一种优化测试场景的多级电流保护性能测试方法及系统与流程

本发明属于配电网多级电流保护性能测试，具体涉及一种优化测试场景的多级电流保护性能测试方法及系统。

背景技术：

1、配电网随着社会的发展和人民生活水平的提高，用户对供电可靠性和电能质量的要求越来越高，作为电力系统中面向终端用户的最终环节，配电网对供电质量有直接的影响。另一方面，分布式能源大量接入配电网，使配电网成为能量双向流动的有源网络，且分布式能源出为的分散性、间歇性使配电网潮流与电压的波动性増加，给配电网的故障处理带来了新的挑战。

2、然而分布式电源高渗透率配电网的多级电流保护故障处理性能缺乏有效的测试手段。现有所开展配电网故障性能测试手段主要有单端注入法、多终端注入法、人工短路法以及虚拟终端注入法等，注入法更多基于稳态的潮流算法生成的故障信号或虚拟的控制指令，难以适应不同拓扑结构配电网多级电流保护故障处理性能测试的要求；人工短路法需要在人工接入故障，会造成保护跳闸导致的停电问题，难以开展大规模的故障场景测试。现有的注入测试法未考虑分布式电源接入配电网的影响，且人工模拟法不仅样本有限，还存在测试时间长等不足。

3、作为一种改进，目前采用增大了测试样本的数量，以此来提升故障场景测试的精确度，但是测试样本的数量增多所带来的问题是增多测试的次数，增加了测试的作业量，且并不能有效提升测试效率。因此有必要针对分布式电源接入的配电网的多级电流保护构建有效的故障场景。以此来满足配电网的多级电流保护测试作业。综上所述，目前配电网的多级电流保护测试中存在的，因多级保护故障处理测试带来的停电问题，以及测试样本的有效性不高的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种优化测试场景的多级电流保护性能测试方法及系统，以解决目前配电网的多级电流保护测试中存在的，因多级保护故障处理测试带来的停电问题，以及测试样本的有效性不高的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种优化测试场景的多级电流保护性能测试方法，具体包括如下步骤：

4、s1、测试管理主机使用simulink仿真平台、结合配电网实际场景信息生成待测配电网的拓扑图模；

5、s2、在待测配电网的拓扑图模中基于不同测试故障类型和其他故障场景因素设置故障测试场景，形成故障场景原始样本集合；

6、s3、采用正交试验法对故障场景原始样本集合进行优化，建立典型故障场景样本集；

7、s4、测试管理主机基于典型故障场景样本集生成故障场景，创建故障场景数据库；

8、s5、基于测试管理主机和实时仿真计算系统搭建拓扑模型，利用rt-lab平台，结合待测保护装置构建保护性能测试系统；保护性能测试系统基于故障场景数据库完成对待测保护装置的性能测试。

9、在一些实施方式中，在s1中，配电网实际场景信息包括配电网馈线出线、配电网馈线分段、配电网所带负荷容量、配电网中性点接线方式。

10、在一些实施方式中，在s2中，不同测试故障类型包括两相短路、两相短路接地、单相接地以及三相短路；形成的故障场景原始样本集合为不同测试故障类型下的故障场景原始样本集合。

11、进一步地，在s2中，其他故障场景因素包括不同故障位置、不同过渡电阻、不同故障初相角、以及不同分布式电源接入容量。

12、在一些实施方式中，s3具体包括，选定初始正交表，将初始正交表去掉无实际意义的试验组，得到适用于待测配电网的正交矩阵，形成优化后的测试场景样本集合，完成典型故障场景样本集的建立。

13、在一些实施方式中，s4具体包括，将典型故障场景样本集从第一个开始依次在测试管理主机设置对应参数，生成故障场景；创建对rt-lab仿真系统兼容的s-function库，形成保护测试文件。

14、进一步地，在s4中，将保护测试文件编译生成对应rt-lab仿真系统的保护代码文件，将保护代码文件保存于测试管理主机。

15、本发明还提供一种优化测试场景的多级电流保护性能测试系统，包括rt-lab平台、数模转换模块以及待测保护装置；其中：

16、rt-lab平台能够：基于simulink仿真平台形成故障场景原始样本集合，通过正交试验法建立典型故障场景样本集，创建故障场景数据库，基于故障场景数据库进行仿真模拟计算；

17、数模转换模块通过将计算结果转换为模拟量输入至待测保护装置，以便待测保护装置根据模拟量动作；

18、rt-lab平台根据待测保护装置的动作数据进行分析处理，得到待测保护装置的性能参数；

19、优化测试场景的多级电流保护性能测试系统执行时实现上述优化测试场景的多级电流保护性能测试方法。

20、进一步地，rt-lab平台包括测试管理主机和实时仿真计算系统。

21、进一步地，rt-lab平台的模拟计算运行在20μs-100μs。

22、与现有技术相比，本发明一种优化测试场景的多级电流保护性能测试方法及系统具有以下有益的技术效果。

23、本发明的优化测试场景的多级电流保护性能测试方法，具体包括如下步骤：s1、测试管理主机使用simulink仿真平台、结合配电网实际场景信息生成待测配电网的拓扑图模；s2、在待测配电网的拓扑图模中基于不同测试故障类型和其他故障场景因素设置故障测试场景，形成故障场景原始样本集合；s3、采用正交试验法对故障场景原始样本集合进行优化，建立典型故障场景样本集；s4、测试管理主机基于典型故障场景样本集生成故障场景，创建故障场景数据库；s5、基于测试管理主机和实时仿真计算系统搭建拓扑模型，利用rt-lab平台，结合待测保护装置构建保护性能测试系统；保护性能测试系统基于故障场景数据库完成对待测保护装置的性能测试。基于上，本发明通过采用正交试验法对样本集进行优化，减少了故障测试场景集的数量，将优化后的部分有效试验来代替全面试验，可以在保证试验准确度的基础上快速有效的找到全覆盖、最重要、最简洁的实验组合，减少了故障测试场景的数量，缩短了测试时间，有利于提高配电网多级电流保护故障处理性能测试的效率。此外，本发明利用高性能的rt-lab平台实现对待测配电网不同故障场景快速、实时的模拟测试，能够满足含分布式电源多场景下多级电流保护性能测试的要求，避免了实际配电网多级电流保护性能测试带来的停电影响，在一定程度上提高了安全系数。

技术特征：

1.一种优化测试场景的多级电流保护性能测试方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的优化测试场景的多级电流保护性能测试方法，其特征在于，在所述s1中，配电网实际场景信息包括配电网馈线出线、配电网馈线分段、配电网所带负荷容量、配电网中性点接地方式。

3.根据权利要求1所述的优化测试场景的多级电流保护性能测试方法，其特征在于，在所述s2中，不同测试故障类型包括两相短路、两相短路接地、单相接地以及三相短路；形成的故障场景原始样本集合为不同测试故障类型下的故障场景原始样本集合。

4.根据权利要求1或3所述的优化测试场景的多级电流保护性能测试方法，其特征在于，在所述s2中，其他故障场景因素包括不同故障位置、不同过渡电阻、不同故障初相角以及不同分布式电源接入容量。

5.根据权利要求1所述的优化测试场景的多级电流保护性能测试方法，其特征在于，所述s3具体包括，选定初始正交表，将初始正交表去掉无实际意义的试验组，得到适用于待测配电网的正交矩阵，形成优化后的测试场景样本集合，完成典型故障场景样本集的建立。

6.根据权利要求1所述的优化测试场景的多级电流保护性能测试方法，其特征在于，所述s4具体包括，将典型故障场景样本集从第一个开始依次在测试管理主机设置对应参数，生成故障场景；创建对rt-lab仿真系统兼容的s-function库，形成保护测试文件。

7.根据权利要求6所述的优化测试场景的多级电流保护性能测试方法，其特征在于，所述s4中，将保护测试文件编译生成对应rt-lab仿真系统的保护代码文件，将保护代码文件保存于测试管理主机。

8.一种优化测试场景的多级电流保护性能测试系统，其特征在于，包括rt-lab平台、数模转换模块以及待测保护装置；其中：

9.根据权利要求8所述的优化测试场景的多级电流保护性能测试系统，其特征在于，所述rt-lab平台包括测试管理主机和实时仿真计算系统。

10.根据权利要求8所述的优化测试场景的多级电流保护性能测试系统，其特征在于，所述rt-lab平台的模拟计算步长运行在20μs-100μs。

技术总结本发明提供一种优化测试场景的多级电流保护性能测试方法及系统，测试管理主机生成待测配电网的拓扑图模；在待测配电网的拓扑图模中基于不同测试故障类型和其他故障场景因素设置故障测试场景，形成故障场景原始样本集合；采用正交试验法优化建立典型故障场景样本集；测试管理主机基于典型故障场景样本集创建故障场景数据库；利用RT‑LAB平台，结合待测保护装置构建保护性能测试系统；保护性能测试系统基于故障场景数据库依次完成对待测保护装置的性能测试。本发明避免了待测配电网因多级保护故障性能测试带来的停电问题，通过正交试验法对测试样本进行了优化和筛选，在保证测试准确性的基础上，提升了测试作业的效率。技术研发人员：邵美阳,张志华,邵文权,李玲陶,段璟靓,王毅钊,豆敏娜,雷妤航,常小强,王露缙受保护的技术使用者：国网陕西省电力有限公司电力科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/8/1