一种机变组工况模拟装置、系统及方法与流程

本发明涉及电力电子，特别是涉及一种机变组工况模拟装置、系统及方法。

背景技术：

1、电厂机变组保护装置是电力系统中关键保护设备之一，其主要作用是保护发电机组和变压器等电力设备的安全运行。而机变组保护也能通过不同的机组运行工况，能够启动保护闭锁功能，以实现在不同的运行方式下，保护发电机组和变压器等主要设备。在每种运行工况下，均有些保护功能不能适用而可能导致误动，因此需要设置完善的保护功能闭锁，具体保护功能与运行工况闭锁关系。

2、在机变组保护装置校验工作中，机变组的开关、刀闸通常处于检修状态，无法配合各种工况下的保护校验工作。在实际检修工作中，通常靠短接保护盘柜中开关、刀闸的位置接点来实现工况的模拟。然而现有方法却存在以下问题：短接过程中需要认真核对信号接线，且保护不同工况均需频繁拆接线，保护校验工作效率低；保护盘柜内空闲有限，频繁拆接线，易造成拆接线错误，导致损坏设备或误跳运行设备的安全事件；短接信号端子中有带电端子且离柜内其他带电设备近，容易人身触电；根据运维经验，频繁拆接的端子易损坏，需定期进行更换，若未及时更换，会引起设备事件。

3、因此，亟待发明一种机变组工况模拟装置，以提高工况模拟和保护校验工作的工作效率以及安全性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种机变组工况模拟装置、系统及方法，至少部分解决现有技术中存在的问题。

2、本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。

3、为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

4、根据本发明实施例的第一方面，提供了一种机变组工况模拟装置，用于校验被测机变组保护装置，所述机变组工况模拟装置包括：显示元件、主处理器、继电器组件、模拟信号输出端口、保护信号输入端口和保护校验模块；

5、所述显示元件连接至所述主处理器，由所述显示元件获取用户选择的模拟工况种类信号，并将所述模拟工况种类信号发送至所述主处理器；

6、所述主处理器与所述继电器组件连接，所述主处理器根据模拟工况种类信号控制所述继电器组件进行工况模拟，生成对应的工况模拟信号；

7、所述继电器组件与所述模拟信号输出端口连接，所述继电器组件在主处理器的控制下生成工况模拟信号并传输至所述模拟信号输出端口，所述模拟信号输出端口将接收到的工况模拟信号发送至被测机变组保护装置；

8、所述保护信号输入端口连接至所述保护校验模块，所述保护信号输入端口用于接收被测机变组保护装置生成的保护动作信号并将保护动作信号发送至所述保护校验模块；

9、所述保护校验模块连接至所述主处理器，由所述保护校验模块根据信号映射关系，对保护动作信号进行信号转换处理，得到对应的待校验工况信号并将所述待校验工况信号发送至所述主处理器；

10、所述主处理器对接收到的待校验工况信号进行校验处理，得到保护校验结果。

11、进一步地，所述保护校验模块包括：保护信号输入模块、采集接口模块、arm处理器、fifo通道、fpga逻辑运算阵列、待校验工况信号输出模块以及数模转换模块；

12、所述保护信号输入模块一端连接至所述保护信号输入端口，另一端连接至所述采集接口模块，由所述保护信号输入模块接收第一保护动作信号并传输至所述采集接口模块，其中，所述采集接口模块中设置有读/写寄存器；

13、所述采集接口模块通过总线连接至所述arm处理器，所述采集接口模块将第一保护动作信号传输至所述arm处理器，其中，所述第一保护动作信号为所述被测机变组保护装置根据工况模拟信号做出的保护动作对应的信号；

14、所述arm处理器通过所述fifo通道连接至所述fpga逻辑运算阵列输入端，所述数模转换模块与所述fifo通道相连接，由所述数模转换模块对所述第一保护动作信号进行数模转换处理，得到第二保护动作信号；

15、由所述fpga逻辑运算阵列基于第一映射关系，对所述第二保护动作信号进行第一映射处理，映射得到开入量信号，其中，所述第一映射关系为保护动作信号与开入信号之间的映射关系，所述开入信号包括判断开关开入信号、刀闸开入信号以及监控开入信号；

16、由所述fpga逻辑运算阵列基于第二映射关系，对所述开入量信号进行第二映射处理，映射得到待校验工况信号，其中，所述第二映射关系为开入信号与工况信号之间的映射关系，所述工况信号包括正常工况信号和异常工况信号；

17、所述fpga逻辑运算阵列输出端连接至所述采集接口模块，所述fpga逻辑运算阵列将待校验工况信号输出至所述采集接口模块；

18、所述采集接口模块与所述待校验工况信号输出模块相连接，所述采集接口模块还用于将待校验工况信号传输至所述待校验工况信号输出模块；

19、所述待校验工况信号输出模块连接至所述主处理器，所述待校验工况信号输出模块将待校验工况信号传输至所述主处理器。

20、进一步地，所述主处理器对接收到的待校验工况信号进行校验处理，得到保护校验结果，包括：

21、由所述主处理器判断映射得到的待校验工况信号与用户在显示元件上选择的模拟工况种类信号是否为相同工况；

22、若映射得到的待校验工况信号与用户在显示元件上选择的模拟工况种类信号为相同工况，则保护校验结果为通过校验合格；

23、若映射得到的待校验工况信号与用户在显示元件上选择的模拟工况种类信号为不同工况，则保护校验结果为校验不合格。

24、进一步地，所述数模转换模块和所述fifo通道之间设置有数模解码控制模块，所述数模解码控制模块用于在所述fifo通道和所述数模转换模块之间实现数据交互。

25、进一步地，所述保护校验模块还包括：中断控制模块以及对时模块；

26、所述中断控制模块与所述arm处理器连接，所述中断控制模块用于在所述arm处理器发生错误时进行程序中断控制；

27、所述对时模块连接至所述采集接口模块。

28、进一步地，所述机变组工况模拟装置为抽水蓄能电站机变组工况模拟装置；

29、所述保护信号输入模块采用32路保护信号输入模块，所述保护动作信号包括21种机组保护信号、8种主变保护信号以及3种备用信号；

30、所述待校验工况信号输出模块采用8路待校验工况信号输出模块；

31、所述数模转换模块(607)采用48路数模转换模块；

32、模拟工况种类包括发电运行工况、发电调相工况、抽水运行工况、抽水调相工况、拖动机工况、被拖动机工况、电制动工况、断路器分闸状态；

33、所述开入量信号包括12种开入信号。

34、根据本发明实施例的第二方面，提供了一种机变组工况模拟系统，所述系统包括：如上任一项所述的机变组工况模拟装置，以及被测机变组保护装置；

35、所述机变组工况模拟装置的模拟信号输出端口与被测机变组保护装置连接；所述机变组工况模拟装置的保护信号输入端口与被测机变组保护装置连接。

36、根据本发明实施例的第三方面，提供了一种机变组工况模拟方法，用于校验被测机变组保护装置，根据以上任一项所述的机变组工况模拟装置，所述方法包括：

37、获取用户在显示元件上选择的模拟工况种类信号；

38、根据所述模拟工况种类信号进行工况模拟，得到对应的工况模拟信号；

39、将所述工况模拟信号发送至被测机变组保护装置，所述被测机变组保护装置根据接收到的工况模拟信号，生成对应的保护动作信号；

40、根据信号映射关系，对所述保护动作信号进行信号转换处理，得到对应的待校验工况信号；

41、对所述待校验工况信号进行校验处理，得到保护校验结果。

42、进一步地，根据信号映射关系，对所述保护动作信号进行信号转换处理，得到对应的待校验工况信号，包括：

43、获取所述被测机变组保护装置生成的第一保护动作信号，所述第一保护动作信号为所述被测机变组保护装置根据工况模拟信号做出的保护动作对应的信号；

44、对所述第一保护动作信号进行数模转换处理，得到第二保护动作信号；

45、基于第一映射关系，对所述第二保护动作信号进行第一映射处理，映射得到开入量信号，其中，所述第一映射关系为保护动作信号与开入信号之间的映射关系，所述开入信号包括判断开关开入信号、刀闸开入信号以及监控开入信号；

46、基于第二映射关系，对所述开入量信号进行第二映射处理，映射得到待校验工况信号，其中，所述第二映射关系为开入信号与工况信号之间的映射关系，所述工况信号包括正常工况信号和异常工况信号。

47、进一步地，对所述待校验工况信号进行校验处理，得到保护校验结果，包括：

48、判断映射得到的待校验工况信号与用户在显示元件上选择的模拟工况种类信号是否为相同工况；

49、若映射得到的待校验工况信号与用户在显示元件上选择的模拟工况种类信号为相同工况，则保护校验结果为通过校验合格；

50、若映射得到的待校验工况信号与用户在显示元件上选择的模拟工况种类信号为不同工况，则保护校验结果为校验不合格。

51、本发明实施例具有如下优点：

52、本发明公开的一种机变组工况模拟装置、系统及方法，有效避免了在不同保护、不同工况校验下多次短接信号，大幅减少运维人员核线和拆、接线频次，大大提高了工况模拟与保护校验的工作效率，同时有效降低保护校验作业过程中的设备损坏和人身触电的风险；另外，减少了拆接线频次，能够有效保护端子排，增加端子排使用寿命，从而保障设备健康稳定运行；模拟装置还具有很好的通用性，能够在各种机组或主变上应用，同时还具备很好的扩展性，其开放式可编辑功能及诸多备用接点可为其他相关模拟量提供扩展空间。