[发明专利]一种基于数字孪生的继电保护设备数字化仿真系统

权利要求书

1.一种基于数字孪生的继电保护设备数字化仿真系统，其特征在于，包括孪生数据采集模块、数字孪生建模模块、数字孪生仿真推演模块、继电保护健康状态评价模块；

所述孪生数据采集模块用于获取一次系统数据信息；

所述数字孪生建模模块用于建立二次保护设备数字孪生模型，所述数字孪生建模模块的输入数据为所述一次系统数据信息；

所述数字孪生仿真推演模块用于构建电网系统运行故障仿真模型，并基于所述二次保护设备数字孪生模型，对继电保护设备进行仿真分析，预测下一次的保护动作；

所述继电保护健康状态评价模块用于分析继电保护历史自检信息，以及对继电保护健康状态进行分析，并基于分析结果仿真继电保护在对应工况下的动作行为；

所述二次保护设备数字孪生模型包括人机交互子系统、继电保护仿真子系统和一次系统仿真子系统；

所述人机交互子系统用于显示仿真信息，以及人机交互控制；

所述继电保护仿真子系统用于进行线路保护装置仿真建模，建立线路保护仿真模型；

所述一次系统仿真子系统用于进行母线保护装置仿真建模，建立母线保护仿真模型；

所述一次系统仿真子系统包括比率制动式电流差动保护数字孪生子系统、母联充电保护数字孪生子系统、母联过流保护数字孪生子系统、母联失灵保护及母联死区保护数字孪生子系统和断路器失灵保护数字孪生子系统；

所述比率制动式电流差动保护数字孪生子系统用于根据差动电流通得到差流幅值，以及根据制动电流得到差流幅值，再应用比率制动式母线差动保护动作方程搭建比率差动元件模型；

所述母联充电保护数字孪生子系统用于当母联任一相电流大于充电保护电流定值时，跳开母联断路器，且不经复合电压闭锁；

母联过流保护数字孪生子系统用于当母联支路任一相电流大于母联过流定值时，经过两端延时，构成两段式母联过流保护，以及当母联零序电流大于母联零序过流定值时，经过两端延时，构成两段式母联零序过流保护；

所述母联失灵保护及母联死区保护数字孪生子系统用于当母联电流超出保护定值时，跳开母线上连接的所有支路，以及跳开健全段母线上的所有支路；

所述断路器失灵保护数字孪生子系统用于故障母线上连接的所有支路断路器全都跳开。

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的继电保护设备数字化仿真系统，其特征在于，

所述线路保护仿真模型包括阶段式电流保护数字孪生子系统、距离保护数字孪生子系统和纵联电流差动保护数字孪生子系统；

所述阶段式电流保护数字孪生子系统用于从暂态仿真结果分离出三相电流数据，并根据所述三相电流数据与整定电流值的比较结果，输出动作信号；

所述距离保护数字孪生子系统用于从暂态仿真结果分离出三相电压电流数据，基于所述三相电压电流数据得到测量阻抗，根据所述测量阻抗与整定阻抗的比较结果，输出动作信号；

所述纵联电流差动保护数字孪生子系统用于从暂态仿真结果分离出双端三相电流数据，根据所述双端三相电流数据与差动继电器的动作方程，输出动作信号。

3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的继电保护设备数字化仿真系统，其特征在于，

所述阶段式电流保护数字孪生子系统包括故障暂态仿真单元、算法单元、启动元件、电流保护Ⅰ段单元、电流保护Ⅱ段单元和电流保护Ⅲ段单元；

所述阶段式电流保护数字孪生子系统输出动作信号的过程包括：

由故障暂态仿真单元得到所述暂态仿真结果，从所述暂态仿真结果中分离出所述三相电流数据；所述启动元件判断所述三相电流数据符合启动判据时，判定发生故障，所述算法单元利用傅氏算法对所述三相电流数据进行滤波处理，处理后的所述三相电流数据分别进入所述电流保护Ⅰ段单元、所述电流保护Ⅱ段单元和所述电流保护Ⅲ段单元，并与所述整定电流值分别进行比较，根据比较结果分别按照动作时限输出动作信号。