繼電保護培訓仿真系統探究

夏 勇

（長江工程職業技術學院，武漢，430212）

通過培訓仿真，可讓廣大的電力工作者有著更好的實戰的經驗，從而在電力發生故障的可更好、更快的做出反應，以此將相關的損失成本降到最低。而繼電保護作為電力中重要的部分，對其進行仿真培訓，更是在當前電力發展的高峰時期顯得尤其必要。

1 系統整體架構設計

該仿真平臺的組成則主要包括實時分布式實時數據庫、虛擬繼電保護測試儀以及繼電保護的仿真裝置。其具體的構成則如圖1所示。

圖1 系統整體架構設計

其中，測試儀的作用是對相關的實驗條件和參數進行設定，并輸出試驗的信號，仿真過程和輸出結果。繼電保護的仿真裝置則主要是接收虛擬器發出的信號，并將模擬真實的保護裝置的相關邏輯，以此查看其模擬的結果是否與實際的故障結果一致。而其中的分布式實時系統則主要作為系統的數據處理中心，其采用分布式結構，這主要是因為該結構可實現數據庫與多臺機器連接，并有效實現對數據的同步。

而系統的功能則根據系統的需要，通過前臺和后臺來對其進行實現。前臺則分為圖形界面、測試儀功能和保護裝置仿真功能，全部通過圖形界面來實現；而后臺則為數據庫。而該模塊的功能設計為透明，同時其接口都是通過ODBC接口來實現對數據的驅動訪問。

而在對系統進行整體開發的布局是，將其分為三個不同的部分進行。對數據庫的開發采用Acess數據庫，該數據庫是微軟公司將數據庫的引擎的圖形界面與軟件工具相結合的數據庫管理系統，從而使得其成為圖形圖像開發的專用數據庫。因此，仿真平臺的主程序則采用VC++6.0，繼電保護仿真的算法和測試的功能的實現采用FORTRAN語言來對程序進行編寫。同時，對其進行的開發則通過主程序對不同功能的調用，并通過與數據庫的連接實現對整個系統的測試。

2 繼電保護仿真模型構建

2.1 模型構建原理

對繼電保護的仿真模型構建，其包括各種不同的模塊和元件，但是其都有個共性，就是數據都屬于某個類別。因此，在對系統進行開發的時候，其采取的原則是根據不同的模塊，采用不同的算法。同時借助他們的共性，將其分成若干個不同的參數標志，并對屬性進行界定，并通過屬性實現對其仿真。

2.2 模塊之間的搭接的原理

模塊之間的搭建其本質就是通過連接數顯不同模塊間的數據連接。在系統的內部，數據的連接關系主要是通過相連的輸入變量和輸出變量形成統一的變量名，并進而通過共享內存的方式來實現內部的模塊連接。而其搭接的規則主要以下幾點：

第一是輸入和輸出變量都必須包含三個要素，即序號、數值、變量名；

第二則為輸入的變量可以包含有變量名，同時也可以沒有變量名；而無變量名當中的各個輸入的變量是相互獨立的，與其他的無任何的關系；輸入變量其可以同名，也可不同；同名的則共享相同內存黨員，并在任何的情況下，其狀態都是相同的。

第三是對輸出變量的定義，是其必須有變量名，并且不同的變量名之間其不能出現同名的方式，換句話說其是唯一的。

第四是當輸入的變量和輸出的變量子啊出現同名的時候，其就意味著兩者之間已經建立了某種連接，并具備第二條中的狀態相同、內存單元共享等；

第五則是兩個變量的數值因為其工況的不同，而有細小的差別，但是其變量名整體來看是不變的。因為模塊之前的關系在仿真平臺建立相應的保護模型之后做出了確定，并不隨著模型的運行而出現改變，因此，如果需要修改模塊間的關系，則必須退出仿真平添，并重新進入編輯界面，方可實現對其關系的重新定義。

最后模型中的系數不會隨著模型的運行而不斷的變化，而要對其進行調整，則必須對系數進行調整人工的調整方可實現。

3 仿真模型試驗

對該測試保護裝置的仿真設計，則主要以空載、發生故障、斷路器動作和重合閘作為仿真的實驗設計。其具體的過程如下：

第一，當系統在處于空載的時候，其仿真系統的電流信號顯示為零。仿真的電壓則為原本電源電壓當中的PT二次值；

第二，當輸電線路出現各種短路的障礙的時候，線路上則會出現仿真電流，其仿真的數據則為在故障的狀態下，母線CT所輸出的故障電流和電壓。而如果在故障發生后，通過設定保護裝置的動作，測試儀則可繼續的發送實時的障礙信號，并對斷路器的動作進行機械模擬，從而直到斷路器斷開。如在故障發生的時間段之內，保護裝置沒有發出相應的動作，則該仿真實驗則停止。

圖2 兩相短路接地時的復合序網圖

以兩相接地短路為例，假定電路中的BC出現兩相短路，從而可表示出點K的用序分量表示的邊界條件方程。由此我們可以得出其復合序網圖。

通過對其序分量的求解，從而可得出：

并偶此可求出在正、負、零序網中安裝保護的電壓的序分量：

通過上述的公式，將相關的序分量帶入軟件當中，從而求解出M支路當中的三相電流和電壓的值。

第三則是在斷路器斷開之后的相關數據的仿真。而該過程的仿真主要測試斷開后的仿真數據流；并執行在重合閘有無動作的信號。如果有，則自動跳轉進入下一個仿真步驟，即重合后的系統仿真，如沒有，則自動結束。

第四步則是在動作發出后的相關仿真數據。同時在對系統進行設計的時候，分為永久性和暫時性兩種故障。分別對這兩種故障進行數據的仿真，并得出結果。

4 數據接口的實現

對不同的功能模塊，采用不同的算法等，但是對其數據庫的驅動的統一采用ODBC接口進行數據的訪問。該接口是微軟公司推出的實現數據存儲等功能的標準接口，并通過統一規范的API進行規范。而針對其中大量的數據，通過該接口，可實現對不同數據格式的訪問。

5 結束語

繼電保護仿真平臺作為一個非常復雜的平臺，在對其進行設計的時候，包含著很多的技術，本文利用計算機技術中常用的面向對象技術，對系統的用例角色進行分析，從而根據不同的使用對象，設計出了可用于對電力工作者培訓的系統，對提高電力工作者的業務水平和素質具有一定的意義。

[1]楊奇遜,黃少鋒.微機型繼電保護基礎[M].北京:中國電力出版社,第2版,2005.

[2]高湛軍,陳青,程婷婷,等.應用于電網故障診斷的統一信息模型[J].電力系統6動化,2010' 34(9): 49—52.