电力系统继电保护动态性能仿真软件.docx

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电力系统继电保护动态性能仿真软件

“电力系统继电保护动态性能仿真软件”诚招合作伙伴

一、继电保护动态性能仿真软件使用围

（1）对于运行中不正确动作的保护装置可应用故障录波器录取的实际故障电压和电流数据复现故障过程，对该装置的工作原理、动作方程、动作特性和定值进行慢动作的校验，可仔细找出这些方面存在的问题和造成不正确动作的原因。

如果通过验证排除了这些方面的问题，即可证明问题出在装置的硬件，从而缩小了故障查找的围；

（2）对于拟选购的保护装置，可用被保护设备安装处历史的故障录波数据对其工作原理、动作方程、动作特性和定值进行慢动作的测试和分析，查看该保护装置是否满足本系统的要求；也可用大量EMTP故障仿真数据对该保护装置进行测试，查看在系统运行方式和参数改变时该保护装置的适应能力。

例如对距离保护可查看对各种过渡电阻、各种系统阻抗（运行方式）、各种振荡周期、电流互感器（CT）饱和以及各种负荷阻抗的适应能力。

对于变压器差动保护也可查看不同合闸时刻的各种励磁涌流、CT饱和、负载下改变分接头以及其他原因造成的不平衡电流对保护的影响；

（3）可将现场录波数据（三相电压和电流）同时显示出来，用于直观地进行故障分析和保护装置动作正确性地判断；

（4）对教育培训部门（或者电力院校）可用此仿真软件开设“继电保护动态性能数字仿真”实验课，输入各种保护的动作方程、绘制各种保护的动作特性、对已知被保护设备情况进行整定，然后用EMPT故障仿真数据进行试验，研究各种系统参数改变时对保护工作的影响。

例如对于距离保护可试验各种动作特性承受过渡电阻的能力、躲系统振荡的能力、躲最大负荷的能力等。

尤其是可试验故障数据中的谐波造成保护的动态超越和过渡电阻造成保护的静态超越等难以用其他简单方法试验的问题。

对于变压器差动和母线差动保护可试验各种制动特性抵御CT饱和造成的不平衡电流的能力，试验在区经大过渡电阻短路而两侧系统电势摆开角度较大时各种制动方式保护的灵敏度。

总之，在课堂上所讲述的理论分析结论都可用此动态仿真软件加以验证。

二、动态仿真方式：

1、连续仿真

2、单步仿真

3、断点仿真

仿真演示速度可调节

三.系统的结构：

继电保护动态仿真系统设计了数据录入模块，滤波模块，动作方程模块，动作特性模块以及智能图形显示模块，这些模块间的关系如下图：

图1以变压器保护为例给出系统的主操作界面，为了显示的方便，这里将常用地同类保护的菜单容调出置于图中。

图1主操作界面

1、故障数据录入模块

首先由用户选择某一时刻的COMTRADE配置文件，系统会将所有的模拟通道量列出来。

然后由用户选择需要仿真的通道，系统将自动提取COMTRADE数据文件处理数据。

故障数据输入模块还有一个功能就是用户可以对所选通道量自行命名，这样在编辑公式的时候可以使用自定义的名称进行公式的输入。

2、滤波模块

由于短路故障初期，电流、电压中含有大量的高次谐波和非周期分量，对于基于工频量的保护而言他们都为干扰信号，因此本软件包含一个滤波模块，可以滤掉这些不需要的分量以提取工频量。

各种滤波算法实现的效果不同，各厂家的保护装置所使用的滤波算法也不相同，所以滤波模块包含了各种常见的典型滤波算法（如全波傅氏算法、半波傅氏算法、半周积分法）供用户选择。

3、动作方程模块

本软件中已预定义了一些常用距离保护的动作方程，如ABB、SEL、阿尔斯通等公司的一系列产品。

用户可以方便的选择所要校验的保护。

同时，用户也可以在这些已有保护动作方程的基础上应用公式编辑器进行修改。

4、动作特性模块

本软件允许用户对距离保护的动作特性进行定义，即用户通过简单操作输入圆弧和直线，然后软件自动形成用户定义的动作特性，与动作方程模块相同，软件中同样预定义了一些常用保护的动作特性，用户只要根据整定值设置相应的参数即可。

5、智能图形显示模块

图形输出部分采用了智能图形显示模块设计，功能多而强。

能够将测量阻抗在阻抗复平面中显示，也能够分别显示出测量阻抗幅值和相角随时间的变化轨迹，可以根据需要将显示结果放大、缩小、拖动以及分段显示等。

整个动态仿真系统的应用流程如图所示

四、软件功能和特点

1、图形化操作

　　由于要开发的是一个图形化的仿真软件，程序首先实现了继电保护逻辑框图的编辑功能。

但在开发保护逻辑框图编辑功能时，考虑到开发出的图形编辑功能要能够方便地与各种分析功能接口，为它们提供一个统一的图形用户界面，因而要求开发出的图形系统具有较好的独立性，并且能够方便地进行扩充。

本文开发的保护框图编辑系统具有以下功能和特点：

（1）为绘制各种保护元件提供了相应的绘图工具，通过单击并拖动相应的工具就可以直接完成各种元件的绘制，操作非常直观、简便。

（2）能够完成各种元件的复制、剪切、粘贴、删除、移动，也可以整块操作图形，所有操作都与Windows的标准操作保持一致。

（3）可以像AutoCAD软件一样实现敏感点捕捉。

可以根据各元件在图形上的位置自动确定各元件之间的连接关系，省去了用户输入网络拓扑连接关系的工作，大大减少了用户绘制保护逻辑框图的工作量，避免了输入网络拓扑信息出错的可能性。

软件还提供了自动检测功能，可以检测出保护框图连接线的错误。

2、其他功能

（1）滤波的每一种算法都可事先编好，因而用户可以根据需要选取滤波算法，很容易地仿真各种原理的保护。

（2）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。

通过双击元件从弹出的对话框中可以方便地改变元件的特性和编号。

（3）该软件实现了阻抗元件的自定义特性，也就是说用户只要给出几条直线和圆弧就可以形成任何种类的动作特性。

（4）逻辑元件在保护框图中使用频繁，数量巨大，绘制过程中经常需要变更属性和输入端个数，为此，本软件开发出了自定义特性的逻辑元件。

用户可以选择逻辑性质、输入端个数、输入输出端是否要加“非”，从而最大限度地满足用户的需求。

（5）该软件使用的数据格式满足我国电力行业标准DL/T553—94《220kV～500kV电力系统故障动态记录技术准则》。

该技术准则选择了美国国家标准PC37.111/D6《IEEEStandardCommonFormatforTransientDataExchange（Comtrade）forPowerSystem》，作为我国故障动态记录设备的暂态数据交换的标准格式，使本软件具有更广泛的实用性，也可以使用虚拟数据或EMTP的仿真结果进行仿真。

（6）用该软件还可得到大量的图形和曲线，例如：

保护的动作特性、测量阻抗的变化轨迹、电流及电压波形图等。

（7）仿真既可以连续也可以单步进行，这可以使用户清楚地观察故障期间保护中每一个元件的动作情况和它们的时间配合关系，从而找出运行中保护的误动原因。

此外，该软件还能够分析在设计阶段的保护的性能，从而大大缩短新型保护的研制周期。

五、软件的使用（以距离保护的仿真测试为例）

1、Comtrade格式数据输入

可以输入来自故障录波器记录的或者其他符合comtrade格式的数据。

2、滤波算法的选择可以选择一些常用算法

3、自定义动作特性的使用

用户可以使用自定义动作特性模块自行设计用圆弧和直线构成的各种距离保护的动作特性。

也可直接选择常用的圆特性和四边形特性

四边形特性

4.公式编辑器的使用

软件的公式编辑器可以允许用户自行设计距离保护的动作方程，用来观察研究各种不同动作方程的距离保护在故障暂态下的动作行为。

也可选择解微分方程算法。

5、仿真和图形显示功能的使用软件的仿真和绘图部分可以显示在故障暂态情况下电压、电流、测量阻抗等电气量的变化过程，并与保护动作特性显示在同一画面上，以观察保护的实际动作情况，或找出保护不正确动作的原因。

本继电保护装置动态性能校验软件是一种高效率、低成本、灵活方便的通用研究工具，具有功能多、通用性强、直观、清晰、使用方便的特点，能满足于于继电保护装置的事故分析、调试、运行、设计开发、培训等方面要求。

六、合作方式：

1、购买软件平台；

2、利用软件平台，合作开放贵方需求的保护装置动态特性。

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