[發明專利]一種基于IEC61850的繼電保護實時數字動態模擬試驗系統

有效

• 申請號: 201310625051.9
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103616592A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 劉濤;梁偉;韓磊;杜明;楊曉靜
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網天津市電力公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

技術領域

本發明屬于電力領域，涉及電力系統實時數字仿真試驗，尤其是一種基于IEC61850的繼電保護實時數字動態模擬試驗系統。

背景技術

隨著計算機網絡、光纖技術的發展，以電子式互感器為基礎并基于IEC61850標準的數字化變電站技術開始應用于電力系統，隨之，保護裝置也隨之發生變化，新型數字化保護應運而生。在數字化變電站中，繼電保護及其它二次裝置的輸入信號不再是傳統的模擬量信號，而是利用電子式互感器及合并單元直接獲取的數字量信號，然后通過以太網交換機發送至繼電保護等二次裝置。傳統的保護測試裝置和測試方法已不能滿足現有的測試需求，尤其是對數字保護通信性能方面的測試，而這又是數字化保護測試的重點之一。

目前，已有很多保護廠商都推出了具有各種測試功能的保護測試儀，但保護測試儀通常為靜態測試，且測試目標為單一保護，一般不進行多個保護聯動的測試。RTDS數字仿真裝置是由加拿大Manitoba高壓直流(HVDC)研究中心開發的專門用于實時電力系統研究的數字動模系統，利用其搭建的測試系統可對保護進行動態實時閉環測試，測試結果相對保護測試儀更加符合實際的電力系統運行狀態。由于國內各個保護生產廠家對IEC61850的理解都不盡相同，其設備的數據格式也都不相同，因此，需要設計開發符合特定數字接口的規約轉換裝置以保證數據可以在RTDS（實時數字仿真器）仿真系統和智能設備之間進行交換，并在此基礎上構成基于IEC61850的繼電保護數字動態模擬試驗系統。

通過檢索，尚未發現與本發明申請相同的公開專利文獻。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種能夠完成數據采集、數據交換、數據處理的基于RTDS的數字化繼電保護設備的測試接口，與RTDS、上位機以及被測試的數字化繼電保護設備共同組成的基于IEC61850的繼電保護數字動態模擬試驗系統。

本發明解決技術問題所采用的技術方案是：

一種基于IEC61850的繼電保護實時數字動態模擬試驗系統，包括上位機、電力系統實時數字仿真器、被測試數字化繼電保護設備和數據接口，上位機通過符合TCP/IP協議的報文實現與數據接口的通信；電力系統實時數字仿真器將各節點電壓、電流信息以符合IEC61850標準的SV數據報文通過RTDS的光模塊輸出，同時電力系統實時數字仿真器以符合IEC61850標準的GOOSE數據報文實現與被測設備的跳閘控制信號雙向傳輸；被測試數字化繼電保護設備用于響應RTDS以及數據接口的動態行為，通過由數據接口輸出的SV報文實時分析計算一次側采樣數據，實現對一次側系統監控，并接收來自電力系統實時數字仿真器、通過數據接口中轉的反映斷路器狀態的GOOSE報文，并根據系統狀態，在一次故障情況下通過數據接口中轉，向電力系統實時數字仿真器發送包含斷路器跳、合閘命令的GOOSE報文；數據接口作為RTDS與數字化繼電保護設備的連接橋梁，進行SV報文和GOOSE報文的轉換處理，以實現RTDS與被測設備的數據通信，在規約轉換的同時，通過對報文具體字段的修改、對報文收發的控制實現常見通信故障的模擬仿真。

而且，所述數據接口上級與RTDS連接，將RTDS仿真模擬輸出的數字信號通過規約轉換環節、通信故障發生環節處理后，將符合IEC618509-1或9-2規約的報文發送給被測試數字化繼電保護設備，規約轉換模塊主要由以太網模塊和微控制單元構成。

而且，所述以太網模塊選擇了基于Socket模式、能夠分別控制不同層協議的W5100芯片，并采用光模塊SFP來作為光纖收發器。

而且，所述上位機采用型號為LenovoR60的PC機。

而且，所述電力系統實時數字仿真器由加拿大Manitoba高壓直流(HVDC)研究中心開發，其型號為06IP-088CA。

而且，所述被測試數字化繼電保護設備選用江蘇金智科技股份有限公司研發的iPACS-5931DA(B)型超高壓輸電線路成套保護裝置。

本發明的優點和積極效果是：

本發明針對目前RTDS中IEC61850模塊與國內數字化繼電保護設備報文數據格式不一致的問題，利用高通信精度芯片并結合Verilog程序設計，開發出了能夠完成數據采集、數據交換、數據處理的基于RTDS的數字化繼電保護設備的測試接口，與RTDS、上位機以及被測試的數字化繼電保護設備共同組成了基于IEC61850的繼電保護數字動態模擬試驗系統，通過天津電網內某智能變電站內220kV線路數字化保護裝置的閉環測試研究及試驗，發現本發明完全滿足工程實際需要。

附圖說明