电力系统故障时几点保护装置动态特性的数字仿真

摘 要 随着社会经济的迅速发展，电网规模日益庞大，保证电力系统的安全稳定运行就显得十分重要。我国的电力系统中所应用电力保护装置都是按阶梯原则进行系统保护，这种保护的时间较长，对电力系统的安全和稳定造成很大的影响。电力系统仿真作为一种重要的研究手段，对分析复杂电力系统特性，检验新技术和新设备的性能及其对电网的影响，正发挥着重要的作用。本文通过提出使用保护装置动态特性的数字仿真软件对电力系统进行故障分析及保护装置测试，望广大同行给予指导。

【关键词】保护装置 动态特性 原理 系统组成

新时期的电力发展对电力系统的稳定性要求更高，继电保护装置是电力系统中最为重要的保护装置，它可以对故障元件进行快速直接的切断，在整个系统安全稳定的方面作用最为重要，但是随着电力发展的需求，继电保护装置需要不断改进以满足电力运行方面的需要。本文提出用相关软件系统对电力系统故障时的保护装置动态特性进行数字仿真，分析装置的动作特性，且对该元件的仿真模式进行分析。

1 准确认识到电网事故的发生性质

经济的发展使得电力系统规模迅速扩大，区域经济和能源分布的不平衡使电网互联成为可能，电网的数据量和复杂性也同样在增加，这就要加强电网故障的抵抗能力。目前我国的电网抵御停电事故的能力还不够强，同时解决电网事故的能力得不到提升，提高电网的继电保护能力就显得十分重要。区域电网之间的关系越发紧密，电网的稳定运行成为了管理的关键项目，所以合理的利用动态仿真程序对电力系统运行状态进行分析有着十分重要的意义。随着计算机技术的应用，电网故障模拟成为了分析电网故障和保护电网安全运行的有效手段，故障时继电保护装置的动态数字仿真用以检查故障时保护装置的程序执行情况及各元件的配合情况。

2 数字仿真的原理

电力系统仿真软件利用电力元件数学模型和数值计算方法对电网的运行特性进行研究。 通常可以选择EMTPE电力系统电磁暂态及电力电子数字仿真软件包。与EMTP相比，EMTPE增加了一些新功能。尤其是在电力电子仿真的方面，不仅增加了新的元件模型，同时采用了新的计算方法，以解决现有EMTP仿真中出现的问题。程序模块首先实现继电保护装置的功能元件，常用的元件如：电压元件、功率方向元件、电流元件、阻抗元件等，各种相关元件按照保护的程序进行逻辑组合。仿真过程中将故障数据通过数字模拟到各保护元件之中，再通过观察保护各元件之间的配合情况来完成整体的动态特性模拟。这样就可以动态分析保护装置动作情况。动态仿真有三种形式，分别为连续仿真、单步仿真和断点仿真。

3 系统的组成

动态仿真系统的组成应包括数据录入模块、滤波模块、动作方程模块、动作特性模块、以及图形显示模块。在仿真应用之前，可以通过软件应用功能对保护程序进行流程图的绘制，并且对电流、电压等基本数据进行统计。当统计完成后就会按照流程图对整个系统的保护程序进行计算。仿真的过程其实是对所有元件检测的过程，根据不同元件的属性，使每个仿真时钟进行时间调控，在调控前要保证所有元件种类的数据都被记录后才能开始，调控过程不受元件数量影响，而是受元件种类来左右程序运行进程。

4 元件的结构仿真

元件的主要结构分为测量、逻辑、时间、其他四部分，逻辑中就只有自定义一种，时间元件则由延时展宽和定长输出两种，其他则分为启动、电压互感器断线、电流互感器断线和振荡闭锁，每一个元件都可以执行移动、复制、删除等操作，各个测量元件所测量到的测量值都可以归纳到数学公式中来进行计算。

5 接口和其他功能

在数据接口上需要解决如何无失真地反映故障时保护装置的采样数据仿真，需要解决数据接口的采样率同步问题，可以通过软件算法同归计算形式来解决这一问题。

其他功能包括对不同原理的保护可以选用不同的滤波算法。可以直接在框图上对继电保护的定值进行检查和修改，这使得保护定值的校验变得容易，可以方便地改变元件的特性和编号。实现阻抗元件的自定义特性。自定义特性的逻辑元件最大限度地满足用户的需求。

6 结束语

继电保护装置是对电力系统在故障时进行良好保护最高效的一种措施，如何提高保护装置动作正确率显得尤为重要。目前动态数字仿真软件已经被广泛的应用，它的使用在很大的程度上能够深入分析保护装置的动态过程，在电力系统故障分析中起到更加重要的作用。

参考文献

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作者单位

江苏省电力公司检修分公司苏州检修分部 江苏省苏州市 215000