本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)保護與控制領(lǐng)域，具體講涉及一種基于RTDS智能化安控系統(tǒng)的檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，越來越多的新建及改造變電站已升級為以SV采樣和GOOSE跳閘為重要特征的智能變電站。因此，安全穩(wěn)定控制裝置也隨之實現(xiàn)智能化，即滿足IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的智能化安穩(wěn)控制裝置。同時，由于安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要，是電力系統(tǒng)第二道安全防線的主要設(shè)備和載體。因此，其整體動態(tài)性能的檢測顯得至關(guān)重要。長久以來，由于安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)通常涉及電力系統(tǒng)元件設(shè)備數(shù)量多，系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相關(guān)復(fù)雜，因此利用物理動態(tài)模擬系統(tǒng)實現(xiàn)安穩(wěn)系統(tǒng)檢測存在建模復(fù)雜，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及方式的調(diào)整和變化不夠靈活，輸出的模擬量受互感器模型數(shù)量限制等缺點。

因此，安穩(wěn)系統(tǒng)整體性能檢測通常由安穩(wěn)控制裝置專用模擬檢測裝置實現(xiàn)，但是專用裝置無法真實地模擬實際電力系統(tǒng)的動態(tài)過程，和動態(tài)擾動過程中所有輸入量值之間相互動態(tài)變化的影響關(guān)系。無法準(zhǔn)確詳盡地將系統(tǒng)中可能存在的各種故障和擾動工況進行模擬。

近年來，實時數(shù)字仿真儀RTDS作為實時數(shù)字仿真的重要工具，越來越多地被電力工作者采用，相應(yīng)的也開展了相關(guān)實際工程的整體性能閉環(huán)檢測。智能化變電站的采樣和跳閘方式及外回路連接方式與常規(guī)變電站有很大的區(qū)別。目前智能站繼電保護的檢測已大量開展，包括依托物理動模和數(shù)字動模開展了多個結(jié)合實際智能變電站工程的檢測。但是，相比于智能站的繼電保護裝置，智能化安控裝置具有跨間隔、跨電壓等級、系統(tǒng)中涉及的裝置及輸入輸出量多等特點。

由于智能化安控系統(tǒng)尚處于初始應(yīng)用和研發(fā)階段，因此沒有現(xiàn)有的規(guī)范化智能化安控系統(tǒng)閉環(huán)檢測方法可以遵循。現(xiàn)有的常規(guī)采樣安控裝置檢測是依托實際安控系統(tǒng)實施工程開展檢測。沒有統(tǒng)一的針對標(biāo)準(zhǔn)功能模塊的檢測方法可依據(jù)。也沒有針對智能化采樣環(huán)節(jié)的專項檢測。

因此，需要提供一種閉環(huán)檢測方法來滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供本申請介紹一種基于RTDS智能化安控系統(tǒng)的檢測方法及系統(tǒng)，其檢測方法包括步驟：1)建立RTDS仿真模型；2)選擇檢測系統(tǒng)；3)智能化檢測，若滿足技術(shù)要求，則繼續(xù)執(zhí)行，若不滿足，返回智能化檢測；4)基本功能模塊檢測，若基本功能正確，則繼續(xù)執(zhí)行，若不正確，返回基本功能模塊檢測；5)整體策略檢測，若策略執(zhí)行正確，則完成檢測，若不正確，返回整體策略檢測。

步驟1)包括：從RTDS元件庫中選取元件建立所述RTDS仿真模擬系統(tǒng)，并根據(jù)設(shè)備參數(shù)輸入數(shù)字模擬元件參數(shù)。

步驟3)中的智能化檢測包括：合智一體異常檢測、SV異常檢測、GOOSE異常檢測、網(wǎng)絡(luò)壓力檢測和同步信號異常檢測。

步驟4)中的基本功能模塊檢測包括：運行方式識別判據(jù)檢測、啟動判據(jù)檢測、裝置異常判據(jù)檢測、跳閘判據(jù)檢測和過載判據(jù)檢測。

整體策略檢測包括：5.1)按策略表項進行逐條檢測；5.2)檢測從故障發(fā)生到安控系統(tǒng)執(zhí)行站出口的整組動作延；5.3)檢測執(zhí)行端主閉鎖和輔閉鎖是否正確；5.4)檢測主切換和輔切換是否正常。

其檢測系統(tǒng)包括：帶功放的合并單元式智能終端RTDS檢測系統(tǒng)、帶GTNET板卡的RTDS檢測系統(tǒng)或帶專用轉(zhuǎn)換裝置的RTDS檢測系統(tǒng)。

帶功放的合并單元式智能終端RTDS檢測系統(tǒng)包括：模擬量輸出板卡、數(shù)字量輸出板塊、數(shù)字量輸入板卡；模擬量輸出板卡經(jīng)功率放大器與第一合智一體裝置相連，第一合智一體裝置基于IEC 61850-9 SV協(xié)議與安穩(wěn)控制系統(tǒng)子站相連；數(shù)字量輸出板塊經(jīng)第一開關(guān)量轉(zhuǎn)換裝置與n個合智一體裝置相連，n個合智一體裝置基于IEC 61850-9 GOOSE協(xié)議經(jīng)過程層交換機與安穩(wěn)控制系統(tǒng)子站相連；數(shù)字量輸入板卡經(jīng)第二開關(guān)量裝換裝置與第二合智一體裝置相連，第二合智一體裝置基于IEC 61850-9 GOOSE協(xié)議與安穩(wěn)控制系統(tǒng)執(zhí)行站相連。

帶GTNET板卡的RTDS檢測系統(tǒng)包括3個GTNET板卡；第一GTNET板卡基于IEC 61850-9 SV協(xié)議與安穩(wěn)控制系統(tǒng)子站相連；第二GTNET板卡基于IEC 61850-9 GOOSE協(xié)議經(jīng)過程層交換機與安穩(wěn)控制系統(tǒng)子站相連；第三GTNET板卡基于IEC 61850-9 GOOSE協(xié)議與安穩(wěn)控制系統(tǒng)執(zhí)行站相連。

帶專用轉(zhuǎn)換裝置的RTDS檢測系統(tǒng)包括：3個PB5核心處理器卡；第一PB5核心處理器卡與第一智能站信號轉(zhuǎn)換裝置相連，第一智能站信號轉(zhuǎn)換裝置基于IEC 61850-9 SV協(xié)議與安穩(wěn)控制系統(tǒng)子站相連；第二PB5核心處理器卡與第二智能站信號轉(zhuǎn)換裝置相連，第二智能站信號轉(zhuǎn)換裝置基于IEC 61850-9 GOOSE協(xié)議與安穩(wěn)控制系統(tǒng)子站相連；第三PB5核心處理器卡與第三智能站信號轉(zhuǎn)換裝置相連，第三智能站信號轉(zhuǎn)換裝置基于IEC 61850-9 GOOSE協(xié)議與安穩(wěn)控制系統(tǒng)執(zhí)行站相連。

安穩(wěn)控制系統(tǒng)子站利用2M光纖分別與安穩(wěn)控制系統(tǒng)執(zhí)行站和安穩(wěn)控制系統(tǒng)主站相連。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

1、本發(fā)明針對智能化采樣環(huán)節(jié)進行專項檢測，以保障智能化安控系統(tǒng)安全可靠地投入實際系統(tǒng)運行。

2、本發(fā)明基于RTDS閉環(huán)檢測方法所搭建的閉環(huán)系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)了對智能化安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的整體性能進行動態(tài)測試。

3、本發(fā)明實現(xiàn)了對智能化安控SV采樣、GOOSE跳閘環(huán)節(jié)、系統(tǒng)軟件的各標(biāo)準(zhǔn)功能模塊及系統(tǒng)整體策略執(zhí)行效果的全面檢測。

4、本發(fā)明實現(xiàn)了對智能化安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的整體性能進行動態(tài)檢測，并對智能化采樣和跳閘環(huán)節(jié)進行全面動態(tài)檢測，彌補了智能站安控系統(tǒng)的檢測空白。

5、本發(fā)明實現(xiàn)了對標(biāo)準(zhǔn)功能模塊的標(biāo)準(zhǔn)化檢測，提高現(xiàn)有安控系統(tǒng)的檢測效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的智能化安控閉環(huán)檢測流程圖；

圖2為本發(fā)明安穩(wěn)控制系統(tǒng)的閉環(huán)檢測連接示意圖；

圖3為本發(fā)明安穩(wěn)控制系統(tǒng)的閉環(huán)檢測連接示意圖；

圖4為本發(fā)明安穩(wěn)控制系統(tǒng)的閉環(huán)檢測連接示意圖；

圖5為本發(fā)明安穩(wěn)控制系統(tǒng)的閉環(huán)檢測模擬系統(tǒng)典型接線圖；

圖6為本發(fā)明實施例中的信息流示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明的整體檢測流程包括步驟：

1.建立RTDS仿真模型

選取典型檢測系統(tǒng)，確保可以將所有策略都驗證到。

從RTDS元件庫中選取建立仿真模擬系統(tǒng)所需的電力系統(tǒng)元件，并根據(jù)實際工程中設(shè)備參數(shù)輸入相關(guān)數(shù)字模擬元件參數(shù)。

2、檢測系統(tǒng)連接

根據(jù)不同的條件和需求從三種檢測系統(tǒng)搭建方式中選取一種。

1)RTDS+功放+合并單元+智能終端

如圖2所示，該模式最接近實際運行，包括：模擬量輸出板卡GTAO、數(shù)字量輸出板塊GTDO、數(shù)字量輸入板卡GTDI；其可以進行二次系統(tǒng)整體檢測及SCD文件檢測等，但接線復(fù)雜，特別是當(dāng)線路保護涉及線路對端保護的配合時，需要集成檢測現(xiàn)場具備對側(cè)保護設(shè)備。

2)RTDS+GTNET卡

如圖3所示，該模式在現(xiàn)有RTDS仿真系統(tǒng)中需要配置RTDS公司的配套IEC61850SV及GOOSE規(guī)約轉(zhuǎn)換板卡，網(wǎng)絡(luò)信息交換板卡GTNET卡。優(yōu)點是簡化了試驗接線，可以直接將系統(tǒng)中的電氣量換為滿足條件的數(shù)據(jù)送出給被試的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)。無需外接合并單元和智能終端就可完成智能化安全穩(wěn)定控制裝置的檢檢測驗。缺點是由于需要輸出的電氣量跨間隔且數(shù)量多，因此要配置多塊GTNET板卡。

3)RTDS+專用轉(zhuǎn)換裝置

如圖4所示，該模式下無需再配置RTDS的GTNET板卡，而是采用外部專用轉(zhuǎn)換裝置對RTDS的內(nèi)部數(shù)據(jù)進行規(guī)約轉(zhuǎn)換和處理。同時，該裝置具有對輸出信息進行針對性加工，可實現(xiàn)專項檢測。

該裝置通過接受RTDS的FPGA模塊輸出的數(shù)據(jù)，通過自行開發(fā)軟、硬件對數(shù)據(jù)進行再加工后，高速傳遞給被試的智能化安控裝置，從而實現(xiàn)閉環(huán)在線檢測。

3、智能化相關(guān)檢測

與智能化安穩(wěn)控制系統(tǒng)中智能化(也稱數(shù)字化)部分相關(guān)的檢測包括合智一體異常檢測、SV異常檢測、GOOSE異常檢測、網(wǎng)絡(luò)壓力檢測和同步信號異常檢測。

1)合智一體異常檢測

檢測合智一體裝置異常時整個安控系統(tǒng)的動作行為，包括的項目有合智一體裝置重啟或失電、合智一體裝置同步光纖斷開、數(shù)據(jù)光纖斷開等，觀測整個安控系統(tǒng)在上述異常情況下的動作情況是否正確。

2)SV異常檢測

SV信號異常包括：品質(zhì)異常、檢修處理機制、延時及補償、數(shù)據(jù)畸變、斷鏈、丟幀、異常大數(shù)、采樣間隔變化等，具體檢測方法如下：

對于數(shù)字量直接采樣的安全穩(wěn)定控制裝置，設(shè)定不同SV報文具有不同的額定延時，檢查被試裝置中不同SV之間電流和電壓的相角差。

模擬合并單元的A/D連續(xù)發(fā)送異常采樣數(shù)據(jù)(采樣值品質(zhì)位有效)，包括電流采樣值連續(xù)、不連續(xù)畸變放大，電壓采樣值連續(xù)、不連續(xù)畸變縮小等，異常數(shù)據(jù)值達到裝置元件的動作門檻。

模擬合并單元發(fā)送采樣值出現(xiàn)品質(zhì)位無效和檢修的情況，施加激勵量，檢測裝置功能。

分別模擬電流、電壓合并單元，分別每個周波丟1幀和連續(xù)丟2幀數(shù)據(jù)，觀察裝置運行工況，從而驗證采樣數(shù)據(jù)丟幀對裝置功能的影響。

分別模擬電流、電壓合并單元，每個周波出現(xiàn)10點異常大數(shù)和80點異常大數(shù)。異常大數(shù)電流為50A，電壓為100V。觀察裝置運行工況，從而驗證單A/D采樣點異常大數(shù)對裝置功能的影響

分別模擬電流、電壓合并單元，每10個采樣點，抖動一次，抖動時間分別為9μs、11μs，檢查采樣間隔變化后對裝置的影響。

3)GOOSE異常檢測

GOOSE異常檢測包括：斷鏈、檢修、延遲。具體檢測方法如下：

上電后的設(shè)備能正確發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)的GOOSE報文，數(shù)據(jù)幀發(fā)送正確，無誤碼；使GOOSE參數(shù)設(shè)置錯誤，檢查被測裝置是否處理；拔出GOOSE光纖，檢查GOOSE斷鏈?zhǔn)欠衲苷_上報；在GOOSE網(wǎng)交換機上接收數(shù)字化安自裝置發(fā)出的GOOSE報文，檢查GOOSE報文是否在雙網(wǎng)上正確運行；檢查GOOSE發(fā)送間隔，發(fā)送序號是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

分別模擬各種情況令智能化安自裝置發(fā)出相應(yīng)的GOOSE信號，使用檢測儀(或智能終端)接收數(shù)字化安全穩(wěn)定自動裝置發(fā)出的GOOSE信號，檢查結(jié)果是否正確。

GOOSE開入的延時檢測，可以在觸發(fā)被測IED的某一開入接點的同時觸發(fā)GOOSE變位報文，用對比被測IED的該接點開入時間和GOOSE報文輸入的時間來評估時間差。

4)網(wǎng)絡(luò)壓力檢測

通過模擬網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，檢查安控系統(tǒng)的動作情況及發(fā)生策略表中所列故障時安控系統(tǒng)的動作行為,包括：非訂閱報文網(wǎng)絡(luò)壓力檢測、訂閱報文網(wǎng)絡(luò)壓力檢測、訂閱報文網(wǎng)絡(luò)壓力極限檢測。

壓力檢測的具體檢測方法如下：

在原有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的基礎(chǔ)上使用網(wǎng)絡(luò)檢測儀通過交換機對組網(wǎng)口分別施加非訂閱GOOSE、SV、ARP等類型的報文，注入流量(100M-實測基礎(chǔ)流量)，網(wǎng)絡(luò)壓力持續(xù)時間不小于2min。網(wǎng)絡(luò)壓力持續(xù)過程中，模擬與各訂閱GOOSE控制塊報文相關(guān)故障，查看安全穩(wěn)定控制裝置動作情況。非訂閱GOOSE壓力報文變化類型可設(shè)置為重復(fù)報文(stNum不變，sqNum不變)、心跳報文(stNum不變，sqNum遞增)、變位報文(stNum遞增，sqNum為0，通道無變化)，SV報文為重復(fù)報文(smpCnt不變，報文內(nèi)容不變)。

在原有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的基礎(chǔ)上使用網(wǎng)絡(luò)檢測儀通過交換機對安全穩(wěn)定控制裝置組網(wǎng)口施加單個或多個訂閱GOOSE報文，網(wǎng)絡(luò)壓力持續(xù)時間不小于2min。網(wǎng)絡(luò)壓力持續(xù)過程中，模擬各訂閱GOOSE控制塊報文相關(guān)的故障，查看安全穩(wěn)定控制裝置動作情況。

5)同步信號異常檢測

通過斷開外部對時光纖模擬時鐘不穩(wěn)定，檢查安控系統(tǒng)的動作情況及同時發(fā)生策略表中所列故障時安控系統(tǒng)的動作行為。具體檢測方法如下：

模擬電流合并單元同步信號丟失導(dǎo)致同步異常、及恢復(fù)同步過程，并在同步異常及恢復(fù)過程中分別模擬導(dǎo)致安控動作的故障工況；

模擬電壓合并單元同步信號丟失導(dǎo)致同步異常、及恢復(fù)同步過程，并在同步異常及恢復(fù)過程中分別模擬導(dǎo)致安控動作的故障工況；

模擬合并單元間不同步及恢復(fù)同步過程，并在不同步及恢復(fù)同步過程中分別模擬導(dǎo)致安控動作的故障工況。

4、開展基本/標(biāo)準(zhǔn)功能模塊檢測

安全穩(wěn)定控制裝置的運行方式識別判據(jù)、啟動判據(jù)、裝置異常判據(jù)、跳閘判據(jù)，過載判據(jù)等基本功能模塊的檢測。

運行方式識別，電氣量與開關(guān)量一致及不一致情況模擬；

啟動包括：近端故障、遠(yuǎn)端故障、系統(tǒng)其它擾動；

裝置異常：PT斷線、CT斷線；

跳閘判據(jù)：單永故障、相間故障、有保護動作信號、無保護動作信號；

過載判據(jù)：模擬潮流超過過載定值。

5、整體策略執(zhí)行正確性檢測

按策略表項進行逐條檢測。滿足策略表動作前工況，模擬故障或正常操作使動作條件滿足。

檢測從故障發(fā)生到安控系統(tǒng)執(zhí)行站出口的整組動作延時，該延時包括合智一體延時及安控系統(tǒng)動作延時。

執(zhí)行端主、輔閉鎖是否正確。主、輔切換是否正常。

如圖5和6所示的最佳實施例，說明如下內(nèi)容：

1)構(gòu)成產(chǎn)品所必須的元器件、零部件；2)這些元器件、部件之間的如下相互“配置”關(guān)系：a.元器件、部件間通過導(dǎo)線連接的關(guān)系，或者元器件、部件間由電信號傳遞形成的連接關(guān)系或者部分元器件、部件間通過導(dǎo)線連接，部分元器件、部件間由電信號傳遞形成連接關(guān)系；b.這些元器件、部件必須連接構(gòu)成電回路；3)整個電路產(chǎn)品中各元器件和部件等的功能；4)圖5中電路信號的傳遞過程等。

按以下步驟和方法開展閉環(huán)實時檢測：

1)在RTDS中選取相應(yīng)的電力系統(tǒng)元件，并按實際參數(shù)進行建模：

整套安控系統(tǒng)包括B站、E站配置的安全穩(wěn)定控制裝置，實現(xiàn)電氣量采集和運行狀態(tài)的計算及安穩(wěn)控制策略的匹配與決策；

電廠1、電廠2、電廠3各配置的安全穩(wěn)定控制裝置接受B站安全穩(wěn)定控制裝置的命令，結(jié)合本地信息和機組運行狀態(tài)實現(xiàn)切機策略的執(zhí)行；

各廠站通過2M通道交換信息。

2)本系統(tǒng)中模擬量以SV采樣，開關(guān)量以GOOSE信號傳輸；

3)試驗項目包括：

①開展SV和GOOSE相關(guān)檢測：

智能化安穩(wěn)控制系統(tǒng)中智能化(也稱數(shù)字化)部分相關(guān)的檢測包括合智一體異常檢測、SV異常檢測、GOOSE異常檢測、網(wǎng)絡(luò)壓力檢測和同步信號異常檢測。

②開展標(biāo)準(zhǔn)化功能模塊檢測，包括：啟動元件，電力系統(tǒng)元件投停判別，故障判別等。

③開展整體策略檢測：

當(dāng)特高壓線路L3和L4發(fā)生N-2故障后，則低壓線路L1、L2和變壓器T1可能會發(fā)生過載，因此，需要切除策略表中的電廠1、電廠2及電廠3的發(fā)電機。

正常運行時，B站的安控裝置通過監(jiān)測正常運行時線路L3和L4的電氣量，計算B站與C站斷面的傳輸功率，E站安控裝置通過監(jiān)測正常運行時線路L1和L2的電氣量，計算A站與E站斷面的傳輸功率。

試驗中，模擬L3和L4線路發(fā)生跨線故障，跳開兩回線斷面，B站安控裝置通過監(jiān)測線路的電氣量及開關(guān)CB37和CB38的狀態(tài)檢測到此N-2故障；同時，結(jié)合E站安控裝置發(fā)來的L1和L2斷面的功率測量值，按策略表發(fā)出適當(dāng)?shù)那袡C命令給各廠站端的安控裝置。

電廠側(cè)安控裝置，按所監(jiān)測到的正常運行時的各臺發(fā)電機的出力，及接收到的切機總量命令，按即定的原則從大到小或按編號順序進行發(fā)電機的切除，并檢測從故障發(fā)生到安控裝置執(zhí)行站出口的整組動作延時時間。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實施例依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。