小电流接地选线装置RTDS仿真测试方案.docx
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小电流接地选线装置RTDS仿真测试方案
小电流接地选线装置RTDS仿真测试方案
为规范南方电网公司(以下简称公司)小电流接地选线装置功能和性能的测试工作,保证检验项目的合理性和准确性,确保采购小电流接地选线装置产品质量满足相关标准和技术要求,特制定本测试方案。
一、试验目的
针对各厂家提供的小电流接地选线装置,按照南方电网小电流接地选线装置送样检测技术标准和产品相关技术标准,通过RTDS仿真和现场录波回放两种方式开展小电流接地选线装置功能和性能测试,确保采购的小电流接地选线装置功能和性能的可靠性,满足装置入网运行要求。
二、RTDS仿真模型
本次测试采用RTDS电源模型,模型包括无穷大电源、变压器、母线、支路、负荷以及控制部分等,RTDS模型如下图1。
暂态法动态模拟系统包括不接地系统和经消弧线圈接地系统两种,小扰动法动态模拟系统只模拟消弧线圈并联中电阻接地系统一种。
图1RTDS模型示意图
(1)无穷大电源通过110/10kV变压器连接10kV的两个母线,I母有8条支路,II母有7条支路。
(2)支路采用RTDS中Pi模型,按照电缆分别占支路100%、85%、50%、10%、0%的比率搭建支路模型,即每类混合支路各3条,支路长度在3-50km。
表1RTDS模型线路参数
序号
支路名称
线路长度(km)
电缆占比(%)
架空线长度(km)
电缆长度(km)
1
1#
30
0
30
0
2
2#
25
10
3
3#
10
50
5
5
4
4#
5
85
5
5#
3
100
0
3
6
6#
30
10
27
3
7
7#
25
50
8
8#
10
85
9
9#
5
100
0
5
10
10#
3
0
3
0
11
11#
30
50
15
15
12
12#
25
85
13
13#
10
100
0
10
14
14#
5
0
5
0
15
15#
3
10
总计
表2LGJ-185/30架空线参数
电阻(Ω/km)
电抗(Ω/km)
电容(μF/km)
正序
零序
表3YJV22-120型号电缆参数
电阻(Ω/km)
电抗(Ω/km)
电容(μF/km)
正序
零序
(3)本仿真主要研究故障选线的效果,因此在本仿真中以电感模拟调匝式消弧线圈的电感,以电阻模拟消弧线圈的等效损耗。
根据系统对地电容电流的大小以及脱谐度来确定电感的大小。
过补偿是常用的消弧线圈补偿方式,本项目消弧线圈采用5%的过补偿方式,不考虑其它补偿方式。
(5)高阻接地故障
高阻接地的故障电阻选为1000Ω、3~10倍零序阻抗。
(6)电弧模型
电弧是一个高度非线性的时变过程,具体形态随电弧电流、电弧长度、周围环境等因素的变化而千差万别。
有些电弧故障在故障电流一次过零或几个周波后自动消失,这种称为瞬时性故障;有些电弧故障在消失后又重燃,称为间歇性故障;如果电弧只在故障电流过零时熄灭,过零结束后又重燃,则称为稳定性电弧。
电弧接地是一个稳定的熄弧、重燃过程,其导致电荷的积聚,产生波及全网的电弧过电压。
1939年Cassie提出了一种动态电弧模型,1943年Mayr在前者模型的基础上提出另一种动态电弧模型。
随后,许多学者对这2种模型作了一系列的改进和发展。
本仿真中使用的电弧模型,即
(1)
(2)
(3)
(4)
其中,
为电弧电流,单位为A;
为弧长(因为在配网中电弧长度一般不大,所以可以认为弧长为常数,在仿真中
),单位为m;
的单位为kV/m;
的单位为Ω/m;
为时间常数(仿真中
)。
为电弧动态电导。
根据式
(1)~(4)在RSCAD中以电弧电流
作为输出变量,以输出电弧电阻
作为输出量创建了电弧模型。
即该电弧模型相当于一个“黑盒”,其内部模型如上所述,而在使用时仅仅关心电弧电阻
的变化。
三、试验设备
本次试验配置的试验设备如下:
1、RTDS仿真器:
1个RACK;
2、电压电流放大器:
暂时按照2条母线、15条支路进行配置,15条支路配置总共需要15路电流(只接入零序电流,3路电流接入同一个功放电流单元),2条母线共2*4=8路电压(每条母线3相电压加1个零序电压),按上述需求,总共需要5个30A电压电流放大器单元。
由于功放带负载能力有限,每台功放最多接入5台小电流选线装置。
3、RTDS接口卡:
电压电流总共路数15+8=23路,则需要23/12≈2块GTAO模拟量输出卡;15条支路开关和1个母联开关状态输出,共16个输出量,需要1块GTDO数字量输出卡;每台装置有15条支路开关命令输入,按照接入5台装置计算,则有15*5=75个输入数字量,需要2块GTDI数字量输入卡。
四、试验接线设计
RTDS仿真设备与小电流接地选线装置采用RTDS接口卡和功放进行连接,主要有三类信号需要考虑接口:
1)RTDS向装置输出的电压、电流量:
采用GTAO+功率放大器方式。
2)RTDS向装置输出断路器位置:
采用GTDO+端子式继电器。
3)装置向RTDS返回的断路器分合命令:
采用GTDI卡。
图2RTDS与小电流接地选线装置接口示意图
(一)模拟量连接
表4模拟量信号连接表
序号
ID标识
信号含义说明
RTDS接口卡
RTDS端子序号
功放通道接口
所属控制装置
控制装置端子
1
1MUa
I母A相电压
GTAO1
GTAO1-1
AMP-1-Ua
所有控制装置共用
I母A相电压
2
1MUb
I母B相电压
GTAO1-2
AMP-1-Ub
I母B相电压
3
1MUc
I母C相电压
GTAO1-3
AMP-1-Uc
I母C相电压
4
1M3U0
I母零序电压
GTAO1-4
AMP-1-Uz
I母零序电压
5
2MUa
II母A相电压
GTAO1-5
AMP-2-Ua
II母A相电压
6
2MUb
II母B相电压
GTAO1-6
AMP-2-Ub
II母B相电压
7
2MUc
II母C相电压
GTAO1-7
AMP-2-Uc
II母C相电压
8
2M3U0
II母零序电压
GTAO1-8
AMP-2-Uz
II母零序电压
9
1#ZLI0
1#支路零序电流
GTAO1-9
AMP-1-Ia
1#支路零序电流
10
2#ZLI0
2#支路零序电流
GTAO1-10
AMP-1-Ib
2#支路零序电流
11
3#ZLI0
3#支路零序电流
GTAO1-11
AMP-1-Ic
3#支路零序电流
12
4#ZLI0
4#支路零序电流
GTAO1-12
AMP-2-Ia
4#支路零序电流
13
5#ZLI0
5#支路零序电流
GTAO2
GTAO2-1
AMP-2-Ib
5#支路零序电流
14
6#ZLI0
6#支路零序电流
GTAO2-2
AMP-2-Ic
6#支路零序电流
15
7#ZLI0
7#支路零序电流
GTAO2-3
AMP-3-Ia
7#支路零序电流
16
8#ZLI0
8#支路零序电流
GTAO2-4
AMP-3-Ib
8#支路零序电流
17
9#ZLI0
9#支路零序电流
GTAO2-5
AMP-3-Ic
9#支路零序电流
18
10#ZLI0
10#支路零序电流
GTAO2-6
AMP-4-Ia
10#支路零序电流
19
11#ZLI0
11#支路零序电流
GTAO2-7
AMP-4-Ib
11#支路零序电流
20
12#ZLI0
12#支路零序电流
GTAO2-8
AMP-4-Ic
12#支路零序电流
21
13#ZLI0
13#支路零序电流
GTAO2-9
AMP-5-Ia
13#支路零序电流
22
14#ZLI0
14#支路零序电流
GTAO2-10
AMP-5-Ib
14#支路零序电流
23
15#ZLI0
15#支路零序电流
GTAO2-11
AMP-5-Ic
15#支路零序电流
(二)开关量连接
1、RTDS开关量输出接线
表5RTDS开关量输出接线表(RTDS→控制装置)
序号
ID注释
信号含义说明
RTDS接口卡
RTDS端子序号
所属控制装置
控制装置端子
1
1#ZL_O_ST
1#支路分位
GTDO1
GTDO1-1
所有装置共用
1#支路分位
2
2#ZL_O_ST
2#支路分位
GTDO1-2
2#支路分位
3
3#ZL_O_ST
3#支路分位
GTDO1-3
3#支路分位
4
4#ZL_O_ST
4#支路分位
GTDO1-4
4#支路分位
5
5#ZL_O_ST
5#支路分位
GTDO1-5
5#支路分位
6
6#ZL_O_ST
6#支路分位
GTDO1-6
6#支路分位
7
7#ZL_O_ST
7#支路分位
GTDO1-7
7#支路分位
8
8#ZL_O_ST
8#支路分位
GTDO1-8
8#支路分位
9
9#ZL_O_ST
9#支路分位
GTDO1-9
9#支路分位
10
10#ZL_O_ST
10#支路分位
GTDO1-10
10#支路分位
11
11#ZL_O_ST
11#支路分位
GTDO1-11
11#支路分位
12
12#ZL_O_ST
12#支路分位
GTDO1-12
12#支路分位
13
13#ZL_O_ST
13#支路分位
GTDO1-13
13#支路分位
14
14#ZL_O_ST
14#支路分位
GTDO1-14
14#支路分位
15
15#ZL_O_ST
15#支路分位
GTDO1-15
15#支路分位
16
ML_O_ST
母联开关分位
GTDO1-16
母联开关分位
17
ZDZ_O_ST
中电阻并联开关分位
GTDO1-17
中电阻并联开关分位
2、保护装置开关量输出接线
表6控制装置开关量输出接线表(保护装置→RTDS)
序号
ID注释
信号含义说明
所属控制装置
控制装置接口
RTDS接口卡
RTDS端子序号
1
1#ZL_O_D1
1#装置切1#支路
1#装置
切1#支路
GTDI1
GTDI1-1
2
2#ZL_O_D1
1#装置切2#支路
切2#支路
GTDI1-2
3
3#ZL_O_D1
1#装置切3#支路
切3#支路
GTDI1-3
4
4#ZL_O_D1
1#装置切4#支路
切4#支路
GTDI1-4
5
5#ZL_O_D1
1#装置切5#支路
切5#支路
GTDI1-5
6
6#ZL_O_D1
1#装置切6#支路
切6#支路
GTDI1-6
7
7#ZL_O_D1
1#装置切7#支路
切7#支路
GTDI1-7
8
8#ZL_O_D1
1#装置切8#支路
切8#支路
GTDI1-8
9
9#ZL_O_D1
1#装置切9#支路
切9#支路
GTDI1-9
10
10#ZL_O_D1
1#装置切10#支路
切10#支路
GTDI1-10
11
11#ZL_O_D1
1#装置切11#支路
切11#支路
GTDI1-11
12
12#ZL_O_D1
1#装置切12#支路
切12#支路
GTDI1-12
13
13#ZL_O_D1
1#装置切13#支路
切13#支路
GTDI1-13
14
14#ZL_O_D1
1#装置切14#支路
切14#支路
GTDI1-14
15
15#ZL_O_D1
1#装置切15#支路
切15#支路
GTDI1-15
16
1#ZL_O_D2
2#装置切1#支路
2#装置
切1#支路
GTDI1
GTDI1-16
17
2#ZL_O_D2
2#装置切2#支路
切2#支路
GTDI1-17
18
3#ZL_O_D2
2#装置切3#支路
切3#支路
GTDI1-18
19
4#ZL_O_D2
2#装置切4#支路
切4#支路
GTDI1-19
20
5#ZL_O_D2
2#装置切5#支路
切5#支路
GTDI1-20
21
6#ZL_O_D2
2#装置切6#支路
切6#支路
GTDI1-21
22
7#ZL_O_D2
2#装置切7#支路
切7#支路
GTDI1-22
23
8#ZL_O_D2
2#装置切8#支路
切8#支路
GTDI1-23
24
9#ZL_O_D2
2#装置切9#支路
切9#支路
GTDI1-24
25
10#ZL_O_D2
2#装置切10#支路
切10#支路
GTDI1-25
26
11#ZL_O_D2
2#装置切11#支路
切11#支路
GTDI1-26
27
12#ZL_O_D2
2#装置切12#支路
切12#支路
GTDI1-27
28
13#ZL_O_D2
2#装置切13#支路
切13#支路
GTDI1-28
29
14#ZL_O_D2
2#装置切14#支路
切14#支路
GTDI1-29
30
15#ZL_O_D2
2#装置切15#支路
切15#支路
GTDI1-30
31
1#ZL_O_D3
3#装置切1#支路
3#装置
切1#支路
GTDI1
GTDI1-31
32
2#ZL_O_D3
3#装置切2#支路
切2#支路
GTDI1-32
33
3#ZL_O_D3
3#装置切3#支路
切3#支路
GTDI1-33
34
4#ZL_O_D3
3#装置切4#支路
切4#支路
GTDI1-34
35
5#ZL_O_D3
3#装置切5#支路
切5#支路
GTDI1-35
36
6#ZL_O_D3
3#装置切6#支路
切6#支路
GTDI1-36
37
7#ZL_O_D3
3#装置切7#支路
切7#支路
GTDI1-37
38
8#ZL_O_D3
3#装置切8#支路
切8#支路
GTDI1-38
39
9#ZL_O_D3
3#装置切9#支路
切9#支路
GTDI1-39
40
10#ZL_O_D3
3#装置切10#支路
切10#支路
GTDI1-40
41
11#ZL_O_D3
3#装置切11#支路
切11#支路
GTDI1-41
42
12#ZL_O_D3
3#装置切12#支路
切12#支路
GTDI1-42
43
13#ZL_O_D3
3#装置切13#支路
切13#支路
GTDI1-43
44
14#ZL_O_D3
3#装置切14#支路
切14#支路
GTDI1-44
45
15#ZL_O_D3
3#装置切15#支路
切15#支路
GTDI1-45
46
1#ZL_O_D4
4#装置切1#支路
4#装置
切1#支路
GTDI1
GTDI1-46
47
2#ZL_O_D4
4#装置切2#支路
切2#支路
GTDI1-47
48
3#ZL_O_D4
4#装置切3#支路
切3#支路
GTDI1-48
49
4#ZL_O_D4
4#装置切4#支路
切4#支路
GTDI1-49
50
5#ZL_O_D4
4#装置切5#支路
切5#支路
GTDI1-50
51
6#ZL_O_D4
4#装置切6#支路
切6#支路
GTDI1-51
52
7#ZL_O_D4
4#装置切7#支路
切7#支路
GTDI1-52
53
8#ZL_O_D4
4#装置切8#支路
切8#支路
GTDI1-53
54
9#ZL_O_D4
4#装置切9#支路
切9#支路
GTDI1-54
55
10#ZL_O_D4
4#装置切10#支路
切10#支路
GTDI1-55
56
11#ZL_O_D4
4#装置切11#支路
切11#支路
GTDI1-56
57
12#ZL_O_D4
4#装置切12#支路
切12#支路
GTDI1-57
58
13#ZL_O_D4
4#装置切13#支路
切13#支路
GTDI1-58
59
14#ZL_O_D4
4#装置切14#支路
切14#支路
GTDI1-59
60
15#ZL_O_D4
4#装置切15#支路
切15#支路
GTDI1-60
61
1#ZL_O_D5
5#装置切1#支路
5#装置
切1#支路
GTDI1
GTDI1-61
62
2#ZL_O_D5
5#装置切2#支路
切2#支路
GTDI1-62
63
3#ZL_O_D5
5#装置切3#支路
切3#支路
GTDI1-63
64
4#ZL_O_D5
5#装置切4#支路
切4#支路
GTDI1-64
65
5#ZL_O_D5
5#装置切5#支路
切5#支路
GTDI2
GTDI2-1
66
6#ZL_O_D5
5#装置切6#支路
切6#支路
GTDI2-2
67
7#ZL_O_D5
5#装置切7#支路
切7#支路
GTDI2-3
68
8#ZL_O_D5
5#装置切8#支路
切8#支路
GTDI2-4
69
9#ZL_O_D5
5#装置切9#支路
切9#支路
GTDI2-5
70
10#ZL_O_D5
5#装置切10#支路
切10#支路
GTDI2-6
71
11#ZL_O_D5
5#装置切11#支路
切11#支路
GTDI2-7
72
12#ZL_O_D5
5#装置切12#支路
切12#支路
GTDI2-8
73
13#ZL_O_D5
5#装置切13#支路
切13#支路
GTDI2-9
74
14#ZL_O_D5
5#装置切14#支路
切14#支路
GTDI2-10
75
15#ZL_O_D5
5#装置切15#支路
切15#支路
GTDI2-11
76
ZDZ_C_D
中电阻并联开关
合中电阻并联开关
GTDI2-12
五、检测指标设置
(一)基本指标
1)故障初始角
分别选取故障初始角为90°、60°、30°和0°情况下进行单相接地故障试验。
2)故障持续时间
分别选取故障持续时间为10s、1min和5min情况下进行单相接地故障试验。
3)故障类型
单相接地故障稳定程度包括稳定性接地、间歇性接地和弧光接地三种情况。
4)故障过渡电阻
考虑故障电阻的影响,单相接地故障包括低阻接地故障和高阻接地故障。
其中低阻接地故障电阻选为10Ω、一倍系统零序阻抗;高阻接地的故障电阻选为1000Ω、3~10倍零序阻抗范围之内。
5)谐波含量
考虑电源侧与负荷侧存在谐波源,谐波源的幅值设为国家标准的100%、50%和0%。
6)故障位置
故障的位置可以选在线路的首端、末端、中间和分支线上。
7)故障相
A、B、C三相线路发生故障的概率一样。
8)线路参数三相不平衡
以零序电压的幅值为基准,设置PT二次侧电压为10V、3V和1V以下。
(二)特殊指标
1)同相两点接地故障
设置故障为同相两点接地,例如,线路1的A相发生故障,线路2的A相也发生故障,分别模拟同时发生故障和间隔发生故障工况。
2)不同相交错接地故障
设置故障为不同相交错接地,例如,线路1的A相发生故障,随着故障持续,线路中其它绝缘薄弱处也会被击穿,从而导致两相接地工况。
3)互感器存在变换误差
设置互感器变换比具有一定的误差。
4)TA变比不统一、极性不统一
设置TA变比不统一、极性不统一。
5)出线在两段母线间切换
设置出线在两段母线间每隔一定时间切换一次。
6)两段母线并联运行
设置两段母线并联运行工况。
7)环网供电
设置供电方式为环网供电工况。
8)二次侧存在零序电流
设置二次侧存在零序电流,零序电流值从3mA至5mA。
9)PT断线
设置母线PT一次、二次断线工况。
10)轮切功能
设置选线跳闸失败、保护灵敏度不足(选线保护定值>3U0>轮切定值)两种工况。
11)后加速跳闸功能
设置选线跳闸成功而重合于永久性故障工况(线路重合闸投入)。
12)铁磁谐振
设置系统发生铁磁谐振工况。
13)线路不同载荷程度切换
分别模拟线路载荷由轻载切换至重载、重载切换至轻载工况。
(三)现场录波回放测试
采用RTDS仿真器回放现场录波,测试装置接地选线动作准确性。
六、试验项目
(一)基本功能检查
依据《小电流接地选线装置技术条件》检查装置的基本功能:
表7基本功能检查项目
序号
检查项目
技术要求
检查结果
1
采样率检查
高速采样速率不低于6kHz。
2
自动复归功能检查
发生单相接地后装置输出接地信号,接地消失后自动复归。
3
接地相判断和PT断线功能
装置应具有接地相判断、PT断线判断功能。
4
打印功能
装置应具有就地打印功能,支持定值、事件记录、故障录波等打印。
5
故障信号输出功能
装置应能模拟单相接地故障信号输出。
6
统计功能
装置应具备对各条线路的瞬时性接地和永久性接地次数进行统计功能,应可查阅,调试、检修过程不参与统计。
7
校验码功能
装置的校验码应由装置根据软、硬件实际情况自动生成,与软件版本号一一对应,支持版本信息上送后台或主站。
(二)动态检测项目
检测指标分为基本指标和特殊指标,基本指标包括:
故障初始角、故障持续时间、故障类型、故障过渡电阻、谐波含量、故障位置、故障相、线路参数三相不平衡;特殊指标包括:
同相两点接地故障、不同相交错接地故障、互感器存在变换误差、TA变比不统一和极性不统一、出线在两段母线间切换、两段母线并联运行、环网供电、二次侧存在零序电流、PT一次和二次断线、轮切功能试验、后加速
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
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