技术领域
[0001] 本
发明涉及电
力装置检测领域,并且更具体地，涉及一种检测就地化分布式元件保护装置性能的系统和方法。
背景技术
[0002] 就地化分布式元件保护的子机是集合了过程层设备的采集功能和站控层保护装置的保护运算功能，通过子机间的过程层网络实现
数据采集的共享，不但要满足
采样值报文的实时性要求，还要满足GOOSE报文的可靠性要求。分布式元件保护的子机个数为4至8个，比常规的智能变电站的过程层网络接入的装置更多，数据量更大。采用多子机联网的就地化分布式元件保护对于实时性、可靠性提出了更高的要求。目前国内尚不具备模拟就地化分布式元件保护装置的试验条件，为了确保就地化分布式元件保护装置在各子机联网的方式下能够正确动作，需要一种技术，能够通过模拟就地化分布式元件保护装置的现场运行方式，来检测所述保护装置在不同工况、不同故障类型下的性能。
发明内容
[0003] 为了解决
现有技术中缺乏通过模拟就地化分布式元件保护装置的现场运行方式，来检测所述保护装置在不同工况、不同故障类型下的性能的系统和方法的技术问题，本发明提供了一种检测就地化分布式元件保护装置性能的系统，所述系统包括发
电机模拟单元、升压
变压器模拟单元、三绕组变压器模拟单元、
母线模拟单元、输电线路模拟单元、无穷大等值电源模拟单元、若干个负荷模拟单元、若干个
电流互感器模拟单元、若干个
电压互感器模拟单元、录波器和控制台，其中：
[0004] 所述发电机模拟单元机端侧与
升压变压器模拟单元一侧连接，所述升压变压器模拟单元另一侧通过输电线路模拟单元，经电流互感器模拟单元与母线模拟单元相连接，其中，所述母线模拟单元采用双母线接线方式；
[0005] 所述母线模拟单元的两段母线通过电流互感器模拟单元连接；
[0006] 所述无穷大等值电源模拟单元通过输电线路模拟单元经电流互感器模拟单元与母线模拟单元相连接；
[0007] 所述三绕组变压器模拟单元高压侧经电流互感器模拟单元与母线模拟单元相连接，所述发电机模拟单元机端侧经电流互感器模拟单元与三绕组变压器模拟单元中压侧连接，所述三绕组变压器模拟单元低压侧通过电流互感器模拟单元与负荷模拟单元连接；
[0008] 待检测的就地化分布式元件保护保护装置与所述电流互感器模拟单元的二次侧相连接；
[0009] 所述三绕组变压器模拟单元高压侧、中压侧和低压侧分别与电压互感器模拟单元连接，所述母线模拟单元与电压互感器模拟单元连接，其中，所述电压互感器模拟单元生成的电压
信号传输至待检测的就地化分布式元件保护装置；
[0010] 录波器单元与待检测就地化分布式元件保护装置连接，用于将系统中所有电流互感器模拟单元和电压互感器模拟单元的二次测量值、待检测就地化分布式元件保护装置的动作信号进行录波，生成可视
波形文件；
[0011] 控制台与录波器单元连接，用于控制系统中故障点的投入与退出情况，以实现不同故障点、不同故障相的故障模拟。
[0012] 进一步地，所述待检测就地化分布式元件保护装置通过硬
电缆和录波器单元连接，所述硬电缆用于将所述保护装置的动作
信号传输至录波器单元。
[0013] 进一步地，所述系统中设置有多个故障点，模拟系统不同的运行方式以及可能发生的故障。
[0014] 进一步地，所述系统中设置的多个故障点包括母线模拟单元的故障点FD4、FD5、FD7、FD8、FD10，三绕组变压器模拟单元高压侧区内故障点FD18、中压侧区内故障点FD21，中压侧区外故障点FD25，低压侧区内故障点FD20，低压侧区外故障点FD26，变压器
匝间故障点FD19，输电线路模拟单元线路上故障点FD1和FD9。
[0015] 根据本发明的另一方面，本发明提供一种利用本发明所述的检测就地化分布式元件保护装置性能的系统检测就地化分布式元件保护装置性能的方法，所述方法包括：
[0016] 在所述检测就地化分布式元件保护装置性能的系统中设置故障点
位置；
[0017] 在录波器单元中配置采样率以及录波存储路径，并给系统中的电流互感器模拟单元和电压互感器模拟单元配置模拟量通道及对应电流与电压变比，给待检测就地化分布式元件保护装置配置
开关量通道；
[0018] 模拟待检测就地化分布式元件保护装置的现场运行方式，通过检测每个故障点下的故障，记录采用双向冗余双环环形网络结构进行环网通信的待检测就地化分布式元件保护装置的信息，判断待检测分布式元件保护装置的差动保护、失灵保护是否存在误动和拒动，是否影响保护动作特性，其中，所述待检测就地化分布式元件保护装置采用双向冗余双环形网络结构是指待检测就地化分布式元件保护装置的每个子机
节点有4个网口，两两一组，形成内环和外环两个环形网络，所述两个环形网络互相独立，每个环形网络内，节点与节点之间通过以太网顺序首尾相连形成双向冗余环。
[0019] 进一步地，所述待检测就地化分布式元件保护装置的双环形网络结构采用1000BASE-X光纤以太网、全双工强制发送模式。
[0020] 进一步地，所述待检测就地化分布式元件保护装置采用双向冗余双环形网络结构进行通信时，所述通讯方式包括多播传输和单播传输。
[0021] 进一步地，所述记录待检测就地化分布式元件保护装置的信息包括记录待检测就地化分布式元件保护装置的动作信号和告警信息。
[0022] 进一步地，在所述检测就地化分布式元件保护装置的系统中设置故障点位置是指设置母线模拟单元的故障点FD4、FD5、FD7、FD8和FD10，三绕组变压器模拟单元高压侧区内故障点FD18、中压侧区内故障点FD21、中压侧区外故障点FD25、低压侧区内故障点FD20、低压侧区外故障点FD26、变压器匝间故障点FD19，输电线路模拟单元线路上故障点FD1和FD9。
[0023] 进一步地，所述模拟待检测就地化分布式元件保护装置的现场运行方式，检测每个故障点下的故障包括检测每个故障点的单相故障、相间故障、相间接地故障、三相故障、匝间故障和
断路器失灵。
[0024] 本发明技术方案提供的检测就地化分布式元件保护装置性能的系统和方法以就地化分布式元件保护装置在实际工程现场运行时的系统为标准，建立了检测就地化分布式元件保护装置性能的系统，所述系统包括发电机模拟单元、升压变压器模拟单元、三绕组变压器模拟单元、母线模拟单元、输电线路模拟单元、无穷大等值电源模拟单元、若干个负荷模拟单元、若干个电流互感器模拟单元、若干个电压互感器模拟单元、录波器、控制台和待检测就地化分布式元件保护装置，通过在系统中设置故障点位置，在对录波器单元和电流互感器模拟单元进行配置后，模拟待检测就地化分布式元件保护装置的现场运行方式，通过检测每个故障点下的故障，记录采用双向冗余双环环形网络结构进行环网通信的待检测就地化分布式元件保护装置的信息，判断待检测分布式元件保护装置的差动保护、失灵保护是否存在误动和拒动，是否影响保护动作特性。本发明所述的检测就地化分布式元件保护装置性能的系统和方法提供了检测就地化分布式元件保护装置的性能的模拟系统，所述模拟系统与实际系统等效，能够有效地模拟实际系统中就地化分布式元件保护装置在现场采用环网通信方式时的运行方式和运行特性，其中，待检测就地化分布式元件保护装置采用环网通信模式能够满足现场运行需求，保障了保护装置子机间通信的及时性和可靠性。
附图说明
[0025] 通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
[0026] 图1为根据本发明优选实施方式的基于环网通信检测就地化分布式元件保护装置性能的系统的结构示意图；
[0027] 图2为根据本发明优选实施方式的基于环网通信检测就地化分布式元件保护装置性能的方法的
流程图；
[0028] 图3为根据本发明优选实施方式的就地化分布式元件保护装置采用环网通信的结构示意图；
[0029] 图4为根据本发明优选实施方式的就地化分布式元件保护装置进行双向双环网通信的示意图。
具体实施方式
[0030] 现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的
实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
[0031] 除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
[0032] 图1为根据本发明优选实施方式的基于环网通信检测就地化分布式元件保护装置性能的系统的结构示意图。如图1所示，本优选实施方式所述的基于环网通信检测就地化分布式元件保护装置的系统100包括发电机模拟单元101、升压变压器模拟单元102、三绕组变压器模拟单元103、母线模拟单元104、输电线路模拟单元105、无穷大等值电源模拟单元106、若干个负荷模拟单元107、若干个电流互感器模拟单元108、若干个电压互感器模拟单元109、录波器110和控制台111其中：
[0033] 所述发电机模拟单元机端侧101与升压变压器模拟单元102一侧连接，所述升压变压器模拟单元102另一侧通过输电线路模拟单元105，经电流互感器模拟单元108与母线模拟单元104相连接，其中，所述母线模拟单元104采用双母线接线方式；
[0034] 所述母线模拟单元104的两段母线通过电流互感器模拟单元108连接；
[0035] 所述无穷大等值电源模拟单元106通过输电线路模拟单元105经电流互感器模拟单元108与母线模拟单元104相连接；
[0036] 所述三绕组变压器模拟单元103高压侧经电流互感器模拟单元108与母线模拟单元104相连接，所述发电机模拟单元101机端侧经电流互感器模拟单元108与三绕组变压器模拟单元103中压侧连接，所述三绕组变压器模拟单元103低压侧通过电流互感器模拟单元108与负荷模拟单元107连接；
[0037] 待检测的就地化分布式元件保护保护装置112与所述电流互感器模拟单元108的二次侧相连接；
[0038] 所述三绕组变压器模拟单元103高压侧、中压侧和低压侧分别与电压互感器模拟单元108连接，所述母线模拟单元104与电压互感器模拟单元109连接，其中，所述电压互感器模拟单元109生成的电压信号传输至待检测的就地化分布式元件保护装置112；
[0039] 录波器单元110与待检测就地化分布式元件保护装置112连接，用于将系统中所有电流互感器模拟单元108和电压互感器模拟单元109的二次测量值、待检测就地化分布式元件保护装置112的动作信号进行录波，生成可视波形文件。所述可视波形文件用于供检测人员判断被检测的就地化分布式元件保护装置是否可以针对不同类型故障做出正确反应，是否满足相应的规范要求。
[0040] 控制台111与录波器单元110连接，用于控制系统中故障点的投入与退出情况，以实现不同故障点、不同故障相的故障模拟。
[0041] 在图1中，CT代表电流
传感器模拟单元108，PT代表电压传感器模拟单元109，所述发电机模拟单元101组成一个
发电机组，由于母线模拟单元104采用双母线接线方式，所述发电机模拟单元101通过输电线路模拟单元105与母线模拟单元104的两条母线分别连接，无穷大等值电源模拟单元106也通过输电线路模拟单元105与母线模拟单元104的两条母线分别连接。BKS和BKT为开关，用于控制所述系统中模拟单元的开关和切换。
[0042] 优选地，所述待检测就地化分布式元件保护装置通过硬电缆和录波器单元连接，所述硬电缆用于将所述保护装置的动作信号传输至录波器单元。
[0043] 优选地，所述系统中设置有多个故障点，模拟系统不同的运行方式以及可能发生的故障。
[0044] 优选地，所述系统中设置的多个故障点包括母线模拟单元的故障点FD4、FD5、FD7、FD8、FD10，三绕组变压器模拟单元高压侧区内故障点FD18、中压侧区内故障点FD21，中压侧区外故障点FD25，低压侧区内故障点FD20，低压侧区外故障点FD26，变压器匝间故障点FD19，输电线路模拟单元线路上故障点FD1和FD9。如图1所示，在所述系统中一共设置了21个故障点，所述故障点包括了母线模拟单元，三绕组变压器模拟单元高压侧区内、中压侧区内和区外、低压侧区内和区外、变压器匝间以及输电线路模拟单元上的所有可能发生故障的节点。
[0045] 图2为根据本发明优选实施方式的基于环网通信检测就地化分布式元件保护装置性能的方法的流程图。如图2所示，本优选实施方式所述的基于环网通信检测就地化分布式元件保护装置性能的方法200从步骤201开始。
[0046] 在步骤201，在所述检测就地化分布式元件保护装置性能的系统中设置故障点位置。
[0047] 在步骤202，在录波器单元中配置采样率以及录波存储路径，并给系统中的电流互感器模拟单元和电压互感器模拟单元配置模拟量通道及对应电流与电压变比，给待检测就地化分布式元件保护装置配置开关量通道；
[0048] 在步骤203，模拟待检测就地化分布式元件保护装置的现场运行方式，通过检测每个故障点下的故障，记录采用双向冗余双环环形网络结构进行环网通信的待检测就地化分布式元件保护装置的信息，判断待检测分布式元件保护装置的差动保护、失灵保护是否存在误动和拒动，是否影响保护动作特性。
[0049] 优选地，所述待检测就地化分布式元件保护装置采用双向冗余双环形网络结构是指待检测就地化分布式元件保护装置的每个子机节点有4个网口，两两一组，形成内环和外环两个环形网络，所述两个环形网络互相独立，每个环形网络内，节点与节点之间通过以太网顺序首尾相连形成双向冗余环。
[0050] 图3为根据本发明优选实施方式的就地化分布式元件保护装置采用环网通信的结构示意图。如图3所示，所述待检测就地化分布式元件保护装置的每个子机有四个端口，1和2为一组，3和4一组，形成内环和外环的双环形结构。由于就地化保护装置动作需要同时满足两个条件，一是保护CPU动作，二是启动CPU动作，因此可将外环作为保护环网，用于给保护CPU提供数据，而内环作为启动环网，用于给启动CPU提供数据。所述两个环形网络互相独立，充分保障了保护装置子机间通信的及时性和可靠性。
[0051] 优选地，所述待检测就地化分布式元件保护装置的双环形网络结构采用1000BASE-X光纤以太网、全双工强制发送模式。
[0052] 优选地，所述待检测就地化分布式元件保护装置采用双向冗余双环形网络结构进行通信时，所述通讯方式包括多播传输和单播传输，其中：
[0053] 多播传输是指发送多播报文时，源设备将包含自身环网标记的多播报文，通过两个并行操作的端口，分别以A
帧、B帧的方式发出，双环网中目标设备从两个端口先后接收到两帧包含环网标记的多播报文，将先收到的报文进行转发，同时将先收到报文中的环网标记删除后传输至本地应用层，而后收到的报文数据直接丢弃，且源设备不转发环网中由自身发出的报文；
[0054] 单播传输是指发送单播报文时，源设备将包含自身环网标记的单播报文，通过两个并行操作的端口，分别以A帧、B帧的方式发出，环网中非目标设备接收到其它子机单播报文后，直接转发，自身不进行处理，目标设备将先收到报文中的环网标记删除后传输至本机应用层使用，并且不对所述先收到报文进行转发，丢弃后到的报文，所述源设备也不转发环网中由自身发出的报文。
[0055] 图4为根据本发明优选实施方式的就地化分布式元件保护装置进行双向双环网通信的示意图。如图4所示，在多播传输时，对于源设备发出的报文，A帧分别从源设备的1端口和3端口发出后，按照逆
时针方向在外环和内网向目标设备进行转发至目标设备，而B帧分别从源设备的2端口和4端口发出后，按照顺时针方向在外环和内网向目标设备进行转发至目标设备。而单播传输与多播传输类似，区别在于源设备的报文经过非目标设备时，不进行处理，而直接进行转发，直至目标设备。采用所述双向冗余双环网通信方式，能保证同一数据在两个相反的方向上，通过双环网进行转发，从而使目标设备能以最快的速度接收到报文，充分保障了保护装置子机间通信的及时性和可靠性。
[0056] 优选地，所述记录待检测就地化分布式元件保护装置的信息包括记录待检测就地化分布式元件保护装置的动作信号和告警信息。
[0057] 优选地，在所述检测就地化分布式元件保护装置的系统中设置故障点位置是指设置母线模拟单元的故障点FD4、FD5、FD7、FD8和FD10，三绕组变压器模拟单元高压侧区内故障点FD18、中压侧区内故障点FD21、中压侧区外故障点FD25、低压侧区内故障点FD20、低压侧区外故障点FD26、变压器匝间故障点FD19，输电线路模拟单元线路上故障点FD1和FD9。
[0058] 优选地，所述模拟待检测就地化分布式元件保护装置的现场运行方式，检测每个故障点下的故障包括检测每个故障点的单相故障、相间故障、相间接地故障、三相故障、匝间故障和断路器失灵。
[0059] 已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的
专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
[0060] 通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
[0061] 本领域内的技术人员应明白，本
申请的实施例可提供为方法、系统、或
计算机程序产品。因此，本申请可采用完全
硬件实施例、完全
软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘
存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0062] 本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方
框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程
数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中
指定的功能的装置。
[0063] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0064] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0065] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行
修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
