摘 要： 為了提高實(shí)驗(yàn)室完成大規(guī)模穩(wěn)控系統(tǒng)能力，設(shè)計(jì)了一種數(shù)字仿真儀遠(yuǎn)程測(cè)試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，并展開實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析。數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換裝置為各測(cè)試廠站都配備相應(yīng)的模擬量控制參數(shù)以及開入量與故障選擇參數(shù)，通過(guò)軟件系統(tǒng)控制仿真設(shè)備與測(cè)試站的延遲參數(shù)。為了跟遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)形成良好配合狀態(tài)，構(gòu)建一個(gè)具備標(biāo)準(zhǔn)化要求的遠(yuǎn)程測(cè)試模塊。經(jīng)仿真發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)策略動(dòng)作準(zhǔn)確，系統(tǒng)滿足穩(wěn)定性要求，與傳統(tǒng)形式的RTDS仿真過(guò)程相比，實(shí)現(xiàn)了高度一致的動(dòng)作狀態(tài)，不過(guò)完成整組動(dòng)作需要增加62 ms左右。由于穩(wěn)控系統(tǒng)執(zhí)行站機(jī)組中斷路器需要約50 ms的時(shí)間完成動(dòng)作，遠(yuǎn)程測(cè)試情況更加符合現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)控系統(tǒng)控制情況。

關(guān)鍵詞： 遠(yuǎn)程測(cè)試; 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口裝置; RTDS; 閉環(huán)測(cè)試

中圖分類號(hào)： TM743文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Design and Test of Remote Test Data Conversion System for Digital Simulator

LI Xiao

（Aviation Manufacturing Engineering Center， Xian Aviation Vocational and Technical College， Xian， Shanxi 710089， China）

Abstract： In order to improve the ability of completing large-scale stability control system in laboratory， a remote test data conversion system of digital simulation instrument is designed， and experimental test and analysis are carried out. The data interface conversion device is equipped with corresponding analog control parameters and input and fault selection parameters for each test station， and the delay parameters of the simulation equipment and test station are controlled by the software system. In order to form a good cooperation with the remote test system， a remote test module with standardized requirements is constructed. After simulation， it is found that each strategy action is accurate and the system meets the requirements of stability. Compared with the traditional RTDS simulation process， it achieves a highly consistent action state， but the completion of the whole group of actions requires an increase of about 62 ms. Since it takes about 50 ms to complete the operation of the circuit breaker in the unit of the execution station of the stability control system， the remote test situation is more consistent with the control situation of the field stability control system.

Key words： remote test; data conversion interface device; RTDS; closed-loop test

0 引言

我國(guó)在“十三五”規(guī)劃中專門針對(duì)特高壓交直流電網(wǎng)提出了特定的發(fā)展要求，這在一定程度上使其獲得了技術(shù)的快速進(jìn)步，為每個(gè)電網(wǎng)都構(gòu)建了確保電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)，形成相互協(xié)調(diào)的綜合調(diào)控系統(tǒng)，為確保電網(wǎng)的安全性提供了可靠的防線?，F(xiàn)階段，穩(wěn)控系統(tǒng)已能夠完成出廠檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)調(diào)仿真以及動(dòng)態(tài)測(cè)試等多項(xiàng)功能[1-3]，采用實(shí)時(shí)數(shù)字仿真儀（RTDS）可以完成系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真測(cè)試并對(duì)一次系統(tǒng)發(fā)生的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行模擬，根據(jù)不同時(shí)序獲得模擬量以及開關(guān)量參數(shù)，快速檢測(cè)出穩(wěn)控系統(tǒng)處于靜模測(cè)試模式下無(wú)法被察覺(jué)的各類缺陷，這使其獲得了大規(guī)模推廣應(yīng)用[4-8]。

根據(jù)現(xiàn)階段的實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行模式可知，進(jìn)行RTDS仿真的測(cè)試過(guò)程并沒(méi)有跟現(xiàn)場(chǎng)的聯(lián)調(diào)處理形成緊密關(guān)聯(lián)，采用RTDS仿真方法雖然可以達(dá)到實(shí)時(shí)閉環(huán)測(cè)試的效果，并對(duì)復(fù)雜故障時(shí)序以及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程進(jìn)行測(cè)試，不過(guò)依然不能準(zhǔn)確檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)控系統(tǒng)所產(chǎn)生的隱性故障，從工程搭建層面分析，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)并不能滿足重用性要求，從而降低了仿真效率[9-12];此外，受實(shí)際場(chǎng)地范圍以及有限的裝備數(shù)量約束，無(wú)法準(zhǔn)確模擬系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行控制過(guò)程[13-15]。

1 遠(yuǎn)程測(cè)試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置的功能設(shè)計(jì)

為RTDS系統(tǒng)以及被測(cè)設(shè)備新增了不同數(shù)據(jù)接口的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，由此實(shí)現(xiàn)仿真測(cè)試RTDS系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)控系統(tǒng)裝置獲得雙向信息交互的通道，并完成閉環(huán)測(cè)試。此裝置包含了以下幾項(xiàng)功能：

（1） 為RTDS測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建模擬量接口，可以對(duì)元件的各項(xiàng)電性能參數(shù)進(jìn)行采集并對(duì)故障情況進(jìn)行判斷;

（2） 在RTDS試驗(yàn)系統(tǒng)上建立開關(guān)量接口，可以輸出開關(guān)位置、直流極狀態(tài)、跳閘數(shù)據(jù)、閉鎖直流等結(jié)果;

（3） 可以跟現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備之間構(gòu)建通信渠道，把RTDS系統(tǒng)產(chǎn)生的仿真模擬量以及開關(guān)量參數(shù)轉(zhuǎn)換為能夠被測(cè)試儀器識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，之后經(jīng)電力系統(tǒng)通信網(wǎng)將數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，以此取代由被測(cè)設(shè)備采集得到的模擬量與開關(guān)量，同時(shí)觸發(fā)設(shè)備邏輯與動(dòng)作方式;

為提高系統(tǒng)兼容性，選擇標(biāo)準(zhǔn)化方法為RTDS系統(tǒng)以及仿真轉(zhuǎn)換設(shè)備之間構(gòu)建接口：使用標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議來(lái)完成仿真轉(zhuǎn)換設(shè)備和被測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，各臺(tái)轉(zhuǎn)換裝置都可以和m（m≥2）個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備同步進(jìn)行通信，由此達(dá)到各臺(tái)轉(zhuǎn)換設(shè)備能夠跟m個(gè)控制保護(hù)設(shè)備實(shí)施同步仿真過(guò)程。當(dāng)滿足RTDS系統(tǒng)RACK規(guī)模要求時(shí)，可利用n臺(tái)同樣的轉(zhuǎn)換設(shè)備對(duì)系統(tǒng)中（n×m）個(gè)廠站包含的保護(hù)控制設(shè)備實(shí)施聯(lián)合仿真，從而提高該系統(tǒng)的擴(kuò)展性。隨著系統(tǒng)規(guī)模的增加，當(dāng)數(shù)據(jù)容量超過(guò)轉(zhuǎn)換設(shè)備能夠采集的能力時(shí)，可以為測(cè)試系統(tǒng)提供多套標(biāo)準(zhǔn)以及同樣轉(zhuǎn)換裝置來(lái)完成各站之間通信過(guò)程，不必額外開發(fā)新的裝置軟件，因此可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行高效擴(kuò)展，充分滿足對(duì)全網(wǎng)RTDS實(shí)施遠(yuǎn)程仿真的要求。

2 遠(yuǎn)程測(cè)試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口設(shè)計(jì)

2.1 轉(zhuǎn)換裝置接口設(shè)計(jì)

結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程可知，RTDS系統(tǒng)必須能夠提供48組以上的模擬量小信號(hào)才能適應(yīng)數(shù)據(jù)接口的轉(zhuǎn)換需求，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置上對(duì)功率、跳閘等參數(shù)進(jìn)行采集與分析，之后將這些數(shù)據(jù)傳輸至穩(wěn)定性控制裝置中;利用RTDS系統(tǒng)提供的開關(guān)量集線器獲取直流極參數(shù)以及閥運(yùn)行數(shù)據(jù)，再通過(guò)空接點(diǎn)得到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置開入，之后將其傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備中;采用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式還可以接收由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備產(chǎn)生的解列線路數(shù)據(jù)以及直流調(diào)制參數(shù)，之后通過(guò)開關(guān)量輸出的過(guò)程將其傳輸至RTDS仿真系統(tǒng)中，如表1所示。

各接口的示意結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換裝置為各測(cè)試廠站都配備了相應(yīng)的模擬量控制參數(shù)以及開入量與故障選擇參數(shù)，以此確保遠(yuǎn)程測(cè)試轉(zhuǎn)換裝置能夠采集獲得和被測(cè)試廠站設(shè)備相對(duì)應(yīng)的模擬量。

2.2 通信接口設(shè)計(jì)

利用一臺(tái)多路通信復(fù)接設(shè)備與其它各類配套附件來(lái)構(gòu)建數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置和現(xiàn)場(chǎng)裝置之間的通信渠道，可以產(chǎn)生總共22路容量為2M的復(fù)接接口，以G.703方式作為接口類型，達(dá)到12words通信幀長(zhǎng)，將轉(zhuǎn)換裝置通信地址設(shè)定在100。

利用RTDS系統(tǒng)中包含的各類交直流仿真測(cè)試方法，再根據(jù)現(xiàn)階段穩(wěn)控系統(tǒng)所選擇的常規(guī)通信模式，綜合分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)，各項(xiàng)通信接口協(xié)議，如表2所示。

為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)備構(gòu)建了確定的“測(cè)試站x通道延遲時(shí)間”，通過(guò)軟件系統(tǒng)控制仿真設(shè)備與測(cè)試站x的延遲參數(shù)，在此基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)遠(yuǎn)程測(cè)試平臺(tái)受到通道延遲影響后造成的仿真結(jié)果變化及其對(duì)系統(tǒng)可靠性產(chǎn)生的作用。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)裝置通信接口模塊設(shè)計(jì)

為了跟遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)形成良好配合狀態(tài)，需為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建一個(gè)具備標(biāo)準(zhǔn)化要求的遠(yuǎn)程測(cè)試模塊。應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)以下各項(xiàng)功能：

（1） 接收RTDS系統(tǒng)產(chǎn)生的各項(xiàng)模擬參數(shù)與開關(guān)量數(shù)據(jù)，并對(duì)設(shè)備模擬量以及開關(guān)量進(jìn)行替代，此外還要跟現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)控裝置各采集量形成精確對(duì)應(yīng)的關(guān)系;

（2） 在裝置中加入測(cè)試模塊再通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)觸發(fā)動(dòng)作之后，把裝置測(cè)試動(dòng)作出口數(shù)據(jù)傳輸至RTDS轉(zhuǎn)換設(shè)備，再把結(jié)果反饋至RTDS系統(tǒng);

（3） 遠(yuǎn)程測(cè)試模塊投退。在分辨實(shí)際數(shù)據(jù)以及采集轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的數(shù)據(jù)時(shí)，需利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)備發(fā)送“xx站遠(yuǎn)程測(cè)試投入”數(shù)據(jù)，只有確認(rèn)此控制信息與裝置“試驗(yàn)壓板”滿足投入條件時(shí)，才可以調(diào)用遠(yuǎn)程測(cè)試轉(zhuǎn)換設(shè)備產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 接口對(duì)應(yīng)

按照直流穩(wěn)控系統(tǒng)提供的策略來(lái)設(shè)計(jì)得到RTDS系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)裝置數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)備之間的相互關(guān)系，結(jié)果如圖1所示。

3.2 動(dòng)作結(jié)果分析

本文選擇直流聯(lián)網(wǎng)閥組閉鎖控制方案作為測(cè)試案例，對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)測(cè)試動(dòng)作進(jìn)行了深入分析。按照以下方式完成控制閥組閉鎖的過(guò)程：利用直流雙極閉鎖或設(shè)置至少三個(gè)閥組故障來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)小灣電廠運(yùn)行機(jī)組的切除效果。在RTDS實(shí)驗(yàn)室中對(duì)直流4個(gè)閥組運(yùn)行參數(shù)以及發(fā)生緊急停運(yùn)的情況進(jìn)行模擬，同時(shí)仿真測(cè)試了直流閉鎖故障切機(jī)的操作，通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的楚雄換流站設(shè)備，通過(guò)楚雄換流站完成各個(gè)控制環(huán)節(jié)，各站的具體動(dòng)作如圖2所示。

經(jīng)仿真發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)策略動(dòng)作準(zhǔn)確，系統(tǒng)滿足穩(wěn)定性要求，與傳統(tǒng)形式的RTDS仿真過(guò)程相比，實(shí)現(xiàn)了高度一致的動(dòng)作狀態(tài)，不過(guò)完成整組動(dòng)作需要增加62 ms左右，如圖3所示。

直流近區(qū)小灣電廠沒(méi)有完成切除的機(jī)組形成的功率變化曲線可知，兩次試驗(yàn)結(jié)果較為接近。由于穩(wěn)控系統(tǒng)執(zhí)行站機(jī)組中斷路器需要約50 ms的時(shí)間完成動(dòng)作，遠(yuǎn)程測(cè)試情況更加符合現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)控系統(tǒng)控制情況。

4 總結(jié)

數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換裝置為各測(cè)試廠站都配備相應(yīng)的模擬量控制參數(shù)以及開入量與故障選擇參數(shù)，通過(guò)軟件系統(tǒng)控制仿真設(shè)備與測(cè)試站x的延遲參數(shù)，在此基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)遠(yuǎn)程測(cè)試平臺(tái)受到通道延遲影響后造成的仿真結(jié)果變化及其對(duì)系統(tǒng)可靠性產(chǎn)生的作用。為了跟遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)形成良好配合狀態(tài)，構(gòu)建一個(gè)具備標(biāo)準(zhǔn)化要求的遠(yuǎn)程測(cè)試模塊。

經(jīng)仿真發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)策略動(dòng)作準(zhǔn)確，系統(tǒng)滿足穩(wěn)定性要求，與傳統(tǒng)形式的RTDS仿真過(guò)程相比，實(shí)現(xiàn)了高度一致的動(dòng)作狀態(tài)，不過(guò)完成整組動(dòng)作需要增加62 ms左右。由于穩(wěn)控系統(tǒng)執(zhí)行站機(jī)組中斷路器需要約50 ms的時(shí)間完成動(dòng)作，遠(yuǎn)程測(cè)試情況更加符合現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)控系統(tǒng)控制情況。

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（收稿日期： 2019.11.19）

作者簡(jiǎn)介：李霄（1980-），女，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：機(jī)械制造。