路光纖輸出接口，將所述數(shù)據(jù)處理模塊輸出的雙路數(shù)字信號進(jìn)行組幀和編碼后通過同一路光纖輸出接口發(fā)送到數(shù)字式保護(hù) 裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單元，其特征在于，所述濾波模塊、所述積分模塊、所述抽樣模塊和所述同步模塊對不同的所述電磁式互感器的模擬量信號分別進(jìn)行濾波、積分、抽樣和同步處理。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單元，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括離散度處理模塊、固有延時處理模塊、雙A/D不一致處理模塊、數(shù)據(jù)丟幀處理模塊、數(shù)據(jù)畸變處理模塊和數(shù)據(jù)失步處理模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊將所述數(shù)據(jù)采集模塊輸出的雙路數(shù)字信號仿真輸出為輸出間隔離散的雙路數(shù)字信號、固有延遲變化的雙路數(shù)字信號、雙A/D不一致的雙路數(shù)字信號、數(shù)據(jù)幀缺失的雙路數(shù)字信號、數(shù)據(jù)幀畸變的雙路數(shù)字信號和數(shù)據(jù)幀失步的雙路數(shù)字信號。
4.如權(quán)利要求3所述的一種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單元，其特征在于，所述輸出間隔離散的雙路數(shù)字信號的離散值變化范圍為O~30us ;所述數(shù)據(jù)幀缺失包括連續(xù)時間內(nèi)的數(shù)據(jù)幀缺失和發(fā)送定量數(shù)據(jù)幀后的數(shù)據(jù)幀缺失；所述數(shù)據(jù)幀畸變包括放大任一段數(shù)據(jù)幀、疊加非工頻周期分量、疊加直流分量和疊加衰減的直流分量，從而使所述電氣量合并單兀輸出的波形出現(xiàn)尖頂、偏移、裳減和波形頻率為非工頻。
5.如權(quán)利要求3所述的一種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單元，其特征在于，所述電氣量合并單元的固有延時變化程度通過人工設(shè)定；所述雙A/D不一致處理模塊將接收的同一個電磁式互感器的雙路數(shù)字信號輸出為不一致的雙路數(shù)字信號，雙路數(shù)字信號不一致變化程度范圍為0%~100%。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單元，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊的輸入模擬量包括電流信號和電壓信號；所述輸入模擬量通過更換不同交流插件和修改所述電氣量合并單元的配置參數(shù)設(shè)置。
7.如權(quán)利要求1所述的一種用于動態(tài)模擬系統(tǒng)的電氣量合并單元，其特征在于，所述電氣量合并單元包括點(diǎn)對點(diǎn)接口和組網(wǎng)接口 ；所述數(shù)據(jù)處理模塊支持DL/T860.92協(xié)議。
【文檔編號】G01R31/00GK103592539SQ201310549541
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】余越, 周春霞, 李仲青, 詹榮榮, 王德林, 周澤昕, 李巖軍, 董明會, 詹智華, 賈琰, 崔佳, 陳爭光 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院