繼電保護(hù)培訓(xùn)仿真系統(tǒng)探究

夏 勇

（長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢，430212）

通過培訓(xùn)仿真，可讓廣大的電力工作者有著更好的實戰(zhàn)的經(jīng)驗，從而在電力發(fā)生故障的可更好、更快的做出反應(yīng)，以此將相關(guān)的損失成本降到最低。而繼電保護(hù)作為電力中重要的部分，對其進(jìn)行仿真培訓(xùn)，更是在當(dāng)前電力發(fā)展的高峰時期顯得尤其必要。

1 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計

該仿真平臺的組成則主要包括實時分布式實時數(shù)據(jù)庫、虛擬繼電保護(hù)測試儀以及繼電保護(hù)的仿真裝置。其具體的構(gòu)成則如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計

其中，測試儀的作用是對相關(guān)的實驗條件和參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，并輸出試驗的信號，仿真過程和輸出結(jié)果。繼電保護(hù)的仿真裝置則主要是接收虛擬器發(fā)出的信號，并將模擬真實的保護(hù)裝置的相關(guān)邏輯，以此查看其模擬的結(jié)果是否與實際的故障結(jié)果一致。而其中的分布式實時系統(tǒng)則主要作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，其采用分布式結(jié)構(gòu)，這主要是因為該結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與多臺機器連接，并有效實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的同步。

而系統(tǒng)的功能則根據(jù)系統(tǒng)的需要，通過前臺和后臺來對其進(jìn)行實現(xiàn)。前臺則分為圖形界面、測試儀功能和保護(hù)裝置仿真功能，全部通過圖形界面來實現(xiàn)；而后臺則為數(shù)據(jù)庫。而該模塊的功能設(shè)計為透明，同時其接口都是通過ODBC接口來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的驅(qū)動訪問。

而在對系統(tǒng)進(jìn)行整體開發(fā)的布局是，將其分為三個不同的部分進(jìn)行。對數(shù)據(jù)庫的開發(fā)采用Acess數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫是微軟公司將數(shù)據(jù)庫的引擎的圖形界面與軟件工具相結(jié)合的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，從而使得其成為圖形圖像開發(fā)的專用數(shù)據(jù)庫。因此，仿真平臺的主程序則采用VC++6.0，繼電保護(hù)仿真的算法和測試的功能的實現(xiàn)采用FORTRAN語言來對程序進(jìn)行編寫。同時，對其進(jìn)行的開發(fā)則通過主程序?qū)Σ煌δ艿恼{(diào)用，并通過與數(shù)據(jù)庫的連接實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的測試。

2 繼電保護(hù)仿真模型構(gòu)建

2.1 模型構(gòu)建原理

對繼電保護(hù)的仿真模型構(gòu)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(shù)據(jù)都屬于某個類別。因此，在對系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)的時候，其采取的原則是根據(jù)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(shù)標(biāo)志，并對屬性進(jìn)行界定，并通過屬性實現(xiàn)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(zhì)就是通過連接數(shù)顯不同模塊間的數(shù)據(jù)連接。在系統(tǒng)的內(nèi)部，數(shù)據(jù)的連接關(guān)系主要是通過相連的輸入變量和輸出變量形成統(tǒng)一的變量名，并進(jìn)而通過共享內(nèi)存的方式來實現(xiàn)內(nèi)部的模塊連接。而其搭接的規(guī)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(shù)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(dāng)中的各個輸入的變量是相互獨立的，與其他的無任何的關(guān)系；輸入變量其可以同名，也可不同；同名的則共享相同內(nèi)存黨員，并在任何的情況下，其狀態(tài)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(xiàn)同名的方式，換句話說其是唯一的。

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

第五則是兩個變量的數(shù)值因為其工況的不同，而有細(xì)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(guān)系在仿真平臺建立相應(yīng)的保護(hù)模型之后做出了確定，并不隨著模型的運行而出現(xiàn)改變，因此，如果需要修改模塊間的關(guān)系，則必須退出仿真平添，并重新進(jìn)入編輯界面，方可實現(xiàn)對其關(guān)系的重新定義。

最后模型中的系數(shù)不會隨著模型的運行而不斷的變化，而要對其進(jìn)行調(diào)整，則必須對系數(shù)進(jìn)行調(diào)整人工的調(diào)整方可實現(xiàn)。

3 仿真模型試驗

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

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

第二，當(dāng)輸電線路出現(xiàn)各種短路的障礙的時候，線路上則會出現(xiàn)仿真電流，其仿真的數(shù)據(jù)則為在故障的狀態(tài)下，母線CT所輸出的故障電流和電壓。而如果在故障發(fā)生后，通過設(shè)定保護(hù)裝置的動作，測試儀則可繼續(xù)的發(fā)送實時的障礙信號，并對斷路器的動作進(jìn)行機械模擬，從而直到斷路器斷開。如在故障發(fā)生的時間段之內(nèi)，保護(hù)裝置沒有發(fā)出相應(yīng)的動作，則該仿真實驗則停止。

圖2 兩相短路接地時的復(fù)合序網(wǎng)圖

以兩相接地短路為例，假定電路中的BC出現(xiàn)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(fù)合序網(wǎng)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(fù)、零序網(wǎng)中安裝保護(hù)的電壓的序分量：

通過上述的公式，將相關(guān)的序分量帶入軟件當(dāng)中，從而求解出M支路當(dāng)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(guān)數(shù)據(jù)的仿真。而該過程的仿真主要測試斷開后的仿真數(shù)據(jù)流；并執(zhí)行在重合閘有無動作的信號。如果有，則自動跳轉(zhuǎn)進(jìn)入下一個仿真步驟，即重合后的系統(tǒng)仿真，如沒有，則自動結(jié)束。

第四步則是在動作發(fā)出后的相關(guān)仿真數(shù)據(jù)。同時在對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)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(jìn)行數(shù)據(jù)的仿真，并得出結(jié)果。

4 數(shù)據(jù)接口的實現(xiàn)

對不同的功能模塊，采用不同的算法等，但是對其數(shù)據(jù)庫的驅(qū)動的統(tǒng)一采用ODBC接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的訪問。該接口是微軟公司推出的實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲等功能的標(biāo)準(zhǔn)接口，并通過統(tǒng)一規(guī)范的API進(jìn)行規(guī)范。而針對其中大量的數(shù)據(jù)，通過該接口，可實現(xiàn)對不同數(shù)據(jù)格式的訪問。

5 結(jié)束語

繼電保護(hù)仿真平臺作為一個非常復(fù)雜的平臺，在對其進(jìn)行設(shè)計的時候，包含著很多的技術(shù)，本文利用計算機技術(shù)中常用的面向?qū)ο蠹夹g(shù)，對系統(tǒng)的用例角色進(jìn)行分析，從而根據(jù)不同的使用對象，設(shè)計出了可用于對電力工作者培訓(xùn)的系統(tǒng)，對提高電力工作者的業(yè)務(wù)水平和素質(zhì)具有一定的意義。

[1]楊奇遜,黃少鋒.微機型繼電保護(hù)基礎(chǔ)[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(yīng)用于電網(wǎng)故障診斷的統(tǒng)一信息模型[J].電力系統(tǒng)6動化,2010' 34(9): 49—52.