淮沪电力有限公司田集发电厂 安徽 淮南 232000
摘要:根据电厂的实际情况和运行工作的需要，本文介绍了继电保护仿真程序的必要性和设计思路。仿真程序的主要作用是对保护整定值的校验和电气事故分析，还能够进行保护人员的培训等等。继电保护仿真程序的应用，将给电厂的安全稳定和经济运行带来可观的经济效益和社会效益。
关键字:电厂继电保护仿真软件 初步设想模拟故障 计算仿真判定
一、继电保护仿真软件的在电厂应用的前景
1在保护整定的作用
现代化的大型发电厂机组是高参数、大容量的。电气主接线及厂用电系统都相对复杂，继电保护整定计算的工作量也越来越大，而且整定计算的定值难以通过实际故障的情况，来验证其选择性和灵敏度。而一般整定计算程序只能校验保护定值对本线的灵敏度，不能计算保护定值的远后保护范围。利用继电保护仿真软件可以方便的对保护范围进行校核，从而对保护的配置及定值设定进行合理优化有助于继电保护的整定值的校核，防止运行中的继电保护定值的失配及灵敏度不足等问题。
2在保护审核及保护评价中的作用
对于新设备的投产，整定计算不可能每次都对整个电厂的保护进行核算，而只能进行局部的保护定值整定计算，因此，日积月累在整个电厂电气保护定值配合上，可能会出现偏差，造成保护定值之间的不配合而使保护误动。往往审核人的审核也只对每一部分的计算结果进行分别审核，在运行方式上的考虑及配合是否合理还不能验证而且校核工作也不是很直观。有了继电保护仿真软件不但能直观方便的审核保护在系统中配置是否合理，而且还能对整个电厂的继电保护运行情况进行全面的客观的评价。
3在培训中发挥的作用
新员工往往只是在学校里接触了一些理论知识，而缺乏感性认识，他们在进入工作后才接受系统的岗位培训。在生产实践中，新员工很少遇到重大故障和系统事故，一旦发生紧急情况，工作人员处理事故时往往迟钝。采用模拟仿真设备进行训练，可以提高工作人员的应变能力。
4在故障分析中发挥的作用
在故障分析中借助继电保护仿真软件可以很方便的通过回放故障过程来对保护是否正确动作作出判定。同时也可反过来利用保护动作的情况，推出故障发生时的实际情况。
针对实际情况，在投资较少的条件下，对电厂电气部分局部及事故预想仿真，增设仿真程序检验计算步骤，也就增加了一道防线，能对保护定值进行进一步而且是直观的校核，能有效地防止保护定值的误整定，能更及时的体现全厂继电保护的情况，同时让工作人员更熟悉设备。因此，开发研制继电保护仿真程序是非常必要的也将是非常实用的。
二、电厂继电保护仿真软件的设想功能
1网络拓扑结构的图形化功能;
要能进行系统图的绘制，提供各种图元，如三卷变，双卷变、电缆线、母线、断路器、电容器、电抗器、马达、开关，只需通过点击、移动鼠标即可完成图元绘制。
2具有参数管理功能及整定数据库;
系统所使用的数据库要具有设备参数管理功能，能够浏览线路、主变压器、发电机等的参数，并能对参数做标准折算。还具有查询、检索功能。所有设备参数均能修改、删除、增加。整定数据可根据用户要求格式打印输出。
3短路故障计算功能
按发电机、变压器、电动机、电抗器、电容器、等设备为主设备计，能够计算电厂、主变电站主设备外部的各种电压等级母线、引线、出线、线路等处的等值归算阻抗。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆能够计算各种短路方式下包括对称短路、不对称短路、接地短路、断相等情况，及其各种运行方式下包括系统大方式、系统小方式、发电机带一定负荷、机组未并网等情况的短路电流，能够完成计算其短路处及提供短路电流的不同方向提供的故障电流、故障电压及其序分量，能够计算短路故障处所影响到的保护安装处及主设备保护安装处的故障电流、电压及序分量。
能够计算发电机不同有功负荷下、不同无功负荷吐包括正无功、失磁、失步等)的发电机功角、发电机电流电压并可折算为阻抗的时间变化规迹。
短路计算出的故障电流、故障电压及序分量、阻抗均应可显示、打印和保存，故障电流、故障电压并可按指定格式保存为文件用于故障回放。
4继电保护整定计算功能
包括馈线、变压器、电容器、发电机、电动机等整定计算程序，并具有检修方式下的定值校核功能。整定完成后将自动形成整定计算说明书，并可以输出、保存、打印整定值及整定说明书。能够进行整定值的校核，并进行开关状态仿真。
5自动励磁调节器的参数优化
自动励磁调节器的参数优化工作主要分以下几个部分:建立包括AVR, PSS励磁机，发电机，电力系统的线性化模型，根据线性化模型建立状态方程;选择合适的待优化参数，选择合适的启发式优化算法;基于图形界面与面向对象的自动励磁调节器的参数优化程序。
程序可以根据用户选择的励磁系统的模型生成状态方程，自适应确定寻优参数实现对励磁调节系统的参数寻优。
6故障分析功能
能够根据故障纪录的电流电压波形来重现保护动作的过程，包括保护动作的种类，动作时间和动作次序。
根据保护动作的记录分析故障原因，再现保护动作时的故障状况。
三、继电保护仿真软件的初步实现方法
继电保护仿真程序可以利用计算机程序模拟电力系统各种故障，用故障量来检测保护的动作行为，并能自动配置保护装置参数，判断各个保护的动作情况。其主要由程序和数据库两部分组成。
1数据库的组成主要有:
包括所有整定范围的一次电网结构图，电网元件参数数据库和继电保护定值库。可以考虑采用E- R数据模型进行功能模块的设计然后在合适的DBIVISss数据库系统中实现，比如SQL- Serve 。
2程序主要包括由模拟故障计算和报告输出等组成。
1)模拟故障计算程序:
模拟故障计算程序是仿真系统的核心，它应能够模拟各种故障类型，并对各厂、变每条线的保护的各种测量值进行计算，如相电压、相电流、相间阻抗、接地阻抗、零序电流、负序电流等。计算可采用数字仿真方法，即列出描述各元件和全系统暂态过程的微分方程，应用数字方法进行求解。在MATLAB中，电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建，可以很方便的得出短路电流和进行整定计算。
2)输出报告
输出报告中保护动作情况表应有如下内容: 时间:年月日时分秒
系统运行方式: 机组运行情况，元件检修情况，
故障情况:
故障地点，故障类型，相别，
故障量:UA, UB, UC, 3U0, IA，IB，IC, 3I0 。。
保护动作:
设备名，保护名，测量值，保护定值，动作时间，灵敏度.......从报告中可以清楚地看到保护的动作的详细情况。
四、结束语
继电保护仿真软件占用空间小，投资小，功能较完善，可用作一般电力厂站运行教学和整定计算软件，针对性强。为实际生产中的大量的管理工作提供了强有力的辅助工具。在MIS联网后也可在异地教学具备灵活机动的特点。
参考文献
[1]王翔:《电厂继电保护仿真软件的研制与应用》
[2]章志刚、李兴源:《基于MATLAB开发平台的仿真系统》
[3]张翔《电厂继电保护仿真软件初步设想和应用》
论文作者:秦锋,程明
论文发表刊物:《防护工程》2017年第29期
论文发表时间:2018/2/8
标签：故障论文; 继电保护论文; 电厂论文; 定值论文; 程序论文; 电流论文; 参数论文; 《防护工程》2017年第29期论文;