牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算軟件的開(kāi)發(fā)

李良威，鄧云川，林宗良

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 電化院，成都 610031）

隨著我國(guó)高速鐵路、重載鐵路的迅速發(fā)展，牽引負(fù)荷越來(lái)越重，為了解決牽引供電問(wèn)題，進(jìn)線電源采用220 kV高壓甚至330 kV超高壓，牽引網(wǎng)供電方式也大量采用較為復(fù)雜的AT供電方式。對(duì)于高壓或超高壓供電系統(tǒng)，由于傳輸?shù)哪芰烤薮?，一旦發(fā)生故障，如無(wú)法迅速切除，則可能導(dǎo)致災(zāi)難性后果，因此，對(duì)于保護(hù)的配置，整定計(jì)算的合理性和準(zhǔn)確性要求都大大提高。對(duì)于AT供電方式，由于網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，運(yùn)行方式靈活多樣，整定計(jì)算的難度也大大增加。

因此，為減少整定計(jì)算的偏誤，降低計(jì)算難度，提高工作效率，適應(yīng)鐵路建設(shè)的發(fā)展，保證電氣化鐵路牽引變電所、分區(qū)所、AT所和開(kāi)閉所等供電設(shè)施正常、安全、可靠運(yùn)行。本文研究并開(kāi)發(fā)出牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算軟件，該軟件提高了牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量、設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)效率，降低了設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，為設(shè)計(jì)工作提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

1 繼電保護(hù)軟件的開(kāi)發(fā)

1.1 開(kāi)發(fā)思路

牽引供電系統(tǒng)由于其特殊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷運(yùn)行情況，比一般電力系統(tǒng)的保護(hù)配置更加復(fù)雜，各鐵路局對(duì)繼電保護(hù)的運(yùn)營(yíng)要求以及各設(shè)備廠商的設(shè)備裝置的算法差異很大，這對(duì)整定計(jì)算軟件的通用性、兼容性和可擴(kuò)展性提出了更高的要求。

軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以O(shè)DBC方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)，使用VC++與面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)了牽引供電系統(tǒng)保護(hù)整定計(jì)算軟件的整體功能，縮短了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期，提高了工程分析計(jì)算的效率。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算軟件總體功能劃分為工作界面的生成與控制、短路電流的計(jì)算、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入和管理、整定計(jì)算及結(jié)果輸出等程序模塊，軟件的整體結(jié)構(gòu)及其功能如圖1。

圖1 軟件的系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)圖

2 繼電保護(hù)軟件的實(shí)現(xiàn)

2.1 用戶驗(yàn)證模塊

牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算軟件是牽引變電專(zhuān)業(yè)人員使用的專(zhuān)業(yè)性軟件，為保護(hù)軟件的版權(quán)，軟件提供用戶管理功能模塊如圖2。

圖2 用戶驗(yàn)證模塊圖

2.2 供電計(jì)算模塊

牽引供電系統(tǒng)短路電流分析、計(jì)算是繼電保護(hù)整定計(jì)算的重要內(nèi)容之一，也是分析繼電保護(hù)動(dòng)作的選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。牽引供電系統(tǒng)的特殊性決定了其與一般電力系統(tǒng)供電短路計(jì)算、整定計(jì)算采取的短路電流值有一定差異。供電短路計(jì)算模塊是建立在合理的牽引供電系統(tǒng)計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)電力系統(tǒng)參數(shù)和牽引供電系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算牽引網(wǎng)各個(gè)位置、各種短路故障情況下的短路電流，并能提供曲線進(jìn)行分析比較，以此指導(dǎo)繼電保護(hù)的配置和整定計(jì)算。供電計(jì)算模塊的直供方式和AT方式短路電流計(jì)算如圖3與圖4。

圖3 供電短路計(jì)算模塊（直供方式）

圖4 供電短路計(jì)算模塊（AT方式）

2.3 參數(shù)管理模塊

牽引供電系統(tǒng)整定計(jì)算過(guò)程中需要設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)、設(shè)備元器件參數(shù)，數(shù)據(jù)的輸入采用文本輸入方式，如圖5。對(duì)于常用的接觸網(wǎng)和供電線阻抗、機(jī)車(chē)電流等參數(shù)提供數(shù)據(jù)庫(kù)管理，以便查詢(xún)、修改和使用，如圖6。

為保證數(shù)據(jù)有效性，軟件提供了根據(jù)各類(lèi)參數(shù)特征范圍進(jìn)行檢測(cè)、驗(yàn)證數(shù)據(jù)合理性的模塊。

2.4 整定計(jì)算模塊

本模塊中，使用者可以設(shè)置不同系統(tǒng)運(yùn)行方式、不同牽引變壓器接線形式、不同牽引網(wǎng)供電方式以及不同保護(hù)配置方案。

牽引供電系統(tǒng)整定計(jì)算沒(méi)有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或鐵路標(biāo)準(zhǔn)可參考，針對(duì)鐵路與電力系統(tǒng)在繼電保護(hù)上存在的共性和差異；結(jié)合各鐵路局對(duì)繼電保護(hù)的運(yùn)營(yíng)要求以及各設(shè)備廠商的保護(hù)裝置算法區(qū)別；并通過(guò)對(duì)已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的直供方式和AT供電方式等項(xiàng)目的整定計(jì)算進(jìn)行系統(tǒng)分析、整理和總結(jié)。研究出具有鐵路自身特色的適合目前牽引供電系統(tǒng)保護(hù)整定計(jì)算要求的算法，實(shí)現(xiàn)了牽引變電所、分區(qū)所、AT所和開(kāi)閉所的整定計(jì)算，具有較強(qiáng)的通用性和可拓展性，軟件的主界面如圖7。

圖6 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊

2.5 輸出模塊

軟件根據(jù)以上的設(shè)置、整定計(jì)算可以生成相應(yīng)的整定計(jì)算報(bào)告書(shū)，方便打印和存檔，如圖8。

3 結(jié)束語(yǔ)

圖5 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入模塊

圖7 軟件實(shí)現(xiàn)主界面

圖8 軟件輸出模塊

牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算軟件（RPCPT）的通用性和可拓展性強(qiáng)，輸入方便，操作簡(jiǎn)單，計(jì)算準(zhǔn)確，功能齊全，在牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工中全面應(yīng)用，提高了牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)效率，降低了設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，可以節(jié)約設(shè)計(jì)成本，為設(shè)計(jì)工作提供了技術(shù)支持。

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