数字仿真仪远程测试数据转换系统设计及其试验

摘 要： 为了提高实验室完成大规模稳控系统能力，设计了一种数字仿真仪远程测试数据转换系统，并展开实验测试分析。数据接口转换装置为各测试厂站都配备相应的模拟量控制参数以及开入量与故障选择参数，通过软件系统控制仿真设备与测试站的延迟参数。为了跟远程测试系统形成良好配合状态，构建一个具备标准化要求的远程测试模块。经仿真发现各项策略动作准确，系统满足稳定性要求，与传统形式的RTDS仿真过程相比，实现了高度一致的动作状态，不过完成整组动作需要增加62 ms左右。由于稳控系统执行站机组中断路器需要约50 ms的时间完成动作，远程测试情况更加符合现场稳控系统控制情况。

关键词： 远程测试; 数据转换接口装置; RTDS; 闭环测试

中图分类号： TM743文献标志码： 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

我国在“十三五”规划中专门针对特高压交直流电网提出了特定的发展要求，这在一定程度上使其获得了技术的快速进步，为每个电网都构建了确保电网运行稳定性的控制系统，形成相互协调的综合调控系統，为确保电网的安全性提供了可靠的防线。现阶段，稳控系统已能够完成出厂检测、现场联调仿真以及动态测试等多项功能[1-3]，采用实时数字仿真仪（RTDS）可以完成系统的实时仿真测试并对一次系统发生的各项动态变化进行模拟，根据不同时序获得模拟量以及开关量参数，快速检测出稳控系统处于静模测试模式下无法被察觉的各类缺陷，这使其获得了大规模推广应用[4-8]。

根据现阶段的实际测试系统运行模式可知，进行RTDS仿真的测试过程并没有跟现场的联调处理形成紧密关联，采用RTDS仿真方法虽然可以达到实时闭环测试的效果，并对复杂故障时序以及系统动态变化过程进行测试，不过依然不能准确检测现场稳控系统所产生的隐性故障，从工程搭建层面分析，整个测试系统并不能满足重用性要求，从而降低了仿真效率[9-12];此外，受实际场地范围以及有限的装备数量约束，无法准确模拟系统的实际运行控制过程[13-15]。

1 远程测试数据转换装置的功能设计

为RTDS系统以及被测设备新增了不同数据接口的转换结构，由此实现仿真测试RTDS系统与现场稳控系统装置获得双向信息交互的通道，并完成闭环测试。此装置包含了以下几项功能：

（1） 为RTDS测试系统构建模拟量接口，可以对元件的各项电性能参数进行采集并对故障情况进行判断;

（2） 在RTDS试验系统上建立开关量接口，可以输出开关位置、直流极状态、跳闸数据、闭锁直流等结果;

（3） 可以跟现场运行设备之间构建通信渠道，把RTDS系统产生的仿真模拟量以及开关量参数转换为能够被测试仪器识别的数字信号，之后经电力系统通信网将数据信号传输至现场设备中，以此取代由被测设备采集得到的模拟量与开关量，同时触发设备逻辑与动作方式;

为提高系统兼容性，选择标准化方法为RTDS系统以及仿真转换设备之间构建接口：使用标准通信协议来完成仿真转换设备和被测设备的数据传输，各台转换装置都可以和m（m≥2）个现场设备同步进行通信，由此达到各台转换设备能够跟m个控制保护设备实施同步仿真过程。当满足RTDS系统RACK规模要求时，可利用n台同样的转换设备对系统中（n×m）个厂站包含的保护控制设备实施联合仿真，从而提高该系统的扩展性。随着系统规模的增加，当数据容量超过转换设备能够采集的能力时，可以为测试系统提供多套标准以及同样转换装置来完成各站之间通信过程，不必额外开发新的装置软件，因此可以对系统进行高效扩展，充分满足对全网RTDS实施远程仿真的要求。

2 远程测试数据转换接口设计

2.1 转换装置接口设计

结合实际设计过程可知，RTDS系统必须能够提供48组以上的模拟量小信号才能适应数据接口的转换需求，在数据转换装置上对功率、跳闸等参数进行采集与分析，之后将这些数据传输至稳定性控制装置中;利用RTDS系统提供的开关量集线器获取直流极参数以及阀运行数据，再通过空接点得到数据转换装置开入，之后将其传输到现场运行设备中;采用数据转换方式还可以接收由现场设备产生的解列线路数据以及直流调制参数，之后通过开关量输出的过程将其传输至RTDS仿真系统中，如表1所示。

各接口的示意结构。数据接口转换装置为各测试厂站都配备了相应的模拟量控制参数以及开入量与故障选择参数，以此确保远程测试转换装置能够采集获得和被测试厂站设备相对应的模拟量。

2.2 通信接口设计

利用一台多路通信复接设备与其它各类配套附件来构建数据转换装置和现场装置之间的通信渠道，可以产生总共22路容量为2M的复接接口，以G.703方式作为接口类型，达到12words通信帧长，将转换装置通信地址设定在100。

利用RTDS系统中包含的各类交直流仿真测试方法，再根据现阶段稳控系统所选择的常规通信模式，综合分析各项数据，各项通信接口协议，如表2所示。

为数据转换设备构建了确定的“测试站x通道延迟时间”，通过软件系统控制仿真设备与测试站x的延迟参数，在此基础上评价远程测试平台受到通道延迟影响后造成的仿真结果变化及其对系统可靠性产生的作用。

2.3 现场装置通信接口模块设计

为了跟远程测试系统形成良好配合状态，需为现场测试系统构建一个具备标准化要求的远程测试模块。应能够实现以下各项功能：

（1） 接收RTDS系统产生的各项模拟参数与开关量数据，并对设备模拟量以及开关量进行替代，此外还要跟现场稳控装置各采集量形成精确对应的关系;

（2） 在装置中加入测试模块再通过测试数据触发动作之后，把装置测试动作出口数据传输至RTDS转换设备，再把结果反馈至RTDS系统;

（3） 远程测试模块投退。在分辨实际数据以及采集转换装置产生的数据时，需利用数据转换设备发送“xx站远程测试投入”数据，只有确认此控制信息与装置“试验压板”满足投入条件时，才可以调用远程测试转换设备产生的各项数据。

3 应用实例

3.1 接口对应

按照直流稳控系统提供的策略来设计得到RTDS系统、现场装置数据传输以及数据转换设备之间的相互关系，结果如图1所示。

3.2 动作结果分析

本文选择直流联网阀组闭锁控制方案作为测试案例，对系统各项测试动作进行了深入分析。按照以下方式完成控制阀组闭锁的过程：利用直流双极闭锁或设置至少三个阀组故障来实现对小湾电厂运行机组的切除效果。在RTDS实验室中对直流4个阀组运行参数以及发生紧急停运的情况进行模拟，同时仿真测试了直流闭锁故障切机的操作，通过数据转换设备转发到现场运行的楚雄换流站设备，通过楚雄换流站完成各个控制环节，各站的具体动作如图2所示。

经仿真发现各项策略动作准确，系统满足稳定性要求，与传统形式的RTDS仿真过程相比，实现了高度一致的动作状态，不過完成整组动作需要增加62 ms左右，如图3所示。

直流近区小湾电厂没有完成切除的机组形成的功率变化曲线可知，两次试验结果较为接近。由于稳控系统执行站机组中断路器需要约50 ms的时间完成动作，远程测试情况更加符合现场稳控系统控制情况。

4 总结

数据接口转换装置为各测试厂站都配备相应的模拟量控制参数以及开入量与故障选择参数，通过软件系统控制仿真设备与测试站x的延迟参数，在此基础上评价远程测试平台受到通道延迟影响后造成的仿真结果变化及其对系统可靠性产生的作用。为了跟远程测试系统形成良好配合状态，构建一个具备标准化要求的远程测试模块。

经仿真发现各项策略动作准确，系统满足稳定性要求，与传统形式的RTDS仿真过程相比，实现了高度一致的动作状态，不过完成整组动作需要增加62 ms左右。由于稳控系统执行站机组中断路器需要约50 ms的时间完成动作，远程测试情况更加符合现场稳控系统控制情况。

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（收稿日期： 2019.11.19）

作者简介：李霄（1980-），女，硕士，实验师，研究方向：机械制造。