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《上海交通大学》 2009年
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基于RTDS的微机保护实时仿真系统研究

杨星星  
【摘要】: 长期以来,人们在电力一次系统仿真方面做了大量研究,电力系统数字仿真已发展为一门比较成熟的学科。但在继电保护等二次系统数字仿真方面的研究工作则相对较少。近年来,由于高压直流输电技术(HVDC)和灵活交流输电技术(FACTS)不断引进电力系统中,对电力二次系统数字仿真技术提出了更高的要求,基于这方面的研究也逐渐得到了重视。 传统方式下建立的保护仿真模型都是离线、开环的。由于在整个仿真过程中一次系统与保护、控制系统不能实时相互反馈,故难以反映实际系统的动态特性。基于RTDS的微机保护仿真系统依靠强大的并行处理能力,可以同时仿真电力一次系统和保护系统,实现真正的实时、闭环仿真。仿真结果更接近于系统真实运行情况,可以大大提高微机保护研发、分析和测试的效率。 本文分析了微机保护实时闭环仿真系统的研究意义,指出其具有较高的应用价值,可以作为研究平台、事故分析平台、试验测试平台以及教学培训平台;分析了微机保护仿真系统的两种典型应用方式,并对比研究了各种方式的优缺点;分析了基于RTDS的微机保护闭环实时仿真系统的硬件架构和软件架构,提出利用集成化和模块化的思想开发保护组件,保护功能单元中对组件的划分方法依照IEC 61850标准。并以方向元件、选相元件和启动元件为例,详细说明了基于RTDS的微机保护实时仿真组件技术。 实时数字仿真系统对仿真步长有着严格的要求,其主要取决于所研究对象的频率范围。但是,RTDS无法为一次系统和控制子系统指定不同的仿真步长,这就迫使保护仿真必须在最小时间步长(50~60 us )内完成。由此带来的问题是,或者保护仿真无法达到实时性的要求,或者导致大量重复计算。本文创新性的提出多线程技术原理,将复杂的控制系统算法模块化,通过对线程的合理调度和相继运行,实现将控制算法跨越多个仿真步长计算,从而有效的解决了以上问题。 本课题基于RTDS平台,开发了一套完整的数字式超高压方向纵联保护仿真系统;本文提出利用CBuilder自定义组件技术开发微机保护仿真模型,大大提高了微机保护实时仿真系统的稳定性和工程开发的灵活性,并最终开创性的实现了实时闭环仿真测试。 另外,本课题引入基于脚本的自动化测试技术,实现了在RTDS平台上对微机保护实时仿真系统的全自动化测试,有效提高了测试的效率和准确度,具有较高的研究意义和推广价值。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TM774

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