小电流接地选线装置RTDS仿真测试方案

小电流接地选线装置RTDS仿真测试方案为规范南方电网公司（以下简称公司）小电流接地选线装置功能和性能的测试工作，保证检验项目的合理性和准确性，确保采购小电流接地选线装置产品质量满足相关标准和技术要求，特制定本测试方案。一、试验目的针对各厂家提供的小电流接地选线装置，按照南方电网小电流接地选线装置送样检测技术标准和产品相关技术标准，通过RTDS仿真和现场录波回放两种方式开展小电流接地选线装置功能和性能测试，确保采购的小电流接地选线装置功能和性能的可靠性，满足装置入网运行要求。二、RTDS仿真模型本次测试采用RTDS电源模型，模型包括无穷大电源、变压器、母线、支路、负荷以及控制部分等，RTDS模型如下图1。暂态法动态模拟系统包括不接地系统和经消弧线圈接地系统两种，小扰动法动态模拟系统只模拟消弧线圈并联中电阻接地系统一种。无穷大电源Pi负荷K2K3Pi负荷K7Pi负荷K10Pi负荷K1……II母I母PiK4消弧线圈1消弧线圈2无穷大电源110/10kV110/10kV1#支路7#支路9#支路14#支路Pi负荷K55#支路PiK6PiK8架空线路+电缆……Pi负荷K1210#支路…………架空线电缆架空线PiK9PiPiK11Pi负荷15#支路PiK13K14电缆架空线架空线路+电缆图1RTDS模型示意图（1）无穷大电源通过110/10kV变压器连接10kV的两个母线，I母有8条支路，II母有7条支路。（2）支路采用RTDS中Pi模型，按照电缆分别占支路100%、85%、50%、10%、0%的比率搭建支路模型，即每类混合支路各3条，支路长度在3-50km。表1RTDS模型线路参数序号支路名称线路长度（km）电缆占比（%）架空线长度（km）电缆长度（km）11#30030022#251022.52.533#10505544#5850.754.2555#31000366#301027377#255012.512.588#10850.150.8599#5100051010#30301111#305015151212#25853.7521.251313#101000101414#50501515#3102.70.3总计127.3582.65表2LGJ-185/30架空线参数电阻（Ω/km）电抗（Ω/km）电容（μF/km）正序0.14710.42990.0093零序0.51441.38850.0060表3YJV22-120型号电缆参数电阻（Ω/km）电抗（Ω/km）电容（μF/km）正序0.1960.1020.26零序1.960.340.158（3）本仿真主要研究故障选线的效果，因此在本仿真中以电感模拟调匝式消弧线圈的电感，以电阻模拟消弧线圈的等效损耗。根据系统对地电容电流的大小以及脱谐度来确定电感的大小。过补偿是常用的消弧线圈补偿方式，本项目消弧线圈采用5%的过补偿方式，不考虑其它补偿方式。（5）高阻接地故障高阻接地的故障电阻选为1000Ω、3～10倍零序阻抗。（6）电弧模型电弧是一个高度非线性的时变过程，具体形态随电弧电流、电弧长度、周围环境等因素的变化而千差万别。有些电弧故障在故障电流一次过零或几个周波后自动消失，这种称为瞬时性故障；有些电弧故障在消失后又重燃，称为间歇性故障；如果电弧只在故障电流过零时熄灭，过零结束后又重燃，则称为稳定性电弧。电弧接地是一个稳定的熄弧、重燃过程，其导致电荷的积聚，产生波及全网的电弧过电压。1939年Cassie提出了一种动态电弧模型，1943年Mayr在前者模型的基础上提出另一种动态电弧模型。随后，许多学者对这2种模型作了一系列的改进和发展。本仿真中使用的电弧模型，即1dgtGtgtdt（1）00iGturil（2）00.40.9ul（3）00.0080.04rl（4）其中，i为电弧电流，单位为A；l为弧长（因为在配网中电弧长度一般不大，所以可以认为弧长为常数，在仿真中0.15ml），单位为m；0u的单位为kV/m；0r的单位为Ω/m；为时间常数（仿真中0.25s）。g为电弧动态电导。根据式（1）~（4）在RSCAD中以电弧电流arci作为输出变量，以输出电弧电阻arcR作为输出量创建了电弧模型。即该电弧模型相当于一个“黑盒”，其内部模型如上所述，而在使用时仅仅关心电弧电阻arcR的变化。三、试验设备本次试验配置的试验设备如下：1、RTDS仿真器：1个RACK；2、电压电流放大器：暂时按照2条母线、15条支路进行配置，15条支路配置总共需要15路电流（只接入零序电流，3路电流接入同一个功放电流单元），2条母线共2*4=8路电压（每条母线3相电压加1个零序电压），按上述需求，总共需要5个30A电压电流放大器单元。由于功放带负载能力有限，每台功放最多接入5台小电流选线装置。3、RTDS接口卡：电压电流总共路数15+8=23路，则需要23/12≈2块GTAO模拟量输出卡；15条支路开关和1个母联开关状态输出，共16个输出量，需要1块GTDO数字量输出卡；每台装置有15条支路开关命令输入，按照接入5台装置计算，则有15*5=75个输入数字量，需要2块GTDI数字量输入卡。四、试验接线设计RTDS仿真设备与小电流接地选线装置采用RTDS接口卡和功放进行连接，主要有三类信号需要考虑接口：1）RTDS向装置输出的电压、电流量：采用GTAO+功率放大器方式。2）RTDS向装置输出断路器位置：采用GTDO+端子式继电器。3）装置向RTDS返回的断路器分合命令：采用GTDI卡。RTDS仿真器模拟量输出接口板卡交流电压、电流信号功率放大器数字量输出接口板卡数字量输入接口板卡断路器控制命令仿真工作站模拟量输出数字量输出数字量输入端子式继电器断路器位置信号交流模拟量输入数字量输入数字量输出小电流接地选线装置图2RTDS与小电流接地选线装置接口示意图（一）模拟量连接表4模拟量信号连接表序号ID标识信号含义说明RTDS接口卡RTDS端子序号功放通道接口所属控制装置控制装置端子11MUaI母A相电压GTAO1GTAO1-1AMP-1-Ua所有控I母A相电压序号ID标识信号含义说明RTDS接口卡RTDS端子序号功放通道接口所属控制装置控制装置端子21MUbI母B相电压GTAO1-2AMP-1-Ub制装置共用I母B相电压31MUcI母C相电压GTAO1-3AMP-1-UcI母C相电压41M3U0I母零序电压GTAO1-4AMP-1-UzI母零序电压52MUaII母A相电压GTAO1-5AMP-2-UaII母A相电压62MUbII母B相电压GTAO1-6AMP-2-UbII母B相电压72MUcII母C相电压GTAO1-7AMP-2-UcII母C相电压82M3U0II母零序电压GTAO1-8AMP-2-UzII母零序电压91#ZLI01#支路零序电流GTAO1-9AMP-1-Ia1#支路零序电流102#ZLI02#支路零序电流GTAO1-10AMP-1-Ib2#支路零序电流113#ZLI03#支路零序电流GTAO1-11AMP-1-Ic3#支路零序电流124#ZLI04#支路零序电流GTAO1-12AMP-2-Ia4#支路零序电流135#ZLI05#支路零序电流GTAO2GTAO2-1AMP-2-Ib5#支路零序电流146#ZLI06#支路零序电流GTAO2-2AMP-2-Ic6#支路零序电流157#ZLI07#支路零序电流GTAO2-3AMP-3-Ia7#支路零序电流168#ZLI08#支路零序电流GTAO2-4AMP-3-Ib8#支路零序电流179#ZLI09#支路零序电流GTAO2-5AMP-3-Ic9#支路零序电流1810#ZLI010#支路零序电流GTAO2-6AMP-4-Ia10#支路零序电流1911#ZLI011#支路零序电流GTAO2-7AMP-4-Ib11#支路零序电流2012#ZLI012#支路零序电流GTAO2-8AMP-4-Ic12#支路零序电流2113#ZLI013#支路零序电流GTAO2-9AMP-5-Ia13#支路零序电流2214#ZLI014#支路零序电流GTAO2-10AMP-5-Ib14#支路零序电流2315#ZLI015#支路零序电流GTAO2-11AMP-5-Ic15#支路零序电流（二）开关量连接1、RTDS开关量输出接线表5RTDS开关量输出接线表（RTDS→控制装置）序号ID注释信号含义说明RTDS接口卡RTDS端子序号所属控制装置控制装置端子11#ZL_O_ST1#支路分位GTDO1GTDO1-1所有装置1#支路分位序号ID注释信号含义说明RTDS接口卡RTDS端子序号所属控制装置控制装置端子22#ZL_O_ST2#支路分位GTDO1-2共用2#支路分位33#ZL_O_ST3#支路分位GTDO1-33#支路分位44#ZL_O_ST4#支路分位GTDO1-44#支路分位55#ZL_O_ST5#支路分位GTDO1-55#支路分位66#ZL_O_ST6#支路分位GTDO1-66#支路分位77#ZL_O_ST7#支路分位GTDO1-77#支路分位88#ZL_O_ST8#支路分位GTDO1-88#支路分位99#ZL_O_ST9#支路分位GTDO1-99#支路分位1010#ZL_O_ST10#支路分位GTDO1-1010#支路分位1111#ZL_O_ST11#支路分位GTDO1-1111#支路分位1212#ZL_O_ST12#支路分位GTDO1-1212#支路分位1313#ZL_O_ST13#支路分位GTDO1-1313#支路分位1414#ZL_O_ST14#支路分位GTDO1-1414#支路分位1515#ZL_O_ST15#支路分位GTDO1-1515#支路分位16ML_O_ST母联开关分位GTDO1-16母联开关分位17ZDZ_O_ST中电阻并联开关分位GTDO1-17中电阻并联开关分位2、保护装置开关量输出接线表6控制装置开关量输出接线表（保护装置→RTDS）序号ID注释信号含义说明所属控制装置控制装置接口RTDS接口卡RTDS端子序号11#ZL_O_D11#装置切1#支路1#装置切1#支路GTDI1GTDI1-122#ZL_O_D11#装置切2#支路切2#支路GTDI1-233#ZL_O_D11#装置切3#支路切3#支路GTDI1-344#ZL_O_D11#装置切4#支路切4#支路GTDI1-455#ZL_O_D11#装置切5#支路切5#支路GTDI1-566#ZL_O_D11#装置切6#支路切6#支路GTDI1-677#ZL_O_D11#装置切7#支路切7#支路GTDI1-788#ZL_O_D11#装置切8#支路切8#支路GTDI1-899#ZL_O_D11#装置切9#支路切9#支路GTDI1-91010#ZL_O_D11#装置切10#支路切10#支路GTDI1-101111#ZL_O_D11#装置切11#支路切11#支路GTDI1-111212#ZL_O_D11#装置切12#支路切12#支路GTDI1-121313#ZL_O_D11#装置切13#支路切13#支路GTDI1-131414#ZL_O_D11#装置切14#支路切14#支路GTDI1-141515#ZL_O_D11#装置切15#支路切15#支路GTDI1-15161#ZL_O_D22#装置切1#支路2#装置切1#支路GTDI1GTDI1-16172#ZL_O_D22#装置切2#支路切2#支路GTDI1-17183#ZL_O_D22#装置切3#支路切3#支路GTDI1-18194#ZL_O_D22#装置切4#支路切4#支路GTDI1-19205#ZL_O_D22#装置切5#支路切5#支路GTDI1-20216#ZL_O_D22#装置切6#支路切6#支路GTDI1-21227#ZL_O_D22#装置切7#支路切7#支路GTDI1-22238#ZL_O_D22#装置切8#支路切8#支路GTDI1-23249#ZL_O_D22#装置切9#支路切9#支路GTDI1-242510#ZL