基于繼電保護裝置的仿真平臺建模分析

馬云 劉成君

摘要：由于原有系統(tǒng)對繼電保護裝置進行管理時存在誤差電流，在電力系統(tǒng)發(fā)生事故時不能第一時間進行切斷，造成電力設備無法穩(wěn)定運行，研究基于繼電保護裝置的仿真平臺建模方法。構建中心模塊控制分級框架，對繼電保護裝置進行啟動程序設置。多通路采集并處理電路電流，建立可視化邏輯模塊控制繼電保護裝置，完成仿真平臺設計。以三組高壓運行下的電力主線作為測試對象，驗證在文本系統(tǒng)的應用下繼電保護裝置的性能。實驗證明，本文設計方法能夠及時對電路的超大電流進行阻斷，保證電力設備不受故障影響，從而增加使用壽命，具有實際應用效果。

關鍵詞：繼電保護裝置;仿真平臺;高壓電流;

中圖分類號：TP183文獻標識碼：A

0引言

隨著信息技術的成熟發(fā)展，在電力系統(tǒng)中的繼電保護技術逐漸改進，在對繼電保護裝置的管理工作，越來越受到各大電力公司的重視，只有最大程度地發(fā)揮保護裝置的作用，才能夠維護電力系統(tǒng)的長久穩(wěn)定發(fā)展。電力行業(yè)的快速發(fā)展能夠加快市場經濟建設，而電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行依賴于安全的繼電保護系統(tǒng)，只有建立良好的繼電保護管理平臺，才能夠保證自動化繼電裝置進行正常運轉。本文以此為基礎研究繼電保護裝置的仿真平臺建模，對實際運行的電力設備進行有效管理，為保護電力系統(tǒng)的長久穩(wěn)定提供理論支持。

1基于繼電保護裝置的仿真平臺硬件設計

根據繼電保護裝置的特性，進行控制中心的信息共享設置，以分層布局理念進行各組電力通信網絡的監(jiān)控管理。通過對主站和分站的工作區(qū)域劃分，在各自端口處連接信息傳輸接口，以定向選擇的方式進行數據傳送，具體如下圖1所示[1]。

根據圖中內容所示，整個硬件管理框架分為主站和子站兩個部分，在各自接口處可以根據線路進行信息選擇，嚴格按照分層管理制度進行信息交互，在出現線路故障時完成繼電保護裝置的啟動管理。

2基于繼電保護裝置的仿真平臺軟件設計

2.1多通路采集并處理電路高壓電流

在多組電力采集通路中進行電流數據采集，對其存在的高壓電流進行處理，防止過高電流產生的故障誤差，影響繼電保護裝置的及時阻斷。設置電力通路中不同保護線路存在定級走向，在連續(xù)三組線路連線中包含一組迂回線路，分別按照線路和線路以及線路設置，在三組線路中迂回線路為，而直達線路用表示，具體數據采集路線如下圖2所示。

根據圖中內容所示，在包含迂回和直行的流轉線路中，能夠對不同的數據電流進行轉換，按照二級連接網絡結構，輸出疑似高壓電流進行處理。需要對故障發(fā)生的概率進行計算，即疑似高壓電流輸出次數，與全部通路中的總故障次數比值，表達式為：

公式中：疑似高壓電流用表示，該電流發(fā)生故障的次數用表示，而高壓電流會產生故障的概率用表示，總計線路中的故障次數用表示。通過對疑似高壓電流的出現次數，進行故障發(fā)生的數量統(tǒng)計，以此判斷線路中是否存在問題，建立可視化邏輯模塊完成繼電保護裝置控制。

2.2建立可視化邏輯模塊控制繼電保護裝置

繼電保護裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，能夠在發(fā)生電力事故時進行阻斷和線路轉換，保證不同電路的供電暢通。電力系統(tǒng)的繼電保護裝置本身就是是一個復雜的系統(tǒng)，包含各種各樣的設備型號，根據其實際運行機理，對不同功能模塊進行組合，需要按照可視化邏輯進行模塊組建[2]。將多個保護裝置的功能設定為統(tǒng)一調度模式，按照繼電保護原理將不同功能依次單獨建模，在主站中標記出若干個能夠被監(jiān)控的運行參數。

通過對繼電保護裝置的精細化和可視化邏輯模塊組建，能夠實現運行操作和保護校驗以及檢修操作等多個功能。一般情況下按照裝置的功能進行分類，設定運行流程，以不同設備之間的信息數據流向，進行功能組建和分類，對其保護的電力設備呈現出自然的劃分邊界。可視化邏輯模塊主要是在外部形成，可監(jiān)視和修改的運行流程，工作人員能夠根據實際情況進行信息的輸入和輸出，以等量的數據模式與外部進行聯系，完成電力系統(tǒng)的信息交換。

3實驗結果分析

為驗證此次設計的系統(tǒng)具有實際應用意義，能夠對繼電保護裝置進行有效管理，采用實驗測試的方式進行驗證。此次測試主要是對電力系統(tǒng)出現超高電流時，繼電保護裝置能夠及時作出響應為標準，進行管理效果評定，可以對線路中的電力設備進行高壓保護，保證其使用壽命不受到影響。

選擇某省高壓運行的三條主線電路作為實驗對象，設置每組線路中均存在一組繼電保護裝置，一旦出現64A以上的電流表示電力線路故障。以線路運行超過8小時后進行數據采集，具體線路的實際運行電流，如下表1所示。

根據表中內容所示，在三組線路中均出現了電力故障，分別在第11h和第12h以及14h。當出現超高電流后如不及時進行阻斷，該線路會一直保持最高電流進行輸出，影響電力設備的使用壽命。將三組數據引入到MATLAB測試平臺中，分別將一組傳統(tǒng)管理系統(tǒng)與本文系統(tǒng)進行對比，測試不同系統(tǒng)對繼電保護裝置的管理效果，具體如下圖3所示。

根據圖中內容所示，在本文系統(tǒng)應用下能夠在超高電流輸出時，進行對繼電保護裝置的管理，及時阻斷電流的輸出數值，使得電路中的電流處于平緩狀態(tài)，保證電力設備的穩(wěn)定運行。而傳統(tǒng)系統(tǒng)在對繼電保護裝置管理中，對每組主線電路的轉換時間超過2h，會在一定程度上影響電力設備的運行。

綜合實驗結果可知：本文系統(tǒng)能夠對繼電保護裝置進行有效控制，在發(fā)生超高電流時及時阻斷，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，具有實際應用意義。

4結束語

本文在分析繼電保護裝置的重要性基礎上，設計一個用于其管理的仿真平臺，完成對電力系統(tǒng)的有序保護。實驗測試表明：在本文系統(tǒng)應用下，能夠在電路發(fā)生超高電流情況下，及時對繼電保護裝置進行控制，維護電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。但由于本人時間有限，在測試中只能對電流方面進行模擬，具有一定偏差性。后續(xù)研究中會對多個方面進行測試，保證管理系統(tǒng)的運行準確性，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定提供理論支持。

參考文獻

[1]趙博，王棟.智能變電站繼電保護裝置的自動測試系統(tǒng)[J].集成電路應用，2021，38（12）：130-131.

[2]孫呂祎，周麗芳，吳旻哲.變電站繼電保護二次回路監(jiān)測分析[J].集成電路應用，2021，38（12）：238-239.