[发明专利]一种故障定位硬件在环仿真系统设计方法

说明书

一种故障定位硬件在环仿真系统设计方法，提供了一种利用RTDS实时数字仿真器搭建配电网线路物理模型，在RTDS实时数字仿真器中建立配电网线路模型进行故障设计，采用GTAO程序板卡在模型界面引出需要放大和测量的故障信号，利用铜芯线在RTDS的Rack硬件板卡输出三相数字信号；RTDS的Rack硬件程序输出的模拟电压信号接入到数字式功率放大器中，接入三相电压信号输入端或者三相电流输入端；克服实际线路试验需要停电，或者新架设线路带来的巨额成本问题，以及两者都将面临的设备和人生安全风险问题，还可解决虚拟信号外送过程中，无法达到实际线路信号所具有的功率和能量的问题，还能够实现仿真模型与实际物理设备之间的互动。

技术领域

本发明涉及故障定位硬件在环仿真系统设计技术领域，特别涉及一种基于宽频电磁暂态传感器的故障定位硬件在环仿真系统设计方法。

背景技术

一直以来，传统的故障定位方法主要依靠在母线侧进行波形测量和比对，或者完全根据算法进行故障定位分析，然而在复杂的配电网中，这类方法很难做到精确的故障定位。在母线端通过检测和分析故障波形、信号和阻抗的方式进行定位一直是研究的热点，并取得了不小的研究成果。

通过计算故障回路阻抗值确定测量点到故障点的距离，虽然原理简单、投资少，但受路径阻抗、负荷电流、系统运行等方式的影响，只适用于结构简单的线路，无法解决复杂配电网的故障定位。

注入法因其精准的定位能力，曾一度得到了高度关注通过注入装置信号调节进行定位，结果精确，不受网络结构的影响，但需要昂贵的信号注入设备，投资较大，并且定位方法需在配电网离线下才能进行定位，影响了配电网的供电可靠性。

行波法和时域反演算法测距是配电网故障定位的热点，均需要利用传感器获取暂态信号，其传感部分仍存在一些问题：

(i)常规的电压互感器和电流互感器的截止频率较低，很难满足传变暂态行波信号的要求，尤其是电压互感器。

(ii)采用额外的罗氏线圈安装于线路，虽可以有较宽的频带，但安装或维护需要停电或者带电作业。

以上方法的应用测试还有一个缺陷，即通常需要在实际线路进行测试或者将已有线路停电，成本较高，安全风险较高。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供了一种利用RTDS实时数字仿真器搭建配电网线路物理模型，将仿真模型中的故障信号通过RTDS专有模块GTAO完成信号输出，克服实际线路试验需要停电，或者新架设线路带来的巨额成本问题，以及两者都将面临的设备和人生安全风险问题。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种采用数字式功率放大器可解决虚拟信号外送过程中，无法达到实际线路信号所具有的功率和能量的问题，可广泛应用于各种电气设备的仿真信号输出放大。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种硬件在环仿真技术，利用了宽频电磁暂态传感器带宽高、测量范围广、灵敏度高等优点，硬件在环仿真能够实现仿真模型与实际物理设备之间的互动。弥补纯虚拟仿真的缺陷，提高故障定位的可信度。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种故障定位硬件在环仿真系统设计方法，包括以下步骤：

步骤1、模型试验

在RTDS实时数字仿真器中建立配电网线路模型进行故障设计，采用GTAO程序板卡在模型界面引出需要放大和测量的故障信号，利用铜芯线在RTDS的Rack硬件板卡输出三相数字信号；

步骤2、仿真实验

步骤2.1、RTDS的Rack硬件程序输出的模拟电压信号接入到数字式功率放大器中，接入三相电压信号输入端或者三相电流输入端；