虛擬繼電器開發(fā)及仿真系統(tǒng)的研究

王雙　張燕平

摘 要：為解決對電網(wǎng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)的準(zhǔn)確校驗(yàn)和測試的問題，采用圖形化仿真支撐平臺系統(tǒng)建立電網(wǎng)中各種繼電保護(hù)設(shè)備的數(shù)字化模型——虛擬繼電器，對電網(wǎng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，從而檢驗(yàn)電網(wǎng)中各級繼電保護(hù)定值的正確性。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；圖形化仿真；虛擬繼電器

1 引言

電網(wǎng)本身是由眾多元件連接成的統(tǒng)一的系統(tǒng)，對電網(wǎng)中繼電保護(hù)設(shè)備的要求不僅僅局限于邏輯功能正確、動作可靠，更重要的是強(qiáng)調(diào)各級電網(wǎng)的繼電保護(hù)設(shè)備的動作行為必須嚴(yán)格配合，在一次設(shè)備發(fā)生故障時，保護(hù)裝置必須做到該動必動，不能誤動。繼電保護(hù)定值作為保護(hù)設(shè)備能否正確動作的直接依據(jù)，各級繼電保護(hù)裝置動作行為的配合實(shí)際上就是保護(hù)定值的配合。如果對保護(hù)定值的正確性進(jìn)行校驗(yàn)就必須考慮到各級保護(hù)定值的逐級配合，聯(lián)系各級電網(wǎng)對定值進(jìn)行系統(tǒng)的校驗(yàn)。

由于電力系統(tǒng)故障的瞬時性、突發(fā)性、破壞性以及故障過程的不可逆轉(zhuǎn)性，現(xiàn)有的技術(shù)手段尚不能對電網(wǎng)各級保護(hù)定值進(jìn)行系統(tǒng)的檢驗(yàn)。本系統(tǒng)在現(xiàn)已成熟的電網(wǎng)一次設(shè)備電磁暫態(tài)仿真（DDRTS仿真系統(tǒng)）技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用圖形化仿真支撐平臺系統(tǒng)建立電網(wǎng)中各種繼電保護(hù)設(shè)備的數(shù)字化模型——虛擬繼電器，將電網(wǎng)中各級保護(hù)定值置入虛擬繼電器，通過對電網(wǎng)進(jìn)行各種電磁暫態(tài)過程仿真，觀察各虛擬繼電器的動作情況，從而檢驗(yàn)電網(wǎng)中各級繼電保護(hù)定值的正確性。

2 電網(wǎng)一二次系統(tǒng)的數(shù)字化建模

DDRTS是基于微機(jī)開放式的體系結(jié)構(gòu)和自主開發(fā)的全中文圖形化電力系統(tǒng)仿真軟件，用于模擬電力系統(tǒng)的電磁暫態(tài)過程，可以進(jìn)行電力系統(tǒng)一次系統(tǒng)部分的仿真計算。

仿真系統(tǒng)中包括豐富的電力系統(tǒng)元件模型，如發(fā)電機(jī)、勵磁機(jī)及勵磁調(diào)節(jié)裝置、調(diào)速器、電動機(jī)、變壓器、負(fù)荷、斷路器等，能夠根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際接線結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)對一次系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行準(zhǔn)確的計算，輸出與系統(tǒng)實(shí)際相同的電壓、電流波形。

2.1 實(shí)際電力系統(tǒng)模型的建立

利用仿真軟件提供的電力系統(tǒng)元件庫，根據(jù)實(shí)際的電網(wǎng)接線圖將有關(guān)元件進(jìn)行連接，輸入各元件數(shù)據(jù)，并通過編譯生成電力系統(tǒng)一、二次電網(wǎng)數(shù)字化模型。

2.2 各種典型保護(hù)的建模

為構(gòu)建電網(wǎng)二次系統(tǒng)，形成完整的電網(wǎng)模型，利用仿真軟件建立各種典型保護(hù)的數(shù)字化模型，從而建立完善的一二次電網(wǎng)系統(tǒng)。

3 電網(wǎng)一二次系統(tǒng)閉環(huán)仿真測試

針對以上系統(tǒng)模型，模擬各種情況下系統(tǒng)的電流電壓變化情況，根據(jù)仿真結(jié)果對比一、二次采樣同步、數(shù)據(jù)計算模塊運(yùn)行情況，分析驗(yàn)證保護(hù)采樣接口算法、濾波算法、各種保護(hù)算法的原理、配合效果，整定方案合理性等環(huán)節(jié)，從而對系統(tǒng)的正常、異常及事故運(yùn)行情況進(jìn)行預(yù)測，從而采取有效措施保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少事故損失。

⑴系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下一次系統(tǒng)潮流與二次系統(tǒng)采樣分析

⑵系統(tǒng)故障情況下一次系統(tǒng)潮流與二次系統(tǒng)采樣分析

利用已搭建的實(shí)際一二次系統(tǒng)的數(shù)字化模型，分析系統(tǒng)故障時不同安裝地點(diǎn)保護(hù)的動作行為和相互配合情況。

4 二次系統(tǒng)整定方案校驗(yàn)

在已建立的一二次仿真模型上，將保護(hù)整定方案輸入保護(hù)模塊，實(shí)際模擬各種不同類型的故障和各種異常情況（主保護(hù)退出、開關(guān)拒動）下的故障，保護(hù)動作邏輯均正確，同時也反應(yīng)出當(dāng)主保護(hù)退出后，后備保護(hù)的配合不易整定。

5 結(jié)論

虛擬繼電器開發(fā)及仿真研究系統(tǒng)的應(yīng)用，有利于提高繼電保護(hù)整定值校驗(yàn)的可靠性，避免因整定失誤造成不可預(yù)見的電網(wǎng)事故，降低定值復(fù)核所投入的人力、物力大幅度提高了工作效率，對優(yōu)化二次電網(wǎng)結(jié)構(gòu)編制技術(shù)改造方案提供有力的技術(shù)支撐。

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