摘要：本文首先对变电站仿真分析系统模块的实现进行概述，并对系统的主要功能进行较为详细的了分析。
关键词：变电运行；仿真系统
一、软件主要功能模块的实现
1.1可视化图形编辑器
图形编辑器是该系统与用户交互的界面，是一个面向对象的绘图工具。本仿真分析系统中应用的图形界面系统采用了先进的模型构建原理，具有稳定性好、可靠性高、代码运行效率高等特点，同时该系统还利用最新的计算机图形技术，开发了图形绘制、图形建模以及图形化调试运行等强大的图形化功能。它为绘制各种电力系统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直接完成各种元件的绘制，操作非常直观、简便。并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。可像AutoCAD软件一样实现敏感点捕捉，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。
1.2系统计算模块的实现
本系统的电力系统潮流计算和故障短路计算采用了DDRTS系统的电磁暂态计算软件。DDRTS是基于微机开放式的体系结构和自主开发的全中文图形化电力系统仿真软件，用于模拟电力系统的电磁暂态过程，可进行电力系统一次系统部分的仿真计算。仿真系统中包括丰富的电力系统元件模型，能够根据系统实际接线结构、元件参数对一次系统的运行情况进行准确的计算，输出与系统实际相同的电压、电流波形。用户可以通过图形界面对电网结构和元件参数进行修改，并可灵活地改变系统一次接线方式，从而对系统运行情况进行完整的仿真模拟。
1.3二次设备模型库的建立
变电站的二次设备种类繁多，特别是各种保护设备原理也千差万别，因此需要针对不同二次设备来建立相应的模型。本文提出并开发了一套非常具有通用性的二次设备模型库。二次设备仿真算法库中的算法由二次仿真平台主程序调用执行，且算法库的编写独立于二次设备仿真主程序。因而对其具体的实现语言也没有特别要求，可以用FORTRAN、C或其他语言编写。只要满足规定的接口要求，最终生成动态链接库（DLL）文件即可。
在模块程序编写过程中，按照二次设备实现原理将二次装置各功能元件的特性抽象封装为仿真元件的基类，并根据具体二次设备类型特性从基类中派生出一系列仿真元件类，由这一基类派生出测量元件、逻辑元件、时间元件和其他元件等。并且用户利用该系统可以非常方便地自定义一个新的算法，能通过对模型打包无限级构建组合算法。
1.4模块间的数据通信
在本系统中电网一次系统部分采用DDRTS系统构建，并采用电磁暂态算法；而二次系统，即保护装置则采用图形化仿真支撑平台系统构建运行。两系统通过实时数据库实现数据交换以及相互指令控制，DDRTS系统的电磁暂态计算每个步长的结果数据都送入实时数据库中，保护装置则通过采样环节从实时数据库中获取数据，如果发生动作，则通过命令方式给DDRTS系统发送动作信息。
二、系统的主要功能
2.1保护的评估
本仿真系统可通过调用变电站的定值单数据，通过数据解析或转换调入到仿真系统中，通过预设故障、保护评估机制等方式对变电站定值单的保护定值、控制字、压板等进行校验和评估。同时也可以检验保护间的配合关系等。
通过对保护校验得到的数据以及保护报告进行分析，可校验保护的动作范围是否正确，动作算法是否合理，检测在特定故障情况下保护是否能可靠动作，以及保护方案是否合理的评估结论。通过校验和评估结果以便变电站运行人员进行参考和核对。
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另外，为提高系统的安全预警能力，在系统当前运行方式的基础上，通过对电力系统一次侧和二次侧联合仿真进行“N-1”开断，校核相间距离、过流、过负荷等后备保护的躲负荷能力，及时发现电网中存在连锁跳闸危险的薄弱环节，检测系统中继电保护的隐性故障，并以可视化方式实时显示保护灵敏度裕度，需要时实施自动报警。
2.2对保护动作过程和逻辑的分析
自20世纪90年代中期后电力系统继电保护向数字式化方向发展。但继电保护装置的数字化也带来了一些新的问题，保护装置对用户只是一个黑匣子，其内部逻辑和各个元件具体情况是不可知的，因此难以对保护装置的不正确动作行为进行分析。而继电保护装置又是变电站安全运行的必要保障，对于继电保护动作逻辑进行分析与研究具有十分重要的意义。
利用本仿真系统在进行仿真时，既可以连续也可以单步进行，这就可以使用户清楚地观察故障期间保护中每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，分析保护动作过程。这从根本上加深了继电保护运行人员对微机保护的认识和了解，加强了对保护故障的分析能力，从而全面地提高了保护运行人员整体素质和技能。
2.3对电力系统故障的再现和分析
电力系统事故具有突发性强、维持时间短、复杂程度高、破坏力大的特点，而使得事后对事故原因分析、查找变得尤为困难。电力系统故障录波器装置虽然可正确地记录下电网事故、电网异常和继电保护的动作行为，但只能对记录下的数据进行静态的分析研究，不能通过试验手段直观、准确地再现故障当时的真实情况。该系统通过将系统发生故障时故障录波器录下的数据转换为符合IEEE的COMTRADE格式文件，经接口算法对数据包解析传入变电站仿真平台中，然后通过软保护进行事故的模拟和再现，该系统对继电保护装置参数整定、事故原因查找及分析等有辅助作用，它为变电站运行人员提供更多、更好的信息，提高电力系统的运行质量。
2.4对变电站直流系统的分析
由于在变电站中，直流系统担负着供给继电保护、控制信号、开关动力电源、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等直流负荷的任务，因此，直流系统的可靠运行是变电站安全运行的重要条件之一，提高直流系统安全可靠性，做到防患于未然，至关重要。而通过变电站的运行仿真分析，则能非常直观地找出直流系统中诸如设计不合理、运行过负荷等故障因素，以便防患于未然。另外，可以通过预设直流系统故障，观察直流系统故障时对交流系统的影响，从而分析系统稳定，制定相应措施。
2.5分析变压器的经济运行
在电力系统能量损耗中，变压器的损耗占有很大的比例。因此，全面开展变压器经济运行是实现电力系统经济运行的重要环节。由于一个变电站内的变压器容量大小不一，技术特性存在差异，以及变压器的有功损耗和无功损耗随负载呈非线性变化，特别是变电所变压器台数多，有备用的情况下，投入哪一台或者运行哪几台变压器都需要对各种组合方式进行比较判定，寻找合适的经济运行方案，即在变压器运行方式之间就存在着择优选取技术参数好的变压器和最佳运行方式的问题。当变压器运行方式已经固定时，就存在着合理调整负载，使变压器在经济运行区运行和使变压器间负载经济分配等问题，本仿真系统利用变压器各侧绕组的电流、电压、功率来实时计算变压器的各绕组的等值阻抗，对变压器的实时传输能力、过负荷能力和绝缘老化情况也进行分析计算，这些计算得到的数据可以作为变压器经济运行分析和负荷调整的强有力参考。另一方面，变压器的经济运行仿真也可作为数学理论分析和推导的验证。
结语
仿真分析系统不仅能对全站的结构配置进行优化，对全站的运行进行故障分析。而且对微机保护原理、保护装置及元件的仿真能正确反映各种继电保护的作用及其配置关系。满足作为研究保护装置原理及性能的一种实用工具的需要。
参考文献：
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论文作者:范怀芳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/16
标签：系统论文; 变电站论文; 变压器论文; 元件论文; 电力系统论文; 动作论文; 故障论文; 《电力设备》2018年第25期论文;