[发明专利]一种基于IEC61850的继电保护实时数字动态模拟试验系统

说明书

技术领域

本发明属于电力领域，涉及电力系统实时数字仿真试验，尤其是一种基于IEC61850的继电保护实时数字动态模拟试验系统。

背景技术

随着计算机网络、光纤技术的发展，以电子式互感器为基础并基于IEC61850标准的数字化变电站技术开始应用于电力系统，随之，保护装置也随之发生变化，新型数字化保护应运而生。在数字化变电站中，继电保护及其它二次装置的输入信号不再是传统的模拟量信号，而是利用电子式互感器及合并单元直接获取的数字量信号，然后通过以太网交换机发送至继电保护等二次装置。传统的保护测试装置和测试方法已不能满足现有的测试需求，尤其是对数字保护通信性能方面的测试，而这又是数字化保护测试的重点之一。

目前，已有很多保护厂商都推出了具有各种测试功能的保护测试仪，但保护测试仪通常为静态测试，且测试目标为单一保护，一般不进行多个保护联动的测试。RTDS数字仿真装置是由加拿大Manitoba高压直流(HVDC)研究中心开发的专门用于实时电力系统研究的数字动模系统，利用其搭建的测试系统可对保护进行动态实时闭环测试，测试结果相对保护测试仪更加符合实际的电力系统运行状态。由于国内各个保护生产厂家对IEC61850的理解都不尽相同，其设备的数据格式也都不相同，因此，需要设计开发符合特定数字接口的规约转换装置以保证数据可以在RTDS（实时数字仿真器）仿真系统和智能设备之间进行交换，并在此基础上构成基于IEC61850的继电保护数字动态模拟试验系统。

通过检索，尚未发现与本发明申请相同的公开专利文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种能够完成数据采集、数据交换、数据处理的基于RTDS的数字化继电保护设备的测试接口，与RTDS、上位机以及被测试的数字化继电保护设备共同组成的基于IEC61850的继电保护数字动态模拟试验系统。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种基于IEC61850的继电保护实时数字动态模拟试验系统，包括上位机、电力系统实时数字仿真器、被测试数字化继电保护设备和数据接口，上位机通过符合TCP/IP协议的报文实现与数据接口的通信；电力系统实时数字仿真器将各节点电压、电流信息以符合IEC61850标准的SV数据报文通过RTDS的光模块输出，同时电力系统实时数字仿真器以符合IEC61850标准的GOOSE数据报文实现与被测设备的跳闸控制信号双向传输；被测试数字化继电保护设备用于响应RTDS以及数据接口的动态行为，通过由数据接口输出的SV报文实时分析计算一次侧采样数据，实现对一次侧系统监控，并接收来自电力系统实时数字仿真器、通过数据接口中转的反映断路器状态的GOOSE报文，并根据系统状态，在一次故障情况下通过数据接口中转，向电力系统实时数字仿真器发送包含断路器跳、合闸命令的GOOSE报文；数据接口作为RTDS与数字化继电保护设备的连接桥梁，进行SV报文和GOOSE报文的转换处理，以实现RTDS与被测设备的数据通信，在规约转换的同时，通过对报文具体字段的修改、对报文收发的控制实现常见通信故障的模拟仿真。

而且，所述数据接口上级与RTDS连接，将RTDS仿真模拟输出的数字信号通过规约转换环节、通信故障发生环节处理后，将符合IEC618509-1或9-2规约的报文发送给被测试数字化继电保护设备，规约转换模块主要由以太网模块和微控制单元构成。

而且，所述以太网模块选择了基于Socket模式、能够分别控制不同层协议的W5100芯片，并采用光模块SFP来作为光纤收发器。

而且，所述上位机采用型号为LenovoR60的PC机。

而且，所述电力系统实时数字仿真器由加拿大Manitoba高压直流(HVDC)研究中心开发，其型号为06IP-088CA。

而且，所述被测试数字化继电保护设备选用江苏金智科技股份有限公司研发的iPACS-5931DA(B)型超高压输电线路成套保护装置。

本发明的优点和积极效果是：

本发明针对目前RTDS中IEC61850模块与国内数字化继电保护设备报文数据格式不一致的问题，利用高通信精度芯片并结合Verilog程序设计，开发出了能够完成数据采集、数据交换、数据处理的基于RTDS的数字化继电保护设备的测试接口，与RTDS、上位机以及被测试的数字化继电保护设备共同组成了基于IEC61850的继电保护数字动态模拟试验系统，通过天津电网内某智能变电站内220kV线路数字化保护装置的闭环测试研究及试验，发现本发明完全满足工程实际需要。

附图说明