虛擬繼電器開發及仿真系統的研究

王雙　張燕平

摘 要：為解決對電網的繼電保護系統的準確校驗和測試的問題，采用圖形化仿真支撐平臺系統建立電網中各種繼電保護設備的數字化模型——虛擬繼電器，對電網的繼電保護系統進行仿真，從而檢驗電網中各級繼電保護定值的正確性。

關鍵詞：繼電保護；圖形化仿真；虛擬繼電器

1 引言

電網本身是由眾多元件連接成的統一的系統，對電網中繼電保護設備的要求不僅僅局限于邏輯功能正確、動作可靠，更重要的是強調各級電網的繼電保護設備的動作行為必須嚴格配合，在一次設備發生故障時，保護裝置必須做到該動必動，不能誤動。繼電保護定值作為保護設備能否正確動作的直接依據，各級繼電保護裝置動作行為的配合實際上就是保護定值的配合。如果對保護定值的正確性進行校驗就必須考慮到各級保護定值的逐級配合，聯系各級電網對定值進行系統的校驗。

由于電力系統故障的瞬時性、突發性、破壞性以及故障過程的不可逆轉性，現有的技術手段尚不能對電網各級保護定值進行系統的檢驗。本系統在現已成熟的電網一次設備電磁暫態仿真（DDRTS仿真系統）技術的基礎上，采用圖形化仿真支撐平臺系統建立電網中各種繼電保護設備的數字化模型——虛擬繼電器，將電網中各級保護定值置入虛擬繼電器，通過對電網進行各種電磁暫態過程仿真，觀察各虛擬繼電器的動作情況，從而檢驗電網中各級繼電保護定值的正確性。

2 電網一二次系統的數字化建模

DDRTS是基于微機開放式的體系結構和自主開發的全中文圖形化電力系統仿真軟件，用于模擬電力系統的電磁暫態過程，可以進行電力系統一次系統部分的仿真計算。

仿真系統中包括豐富的電力系統元件模型，如發電機、勵磁機及勵磁調節裝置、調速器、電動機、變壓器、負荷、斷路器等，能夠根據系統實際接線結構、元件參數對一次系統的運行情況進行準確的計算，輸出與系統實際相同的電壓、電流波形。

2.1 實際電力系統模型的建立

利用仿真軟件提供的電力系統元件庫，根據實際的電網接線圖將有關元件進行連接，輸入各元件數據，并通過編譯生成電力系統一、二次電網數字化模型。

2.2 各種典型保護的建模

為構建電網二次系統，形成完整的電網模型，利用仿真軟件建立各種典型保護的數字化模型，從而建立完善的一二次電網系統。

3 電網一二次系統閉環仿真測試

針對以上系統模型，模擬各種情況下系統的電流電壓變化情況，根據仿真結果對比一、二次采樣同步、數據計算模塊運行情況，分析驗證保護采樣接口算法、濾波算法、各種保護算法的原理、配合效果，整定方案合理性等環節，從而對系統的正常、異常及事故運行情況進行預測，從而采取有效措施保證電網的安全穩定運行，減少事故損失。

⑴系統正常運行情況下一次系統潮流與二次系統采樣分析

⑵系統故障情況下一次系統潮流與二次系統采樣分析

利用已搭建的實際一二次系統的數字化模型，分析系統故障時不同安裝地點保護的動作行為和相互配合情況。

4 二次系統整定方案校驗

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

5 結論

虛擬繼電器開發及仿真研究系統的應用，有利于提高繼電保護整定值校驗的可靠性，避免因整定失誤造成不可預見的電網事故，降低定值復核所投入的人力、物力大幅度提高了工作效率，對優化二次電網結構編制技術改造方案提供有力的技術支撐。

[參考文獻]

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