丁晓森

【摘要】 本文详细阐述了继电保护装置在软件模拟条件下进行动态特性仿真分析，通常用于保护拒动或保护误动后的事故分析，这种仿真模拟具有节省时间、灵活性好以及成本低等方面的优点，有效支持了断电保护方案的优化工作。

【关键词】 数字仿真 断电保护 电力系统

电力系统故障时继电保护装置动态对于电力系统的可靠性和安全性有着重大的影响。现有的解决方法主要有两种：第一，通过动态模拟装置来检验继电保护性能，这种方法灵活性差、接线复杂、费时费力、费用高，已经不符合电力系统稳定运行的需求；第二，通过专门的故障再现设备对电力系统真实的电流数字量以及电压数字量转换为模拟量，利用这两项数值设置为继电器的运行参数，并对继电器的运行状态进行观察与记录。而这种测试方法所需要的测试设备也相对昂贵，在操作以及维护上也比较复杂，并且也无法观察各元件的配合情况以及程序逻辑走向，只能用于当前保护装置的测试。通过专门的继电保护传真技术能够精确模拟继电保护装置系统以及相关元件的运行情况，通过故障电流值、故障电压值以及EMTP仿真数据，结合仿真软件完成动态的、连续的校验，能够比较方便并且灵活的进行校验，精确描述出故障地点、故障类型、电力系统结构并且对保护装置进行具体的调整。可用于保护装置的研制以及现有装置的调整，具有费用低、效率高等方面的优点。本文详细介绍了仿真软件的实现方法、主要功能以及軟件结构。

一、动态仿真原理

利用特定的程序对继电保护装置内部的各种元件进行设置，比如时间元件、逻辑元件、差动元件、阻抗元件、功率方向元件、电压元件、电流元件等。根据图形对继电保护装置的元件进行调整，对相关元件进行重新的排列组合，组成更加有效的软件框图。

校验正在运行中的保护装置以及开发中的保护装置时，需要依照电力系统的参数与结构，通过EMTP仿真技术对电网故障下的电压数字量以及电流数字量进行校验，将这两项数字参数录入仿真软件，观察继电保护各元件之间的配合关系以及动作情况。最后，对保护装置运行动作情况进行观察。动态仿真包含断点仿真、单步仿真以及连续仿真三种。

二、保护软件的结构

为了提高保护装置的易扩展性和层次性，需要事先绘制逻辑图，采集电压数据与电流数据，根据流程要求完成计算工作。结合元件逻辑图对元件进行测量，建立保护仿真模型。仿真过程中对保护系统中所有元件进行查询，结合元件特点以及属性完成计算，仿真时钟一定要在完成查询之后再拨动，程序的快慢与公式复杂情况与元件的多少有关。

三、仿真模拟软件的功能和特点

1、图形化操作。图形化操作是仿真模拟软件最大的优势，是继电保护装置动态特性分析得以实现的关键性技术，通过编辑功能绘制保护逻辑框图。而在框图编辑功能开发的过程中，需要考虑到各项功能接口与图形编辑功能的兼容性，所控制与图形用户界面也需要与编辑功能相适应，即用户界面与编辑功能的统一性。框图编辑系统在功能和特点上主要体现在以下几个方面：第一，编制框图所需要的绘图工具是专门为各项保护元件设计的，通过图形界面的简单操作就能够直接绘制各种元件，所进行的操作更加简便并且直接；第二，通过对各种元件的移动、删除、粘贴、剪切与复制能够实现图形的整块操作，操作方法与Windows系统的操作差异不大；第三，数字仿真模拟能够敏感捕捉各项保护元件内的细节，以图形显示中不同元件的具体位置，对不同元件之间的关系进行调整，避免了传统调整方法中重新连接拓扑结构方面的工作，有效降低了逻辑框图方面的工作量，也降低了绘制框图过程中出现错误的概率，通过软件中内置的自动检测程序，对框图绘制过程中可能出现的各种错误进行核对与校正。

2、其他功能。第一，利用事先编好的滤波算法，滤波算法的选取也可以根据用户需要进行调整，对不同动作原理下的元件保护状态进行模拟仿真；第二，继电保护的定值都存在数据库里，可以直接在框图上对它们进行检查和修改，这使得保护定值的校验也变得容易。

四、接口功能和后备保护

数据传递工作是继电保护正常运输的必要条件，数据文件接口是数据传递的关键部件，保护装置故障所生产和有关数据需要在定时保护的过程中完成读取，由故障录波器产生的信息也采用数字信息的方式进行输送，不同情况下，二者的采样率也存在一定和差异。相关数字信息的使用需要事先完成数据的转换，既要确保数据的转换速度，也要确保数据转换的完整性，这就需要对计算公式进行严密的设计。后备保护系统也是一套十分重要的硬件系统，些系统由现场保护单元以及中心单元组成，相关元件的连接需要利用通信通道连在一起。

结合光纤通信以及微机技术，对继电系统保护装置的独立动作以及独立配置不造成影响。在功能上，通过集中的处理的方式采集保护单元所生产的有关信息，主动保护继电设备。随着变电站数据处理能力的不断提高，双生化技术的出现，有效提高了多种冗余技术确保可靠性。

五、结束语

当前我国的电力企业广泛根据阶梯原则来进行继电保护配置整定工作，这种配置方法往往会消耗过多的后备保护时间，造成供电可靠性与电网安全之间的出现矛盾，经调查研究发现，采用仿真模拟的方法对继电保护系统元件的运行状态进行精细的描述，有效提高了电网运行的可靠性和安全性。