一种电力系统线路保护装置柔性仿真测试平台

摘要

一种电力系统线路保护装置柔性仿真测试平台，包括RTDS实时数字仿真系统和功率放大器，RTDS实时数字仿真系统构建出的系统模型包括一次系统模型、故障设置子系统模型和断路器控制子系统模型，故障设置子系统模型和断路器控制子系统模型分别连接一次系统模型，故障设置子系统模型提供故障信号，断路器控制子系统模型提供跳合闸信号，一次系统模型经功率放大器输出电气量信号至待测线路保护装置，待测线路保护装置反馈保护动作信号至断路器控制子系统。本发明构建了一个对不同厂家、不同类型、不同原理的线路保护产品具有良好适应性的统一检测平台，通过该平台可对保护装置进行全面而完整的检测，且简化保护装置检测的操作，更加规范化。

权利要求

1.一种电力系统线路保护装置柔性仿真测试平台，其特征是：包括RTDS实时数字仿真系统和功率放大器，所述的RTDS实时数字仿真系统构建出的系统模型包括一次系统模型、故障设置子系统模型和断路器控制子系统模型，所述的故障设置子系统模型和断路器控制子系统模型分别连接一次系统模型，故障设置子系统模型提供故障信号，断路器控制子系统模型提供跳合闸信号，一次系统模型经功率放大器输出电气量信号至待测线路保护装置，待测线路保护装置反馈保护动作信号至断路器控制子系统；

所述的一次系统模型为500kV 200km中距离无互感双回线输电系统，包括#1、#2、#3三个发电机组，其中#1、#2机组在M电厂的M侧母线，#3机组在M电厂对侧的N侧母线处，N侧母线与无穷大电源通过第二Yn，d11三相双绕组变压器(TRF2)连接，负荷与M侧母线通过第一Yn,d11三相双绕组变压器(TRF1)连接；在M侧母线装有第一断路器(CB1)、第三断路器(CB3)、第四断路器(CB4)，在第一线路(L1)末端N侧装有第五断路器(CB5)，在第二线路(L2)末端N侧装有第二断路器(CB2)；在M侧母线装有第一和第二电流互感器(TA1和TA2)，在第二线路(L2)末端N侧装有第三电流互感器(TA3)，在M侧母线装有第一电压互感器(TV1)，在N侧母线装有第二电压互感器(TV2)；所述的一次系统模型中共有8个故障设置点，包括第一线路(L1)上的第四、第五、第六故障设置点(K4、K5、K6)，第二线路(L2)上的第一、第二、第三故障设置点(K1、K2、K3)，M侧母线上的第七故障设置点(K7)，N侧母线上的第八故障设置点(K8)；其中第四和第一故障设置点(K4和K1)为第一、第二线路(L1、L2)在M侧附近故障，第五和第二故障设置点(K5和K2)为第一、第二线路(L1、L2)在线路中段故障，第六和第三故障设置点(K6和K3)为第一、第二线路(L1、L2)在N侧附近故障；

所述的故障设置子系统模型的组成和连接关系为：

N1节点电压值和0值作为选择元件的第一、第二输入，选择元件的输出作为 N1节点电压值过零点边缘检测元件的输入；

人工按钮FLT作为第一脉冲元件(11)的输入；

第一脉冲元件(11)的输出和N1节点电压值过零点边缘检测元件的输出作为第一与门(21)的第一、第二输入；

第一滑块(41)和第一与门(21)的输出分别作为第二脉冲元件(12)的第一、第二输入；

第二滑块(42)和第二脉冲元件(12)的输出分别作为第三脉冲元件(13)的第一、第二输入；

FLTA1、FLTB1、FLTC1分别作为第一或门(31)的第一、第二、第三输入；

FLTAB1、FLTBC1、FLTCA1分别作为第二或门(32)的第一、第二、第三输入；

第一或门(31)的输出和第二或门(32)的输出分别作为第三或门(33)的第一、第二输入；

第三脉冲元件(13)的输出和第三或门(33)的输出分别作为第二与门(22)的输入；

第二与门(22)的输入、选择器FAULTLOC1的输出和0值分别作为第一选择开关(51)的第一、第二、第三输入；

第二与门(22)的输入、选择器FAULTLOC1的输出和0值还分别作为第二选择开关(52)的第一、第二、第三输入；

第三滑块(43)和第三脉冲元件(13)的输出分别作为第四脉冲元件(14)的第一、第二输入；

第四滑块(44)和第四脉冲元件(14)的输出分别作为第五脉冲元件(15)的第一、第二输入；

发展性故障开关FLTB的输出和第五脉冲元件(15)的输出分别作为第三与门(23)的第一、第二输入；

FLTA2、FLTB2、FLTC2分别作为第四或门(34)的第一、第二、第三输入；

FLTAB2、FLTBC2、FLTCA2分别作为第五或门(35)的第一、第二、第三输入；

第四或门(34)的输出和第五或门(35)的输出分别作为第六或门(36)的第一、第二输入；

第三与门(23)的输出和第六或门(36)的输出分别作为第四与门(24)的输入；

第四与门(24)的输入、选择器FAULTLOC2的输出和0值分别作为第三选择开关(61)的第一、第二、第三输入；

第四与门(24)的输入、选择器FAULTLOC2的输出和0值还分别作为第四选择开关(62)的第一、第二、第三输入；

第一选择开关(51)的输出和第三选择开关(61)的输出分别作为第七或门(37)的第一、第二输入；

输出信号FLT1即为第七或门(37)的输出；

第二选择开关(52)的输出和第四选择开关(62)的输出分别作为第八或门(38)的第一、第二输入；

输出信号FLT2即为第八或门(38)的输出；

所述的N1节点电压为M侧母线A相电压的实时信号；

所述的FLTA1、FLTB1、FLTC1、FLTAB1、FLTBC1、FLTCA1共6个开关信号为故障点故障类型的控制信号；

所述的FLTA2、FLTB2、FLTC2、FLTAB2、FLTBC2、FLTCA2共6个开关信号为发展性故障点故障类型的控制信号；

其中，

第一滑块(41)是故障触发时间选择滑块；

第二滑块(42)是故障持续时间选择滑块；

第三滑块(43)是两次故障的间隔时间选择滑块；

第四滑块(44)是发展性故障持续时间选择滑块。

2.根据权利要求1所述的电力系统线路保护装置柔性仿真测试平台，其特征是：所述的断路器控制子系统模型的组成和连接关系为：手动按钮CB4CL的输出信号CB4CL分别作为第一、第二、第三边缘检测元件(301、302、

303)的输入；

数值1、数值0和闭锁开关分别作为闭锁信号选择开关(4)的第一、第二、第三输入；

信号TJA、T3P分别作为第101或门(101)的第一、第二输入；

第101或门(101)和闭锁信号选择开关(4)的输出分别作为第201与门(201)的第一、第二输入；

信号TJB、T3P分别作为第102或门(102)的第一、第二输入；

第102或门(102)和闭锁信号选择开关(4)的输出分别作为第202与门(202)的第一、第二输入；

信号TJC、T3P分别作为第103或门(103)的第一、第二输入；

第103或门(103)和闭锁信号选择开关(4)的输出分别作为第203与门(203)的第一、第二输入；

手动按钮CB4OP的输出信号为CB4T；

信号CB4T和第201与门(201)的输出分别作为第104或门(104)的第一、第二输入；

信号CB4T和第202与门(202)的输出分别作为第106或门(106)的第一、第二输入；

信号CB4T和第203与门(203)的输出分别作为第108或门(108)的第一、第二输入；

信号Close和第一边缘检测元件(301)的输出信号分别作为或门105的第一、第二输入；

信号Close和第二边缘检测元件(302)的输出信号分别作为第107或门(107)的第一、第二输入；

信号Close和第三边缘检测元件(303)的输出信号分别作为第109或门(109)的第一、第二输入；

第104或门(104)的输出作为第401脉冲元件(401)的输入；

第401脉冲元件(401)的输出作为第501非门(501)的输入；

第501非门(501)和第105或门(105)的输出分别作为第204与门(204)的第一、第二输入；

第104或门(104)和第204与门(204)的输出分别作为第601SR触发器(601)的S、R输入；

第106或门(106)的输出作为第402脉冲元件(402)的输入；

第402脉冲元件(402)的输出作为第502非门(502)的输入；

第502非门(502)和第107或门(107)的输出分别作为第205与门(205)的第一、第二输入；

第106或门(106)和第205与门(205)的输出分别作第602为SR触发器(602)的S、R输入；

第108或门(108)的输出作为第403脉冲元件(403)的输入；

第403脉冲元件(403)的输出作为第503非门(503)的输入；

第503非门(503)和第109或门(109)的输出分别作为第206与门(206)的第一、第二输入；

第108或门(108)和第206与门(206)的输出分别作为第603SR触发器(603)的S、R输入；

第601、602、603SR触发器(601、602、603)分别作为字位转换元件的第一、第二、第三输入；

字位转换元件的输出信号为CB4；

其中，

(1)手动按钮CB4CL为人工合闸按钮CB4CL，手动按钮CB4OP为人工分闸按钮CB4OP；

(2)信号TJA、TJB、TJC为保护设备发出的A相、B相、C相单相跳闸信号；

信号T3P为保护设备发出的三相跳闸信号；

信号Close为保护设备发出的合闸信号。

说明书

一种电力系统线路保护装置柔性仿真测试平台

技术领域

[0001] 本发明涉及一种仿真测试平台，尤其是涉及一种电力系统线路保护柔性仿真测试平台。

背景技术

[0002] 线路保护是输电线路乃至整个电网安全稳定运行的基本保障。为了保证电力系统可靠、安全、经济地运行，线路保护必须具有足够的可靠性，能适应于电力系统的各种工况，且在任何故障类型下都能快速、可靠地切除故障。因此，线路保护在投入系统运行前都必须进行全面的检测。

[0003] 随着电力系统技术的快速发展，新型的线路保护装置尤其是微机线路保护得以大面积的推广使用，各种不同类型与原理的线路保护装置在现代电力系统中得到了广泛的应用，这对线路保护装置的检测技术提出了更高的要求。

[0004] 现有的线路保护装置检测平台往往较为零散，缺乏系统性，针对不同厂家、不同类型、不同原理的线路保护产品，其测试环境与测试项目也可能存在着较大的差异，适应性较差，已难以满足现代线路保护装置检测的需求。因此，业界急需一套能够具备良好的适应性，并可全面考核线路保护装置在各种常规工况及特殊工况下的动作特性以及整体性能的柔性仿真测试平台。

[0005] 其中，作为线路保护装置的仿真检测平台，仿真系统必须具备实时性，且能与线路保护装置接口，以考察线路保护装置在不同工况下的动作性能。现有的EMTDC、EMTP等传统的非实时离线数字仿真系统难以满足此需求，目前业界一般采用具备实时性的物理动模或者数字动模作为线路保护装置等二次设备的检测平台。实时数字仿真系统RTDS（Real-Time Digital Simulator）是由加拿大Manitoba直流研究中心开发，RTDS公司制造，为实现实时电力系统电磁暂态仿真而专门设计的并行计算机仿真系统，是目前世界上技术最成熟、应用最广泛的实时数字仿真系统。在面向线路保护等二次设备的检测中，由于RTDS不仅能与实际保护装置连接构成灵活方便的闭环回路，而且能够对在实际物理系统中难以实现或不容许出现的多种复杂、恶劣工况进行仿真测试，正逐步替代传统的物理动模成为主流的保护装置检测平台。

[0006] RTDS实时数字仿真系统由硬件和软件两部分组成。在硬件上，RTDS采用高速DSP（数字信号处理器）芯片和并行处理结构以完成连续实时运行所需的快速运算。硬件的基本组成单元称作Rack，一套RTDS装置可以包括几个到几十个Rack，不同Rack相互连接可以组成较大规模的仿真器，Rack的数量决定了仿真系统的规模。不同的Rack在物理上是相对独立的，每个Rack主要由处理器板卡、通信板卡以及各种接口板卡组成。RTDS的软件系统则是联系用户与RTDS硬件结构的主要手段，用户在RTDS软件系统的图形用户界面中完成仿真模型的搭建、仿真的运行和试验结果分析。

[0007] 以往的线路保护装置检测往往通过传统的物理动模仿真进行。物理动模仿真是根据实际机组1：N缩小比例来重建一个完整的小机组物理模型，如发电机、励磁系统、输电线路等，其所反映的物理过程是直观真实的，可在与实际系统很近似的条件下检测线路保护等二次设备的动作特性。

[0008] 但传统的物理动模仿真有以下不足之处：

[0009] 1、电力系统元件模型单一，参数调整范围有限；

[0010] 2、模拟规模有限、精度不高，可扩展性和兼容性差；

[0011] 3、建设投资大、周期长；

[0012] 4、模型搭建不便，且对线路保护装置的检测受仿真故障严重程度和持续时间的限制，无法对多种复杂、恶劣的工况进行模拟。

[0013] 现有技术还有的就是继电保护测试仪,使用现代微电子技术和器件实现的一种新型小型化微机继电保护测试仪。它采用单机独立运行，亦可联接笔记本电脑运行的先进结构。主机一般内置高速数字信号处理器微机、真16位DAC模块、模块式高保真大功率功放，自带屏幕液晶显示器以及旋转鼠标控制器，体积小，精度较高，可进行大多数继电保护试验。

[0014] 但其也有不足之处：

[0015] 1、继电保护测试仪为开环测试，保护动作的结果不返回到系统中，无法考核线路保护在第一次动作后，系统的扰动对保护装置的影响；

[0016] 2、功能简单，难以模拟实际系统中多种复杂的故障及工况；

[0017] 3、测试的模式及数据相对固定，参数调整范围有限，缺乏灵活性。

发明内容

[0018] 本发明所要解决的技术问题，就是提供一种可适应于不同原理、不同厂家的电力系统线路保护装置柔性仿真测试平台。

[0019] 解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

[0020] 一种电力系统线路保护柔性仿真测试平台，其特征是：包括RTDS实时数字仿真系统和功率放大器，所述的RTDS实时数字仿真系统构建出的系统模型包括一次系统模型、故障设置子系统模型和断路器控制子系统模型，所述的故障设置子系统模型和断路器控制子系统模型分别连接一次系统模型，故障设置子系统模型提供故障信号，断路器控制子系统模型提供跳合闸信号，一次系统模型经功率放大器输出电气量信号至待测线路保护装置，待测线路保护装置反馈保护动作信号至断路器控制子系统。

[0021] 所述的一次系统模型为500kV 200km中距离无互感双回线输电系统，包括#1、#2、#3三个发电机组，其中#1、#2机组在M电厂的M侧母线，#3机组在M电厂对侧的N侧母线处，N侧母线与无穷大电源通过第二Yn，d11三相双绕组变压器TRF2连接，负荷与M侧母线通过第一Yn,d11三相双绕组变压器TRF1连接；在M侧母线装有第一断路器CB1、第三断路器CB3、第四断路器CB4，在第一线路L1末端N侧装有第五断路器CB5，在第二线路L2末端N侧装有第二断路器CB2；在M侧母线装有第一和第二电流互感器TA1和TA2，在第二线路L2末端N侧装有第三电流互感器TA3，在M侧母线装有第一电压互感器TV1，在N侧母线装有第二电压互感器TV2；所述的一次系统模型中共有8个故障设置点，包括第一线路L1上的第四、第五、第六故障设置点K4、K5、K6，第二线路L2上的第一、第二、第三故障设置点K1、K2、K3，M侧母线上的第七故障设置点K7，N侧母线上的第八故障设置点K8；其中第四和第一故障设置点K4和K1为第一、第二线路L1、L2在M侧附近故障，第五和第二故障设置点K5和K2为第一、第二线路L1、L2在线路中段故障，第六和第三故障设置点K6和K3为第一、第二线路L1、L2在N侧附近故障。

[0022] 所述的故障设置子系统模型的组成和连接关系为：

[0023] N1节点电压值和0值作为选择元件的第一、第二输入，选择元件的输出作为边缘检测元件的输入；

[0024] 人工按钮FLT作为第一脉冲元件11的输入；

[0025] 第一脉冲元件11的输出和边缘检测元件的输出作为第一与门21的第一、第二输入；

[0026] 第一滑块41和第一与门21的输出分别作为第二脉冲元件12的第一、第二输入；

[0027] 第二滑块42和第二脉冲元件12的输出分别作为第三脉冲元件13的第一、第二输入；

[0028] FLTA1、FLTB1、FLTC1分别作为第一或门31的第一、第二、第三输入；

[0029] FLTAB1、FLTBC1、FLTCA1分别作为第二或门32的第一、第二、第三输入；

[0030] 第一或门31的输出和第二或门32的输出分别作为第三或门33的第一、第二输入；

[0031] 第三脉冲元件13的输出和第三或门33的输出分别作为第二与门22的输入；

[0032] 第二与门22的输入、选择器FAULTLOC1的输出和0值分别作为第一选择开关51的第一、第二、第三输入；

[0033] 第二与门22的输入、选择器FAULTLOC1的输出和0值还分别作为第二选择开关52的第一、第二、第三输入；

[0034] 第三滑块43和第三脉冲元件13的输出分别作为第四脉冲元件14的第一、第二输入；

[0035] 第四滑块44和第四脉冲元件14的输出分别作为第五脉冲元件15的第一、第二输入；

[0036] 发展性故障开关FLTB的输出和第五脉冲元件15的输出分别作为第三与门23的第一、第二输入；

[0037] FLTA2、FLTB2、FLTC2分别作为第四或门34的第一、第二、第三输入；

[0038] FLTAB2、FLTBC2、FLTCA2分别作为第五或门35的第一、第二、第三输入；

[0039] 第四或门34的输出和第五或门35的输出分别作为第六或门(36)的第一、第二输入；

[0040] 第三与门(23)的输出和第六或门(36)的输出分别作为第四与门(24)的输入；

[0041] 第四与门(24)的输入、选择器FAULTLOC2的输出和0值分别作为第三选择开关(61)的第一、第二、第三输入；

[0042] 第四与门(24)的输入、选择器FAULTLOC2的输出和0值还分别作为第四选择开关(62)的第一、第二、第三输入；

[0043] 第一选择开关(51)的输出和第三选择开关(61)的输出分别作为第七或门(37)的第一、第二输入；

[0044] 输出信号FLT1即为第七或门(37)的输出；

[0045] 第二选择开关(52)的输出和第四选择开关(62)的输出分别作为第八或门(38)的第一、第二输入；

[0046] 输出信号FLT2即为第八或门(38)的输出。

[0047] 所述的断路器控制子系统模型的组成和连接关系为：

[0048] 手动按钮CB4CL的输出信号CB4CL分别作为第301、第302、第303边缘检测元件301、302、303的输入；

[0049] 数值1、数值0和闭锁开关分别作为选择开关4的第一、第二、第三输入；

[0050] 信号TJA、T3P分别作为第101或门101的第一、第二输入；

[0051] 第101或门101和选择开关4的输出分别作为第201与门201的第一、第二输入；

[0052] 信号TJB、T3P分别作为第102或门102的第一、第二输入；

[0053] 第102或门102和选择开关4的输出分别作为第202与门202的第一、第二输入；

[0054] 信号TJC、T3P分别作为第103或门103的第一、第二输入；

[0055] 第103或门103和选择开关4的输出分别作为第203与门203的第一、第二输入；

[0056] 手动按钮CB4OP的输出信号为CB4T；

[0057] 信号CB4T和第201与门201的输出分别作为第104或门104的第一、第二输入；

[0058] 信号CB4T和第202与门202的输出分别作为第106或门106的第一、第二输入；

[0059] 信号CB4T和第203与门203的输出分别作为第108或门108的第一、第二输入；

[0060] 信号Close和第一边缘检测元件301的输出信号分别作为或门105的第一、第二输入；

[0061] 信号Close和第二边缘检测元件302的输出信号分别作为第107或门107的第一、第二输入；

[0062] 信号Close和第三边缘检测元件303的输出信号分别作为第109或门109的第一、第二输入；

[0063] 第104或门104的输出作为第401脉冲元件401的输入；

[0064] 第401脉冲元件401的输出作为第501非门501的输入；

[0065] 第501非门501和第105或门105的输出分别作为第204与门204的第一、第二输入；

[0066] 第104或门104和第204与门204的输出分别作为第601SR触发器601的S、R输入；

[0067] 第106或门106的输出作为第402脉冲元件402的输入；

[0068] 第402脉冲元件402的输出作为第502非门502的输入；

[0069] 第502非门502和第107或门107的输出分别作为第205与门205的第一、第二输入；

[0070] 第106或门106和第205与门205的输出分别作第602为SR触发器602的S、R输入；

[0071] 第108或门108的输出作为第403脉冲元件403的输入；

[0072] 第403脉冲元件403的输出作为第503非门503的输入；

[0073] 第503非门503和第109或门109的输出分别作为第206与门206的第一、第二输入；

[0074] 第108或门108和第206与门206的输出分别作为第603SR触发器603的S、R输入；

[0075] 第601、602、603SR触发器601、602、603分别作为字位转换元件的第一、第二、第三输入；

[0076] 字位转换元件的输出信号为CB4。

[0077] 有益效果：本发明针对线路保护装置检测的需求，构建了一个对不同厂家、不同类型、不同原理的线路保护产品具有良好适应性的统一检测平台，通过该平台可对保护装置进行全面而完整的检测，另外，通过逻辑电路的搭建，简化保护装置检测的操作，并令其更加规范化。

附图说明

[0078] 图1为本发明的线路保护用检测平台实施例组成结构示意图；

[0079] 图2为本发明实施例的一次系统示意图；

[0080] 图3为本发明实施例的故障控制子系统逻辑框图；

[0081] 图4为本发明实施例的断路器控制子系统逻辑图。

具体实施方式

[0082] 图1所示为本发明的电力系统线路保护柔性仿真测试平台实施例示意图，其包括RTDS实时数字仿真系统和功率放大器，RTDS实时数字仿真系统构建出的系统模型包括一次系统模型、故障设置子系统模型和断路器控制子系统模型，故障设置子系统模型和断路器控制子系统模型分别连接一次系统模型，故障设置子系统模型提供故障信号，断路器控制子系统模型提供跳合闸信号，一次系统模型经功率放大器输出电气量信号至待测线路保护装置，待测线路保护装置反馈保护动作信号至断路器控制子系统，另有直流试验电源为RTDS实时数字仿真系统、功率放大器供电。

[0083] 线路保护一次系统（含CT、PT模型）、故障设置子系统以及断路器控制子系统在RTDS实时数字仿真器中进行模拟，产生待测线路保护装置所需的电压、电流信号，电流、电压信号经功率放大器放大后与待测的保护装置相连接。另一方面，待测线路保护装置所发出的保护跳闸和告警信号也将通过RTDS的输入/输出板卡返回到RTDS仿真系统，从而构成一个实时闭环测试系统。

[0084] 参见图2，一次系统模型为500kV 200km中距离无互感双回线输电系统。

[0085] 一次系统模型具体包括#1、#2、#3三个发电机组，其中#1、#2机组在M电厂的M侧母线，#3机组在M电厂对侧的N侧母线处，N侧母线与无穷大电源通过第二Yn，d11三相双绕组变压器TRF2连接，负荷与M侧母线通过第一Yn,d11三相双绕组变压器TRF1连接；在M侧母线装有第一断路器CB1、第三断路器CB3、第四断路器CB4，在第一线路L1末端N侧装有第五断路器CB5，在第二线路L2末端N侧装有第二断路器CB2；在M侧母线装有第一和第二电流互感器TA1和TA2，在第二线路L2末端N侧装有第三电流互感器TA3，在M侧母线装有第一电压互感器TV1，在N侧母线装有第二电压互感器TV2。

[0086] 一次系统模型中共有8个故障设置点，包括第一线路L1上的第四、第五、第六故障设置点K4、K5、K6，第二线路L2上的第一、第二、第三故障设置点K1、K2、K3，M侧母线上的第七故障设置点K7，N侧母线上的第八故障设置点K8；其中第四和第一故障设置点K4和K1为第一、第二线路L1、L2在M侧附近故障，第五和第二故障设置点K5和K2为第一、第二线路L1、L2在线路中段故障，第六和第三故障设置点K6和K3为第一、第二线路L1、L2在N侧附近故障。

[0087] RTDS一次系统模型为待测线路保护装置提供电流互感器TA1、TA2、TA3所得的电流量，电压互感器TV1、TV2所得的三相电压量以及断路器CB1、CB2、CB3的状态位。

[0088] 一次系统模型的基本系统参数如表1所述

[0089] 表1一次系统模型基本参数

[0090]

[0091] 为了模拟与实际系统相似的故障情况，需要在电网一次系统模型对应的节点加入相应的故障信号，以测试保护在故障情况下的动作响应特性。模型设置了图2所示的K1到K8区内、区外共8个故障点。故障节点为高电平触发，由故障控制子系统通过逻辑控制，其逻辑框图如图3所示。

[0092] 故障设置子系统模型的组成和连接关系为：

[0093] 在图3中，N1节点电压值和0值作为选择元件的第一、第二输入，选择元件的输出作为边缘检测元件的输入；

[0094] 人工按钮FLT作为第一脉冲元件11的输入；

[0095] 第一脉冲元件11的输出和边缘检测元件的输出作为第一与门21的第一、第二输入；

[0096] 第一滑块41和第一与门21的输出分别作为第二脉冲元件12的第一、第二输入；

[0097] 第二滑块42和第二脉冲元件12的输出分别作为第三脉冲元件13的第一、第二输入；

[0098] FLTA1、FLTB1、FLTC1分别作为第一或门31的第一、第二、第三输入；

[0099] FLTAB1、FLTBC1、FLTCA1分别作为第二或门32的第一、第二、第三输入；

[0100] 第一或门31的输出和第二或门32的输出分别作为第三或门33的第一、第二输入；

[0101] 第三脉冲元件13的输出和第三或门33的输出分别作为第二与门22的输入；

[0102] 第二与门22的输入、选择器FAULTLOC1的输出和0值分别作为第一选择开关51的第一、第二、第三输入；

[0103] 第二与门22的输入、选择器FAULTLOC1的输出和0值还分别作为第二选择开关52的第一、第二、第三输入；

[0104] 第三滑块43和第三脉冲元件13的输出分别作为第四脉冲元件14的第一、第二输入；

[0105] 第四滑块44和第四脉冲元件14的输出分别作为第五脉冲元件15的第一、第二输入；

[0106] 发展性故障开关FLTB的输出和第五脉冲元件15的输出分别作为第三与门23的第一、第二输入；

[0107] FLTA2、FLTB2、FLTC2分别作为第四或门34的第一、第二、第三输入；

[0108] FLTAB2、FLTBC2、FLTCA2分别作为第五或门35的第一、第二、第三输入；

[0109] 第四或门34的输出和第五或门35的输出分别作为第六或门(36)的第一、第二输入；

[0110] 第三与门(23)的输出和第六或门(36)的输出分别作为第四与门(24)的输入；

[0111] 第四与门(24)的输入、选择器FAULTLOC2的输出和0值分别作为第三选择开关(61)的第一、第二、第三输入；

[0112] 第四与门(24)的输入、选择器FAULTLOC2的输出和0值还分别作为第四选择开关(62)的第一、第二、第三输入；

[0113] 第一选择开关(51)的输出和第三选择开关(61)的输出分别作为第七或门(37)的第一、第二输入；

[0114] 输出信号FLT1即为第七或门(37)的输出；

[0115] 第二选择开关(52)的输出和第四选择开关(62)的输出分别作为第八或门(38)的第一、第二输入；

[0116] 输出信号FLT2即为第八或门(38)的输出。

[0117] 断路器控制子系统模型的组成和连接关系为：

[0118] 在一次系统模型中设置了CB1~CB5共5个断路器，断路器CB4的逻辑控制电路如图4所示：

[0119] 手动按钮CB4CL的输出信号CB4CL分别作为第301、第302、第303边缘检测元件301、302、303的输入；

[0120] 数值1、数值0和闭锁开关分别作为选择开关4的第一、第二、第三输入；

[0121] 信号TJA、T3P分别作为第101或门101的第一、第二输入；

[0122] 第101或门101和选择开关4的输出分别作为第201与门201的第一、第二输入；

[0123] 信号TJB、T3P分别作为第102或门102的第一、第二输入；

[0124] 第102或门102和选择开关4的输出分别作为第202与门202的第一、第二输入；

[0125] 信号TJC、T3P分别作为第103或门103的第一、第二输入；

[0126] 第103或门103和选择开关4的输出分别作为第203与门203的第一、第二输入；

[0127] 手动按钮CB4OP的输出信号为CB4T；

[0128] 信号CB4T和第201与门201的输出分别作为第104或门104的第一、第二输入；

[0129] 信号CB4T和第202与门202的输出分别作为第106或门106的第一、第二输入；

[0130] 信号CB4T和第203与门203的输出分别作为第108或门108的第一、第二输入；

[0131] 信号Close和第一边缘检测元件301的输出信号分别作为或门105的第一、第二输入；

[0132] 信号Close和第二边缘检测元件302的输出信号分别作为第107或门107的第一、第二输入；

[0133] 信号Close和第三边缘检测元件303的输出信号分别作为第109或门109的第一、第二输入；

[0134] 第104或门104的输出作为第401脉冲元件401的输入；

[0135] 第401脉冲元件401的输出作为第501非门501的输入；

[0136] 第501非门501和第105或门105的输出分别作为第204与门204的第一、第二输入；

[0137] 第104或门104和第204与门204的输出分别作为第601SR触发器601的S、R输入；

[0138] 第106或门106的输出作为第402脉冲元件402的输入；

[0139] 第402脉冲元件402的输出作为第502非门502的输入；

[0140] 第502非门502和第107或门107的输出分别作为第205与门205的第一、第二输入；

[0141] 第106或门106和第205与门205的输出分别作第602为SR触发器602的S、R输入；

[0142] 第108或门108的输出作为第403脉冲元件403的输入；

[0143] 第403脉冲元件403的输出作为第503非门503的输入；

[0144] 第503非门503和第109或门109的输出分别作为第206与门206的第一、第二输入；

[0145] 第108或门108和第206与门206的输出分别作为第603SR触发器603的S、R输入；

[0146] 第601、602、603SR触发器601、602、603分别作为字位转换元件的第一、第二、第三输入；

[0147] 字位转换元件的输出信号为CB4。

[0148] 故障设置子系统工作过程：

[0149] 在一次系统模型中设置的故障节点的故障触发信号为高电平触发；

[0150] 在图3中的故障设置子系统中，按钮FLT为人工故障触发元件，故障触发瞬间，FLT输出由0变为1；

[0151] FLT的输出信号作为输入进入脉冲元件11；脉冲元件a11输入由0变为1时，即检测到上升沿，脉冲元件11输出0.02s的高电平信号；

[0152] M侧母线A相电压的实时信号N1与浮点值0.0作为选择元件的2个输入端，其输出高电平的条件为N1>=0.0；选择元件的输出作为边缘检测元件的输入；

[0153] 边缘检测元件的输入由0变为1时，即N1信号由负值过零点转为正值瞬间，其输出为1；在工频一个周期内，必定存在N1信号由负值过零点转为正值瞬间，即输出为1时，因此，将边缘检测元件的输出信号和脉冲元件11的输出信号输入到与门21，可以使得当用户触发故障按钮后的一个工频周期内，与门21可以在M侧母线A相电压由负转为正的过零点时，输出为1，即发出触发信号；

[0154] 与门21输出信号作为脉冲元件12的输入信号，当输入由0变为1时，即检测到上升沿，脉冲元件12输出由滑块41所控制时间的高电平信号；该控制时间即为故障相角，即M侧母线A相电压由负转为正的过零点后，触发故障时间；

[0155] 脉冲元件12输出信号为脉冲元件13输入信号，当输入由1变为0时，即检测到下降沿，脉冲元件12输出由滑块42所控制时间的高电平信号；该控制时间即为故障持续时间；

[0156] 开关信号FLTA1、FLTB1、FLTC1、FLTAB1、FLTBC1、FLTCA1通过或门31、或门32的并联以及或门33的级联连接起来，6个开关信号即为故障点故障类型的控制信号；

[0157] 或门33的输出信号（即故障类型信号），与脉冲元件13的输出信号（即故障角和故障时间信号）作为与门22的输入信号，决定了与门22的输出信号，即用户所触发故障的基本信息；

[0158] 选择器FAULTLOC1共有8个选择位置，图3中仅列出2个位置；与8个选择位置相对应的是8个选择开关，选择器可控制选择开关51~58的输入端，FAULTLOC1的输出信号为1~8中的任一信号时，该选择开关的输入即为与门22的输出，而其他选择开关的输入均为0，即当与门22输出为1时，被选择器FAULTLOC1选择的选择开关输出为1，即该开关对应的故障设置点故障，其余故障点不发生故障；故障控制信号为FLT1~FLT8；

[0159] 当一次系统需要设置发展性故障时：

[0160] 脉冲元件13的输出信号为脉冲元件14的输入信号，当输入由1变为0时，即检测到下降沿，脉冲元件14输出由滑块43所控制时间的高电平信号；该控制时间即为两次故障的间隔时间；

[0161] 脉冲元件14的输出信号为脉冲元件15的输入信号，当输入由1变为0时，即检测到下降沿，脉冲元件15输出由滑块44所控制时间的高电平信号；该控制时间即为发展性故障持续的时间；

[0162] 脉冲元件15的输出信号和发展性故障开关FLTB的输出信号作为与门23的输入信号，当用户允许发展性故障时，即FLTB输出为1，用户所触发的故障信号可以通过与门23；当用户不允许发展性故障时，即FLTB输出为0，用户所触发的故障信号无法通过与门
23；

[0163] 开关信号FLTA2、FLTB2、FLTC2、FLTAB2、FLTBC2、FLTCA2通过或门34、或门35的并联以及或门36的级联连接起来，6个开关信号即为发展性故障点故障类型的控制信号；

[0164] 或门36的输出信号（即故障类型信号），和与门23的输出信号（即故障角和故障时间信号）作为与门24的输入信号，决定了与门24的输出信号，即用户所触发故障的基本信息；

[0165] 选择器FAULTLOC2共有8个选择位置，图3中仅列出2个位置；与8个选择位置相对应的是8个选择开关61~68，选择器可控制选择开关的输入端，FAULTLOC2的输出信号为1~8中的任一信号时，该选择开关的输入即为与门24的输出，而其他选择开关的输入均为0，即当与门24输出为1时，被选择器FAULTLOC2选择的选择开关输出为1，即该开关对应的故障设置点故障，其余故障点不发生故障；故障控制信号同样为FLT1~FLT8；

[0166] 故障信号与发展性故障信号通过或门37和或门38等输出，各自的故障信息不受影响。

[0167] 该故障控制子系统可模拟实际系统中各种金属性故障、经不同过渡电阻短路以及发展性故障，可设置以下不同的故障特性：故障类型、故障位置、故障注入角、故障时刻、故障持续时间、过渡电阻，以及各种转换性故障。其中，FLT为初始故障触发按钮，FLTB为继发故障的闭锁开关，滑块41为以节点电压为参考值故障注入角设置滑块，FLTA1、FLTB1等开关为故障类型选择开关，可实现单相接地、相间故障、三相短路等不同的故障类型，滑块42、滑块44分别为初始故障与继发故障的故障持续时间，滑块43为初始故障与继发故障的间隔时间，FAULTLOC1、FAULTLOC2分别为初始故障与继发故障的故障位置选择开关。

[0168] 检测平台中的断路器模型一方面应能实现人工跳、合闸，考察线路保护装置在线路空载解合环、手合带故障线路等操作下的动作特性，另一方面，断路器模型必须能够实时响应线路保护装置所发出的跳闸、重合闸信号，从而构成一个完整的闭环试验，考察线路保护装置在动作后的特性。断路器能根据试验需要模拟三相操作或分相操作，其开合状态由断路器控制子系统通过逻辑控制，在图2的一次系统模型中设置了CB1~CB5共5个断路器，以开关CB4为例，其逻辑框图如图4所示：。

[0169] 在图4中，手动按钮CB4CL的输出信号CB4CL分别作为边缘检测元件301、边缘检测元件302、边缘检测元件303的输入；

[0170] 数值1、数值0和闭锁开关分别作为选择开关4的第一、第二、第三输入；

[0171] 信号TJA、T3P分别作为或门101的第一、第二输入；

[0172] 或门101和选择开关4的输出分别作为与门201的第一、第二输入；

[0173] 信号TJB、T3P分别作为或门102的第一、第二输入；

[0174] 或门102和选择开关4的输出分别作为与门202的第一、第二输入；

[0175] 信号TJC、T3P分别作为或门103的第一、第二输入；

[0176] 或门103和选择开关4的输出分别作为与门203的第一、第二输入；

[0177] 手动按钮CB4OP的输出信号为CB4T；

[0178] 信号CB4T和与门201的输出分别作为或门104的第一、第二输入；

[0179] 信号CB4T和与门202的输出分别作为或门106的第一、第二输入；

[0180] 信号CB4T和与门203的输出分别作为或门108的第一、第二输入；

[0181] 信号Close和边缘检测元件301的输出信号分别作为或门105的第一、第二输入；

[0182] 信号Close和边缘检测元件302的输出信号分别作为或门107的第一、第二输入；

[0183] 信号Close和边缘检测元件303的输出信号分别作为或门109的第一、第二输入；

[0184] 或门104的输出作为脉冲元件401的输入；

[0185] 脉冲元件401的输出作为非门501的输入；

[0186] 非门501和或门105的输出分别作为与门204的第一、第二输入；

[0187] 或门104和与门204的输出分别作为SR触发器601的S、R输入；

[0188] 或门106的输出作为脉冲元件402的输入；

[0189] 脉冲元件402的输出作为非门502的输入；

[0190] 非门502和或门107的输出分别作为与门205的第一、第二输入；

[0191] 或门106和与门205的输出分别作为SR触发器602的S、R输入；

[0192] 或门108的输出作为脉冲元件403的输入；

[0193] 脉冲元件403的输出作为非门503的输入；

[0194] 非门503和或门109的输出分别作为与门206的第一、第二输入；

[0195] 或门108和与门206的输出分别作为SR触发器603的S、R输入；

[0196] SR触发器601、SR触发器602、SR触发器603分别作为字位转换元件的第一、第二、第三输入；

[0197] 字位转换元件的输出信号为CB4。

[0198] 工作过程：

[0199] 在图4中，TJA、TJB、TJC、T3P信号为保护设备发出的跳闸信号，其中TJA、T3P信号作为或门101的输入，即A相单相跳闸信号与三相跳闸信号均可通过；TJB、T3P信号作为或门102的输入，即B相单相跳闸信号与三相跳闸信号均可通过；TJC、T3P信号作为或门103的输入，即C相单相跳闸信号与三相跳闸信号均可通过；Close信号为保护设备发出的合闸信号，为三相动作；

[0200] 闭锁开关和选择开关4控制着CB4断路器控制子系统中保护设备信号的有效性，当闭锁开关输出高电平时，选择开关4选择1，即CB4控制子系统中保护设备信号有效；当闭锁开关输出低电平时，选择开关4选择0，即CB4控制子系统中保护设备信号无效；

[0201] 按钮CB4CL控制着用户手动合闸动作信号CB4CL，且为三相动作；

[0202] 按钮CB4OP控制着用户手动开闸动作信号CB4T，且为三相动作；

[0203] CB4T和与门201的输出（即保护跳闸信号）作为或门104的输入，即用户手动和保护设备信号都可通过或门104作为SR触发器601中S端的输入，提供A相跳闸信号；

[0204] 当CB4CL手动合闸信号由0变为1时，即边缘检测元件301检测到上升沿瞬间，边缘检测元件301输出1；

[0205] Close信号与边缘检测元件301的输出信号作为或门105的输入信号，为断路器A相提供合闸信号；

[0206] 或门104的输出信号（即A相跳闸信号）作为脉冲元件401的输入信号，当脉冲元件401检测到上升沿后，输出120ms的高电平，再通过非门501变为低电平后，作为与门204的输入，即在有跳闸信号后的120ms内闭锁保护信号；当脉冲元件401未检测到上升沿时，或门105输出的合闸信号可通过与门204作为SR触发器601中R端的输入；

[0207] SR触发器601的Q非端作为输出信号，即断路器CB4的A相位置信号；

[0208] CB4T和与门202的输出（即保护跳闸信号）作为或门106的输入，即用户手动和保护设备信号都可通过或门106作为SR触发器602中S端的输入，提供B相跳闸信号；

[0209] 当CB4CL手动合闸信号由0变为1时，即边缘检测元件302检测到上升沿瞬间，边缘检测元件302输出1；

[0210] Close信号与边缘检测元件302的输出信号作为或门107的输入信号，为断路器B相提供合闸信号；

[0211] 或门106的输出信号（即A相跳闸信号）作为脉冲元件402的输入信号，当脉冲元件402检测到上升沿后，输出120ms的高电平，再通过非门502变为低电平后，作为与门205的输入，即在有跳闸信号后的120ms内闭锁保护信号；当脉冲元件402未检测到上升沿时，或门107输出的合闸信号可通过与门205作为SR触发器602中R端的输入；

[0212] SR触发器602的Q非端作为输出信号，即断路器CB4的B相位置信号；

[0213] CB4T和与门203的输出（即保护跳闸信号）作为或门108的输入，即用户手动和保护设备信号都可通过或门108作为SR触发器603中S端的输入，提供C相跳闸信号；

[0214] 当CB4CL手动合闸信号由0变为1时，即边缘检测元件303检测到上升沿瞬间，边缘检测元件303输出1；

[0215] Close信号与边缘检测元件303的输出信号作为或门109的输入信号，为断路器C相提供合闸信号；

[0216] 或门108的输出信号（即C相跳闸信号）作为脉冲元件403的输入信号，当脉冲元件403检测到上升沿后，输出120ms的高电平，再通过非门503变为低电平后，作为与门206的输入，即在有跳闸信号后的120ms内闭锁保护信号；当脉冲元件503未检测到上升沿时，或门109输出的合闸信号可通过与门206作为SR触发器603中R端的输入；

[0217] SR触发器603的Q非端作为输出信号，即断路器CB4的C相位置信号；

[0218] SR触发器601、SR触发器602、SR触发器603的输出作为字位转换元件的输入，将断路器CB4三相位置字信号转化为位信号，并使得CB4作为位置输出信号；

[0219] 其中，闭锁开关为保护闭锁信号，CB4CL、CB4OP分别为人工合闸、跳闸信号，Close为保护重合闸信号，T3P、TJA、TJB、TJC分别为保护装置跳三相、跳A相、跳B相、跳C相信号。该检测平台的断路器控制子系统既能实现人工跳、合闸以及保护闭锁，也能实时响应保护系统发出的跳闸、重合闸信号，是线路保护装置的闭环测试中不可或缺的一环。