本發明涉及電力系統保護與控制領域，具體講涉及一種基于RTDS智能化安控系統的檢測方法及系統。

背景技術：

隨著我國智能電網的建設和發展，越來越多的新建及改造變電站已升級為以SV采樣和GOOSE跳閘為重要特征的智能變電站。因此，安全穩定控制裝置也隨之實現智能化，即滿足IEC61850標準規范的智能化安穩控制裝置。同時，由于安全穩定控制系統在電力系統中的作用至關重要，是電力系統第二道安全防線的主要設備和載體。因此，其整體動態性能的檢測顯得至關重要。長久以來，由于安全穩定控制系統通常涉及電力系統元件設備數量多，系統網架結構相關復雜，因此利用物理動態模擬系統實現安穩系統檢測存在建模復雜，系統結構及方式的調整和變化不夠靈活，輸出的模擬量受互感器模型數量限制等缺點。

因此，安穩系統整體性能檢測通常由安穩控制裝置專用模擬檢測裝置實現，但是專用裝置無法真實地模擬實際電力系統的動態過程，和動態擾動過程中所有輸入量值之間相互動態變化的影響關系。無法準確詳盡地將系統中可能存在的各種故障和擾動工況進行模擬。

近年來，實時數字仿真儀RTDS作為實時數字仿真的重要工具，越來越多地被電力工作者采用，相應的也開展了相關實際工程的整體性能閉環檢測。智能化變電站的采樣和跳閘方式及外回路連接方式與常規變電站有很大的區別。目前智能站繼電保護的檢測已大量開展，包括依托物理動模和數字動模開展了多個結合實際智能變電站工程的檢測。但是，相比于智能站的繼電保護裝置，智能化安控裝置具有跨間隔、跨電壓等級、系統中涉及的裝置及輸入輸出量多等特點。

由于智能化安控系統尚處于初始應用和研發階段，因此沒有現有的規范化智能化安控系統閉環檢測方法可以遵循。現有的常規采樣安控裝置檢測是依托實際安控系統實施工程開展檢測。沒有統一的針對標準功能模塊的檢測方法可依據。也沒有針對智能化采樣環節的專項檢測。

因此，需要提供一種閉環檢測方法來滿足現有技術的需要。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供本申請介紹一種基于RTDS智能化安控系統的檢測方法及系統，其檢測方法包括步驟：1)建立RTDS仿真模型；2)選擇檢測系統；3)智能化檢測，若滿足技術要求，則繼續執行，若不滿足，返回智能化檢測；4)基本功能模塊檢測，若基本功能正確，則繼續執行，若不正確，返回基本功能模塊檢測；5)整體策略檢測，若策略執行正確，則完成檢測，若不正確，返回整體策略檢測。

步驟1)包括：從RTDS元件庫中選取元件建立所述RTDS仿真模擬系統，并根據設備參數輸入數字模擬元件參數。

步驟3)中的智能化檢測包括：合智一體異常檢測、SV異常檢測、GOOSE異常檢測、網絡壓力檢測和同步信號異常檢測。

步驟4)中的基本功能模塊檢測包括：運行方式識別判據檢測、啟動判據檢測、裝置異常判據檢測、跳閘判據檢測和過載判據檢測。

整體策略檢測包括：5.1)按策略表項進行逐條檢測；5.2)檢測從故障發生到安控系統執行站出口的整組動作延；5.3)檢測執行端主閉鎖和輔閉鎖是否正確；5.4)檢測主切換和輔切換是否正常。

其檢測系統包括：帶功放的合并單元式智能終端RTDS檢測系統、帶GTNET板卡的RTDS檢測系統或帶專用轉換裝置的RTDS檢測系統。

帶功放的合并單元式智能終端RTDS檢測系統包括：模擬量輸出板卡、數字量輸出板塊、數字量輸入板卡；模擬量輸出板卡經功率放大器與第一合智一體裝置相連，第一合智一體裝置基于IEC 61850-9 SV協議與安穩控制系統子站相連；數字量輸出板塊經第一開關量轉換裝置與n個合智一體裝置相連，n個合智一體裝置基于IEC 61850-9 GOOSE協議經過程層交換機與安穩控制系統子站相連；數字量輸入板卡經第二開關量裝換裝置與第二合智一體裝置相連，第二合智一體裝置基于IEC 61850-9 GOOSE協議與安穩控制系統執行站相連。

帶GTNET板卡的RTDS檢測系統包括3個GTNET板卡；第一GTNET板卡基于IEC 61850-9 SV協議與安穩控制系統子站相連；第二GTNET板卡基于IEC 61850-9 GOOSE協議經過程層交換機與安穩控制系統子站相連；第三GTNET板卡基于IEC 61850-9 GOOSE協議與安穩控制系統執行站相連。

帶專用轉換裝置的RTDS檢測系統包括：3個PB5核心處理器卡；第一PB5核心處理器卡與第一智能站信號轉換裝置相連，第一智能站信號轉換裝置基于IEC 61850-9 SV協議與安穩控制系統子站相連；第二PB5核心處理器卡與第二智能站信號轉換裝置相連，第二智能站信號轉換裝置基于IEC 61850-9 GOOSE協議與安穩控制系統子站相連；第三PB5核心處理器卡與第三智能站信號轉換裝置相連，第三智能站信號轉換裝置基于IEC 61850-9 GOOSE協議與安穩控制系統執行站相連。

安穩控制系統子站利用2M光纖分別與安穩控制系統執行站和安穩控制系統主站相連。

與最接近的現有技術比，本發明提供的技術方案具有以下有益效果：

1、本發明針對智能化采樣環節進行專項檢測，以保障智能化安控系統安全可靠地投入實際系統運行。

2、本發明基于RTDS閉環檢測方法所搭建的閉環系統平臺，實現了對智能化安全穩定控制系統的整體性能進行動態測試。

3、本發明實現了對智能化安控SV采樣、GOOSE跳閘環節、系統軟件的各標準功能模塊及系統整體策略執行效果的全面檢測。

4、本發明實現了對智能化安全穩定控制系統的整體性能進行動態檢測，并對智能化采樣和跳閘環節進行全面動態檢測，彌補了智能站安控系統的檢測空白。

5、本發明實現了對標準功能模塊的標準化檢測，提高現有安控系統的檢測效率。

附圖說明

圖1為本發明的智能化安控閉環檢測流程圖；

圖2為本發明安穩控制系統的閉環檢測連接示意圖；

圖3為本發明安穩控制系統的閉環檢測連接示意圖；

圖4為本發明安穩控制系統的閉環檢測連接示意圖；

圖5為本發明安穩控制系統的閉環檢測模擬系統典型接線圖；

圖6為本發明實施例中的信息流示意圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發明的技術方案做進一步詳細說明。

如圖1所示，本發明的整體檢測流程包括步驟：

1.建立RTDS仿真模型

選取典型檢測系統，確保可以將所有策略都驗證到。

從RTDS元件庫中選取建立仿真模擬系統所需的電力系統元件，并根據實際工程中設備參數輸入相關數字模擬元件參數。

2、檢測系統連接

根據不同的條件和需求從三種檢測系統搭建方式中選取一種。

1)RTDS+功放+合并單元+智能終端

如圖2所示，該模式最接近實際運行，包括：模擬量輸出板卡GTAO、數字量輸出板塊GTDO、數字量輸入板卡GTDI；其可以進行二次系統整體檢測及SCD文件檢測等，但接線復雜，特別是當線路保護涉及線路對端保護的配合時，需要集成檢測現場具備對側保護設備。

2)RTDS+GTNET卡

如圖3所示，該模式在現有RTDS仿真系統中需要配置RTDS公司的配套IEC61850SV及GOOSE規約轉換板卡，網絡信息交換板卡GTNET卡。優點是簡化了試驗接線，可以直接將系統中的電氣量換為滿足條件的數據送出給被試的安全穩定控制系統。無需外接合并單元和智能終端就可完成智能化安全穩定控制裝置的檢檢測驗。缺點是由于需要輸出的電氣量跨間隔且數量多，因此要配置多塊GTNET板卡。

3)RTDS+專用轉換裝置

如圖4所示，該模式下無需再配置RTDS的GTNET板卡，而是采用外部專用轉換裝置對RTDS的內部數據進行規約轉換和處理。同時，該裝置具有對輸出信息進行針對性加工，可實現專項檢測。

該裝置通過接受RTDS的FPGA模塊輸出的數據，通過自行開發軟、硬件對數據進行再加工后，高速傳遞給被試的智能化安控裝置，從而實現閉環在線檢測。

3、智能化相關檢測

與智能化安穩控制系統中智能化(也稱數字化)部分相關的檢測包括合智一體異常檢測、SV異常檢測、GOOSE異常檢測、網絡壓力檢測和同步信號異常檢測。

1)合智一體異常檢測

檢測合智一體裝置異常時整個安控系統的動作行為，包括的項目有合智一體裝置重啟或失電、合智一體裝置同步光纖斷開、數據光纖斷開等，觀測整個安控系統在上述異常情況下的動作情況是否正確。

2)SV異常檢測

SV信號異常包括：品質異常、檢修處理機制、延時及補償、數據畸變、斷鏈、丟幀、異常大數、采樣間隔變化等，具體檢測方法如下：

對于數字量直接采樣的安全穩定控制裝置，設定不同SV報文具有不同的額定延時，檢查被試裝置中不同SV之間電流和電壓的相角差。

模擬合并單元的A/D連續發送異常采樣數據(采樣值品質位有效)，包括電流采樣值連續、不連續畸變放大，電壓采樣值連續、不連續畸變縮小等，異常數據值達到裝置元件的動作門檻。

模擬合并單元發送采樣值出現品質位無效和檢修的情況，施加激勵量，檢測裝置功能。

分別模擬電流、電壓合并單元，分別每個周波丟1幀和連續丟2幀數據，觀察裝置運行工況，從而驗證采樣數據丟幀對裝置功能的影響。

分別模擬電流、電壓合并單元，每個周波出現10點異常大數和80點異常大數。異常大數電流為50A，電壓為100V。觀察裝置運行工況，從而驗證單A/D采樣點異常大數對裝置功能的影響

分別模擬電流、電壓合并單元，每10個采樣點，抖動一次，抖動時間分別為9μs、11μs，檢查采樣間隔變化后對裝置的影響。

3)GOOSE異常檢測

GOOSE異常檢測包括：斷鏈、檢修、延遲。具體檢測方法如下：

上電后的設備能正確發送當前數據的GOOSE報文，數據幀發送正確，無誤碼；使GOOSE參數設置錯誤，檢查被測裝置是否處理；拔出GOOSE光纖，檢查GOOSE斷鏈是否能正確上報；在GOOSE網交換機上接收數字化安自裝置發出的GOOSE報文，檢查GOOSE報文是否在雙網上正確運行；檢查GOOSE發送間隔，發送序號是否符合標準。

分別模擬各種情況令智能化安自裝置發出相應的GOOSE信號，使用檢測儀(或智能終端)接收數字化安全穩定自動裝置發出的GOOSE信號，檢查結果是否正確。

GOOSE開入的延時檢測，可以在觸發被測IED的某一開入接點的同時觸發GOOSE變位報文，用對比被測IED的該接點開入時間和GOOSE報文輸入的時間來評估時間差。

4)網絡壓力檢測

通過模擬網絡風暴，檢查安控系統的動作情況及發生策略表中所列故障時安控系統的動作行為,包括：非訂閱報文網絡壓力檢測、訂閱報文網絡壓力檢測、訂閱報文網絡壓力極限檢測。

壓力檢測的具體檢測方法如下：

在原有網絡數據流量的基礎上使用網絡檢測儀通過交換機對組網口分別施加非訂閱GOOSE、SV、ARP等類型的報文，注入流量(100M-實測基礎流量)，網絡壓力持續時間不小于2min。網絡壓力持續過程中，模擬與各訂閱GOOSE控制塊報文相關故障，查看安全穩定控制裝置動作情況。非訂閱GOOSE壓力報文變化類型可設置為重復報文(stNum不變，sqNum不變)、心跳報文(stNum不變，sqNum遞增)、變位報文(stNum遞增，sqNum為0，通道無變化)，SV報文為重復報文(smpCnt不變，報文內容不變)。

在原有網絡數據流量的基礎上使用網絡檢測儀通過交換機對安全穩定控制裝置組網口施加單個或多個訂閱GOOSE報文，網絡壓力持續時間不小于2min。網絡壓力持續過程中，模擬各訂閱GOOSE控制塊報文相關的故障，查看安全穩定控制裝置動作情況。

5)同步信號異常檢測

通過斷開外部對時光纖模擬時鐘不穩定，檢查安控系統的動作情況及同時發生策略表中所列故障時安控系統的動作行為。具體檢測方法如下：

模擬電流合并單元同步信號丟失導致同步異常、及恢復同步過程，并在同步異常及恢復過程中分別模擬導致安控動作的故障工況；

模擬電壓合并單元同步信號丟失導致同步異常、及恢復同步過程，并在同步異常及恢復過程中分別模擬導致安控動作的故障工況；

模擬合并單元間不同步及恢復同步過程，并在不同步及恢復同步過程中分別模擬導致安控動作的故障工況。

4、開展基本/標準功能模塊檢測

安全穩定控制裝置的運行方式識別判據、啟動判據、裝置異常判據、跳閘判據，過載判據等基本功能模塊的檢測。

運行方式識別，電氣量與開關量一致及不一致情況模擬；

啟動包括：近端故障、遠端故障、系統其它擾動；

裝置異常：PT斷線、CT斷線；

跳閘判據：單永故障、相間故障、有保護動作信號、無保護動作信號；

過載判據：模擬潮流超過過載定值。

5、整體策略執行正確性檢測

按策略表項進行逐條檢測。滿足策略表動作前工況，模擬故障或正常操作使動作條件滿足。

檢測從故障發生到安控系統執行站出口的整組動作延時，該延時包括合智一體延時及安控系統動作延時。

執行端主、輔閉鎖是否正確。主、輔切換是否正常。

如圖5和6所示的最佳實施例，說明如下內容：

1)構成產品所必須的元器件、零部件；2)這些元器件、部件之間的如下相互“配置”關系：a.元器件、部件間通過導線連接的關系，或者元器件、部件間由電信號傳遞形成的連接關系或者部分元器件、部件間通過導線連接，部分元器件、部件間由電信號傳遞形成連接關系；b.這些元器件、部件必須連接構成電回路；3)整個電路產品中各元器件和部件等的功能；4)圖5中電路信號的傳遞過程等。

按以下步驟和方法開展閉環實時檢測：

1)在RTDS中選取相應的電力系統元件，并按實際參數進行建模：

整套安控系統包括B站、E站配置的安全穩定控制裝置，實現電氣量采集和運行狀態的計算及安穩控制策略的匹配與決策；

電廠1、電廠2、電廠3各配置的安全穩定控制裝置接受B站安全穩定控制裝置的命令，結合本地信息和機組運行狀態實現切機策略的執行；

各廠站通過2M通道交換信息。

2)本系統中模擬量以SV采樣，開關量以GOOSE信號傳輸；

3)試驗項目包括：

①開展SV和GOOSE相關檢測：

智能化安穩控制系統中智能化(也稱數字化)部分相關的檢測包括合智一體異常檢測、SV異常檢測、GOOSE異常檢測、網絡壓力檢測和同步信號異常檢測。

②開展標準化功能模塊檢測，包括：啟動元件，電力系統元件投停判別，故障判別等。

③開展整體策略檢測：

當特高壓線路L3和L4發生N-2故障后，則低壓線路L1、L2和變壓器T1可能會發生過載，因此，需要切除策略表中的電廠1、電廠2及電廠3的發電機。

正常運行時，B站的安控裝置通過監測正常運行時線路L3和L4的電氣量，計算B站與C站斷面的傳輸功率，E站安控裝置通過監測正常運行時線路L1和L2的電氣量，計算A站與E站斷面的傳輸功率。

試驗中，模擬L3和L4線路發生跨線故障，跳開兩回線斷面，B站安控裝置通過監測線路的電氣量及開關CB37和CB38的狀態檢測到此N-2故障；同時，結合E站安控裝置發來的L1和L2斷面的功率測量值，按策略表發出適當的切機命令給各廠站端的安控裝置。

電廠側安控裝置，按所監測到的正常運行時的各臺發電機的出力，及接收到的切機總量命令，按即定的原則從大到小或按編號順序進行發電機的切除，并檢測從故障發生到安控裝置執行站出口的整組動作延時時間。

最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，所屬領域的普通技術人員參照上述實施例依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發明的權利要求保護范圍之內。