繼電保護(hù)測(cè)試中暫態(tài)故障波形的生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微機(jī)繼電保護(hù)裝置的測(cè)試方法，具體為繼電保護(hù)測(cè)試中暫態(tài)故障波形 的生成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前常用的繼電保護(hù)裝置性能測(cè)試方法有：實(shí)時(shí)電力數(shù)字仿真測(cè)試系統(tǒng)和繼電保 護(hù)測(cè)試儀。其中，實(shí)時(shí)電力數(shù)字仿真測(cè)試系統(tǒng)為動(dòng)態(tài)測(cè)試，可以根據(jù)故障類(lèi)型輸出相應(yīng)的故 障電流，而繼電保護(hù)測(cè)試儀為靜態(tài)測(cè)試，只能輸出標(biāo)準(zhǔn)波形形狀的故障量。
[0003] 實(shí)時(shí)電力數(shù)字仿真測(cè)試系統(tǒng)是以電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)計(jì)算理論為基礎(chǔ)，采用多處理 器的并行運(yùn)算方法，通過(guò)適當(dāng)?shù)耐ㄐ欧绞胶腿蝿?wù)分配，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真。其測(cè) 試方法的流程如圖1所示，其仿真原理為：描述出元件和系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程微分方程，然后應(yīng) 用數(shù)值方法進(jìn)行求解，并將計(jì)算結(jié)果通過(guò)功率放大器以電流和電壓的形式輸出。但是，實(shí)時(shí) 電力仿真測(cè)試系統(tǒng)因?yàn)槠鋬r(jià)格昂貴，限制了其在繼電保護(hù)裝置測(cè)試中的廣泛運(yùn)用。
[0004] 繼電保護(hù)測(cè)試儀可以實(shí)現(xiàn)大部分的測(cè)試項(xiàng)目，可以直接輸出交流電壓、交流電路、 直流電壓、直流電流，并可變角度、頻率、疊加高次諧波分量。但是繼電保護(hù)測(cè)試儀不能夠模 擬不同的系統(tǒng)故障，不能輸出暫態(tài)故障波形，在繼電保護(hù)測(cè)試應(yīng)用中具有一定的局限性。
[0005] 在電力行業(yè)中，為了解決不同廠家不同型號(hào)數(shù)字故障錄波設(shè)備、數(shù)字保護(hù)、微機(jī)測(cè) 試裝置之間數(shù)據(jù)交換的問(wèn)題，定義了一種電力系統(tǒng)瞬態(tài)數(shù)據(jù)交換的通用格式（COMTRADE)。 COMTRADE格式文檔通常包括四個(gè)文件：1)標(biāo)題文件（.hdr) ;2)配置文件（.cfg) ;3)數(shù)據(jù)文 件（.dat) ;4)信息文件（.inf)，所有文件名必須相同。一個(gè)故障錄波文件至少應(yīng)含有.cfg 配置文件和.dat數(shù)據(jù)文件。
[0006] 現(xiàn)有的繼電保護(hù)測(cè)試儀均能實(shí)現(xiàn)故障波形回放功能，即將配置文件（.cfg)和數(shù) 據(jù)文件（.dat)導(dǎo)入試驗(yàn)儀，就可以實(shí)現(xiàn)該故障波形中故障電流和電壓的輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能夠利用測(cè)試儀輸出暫態(tài)故障波 形，測(cè)試方便，成本低的繼電保護(hù)測(cè)試中暫態(tài)故障波形的生成方法。
[0008] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0009] 本發(fā)明繼電保護(hù)測(cè)試中暫態(tài)故障波形的生成方法，包括如下步驟，
[0010] 步驟1，根據(jù)故障類(lèi)型、故障點(diǎn)位置、系統(tǒng)阻抗以及故障波形特征參數(shù)，結(jié)合電力系 統(tǒng)故障理論的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算得到與故障類(lèi)型相對(duì)應(yīng)的暫態(tài)故障波形函數(shù)；
[0011] 步驟2,將步驟1中所得到的故障波形函數(shù)輸入仿真軟件中，并調(diào)節(jié)仿真參數(shù)，以 得到與實(shí)際故障波形相同的仿真波形曲線(xiàn)及采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；
[0012] 步驟3,將包括從實(shí)際波形得到的采樣通道數(shù)目、采樣點(diǎn)數(shù)量和采樣頻率的錄波文 件配置信息按照COMTRADE標(biāo)準(zhǔn)保存到配置文件.cfg中；
[0013] 將仿真計(jì)算得到的波形數(shù)據(jù)和采樣時(shí)間按照COMTRADE標(biāo)準(zhǔn)保存到錄波數(shù)據(jù)文 件?dat中；
[0014] 步驟4,將生成的配置文件.cfg和錄波數(shù)據(jù)文件.dat導(dǎo)入繼電保護(hù)測(cè)試儀中回 放，根據(jù)暫態(tài)故障波形生成故障電流或電壓來(lái)測(cè)試?yán)^電保護(hù)裝置。
[0015] 優(yōu)選的，按照COMTRADE標(biāo)準(zhǔn)生成錄波數(shù)據(jù)文件時(shí)，其中第一列為采樣數(shù)序號(hào)，第 二列為采樣時(shí)間標(biāo)記，之后依次為各模擬通道數(shù)據(jù)和數(shù)字通道數(shù)據(jù)。
[0016] 優(yōu)選的，所述的仿真軟件采用MATLAB仿真軟件。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
[0018] 本發(fā)明通過(guò)仿真分析故障波形并快速準(zhǔn)確生成暫態(tài)故障波形文件，使得繼電保護(hù) 測(cè)試人員能夠完成繼電保護(hù)裝置的暫態(tài)故障測(cè)試，能夠不利用應(yīng)用實(shí)時(shí)電力數(shù)字仿真測(cè)試 系統(tǒng)，就能夠生成配置文件和錄波數(shù)據(jù)文件，從而通過(guò)測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)回放，方法成本低，使用 極其方便快捷；同時(shí)解決了常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀無(wú)法直接生成不同的暫態(tài)故障波形的問(wèn) 題，在實(shí)際測(cè)試中具有較高的實(shí)用意義。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是現(xiàn)有的繼電保護(hù)裝置測(cè)試方法。
[0020] 圖2是采用本發(fā)明的繼電保護(hù)裝置測(cè)試方法。
[0021] 圖3測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中要求的測(cè)試波形。
[0022] 圖4仿真軟件生成的故障電流波形。
[0023] 圖5繼電保護(hù)測(cè)試儀回放的故障電流波形。
[0024] 圖6按照本方法生成的COMTRADE配置文件。
[0025] 圖7按照本方法生成的COMTRADE數(shù)據(jù)文件。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而 不是限定。
[0027] 本發(fā)明繼電保護(hù)測(cè)試中暫態(tài)故障波形的生成方法，如圖2所示，首先結(jié)合電力系 統(tǒng)分析的基本原理，對(duì)故障波形進(jìn)行數(shù)學(xué)上的分析。將得到的故障波形函數(shù)輸入到仿真軟 件中，能夠得到一組相對(duì)應(yīng)的故障波形數(shù)據(jù)。按照COMTRADE的文件格式，分別將故障波形 文件生成為對(duì)應(yīng)的配置文件（.cfg)和數(shù)據(jù)文件（.dat)即可得到一組COMTRADE標(biāo)準(zhǔn)的故 障錄波文件。將該錄波文件導(dǎo)入帶有回放功能的繼電保護(hù)測(cè)試儀中，即可輸出與函數(shù)描述 相同的故障波形。
[0028] 本優(yōu)選實(shí)例以國(guó)網(wǎng)公司標(biāo)準(zhǔn)《Q/GDW11015-2013模擬量輸入式合并單元檢測(cè)規(guī) 范》中測(cè)試項(xiàng)目"暫態(tài)性能檢驗(yàn)"中要用到的永久性故障-20倍大電流為例，其電流波形如 圖3所示。實(shí)際測(cè)試中并沒(méi)有現(xiàn)成的故障電流波形。首先根據(jù)電力系統(tǒng)故障分析原理，故 障電流是由一個(gè)正弦交流分量和一個(gè)按指數(shù)衰減的直流分量疊加而成，其通用數(shù)學(xué)函數(shù)表 達(dá)式為：
[0029]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 繼電保護(hù)測(cè)試中暫態(tài)故障波形的生成方法，其特征在于，包括如下步驟， 步驟1，根據(jù)故障類(lèi)型、故障點(diǎn)位置、系統(tǒng)阻抗以及故障波形特征參數(shù)，結(jié)合電力系統(tǒng)故 障理論的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算得到與故障類(lèi)型相對(duì)應(yīng)的暫態(tài)故障波形函數(shù)； 步驟2,將步驟1中所得到的故障波形函數(shù)輸入仿真軟件中，并調(diào)節(jié)仿真參數(shù)，以得到 與實(shí)際故障波形相同的仿真波形曲線(xiàn)及采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)； 步驟3,將包括從實(shí)際波形得到的采樣通道數(shù)目、采樣點(diǎn)數(shù)量和采樣頻率的錄波文件配 置信息按照COMTRADE標(biāo)準(zhǔn)保存到配置文件.cfg中； 將仿真計(jì)算得到的波形數(shù)據(jù)和采樣時(shí)間按照COMTRADE標(biāo)準(zhǔn)保存到錄波數(shù)據(jù)文件.dat中； 步驟4,將生成的配置文件.cfg和錄波數(shù)據(jù)文件.dat導(dǎo)入繼電保護(hù)測(cè)試儀中回放，根 據(jù)暫態(tài)故障波形生成故障電流或電壓來(lái)測(cè)試?yán)^電保護(hù)裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的繼電保護(hù)測(cè)試中暫態(tài)故障波形的生成方法，其特征在于，按 照COMTRADE標(biāo)準(zhǔn)生成錄波數(shù)據(jù)文件時(shí)，其中第一列為采樣數(shù)序號(hào)，第二列為采樣時(shí)間標(biāo) 記，之后依次為各模擬通道數(shù)據(jù)和數(shù)字通道數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的繼電保護(hù)測(cè)試中暫態(tài)故障波形的生成方法，其特征在于，所 述的仿真軟件采用MTLAB仿真軟件。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明繼電保護(hù)測(cè)試中暫態(tài)故障波形的生成方法，包括如下步驟，1.根據(jù)故障類(lèi)型、故障點(diǎn)位置、系統(tǒng)阻抗以及故障波形特征參數(shù)，結(jié)合電力系統(tǒng)故障理論的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算得到與故障類(lèi)型相對(duì)應(yīng)的暫態(tài)故障波形函數(shù)；2.將步驟1中所得到的故障波形函數(shù)輸入仿真軟件中，并調(diào)節(jié)仿真參數(shù)，以得到與實(shí)際故障波形相同的仿真波形曲線(xiàn)及采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；3.將包括從實(shí)際波形得到的采樣通道數(shù)目、采樣點(diǎn)數(shù)量和采樣頻率的錄波文件配置信息按照COMTRADE標(biāo)準(zhǔn)保存到配置文件.cfg中；將仿真計(jì)算得到的波形數(shù)據(jù)和采樣時(shí)間按照COMTRADE標(biāo)準(zhǔn)保存到錄波數(shù)據(jù)文件.dat中；4.將生成的配置文件和錄波數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入繼電保護(hù)測(cè)試儀中回放。
【IPC分類(lèi)】G01R1-28
【公開(kāi)號(hào)】CN104698235
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510122243
【發(fā)明人】柳明, 何龍飛, 余加霞, 劉鵬
【申請(qǐng)人】西電通用電氣自動(dòng)化有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月19日