基于数字仿真的电力系统虚拟智能仪器的研究

一、前言 1.1国内外发展现状、存在问题 目前，国内市场上多数电力系统继电保护测试仪由于其自身的软、硬件不足，如：体积重量庞大、功能不完善等缺陷，而无法满足现场使用的要求，且无法满足对电力系统继电保护装置进行闭环测试的需要；同时，某些继电保护测试试验仪器其技术指标和性能上的缺陷甚至影响到电力系统继电保护装置的正常运行、调试和整定等工作；大多数仪器是“数据回放式”的开环测试装置，只可以对各类继电器进行稳态测试；另外，由于受到计算机发展水平及硬件条件的制约，大多数仪器每周波的输出点数较少，为了弥补缺陷使波形平滑而外加的滤波电路会导致试验仪的暂态特性不好并进而影响常规测试精度及动态测试的准确性。 综上所述，国内外市场的大多数测试仪器还处于较低的水平档次，只能够完成某些基本测试功能但不能对电力系统设备进行整体性能和系统的闭环测试，因此无法适应现代电力系统发展的需要，也严重限制和阻碍电力系统技术人员水平的提高。 1.2研究目的、意义 我们认为，将数字实时仿真技术、计算机技术、自动控制、虚拟智能技术和电力系统融合在一起形成的电力系统实时数字仿真虚拟智能测试系统将具有更高的技术性能，如实时性、准确性、易操作性以及多功能集成等，必将成为此领域的最新发展趋势。 为了保证系统内继电保护装置既不拒动也不误动，将保护装置放置于系统中进行全面的闭环测试成为验证装置动作特性最为有效的方法。同样，对于电力系统中其它控制器的运行效果及其在系统中各种运行方式下的可靠性进行评估也需要将其放置于尽可能真实的环境中进行验证。继电保护等装置发生动作后，电力系统受到的影响也更加复杂，简单系统中采用的保护和控制手段有可能在复杂系统中引起意想不到的问题，装置的整定、测试、校验难度也随之加大。因此，功能更强大、水平更高的研究和调试手段呼之欲出。 基于数字仿真的电力系统虚拟智能仪器是全数字化的静态模拟仿真实验及测试系统，可以仿真电力系统线路故障时的各种暂态过程，集计算机仿真和实时测试功能于一身。基于个人计算机的集系统仿真和实时测试于一体的数字实时仿真虚拟系统正顺应了电力系统仿真技术发展的大趋势。从电力系统的安全稳定运行的可靠性、经济效益和社会效益出发，将数字实时仿真技术、计算机、电力系统数学物理模型相结合，兼顾电力系统性能与实际的需求，研究和开发拥有智能型实时数字仿真测试系统并具有可移植性和通用性的电力系统继电保护测试仿真虚拟智能仪器也顺应了这一发展趋势，操作简单方便、可靠性高、可实时全面地对电力系统特性进行研究和闭环仿真实验，同时对提高电力系统技术人员水平及保证电力系统稳定运行具有重要意义。 二、研究内容 研发产品系统结构为标准的ISA总线结构以及Win9X操作系统，保证系统组成的开放性，但是Windows9X终究不是为实时应用所开发，一些突发性事件诸如键盘、鼠标中断，磁盘I/O等将不可避免地对实时性产生一定影响，因此必须采取适当的硬件手段来加以弥补，关键是要在满足实时性要求的前提下以适合现场应用、适应开放式应用体系结构为目标；系统产生各种波形的自定义信号，可含有谐波，也可不对称，这些信号通过硬件接口送至实际装置可以进行装置的谐波分析及测试；在满足实时性要求的前提下，开发适合现场应用、适应开放式应用体系的结构。 一、前言 1.1国内外发展现状、存在问题 目前，国内市场上多数电力系统继电保护测试仪由于其自身的软、硬件不足，如：体积重量庞大、功能不完善等缺陷，而无法满足现场使用的要求，且无法满足对电力系统继电保护装置进行闭环测试的需要；同时，某些继电保护测试试验仪器其技术指标和性能上的缺陷甚至影响到电力系统继电保护装置的正常运行、调试和整定等工作；大多数仪器是“数据回放式”的开环测试装置，只可以对各类继电器进行稳态测试；另外，由于受到计算机发展水平及硬件条件的制约，大多数仪器每周波的输出点数较少，为了弥补缺陷使波形平滑而外加的滤波电路会导致试验仪的暂态特性不好并进而影响常规测试精度及动态测试的准确性。 综上所述，国内外市场的大多数测试仪器还处于较低的水平档次，只能够完成某些基本测试功能但不能对电力系统设备进行整体性能和系统的闭环测试，因此无法适应现代电力系统发展的需要，也严重限制和阻碍电力系统技术人员水平的提高。 1.2研究目的、意义 我们认为，将数字实时仿真技术、计算机技术、自动控制、虚拟智能技术和电力系统融合在一起形成的电力系统实时数字仿真虚拟智能测试系统将具有更高的技术性能，如实时性、准确性、易操作性以及多功能集成等，必将成为此领域的最新发展趋势。 为了保证系统内继电保护装置既不拒动也不误动，将保护装置放置于系统中进行全面的闭环测试成为验证装置动作特性最为有效的方法。同样，对于电力系统中其它控制器的运行效果及其在系统中各种运行方式下的可靠性进行评估也需要将其放置于尽可能真实的环境中进行验证。继电保护等装置发生动作后，电力系统受到的影响也更加复杂，简单系统中采用的保护和控制手段有可能在复杂系统中引起意想不到的问题，装置的整定、测试、校验难度也随之加大。因此，功能更强大、水平更高的研究和调试手段呼之欲出。 基于数字仿真的电力系统虚拟智能仪器是全数字化的静态模拟仿真实验及测试系统，可以仿真电力系统线路故障时的各种暂态过程，集计算机仿真和实时测试功能于一身。基于个人计算机的集系统仿真和实时测试于一体的数字实时仿真虚拟系统正顺应了电力系统仿真技术发展的大趋势。从电力系统的安全稳定运行的可靠性、经济效益和社会效益出发，将数字实时仿真技术、计算机、电力系统数学物理模型相结合，兼顾电力系统性能与实际的需求，研究和开发拥有智能型实时数字仿真测试系统并具有可移植性和通用性的电力系统继电保护测试仿真虚拟智能仪器也顺应了这一发展趋势，操作简单方便、可靠性高、可实时全面地对电力系统特性进行研究和闭环仿真实验，同时对提高电力系统技术人员水平及保证电力系统稳定运行具有重要意义。 二、研究内容 研发产品系统结构为标准的ISA总线结构以及Win9X操作系统，保证系统组成的开放性，但是Windows9X终究不是为实时应用所开发，一些突发性事件诸如键盘、鼠标中断，磁盘I/O等将不可避免地对实时性产生一定影响，因此必须采取适当的硬件手段来加以弥补，关键是要在满足实时性要求的前提下以适合现场应用、适应开放式应用体系结构为目标；系统产生各种波形的自定义信号，可含有谐波，也可不对称，这些信号通过硬件接口送至实际装置可以进行装置的谐波分析及测试；在满足实时性要求的前提下，开发适合现场应用、适应开放式应用体系的结构。 一、前言 1.1国内外发展现状、存在问题 目前，国内市场上多数电力系统继电保护测试仪由于其自身的软、硬件不足，如：体积重量庞大、功能不完善等缺陷，而无法满足现场使用的要求，且无法满足对电力系统继电保护装置进行闭环测试的需要；同时，某些继电保护测试试验仪器其技术指标和性能上的缺陷甚至影响到电力系统继电保护装置的正常运行、调试和整定等工作；大多数仪器是“数据回放式”的开环测试装置，只可以对各类继电器进行稳态测试；另外，由于受到计算机发展水平及硬件条件的制约，大多数仪器每周波的输出点数较少，为了弥补缺陷使波形平滑而外加的滤波电路会导致试验仪的暂态特性不好并进而影响常规测试精度及动态测试的准确性。 综上所述，国内外市场的大多数测试仪器还处于较低的水平档次，只能够完成某些基本测试功能但不能对电力系统设备进行整体性能和系统的闭环测试，因此无法适应现代电力系统发展的需要，也严重限制和阻碍电力系统技术人员水平的提高。 1.2研究目的、意义 我们认为，将数字实时仿真技术、计算机技术、自动控制、虚拟智能技术和电力系统融合在一起形成的电力系统实时数字仿真虚拟智能测试系统将具有更高的技术性能，如实时性、准确性、易操作性以及多功能集成等，必将成为此领域的最新发展趋势。 为了保证系统内继电保护装置既不拒动也不误动，将保护装置放置于系统中进行全面的闭环测试成为验证装置动作特性最为有效的方法。同样，对于电力系统中其它控制器的运行效果及其在系统中各种运行方式下的可靠性进行评估也需要将其放置于尽可能真实的环境中进行验证。继电保护等装置发生动作后，电力系统受到的影响也更加复杂，简单系统中采用的保护和控制手段有可能在复杂系统中引起意想不到的问题，装置的整定、测试、校验难度也随之加大。因此，功能更强大、水平更高的研究和调试手段呼之欲出。 基于数字仿真的电力系统虚拟智能仪器是全数字化的静态模拟仿真实验及测试系统，可以仿真电力系统线路故障时的各种暂态过程，集计算机仿真和实时测试功能于一身。基于个人计算机的集系统仿真和实时测试于一体的数字实时仿真虚拟系统正顺应了电力系统仿真技术发展的大趋势。从电力系统的安全稳定运行的可靠性、经济效益和社会效益出发，将数字实时仿真技术、计算机、电力系统数学物理模型相结合，兼顾电力系统性能与实际的需求，研究和开发拥有智能型实时数字仿真测试系统并具有可移植性和通用性的电力系统继电保护测试仿真虚拟智能仪器也顺应了这一发展趋势，操作简单方便、可靠性高、可实时全面地对电力系统特性进行研究和闭环仿真实验，同时对提高电力系统技术人员水平及保证电力系统稳定运行具有重要意义。 二、研究内容 研发产品系统结构为标准的ISA总线结构以及Win9X操作系统，保证系统组成的开放性，但是Windows9X终究不是为实时应用所开发，一些突发性事件诸如键盘、鼠标中断，磁盘I/O等将不可避免地对实时性产生一定影响，因此必须采取适当的<