專利名稱：光纖通道保護(hù)同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置試驗(yàn)方法，具體講是涉及一種對各種光纖 通道保護(hù)裝置進(jìn)行模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)方法，用于開展光纖通道異常對各種原 理保護(hù)裝置的試驗(yàn)分析研究，包括分相電流差動保護(hù)、縱聯(lián)距離保護(hù)、縱聯(lián)方向保護(hù)等，能 為研究光纖通道對保護(hù)影響的試驗(yàn)提供有效的試驗(yàn)方法。屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖分相電流差動保護(hù)具有整定簡單、靈敏度高、勿需選相、抗干擾能力強(qiáng)、不受 系統(tǒng)振蕩及負(fù)荷電流影響等優(yōu)點(diǎn)，成為輸電線路保護(hù)的主流產(chǎn)品，在高、中和低電壓等級的 輸電線路中都得到了廣泛應(yīng)用。但是，光纖差動保護(hù)對光纖通道的依賴性很強(qiáng)，對通道延 時(shí)、通道中斷、通道衰耗和通道誤碼率均有嚴(yán)格的要求。另外，光纖通道比較脆弱，熔接不 好、接頭接觸等原因都會影響通道的傳輸質(zhì)量。目前，光纖分相電流差動保護(hù)在投運(yùn)及定檢時(shí)主要對保護(hù)裝置的功能和回路進(jìn)行 檢驗(yàn)，對通道測試內(nèi)容很少，或者由于條件限制，對通道測試不夠充分。大部分只是利用光 功率計(jì)，對保護(hù)裝置的發(fā)光功率和對側(cè)傳過來的光纖收信功率進(jìn)行簡單測量，部分網(wǎng)、省局 通過運(yùn)行通訊設(shè)備(SDH)對通道進(jìn)行試驗(yàn)，此方法雖然具有真實(shí)、系統(tǒng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但試驗(yàn) 周期比較長，測試不全面，通道的關(guān)鍵指標(biāo)不能量化。通道延時(shí)(尤其是收發(fā)不對稱延時(shí))、 嚴(yán)重誤碼、通道中斷等方面對保護(hù)裝置性能的影響不能進(jìn)行充分測試，給電力系統(tǒng)的安全 運(yùn)行帶來一定的隱患。對光纖通道保護(hù)忍受通道異常的能力測試具有明顯的現(xiàn)實(shí)意義，為此，國內(nèi)學(xué)者 開展了比較深入的研究。方法1 李瑞生的《光纖電流差動保護(hù)與通道試驗(yàn)技術(shù)》(北京中 國電力出版社，2006)和方法2 倪偉東，李瑞生，李錚峰的《光纖電流差動保護(hù)通道試驗(yàn)及 研究》(繼電器，2005，33(8) 68-70)均提到光纖通道試驗(yàn)測試方法，但是只講述通道維持 在異常情況，再模擬系統(tǒng)故障，沒有涉及同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的測試技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決光纖通道保護(hù)現(xiàn)有通道測試技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種對光 纖通道保護(hù)裝置進(jìn)行模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)方法，適用于各種原理的光纖通道保 護(hù)裝置的試驗(yàn)分析，能為研究光纖通道對保護(hù)影響的試驗(yàn)提供有效的試驗(yàn)技巧和具體試驗(yàn) 方法。本發(fā)明通過電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)控制系統(tǒng)故障發(fā)生時(shí)刻，故障后電流功率 放大器輸出故障電流并接入過流繼電器，過流繼電器動作并經(jīng)時(shí)間繼電器設(shè)定的動作延時(shí) 后由輔助接點(diǎn)觸發(fā)并啟動通信誤碼發(fā)生儀，系統(tǒng)故障后緊接著能加入通道異常行為。從而 能對光纖通道保護(hù)同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常行為。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種光纖通道保護(hù)同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)方法，其特征在于包括
3以下步驟1)在實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)上，根據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 871-2004《電力系統(tǒng)繼電保 護(hù)產(chǎn)品動模試驗(yàn)》，搭建220kV中距離雙回線輸電系統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ停?)仿真系統(tǒng)輸出模擬量小信號，經(jīng)過電流、電壓功率放大器接入光纖通道保護(hù)裝 置，同時(shí)把設(shè)置的故障相電流信號串聯(lián)接入過流繼電器，將保護(hù)跳閘信號接入模擬斷路器 后返回給實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?)保護(hù)裝置的光纖通道中串聯(lián)接入通信誤碼發(fā)生儀，過流繼電器動作接點(diǎn)接入時(shí) 間繼電器，時(shí)間繼電器延時(shí)動作后輔助接點(diǎn)閉合觸發(fā)并啟動誤碼發(fā)生儀的起始接點(diǎn)，通過 通信誤碼發(fā)生儀改變光纖通道的傳輸質(zhì)量；4)根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目需要，在通信誤碼發(fā)生儀中設(shè)置通道異常行為，包括通道中斷、疊 加誤碼、疊加延時(shí)、同時(shí)疊加誤碼和延時(shí)等，等待時(shí)間繼電器返回接點(diǎn)來觸發(fā)本裝置；5)啟動仿真系統(tǒng)，在設(shè)定的故障時(shí)刻模擬系統(tǒng)故障，故障電流經(jīng)過流繼電器、達(dá)到 時(shí)間繼電器設(shè)定延時(shí)后觸發(fā)啟動誤碼發(fā)生儀，由時(shí)間繼電器延時(shí)設(shè)定值決定通道異常的加 入時(shí)刻，達(dá)到同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)效果。光纖通道保護(hù)同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)方法，其特征在于在所步驟 2)中，將故障相電流串聯(lián)接入過流繼電器的條件為接入電流持續(xù)大于整定值，達(dá)到時(shí)間 繼電器設(shè)定的延時(shí)則時(shí)間繼電器動作，閉合相應(yīng)接點(diǎn)。光纖通道保護(hù)同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)方法，其特征在于過流繼電 器持續(xù)動作，達(dá)到時(shí)間繼電器的設(shè)定延時(shí)后，時(shí)間繼電器的相關(guān)輔助接點(diǎn)才動作。光纖通道保護(hù)同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)方法，其特征在于所步驟5) 中，時(shí)間繼電器返回接點(diǎn)觸發(fā)誤碼發(fā)生儀的起始按鈕，過流繼電器動作并經(jīng)時(shí)間繼電器設(shè) 定延時(shí)后的常開接點(diǎn)動作接入誤碼發(fā)生儀的起始接點(diǎn)，達(dá)到啟動通信誤碼發(fā)生儀的目的。光纖通道保護(hù)同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)方法，其特征在于所述過流 繼電器定值可整定為保護(hù)裝置二次額定電流的0. 8倍，時(shí)間繼電器延時(shí)定值可根據(jù)需要整 定，一般為0-30ms之間。光纖通道保護(hù)同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)方法，其特征在于所述通道 異常行為包括通道中斷、疊加誤碼、疊加延時(shí)、同時(shí)疊加誤碼和延時(shí)等。本發(fā)明的有益效果是在模擬電力系統(tǒng)故障的同時(shí)，能可靠控制光纖通道的各種 異常行為。本發(fā)明具有很強(qiáng)的實(shí)用性，適用于各種原理的光纖通道保護(hù)裝置的試驗(yàn)分析，能 為研究光纖通道對保護(hù)影響的提供有效的試驗(yàn)方法。


圖1是220kV雙回線輸電系統(tǒng)仿真模型；圖2是實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)工作流程圖；圖3光纖通道測試系統(tǒng)圖；圖4是利用過流和時(shí)間繼電器控制通信誤碼發(fā)生儀的啟停圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的原理，分下面五個(gè)部分具體敘述
( I )系統(tǒng)仿真模型的搭建驗(yàn)證通道異常情況下保護(hù)裝置的動作行為，需要模擬區(qū)內(nèi)、外短路故障，本試驗(yàn)采 用實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)來完成該部分模擬工作。按照DL/T 871-2004標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)時(shí)數(shù)字仿真 系統(tǒng)上建立了 220kV雙回線輸電系統(tǒng)電磁暫態(tài)模型，系統(tǒng)接線如附圖1所示，N廠經(jīng)220kV 雙回輸電線路與L系統(tǒng)相連，N廠有1號和2號發(fā)電機(jī)組，容量分別為350麗和600麗；N廠 還接有負(fù)荷變壓器，所帶負(fù)荷最大容量為600MW。L側(cè)系統(tǒng)為一地區(qū)等值系統(tǒng)，短路容量分 別為2000MVA，L側(cè)系統(tǒng)中3號機(jī)組容量分別為600麗。輸電線路長度為100km，主要參數(shù)如表1所示，L1線路為被保護(hù)線路，試驗(yàn)時(shí)共設(shè) 置了 2個(gè)故障點(diǎn)被保護(hù)線路中點(diǎn)和N側(cè)保護(hù)反向出口。表1輸電線路主要參數(shù) ( II )保護(hù)設(shè)備接入實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)仿真系統(tǒng)的核心設(shè)備是帶有模擬量小信號輸出的計(jì)算機(jī)機(jī)群，機(jī)群通過實(shí)時(shí)計(jì)算 將數(shù)字量結(jié)果通過D/A轉(zhuǎn)換成電壓小信號，經(jīng)電流、電壓功率放大器放大后輸入到光纖通 道保護(hù)裝置；待測裝置將跳閘信號經(jīng)開關(guān)量輸入輸出單元返回給仿真系統(tǒng)，參見附圖2。(III )通道測試系統(tǒng)的搭建搭建的通道測試系統(tǒng)如附圖3所示，圖中實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)輸出電流電壓模擬信 號給被測保護(hù)裝置，裝置跳間信號返回至仿真系統(tǒng)改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。兩?cè)保護(hù)的光纖通道經(jīng) 過復(fù)用接口盒后均接入光同步傳輸系統(tǒng)，有一側(cè)復(fù)用接口盒和光同步傳輸系統(tǒng)之間接入通 信誤碼發(fā)生儀，用于改變光纖通道的傳輸質(zhì)量。通過通信誤碼發(fā)生儀模擬各種通道異常情 況，考察保護(hù)裝置的動作行為。( IV )通信誤碼發(fā)生儀的啟?？刂圃诖罱ㄍ晗到y(tǒng)仿真模型、通道測試系統(tǒng)后，從仿真系統(tǒng)輸出的模擬量小信號接入 保護(hù)裝置和故障錄波器。事先設(shè)定故障時(shí)刻，仿真啟動并達(dá)到設(shè)定的故障時(shí)刻系統(tǒng)模擬故 障發(fā)生，故障電流經(jīng)過流繼電器，過流繼電器動作引起接點(diǎn)閉合啟動時(shí)間繼電器，達(dá)到時(shí)間 繼電器設(shè)定延時(shí)后繼電器返回觸電閉合觸發(fā)啟動通信誤碼發(fā)生儀，參見附圖4。故障相電流串聯(lián)接入過流繼電器的動作條件是接入電流持續(xù)大于整定值，由時(shí)間 繼電器延時(shí)設(shè)定值決定通道異常的加入時(shí)刻，達(dá)到同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)效 果。( V )仿真結(jié)果和分析A)通道疊加誤碼測試保護(hù)在疊加不同誤碼情況下，發(fā)生區(qū)內(nèi)外金屬性故障時(shí)的動作行為，確定待 測保護(hù)裝置能夠正常工作的最高誤碼率水平。通道疊加的誤碼包括疊加單向誤碼和疊加雙 向誤碼，設(shè)置的誤碼率水平分別為1. 0E-7U. 0E-6U. 0E-5U. 0E-4禾口 1. 0E—3。在圖3的通道中疊加單向(M側(cè)裝置接收通道)和雙向誤碼，且在區(qū)內(nèi)K1和區(qū)外K2點(diǎn)分別設(shè)置A相和 三相金屬性接地故障。B)通道疊加延時(shí)測試通道延時(shí)變化對保護(hù)裝置性能的影響，確定待測保護(hù)裝置能夠正常工作的最 大通道延時(shí)。利用誤碼發(fā)生儀在保護(hù)的發(fā)送和接收通道中同時(shí)疊加相同和不同的通道延 時(shí)，即疊加縱向?qū)ΨQ延時(shí)和橫向不對稱延時(shí)。在圖3的通道中加不對稱延時(shí)，分別在K1、K2 點(diǎn)設(shè)置A相和三相金屬性接地故障；在圖3的通道中加對稱延時(shí)，且在K1點(diǎn)設(shè)置A相金屬 性接地故障，真正的通道對稱延時(shí)需要算上裝置的固有通道延時(shí)。C)通道中斷試驗(yàn)該試驗(yàn)項(xiàng)目用于驗(yàn)證通道短時(shí)中斷、通道恢復(fù)對保護(hù)性能的影響，以及通道長時(shí) 間中斷對保護(hù)性能的影響。前者試驗(yàn)方法是利用誤碼發(fā)生儀在通道中設(shè)置中斷，再次恢復(fù) 正常，同時(shí)模擬區(qū)內(nèi)外金屬性故障；后者是在M側(cè)保護(hù)裝置處拔出光發(fā)回路的光纖FC接頭， 通道中斷時(shí)間超過1分鐘。實(shí)施例本發(fā)明所提試驗(yàn)方法的實(shí)施例如下本試驗(yàn)所用儀器和相關(guān)設(shè)備包括光同步傳輸系統(tǒng)、通信誤碼發(fā)生儀、數(shù)字復(fù)用接 口裝置和線路光纖分相電流差動保護(hù)裝置PSL 603U等，見下表2所示。表2試驗(yàn)所用儀器 在做保護(hù)功能測試試驗(yàn)時(shí)，差動電流定值設(shè)為0. 2A，CT 二次額定電流取1. OA,負(fù) 荷電流為0. 7A，故障后短路電流為32. 4A。在開展通道異常對保護(hù)裝置功能測試前，先測試保護(hù)在通道正常，區(qū)內(nèi)外金屬性 故障時(shí)的典型動作行為，以便為后續(xù)測試結(jié)果提供對比數(shù)據(jù)。(1)通道疊加誤碼測試保護(hù)在疊加不同誤碼情況下，發(fā)生區(qū)內(nèi)外金屬性故障時(shí)的動作行為，確定待 測保護(hù)裝置能夠正常工作的最高誤碼率水平。通道疊加的誤碼包括疊加單向誤碼和疊加雙 向誤碼，設(shè)置的誤碼率水平分別為1. 0E-7U. 0E-6U. 0E-5U. 0E-4和1. 0E-3。在圖3的通 道中疊加單向(M側(cè)裝置接收通道)和雙向誤碼，且在區(qū)內(nèi)K1和區(qū)外K2點(diǎn)分別設(shè)置A相和 三相金屬性接地故障，試驗(yàn)結(jié)果分別見表3和表4。本專利中符號“/”表示保護(hù)不動作。表3通道疊加單向誤碼后發(fā)生區(qū)內(nèi)外接地的試驗(yàn)結(jié)果 (2)通道疊加延時(shí)測試通道延時(shí)變化對保護(hù)裝置性能的影響，確定待測保護(hù)裝置能夠正常工作的最大通道延時(shí)。利用誤碼發(fā)生儀在保護(hù)的發(fā)送和接收通道中同時(shí)疊加相同和不同的通道延 時(shí)，即疊加縱向?qū)ΨQ延時(shí)和橫向不對稱延時(shí)。在圖3的通道中加不對稱延時(shí)，分別在K1、K2 點(diǎn)設(shè)置A相和三相金屬性接地故障，試驗(yàn)結(jié)果見表5。在圖3的通道中加對稱延時(shí)，且在K1 點(diǎn)設(shè)置A相金屬性接地故障，試驗(yàn)結(jié)果見表6。表5通道對稱延時(shí)后發(fā)生區(qū)內(nèi)A相接地試驗(yàn)結(jié)果 表6通道對稱延時(shí)后發(fā)生區(qū)內(nèi)A相接地試驗(yàn)結(jié)果
8 (3)同時(shí)疊加系統(tǒng)故障和延時(shí)試驗(yàn)在系統(tǒng)發(fā)生故障后，過流繼電器動作立即啟動通道所加延時(shí)，即時(shí)間繼電器的動 作延時(shí)設(shè)置為零，保護(hù)裝置動作行為見下面表7表7同時(shí)疊加系統(tǒng)故障和延時(shí)試驗(yàn)的測試結(jié)果 (4)通道中斷試驗(yàn)該項(xiàng)目用于驗(yàn)證通道短時(shí)中斷、通道恢復(fù)對保護(hù)性能的影響，以及通道長時(shí)間中 斷對保護(hù)性能的影響。前者試驗(yàn)方法是利用誤碼發(fā)生儀在通道中設(shè)置中斷，再次恢復(fù)正常， 同時(shí)模擬區(qū)內(nèi)外金屬性故障；后者是在M側(cè)保護(hù)裝置處拔出光發(fā)回路的光纖FC接頭，通道 中斷時(shí)間超過1分鐘。通道長時(shí)間中斷的試驗(yàn)結(jié)果見下面表8。表8通道長時(shí)中斷測試結(jié)果 上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得 的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光纖通道保護(hù)同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)方法，其特征在于包括以下步驟1)在實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)上，根據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 871-2004《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)產(chǎn)品動模試驗(yàn)》，搭建220kV中距離雙回線輸電系統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ停?)仿真系統(tǒng)輸出模擬量小信號，經(jīng)過電流、電壓功率放大器接入光纖通道保護(hù)裝置，同時(shí)把設(shè)置的故障相電流信號串聯(lián)接入過流繼電器，將保護(hù)跳閘信號接入模擬斷路器后返回給實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?)保護(hù)裝置的光纖通道中串聯(lián)接入通信誤碼發(fā)生儀，過流繼電器動作接點(diǎn)接入時(shí)間繼電器，時(shí)間繼電器延時(shí)動作后輔助接點(diǎn)閉合觸發(fā)并啟動誤碼發(fā)生儀的起始接點(diǎn)，通過通信誤碼發(fā)生儀改變光纖通道的傳輸質(zhì)量；4)根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目需要，在通信誤碼發(fā)生儀中設(shè)置通道異常行為，等待時(shí)間繼電器返回接點(diǎn)來觸發(fā)通信誤碼發(fā)生儀；5)啟動仿真系統(tǒng)，在設(shè)定的故障時(shí)刻模擬系統(tǒng)故障，故障電流經(jīng)過流繼電器、達(dá)到時(shí)間繼電器設(shè)定延時(shí)后觸發(fā)啟動誤碼發(fā)生儀，由時(shí)間繼電器延時(shí)設(shè)定值決定通道異常的加入時(shí)刻，達(dá)到同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖通道保護(hù)同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)方法，其 特征在于在所步驟2)中，將故障相電流串聯(lián)接入過流繼電器的條件為接入電流持續(xù)大 于整定值，達(dá)到時(shí)間繼電器設(shè)定的延時(shí)則時(shí)間繼電器動作，閉合相應(yīng)接點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖通道保護(hù)同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)方法，其 特征在于過流繼電器持續(xù)動作，達(dá)到時(shí)間繼電器的設(shè)定延時(shí)后，時(shí)間繼電器的相關(guān)輔助接 點(diǎn)才動作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的光纖通道保護(hù)同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn) 方法，其特征在于所步驟5)中，時(shí)間繼電器返回接點(diǎn)觸發(fā)誤碼發(fā)生儀的起始按鈕，過流繼 電器動作并經(jīng)時(shí)間繼電器設(shè)定延時(shí)后的常開接點(diǎn)動作接入誤碼發(fā)生儀的起始接點(diǎn)，達(dá)到啟 動通信誤碼發(fā)生儀的目的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的光纖通道保護(hù)同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn) 方法，其特征在于所述過流繼電器定值整定為保護(hù)裝置二次額定電流的0. 8倍，時(shí)間繼電 器延時(shí)定值為0-30ms之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的光纖通道保護(hù)同時(shí)模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn) 方法，其特征在于所述通道異常行為包括通道中斷、疊加誤碼、疊加延時(shí)、同時(shí)疊加誤碼和 延時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對光纖通道保護(hù)裝置進(jìn)行模擬系統(tǒng)故障和通道異常的試驗(yàn)方法，通過電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)控制系統(tǒng)故障發(fā)生時(shí)刻，故障后電流功率放大器輸出故障電流并接入過流繼電器，過流繼電器動作并達(dá)到時(shí)間繼電器設(shè)定的動作延時(shí)后輔助接點(diǎn)閉合觸發(fā)并啟動誤碼發(fā)生儀，這樣系統(tǒng)故障后緊接著能加入通道各種異常行為，誤碼發(fā)生儀加入的通道異常行為包括通道中斷、疊加誤碼、疊加延時(shí)、同時(shí)疊加誤碼和延時(shí)等。本發(fā)明在模擬電力系統(tǒng)故障的同時(shí)，能可靠控制光纖通道的各種異常行為。
文檔編號H02H7/00GK101867170SQ20101019715
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者周棟驥, 李修金, 許慶強(qiáng), 鄧潔清, 高磊 申請人:江蘇省電力試驗(yàn)研究院有限公司