距離保護定值計算軟件研究

距離保護定值計算軟件研究

劉建華杜衛華

(中鐵電氣化局集團有限公司電氣化公司，北京100036)

摘要：依據鐵路供電系統中饋線保護裝置的距離保護原理，分析距離保護動作邊界區，研究以VB語言編寫的計算軟件，通過繼保儀進行驗證，指出該軟件在調試試驗時作為保護動作值輔助計算工具，具有一定的可行性。

關鍵詞：距離保護；VB語言；繼保儀

收稿日期：2015-07-23

作者簡介：劉建華(1983—)，男，四川綿竹人，工程師，電氣試驗室副主任，研究方向：鐵路電力變電供電系統、交接試驗調試等。

0引言

在鐵路供電系統中，饋線保護裝置中通常會設置距離保護，通過整定定值來驗證距離保護動作的可靠性。本文對距離保護動作邊界區建立數學模型，通過VB編程語言編寫出計算軟件，并結合定值通過繼保儀進行測試驗證。

1距離保護原理

距離保護以平行四邊形特性為例，如果保護裝置的額定電流為5 A，投入平行四邊形特性時，平行四邊形與R軸、X軸負軸相交的點的坐標為1 Ω；如果裝置的額定電流為1 A，投入平行四邊形特性時，平行四邊形與R軸、X軸負軸相交的點的坐標為5 Ω。

2建立數學模型

2.1平行四邊形特性

距離保護的平行四邊形特性數學模型如圖1所示。

圖1　平行四邊形特性數學模型

2.2計算曲線轉折角φ1、φ2、φ3、φ4

φ1=atan[Xdz/(Rdz+Xdz/tanφL)]

φ2=atan[Xdz/(Xdz/tanφL+R0)]

φ3=atan[X0/(X0/tanφL+R0)+180]

φ4=atan[X0/(Rdz+X0/tanφL)+360]

其中，φ1、φ2、φ3、φ4為平行四邊形的4個頂點，R0、X0數值為1或5，根據保護裝置額定電流確定。

2.3計算任意角度φ對應的阻抗值

當φ4≤φ≤360°時，

Z=tanφL×Rdz/[(tanφL-tanφ)×cosφ]

當0≤φ≤φ1時，

Z=tanφL×Rdz/[(tanφL-tanφ)×cosφ]

當φ1≤φ≤φ2時，

Z=Xdz/sinφ

當φ2≤φ≤φ3時，

Z=tanφL×R0/[(tanφL-tanφ)×cosφ]

當φ3≤φ≤φ4時，

Z=X0/sinφ

2.4確定圖形頂點坐標

A點橫坐標：X=Rdz+Xdz/tanφL，縱坐標：y=Xdz；

B點橫坐標：X=Xdz/tanφ2，縱坐標：y=Xdz；

C點橫坐標：X=R0+X0/tanφL，縱坐標：y=X0；

D點橫坐標：X=Rdz+X0/tanφL，縱坐標：y=X0。

3距離定值計算軟件編寫

3.1設計思路

建立計算軟件程序主窗體、菜單選擇子窗體，計算窗體實現整定值輸入、特殊角及任意角阻抗值計算、圖形輸出功能。

3.2編寫平行四邊形計算代碼

3.2.1特殊角計算代碼

φ1=atan(Xdz/(Rdz+Xdz/tan(φL*3.14159/180)))*180/3.14159

φ2=atan(Xdz/(Xdz/tan(φL*3.14159/180)-R0))*180/3.14159

φ3=atan(X0/(X0/tan(φL*3.14159/180)+R0))*180/3.14159+180

φ4=atan(X0/(Rdz-X0/tan(φL*3.14159/180)))*180/3.14159+360

3.2.2任意角阻抗計算代碼

Case φ4To 360

Z=tan(φL*3.14159/180)*Rdz/((tan(φL*3.14159/180)-tan(φ*3.14159/180))*cos(φ*3.14159/180))

Text11.Text=Format(Z，″0.00″)

Case Else：Text11.Text=0

End Select

3.2.3繪制邊界圖代碼

Picture1.Cls

Dim x，y，t，w As Single

Picture1.Scale(-10，30)-(30，-10)

Picture1.Line(-10，0)-(30，0)，RGB(0，0，255)

Picture1.Line(0，-10)-(0，30)，RGB(0，0，255)

Picture1.Line(x+t+w/tan(φL*3.14159/180)，y+w)-(x+w/tan(φL*3.14159/180)-R0，y+w)

3.3軟件運行調試

3.3.1文本框顯示問題

啟動VB調試，在進入計算菜單時發現文本框中有“0”顯示，應該無顯示。

解決方法：在窗體加載代碼中，將所有文本框初始值修改為空，如將Text1.Text=0修改為Text1.Text=“”。

3.3.2計算數據未清除

計算窗體在計算完點擊返回按鈕時，應清除產生的數據，以準備下次計算，發現返回后仍然保留數據。

解決方法：將阻抗四邊形計算窗體中的返回按鈕代碼Form3.Hide修改為Unload Form3，將平行四邊形計算窗體中的返回按鈕代碼Form4.Hide修改為Unload Form4。

4保護動作測試驗證

通過計算出動作值及角度，繪制出邊界圖形，與繼保儀實測數據進行比對，保護裝置基本參數電壓電流、阻抗動作值誤差均≤ ±3%，設置定值R=18.0 Ω，X=18.4 Ω，阻抗角度75°，額定電流1 A。

(1) 繼保儀動作數據及搜索圖形如圖2所示。

圖2　繼保儀測試數據及搜索邊界圖

(2) 計算軟件計算數據及圖形如圖3所示。

圖3　計算數據及圖形

(3) 繼保儀與計算軟件阻抗值數據分析如表1所示。

表1　繼保儀與計算軟件阻抗值數據分析

5結論

通過繼保儀實測數據驗證，動作邊界區數據誤差在允許范圍內，保護能可靠動作。因此，在距離保護試驗工作中將計算軟件作為輔助工具具有一定的可行性。

[參考文獻]

[1]譚秀炳.鐵路電力與牽引供電系統繼電保護[M].2版.成都：西南交通大學出版社，2011.

[2]徐爾貴.Visual Basic 6.0教程[M].北京：電子工業出版社，2001.

杜衛華(1977—)，男，河北石家莊人，工程師，電氣試驗室副主任，研究方向：鐵路電力變電供電系統、交接試驗調試等。