KETOP能力速报——开普行波装置仿真测试解决方案-热点专题-资讯中心-许昌开普检测研究院股份有限公司

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KETOP能力速报——开普行波装置仿真测试解决方案 2025/6/20 0:00:00

Part.1

概述

近年来，行波技术在输电线路和配电线路中得到越来越多的应用。随着新型电力系统的发展，电网结构和运行模式正在发生深刻的变化，尤其是配电网拓扑结构更加复杂，且接入大量分布式电源，给基于行波原理的装置测试带来巨大挑战，常见的行波装置测试方式已无法满足新型电力系统背景下的测试需求，主要存在以下问题：

施加冲击电流方式：不能真实模拟现场实际故障的特征，无法全面考核行波装置的性能，只适合用于行波算法的校验；

真型试验方式：试验场地建设成本较高，一次拓扑结构调整困难，试验方式不灵活；

实时仿真方式：行波测试仿真步长较小，受限于实时仿真器的计算能力，试验模型无法考虑复杂拓扑及含新能源接入等场景。

针对以上问题，开普仿真中心研发了基于波形回放的RTvsc行波仿真测试系统，测试系统可用于高压输电线路行波测距、配电网线路行波测距、配电网行波选线、行波监测装置、行波保护等装置的测试。其中，针对配电网的典型工况和输出特征，依托浙江华电器材检测研究院有限公司科技项目《具备绝缘预警功能测试的配电网行波故障定位装置仿真检测平台研制》开展了共同研发。测试系统结构如下图所示：

该仿真系统采用MATLAB/Simulink搭建仿真模型，实现对复杂拓扑结构及含新能源接入的电网进行一次建模仿真。模型搭建完成后，能够一键生成待回放的测试波形，通过设置不同类型的故障，可获得全面且完整的电网行波测试波形库。然后，通过具备高速计算和高速IO功能的计算单元，将高频小信号输出给高频数字仿真功放，最后将高频电压电流信号施加给行波装置，进而实现行波装置的测试。

Part.2

仿真系统参数

2.1

计算单元

◆ 计算单元为19英寸、4U高度机箱。

◆ 搭载10核Inter i9处理器，RT-Linux实时操作系统；

◆ 支持16路模拟量输出、16路开关量输出、24路模拟量输入、24路开关量输入,输入输出采样率1MHz;

◆ 回放仿真步长1μs,回放波形最长1s；

◆ 支持多录波批量回放，可设置故障前循环时间、回放间隔时间；

◆ 回放过程中实时闭环，可同步输出开关量并记录装置的跳闸出口。

2.2

高频数字仿真功放

高频数字仿真功放正面图

高频数字仿真功放背面图

频率范围	200kHz带宽，直流耦合
电流范围	40A（RMS，大电流短时工作）
电压范围	120V（RMS）
精度指标	电流非线性误差小于0.2% （0.5A～40A）电压非线性误差小于0.2% （2V～120V）相位误差小于0.2度
小信号精度	电流在50mA，偏差小于5mA 电压在1.0V，误差小于1%
阶跃响应时间	方波测试信号，电压电流均小于20us
输入阻抗	大于10kΩ，差分或单端输入
总谐波畸变率	电流总谐波畸变率小于0.2% （0.4 A～40A）电压总谐波畸变率小于0.2% （4V～120V）
带负载能力	电流：直流电阻不超过0.3Ω 电压：感性负载直流电阻200Ω
机箱尺寸	电压电流各3相，高度3U
其他功能	液晶屏显示，电源有不平衡保护电流有过热保护，电压有短路保护

Part.3

测试流程

3.1

波形生成

仿真模型

在Simulink上搭建相关的电网一次模型，通过在模型中设置故障参数和波形生成参数即可一键生成故障回放波形。

波形生成参数包括：LastPT录波点数、RepNum循环点数、Hz系统频率、Rp、Rg故障过渡电阻参数等。

波形生成参数设置

生成的波形库

3.2

批量回放

1) 选择波形库文件夹

选择波形库

2) 选择回放类型

回放类型选择行波回放

3) 设置数据循环时间和回放间隔

循环时间设置和回放间隔设置

4) 上传IO配置

上传IO配置

上传成功提示

5) 运行程序

点击运行程序

6) 执行回放

批量执行回放操作

点击上图所示的回放按钮可开始执行回放，可一键选中多个波形进行回放，回放完成的波形会在右侧进行显示。

3.3

典型测试项目

依据《NB/T 10448-2020 输电线路行波故障测距装置检测规范》，主要开展以下测试项目：

序号	测试项目	考核指标
1	不同故障类型下测距精度检测	基本测距精度验证
2	经过渡电阻时故障测距精度检测	验证高阻故障的灵敏性
3	不同故障初相角时测距精度检测	验证不同初相角的灵敏性
4	频偏工况下测距精度检测	验证行波测距不受系统频率影响
5	母线不同间隔数下故障测距精度检测	验证大量折反射的情况下，装置的处理能力
6	系统中性点不同接地方式下测距精度检测(配电网)	验证系统中性点不同接地方式下装置的测距精度

Part.4

产品配置

RTvsc行波仿真测试系统默认配置：

序号	名称	数量
1	移动测试车	1台
2	仿真计算单元(16路模拟量输出、16路开关量输出、24路模拟量输入、24路开关量输入)	1台
3	高频数字仿真功放(3路电压、3路电流)	1台
4	后台计算机	1台
5	后台运行管理软件	1套
6	电力系统波形组态分析软件	1套
7	行波测试典型模型及波形库	1套

测试系统正面图

测试系统背面图

开普仿真中心致力于电力系统仿真测试及仿真相关设备研发，研发的产品包括：RTplus智能电网实时数字仿真系统、RTDT继电保护数字孪生系统、特高压直流输电控制保护仿真系统、KPF1C-RTDS Aurora数字接口装置、RTDS自动测试系统、RTbasic继电保护静模标准化测试系统、能源互联网仿真系统、KPF1D FT3/HDLC稳控接口装置、RTvsc行波仿真测试系统等。

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