牽引供電系統繼電保護整定計算軟件的開發

李良威，鄧云川，林宗良

（中鐵二院工程集團有限責任公司 電化院，成都 610031）

隨著我國高速鐵路、重載鐵路的迅速發展，牽引負荷越來越重，為了解決牽引供電問題，進線電源采用220 kV高壓甚至330 kV超高壓，牽引網供電方式也大量采用較為復雜的AT供電方式。對于高壓或超高壓供電系統，由于傳輸的能量巨大，一旦發生故障，如無法迅速切除，則可能導致災難性后果，因此，對于保護的配置，整定計算的合理性和準確性要求都大大提高。對于AT供電方式，由于網絡復雜，運行方式靈活多樣，整定計算的難度也大大增加。

因此，為減少整定計算的偏誤，降低計算難度，提高工作效率，適應鐵路建設的發展，保證電氣化鐵路牽引變電所、分區所、AT所和開閉所等供電設施正常、安全、可靠運行。本文研究并開發出牽引供電系統繼電保護整定計算軟件，該軟件提高了牽引供電系統的設計質量、設計水平和生產效率，降低了設計人員的勞動強度，為設計工作提供強有力的技術支持。

1 繼電保護軟件的開發

1.1 開發思路

牽引供電系統由于其特殊的系統結構和負荷運行情況，比一般電力系統的保護配置更加復雜，各鐵路局對繼電保護的運營要求以及各設備廠商的設備裝置的算法差異很大，這對整定計算軟件的通用性、兼容性和可擴展性提出了更高的要求。

軟件采用模塊化結構設計，以ODBC方式實現數據庫訪問，使用VC++與面向對象編程技術，實現了牽引供電系統保護整定計算軟件的整體功能，縮短了系統開發周期，提高了工程分析計算的效率。

1.2 系統結構

牽引供電系統繼電保護整定計算軟件總體功能劃分為工作界面的生成與控制、短路電流的計算、基礎數據輸入和管理、整定計算及結果輸出等程序模塊，軟件的整體結構及其功能如圖1。

圖1 軟件的系統主體結構圖

2 繼電保護軟件的實現

2.1 用戶驗證模塊

牽引供電系統繼電保護整定計算軟件是牽引變電專業人員使用的專業性軟件，為保護軟件的版權，軟件提供用戶管理功能模塊如圖2。

圖2 用戶驗證模塊圖

2.2 供電計算模塊

牽引供電系統短路電流分析、計算是繼電保護整定計算的重要內容之一，也是分析繼電保護動作的選擇性、速動性、靈敏性和可靠性的基礎數據。牽引供電系統的特殊性決定了其與一般電力系統供電短路計算、整定計算采取的短路電流值有一定差異。供電短路計算模塊是建立在合理的牽引供電系統計算模型的基礎上，根據電力系統參數和牽引供電系統參數計算牽引網各個位置、各種短路故障情況下的短路電流，并能提供曲線進行分析比較，以此指導繼電保護的配置和整定計算。供電計算模塊的直供方式和AT方式短路電流計算如圖3與圖4。

圖3 供電短路計算模塊（直供方式）

圖4 供電短路計算模塊（AT方式）

2.3 參數管理模塊

牽引供電系統整定計算過程中需要設置系統參數、設備元器件參數，數據的輸入采用文本輸入方式，如圖5。對于常用的接觸網和供電線阻抗、機車電流等參數提供數據庫管理，以便查詢、修改和使用，如圖6。

為保證數據有效性，軟件提供了根據各類參數特征范圍進行檢測、驗證數據合理性的模塊。

2.4 整定計算模塊

本模塊中，使用者可以設置不同系統運行方式、不同牽引變壓器接線形式、不同牽引網供電方式以及不同保護配置方案。

牽引供電系統整定計算沒有相關的國家標準或鐵路標準可參考，針對鐵路與電力系統在繼電保護上存在的共性和差異；結合各鐵路局對繼電保護的運營要求以及各設備廠商的保護裝置算法區別；并通過對已開通運營的直供方式和AT供電方式等項目的整定計算進行系統分析、整理和總結。研究出具有鐵路自身特色的適合目前牽引供電系統保護整定計算要求的算法，實現了牽引變電所、分區所、AT所和開閉所的整定計算，具有較強的通用性和可拓展性，軟件的主界面如圖7。

圖6 基礎數據管理模塊

2.5 輸出模塊

軟件根據以上的設置、整定計算可以生成相應的整定計算報告書，方便打印和存檔，如圖8。

3 結束語

圖5 基礎數據輸入模塊

圖7 軟件實現主界面

圖8 軟件輸出模塊

牽引供電系統繼電保護整定計算軟件（RPCPT）的通用性和可拓展性強，輸入方便，操作簡單，計算準確，功能齊全，在牽引供電系統設計、施工中全面應用，提高了牽引供電系統的設計質量，設計水平和生產效率，降低了設計人員的勞動強度，可以節約設計成本，為設計工作提供了技術支持。

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