牵引供电系统继电保护整定计算软件的开发

2012-11-26李良威邓云川林宗良

铁路计算机应用 2012年9期

李良威，邓云川，林宗良

（中铁二院工程集团有限责任公司电化院，成都 610031）

随着我国高速铁路、重载铁路的迅速发展，牵引负荷越来越重，为了解决牵引供电问题，进线电源采用220 kV高压甚至330 kV超高压，牵引网供电方式也大量采用较为复杂的AT供电方式。对于高压或超高压供电系统，由于传输的能量巨大，一旦发生故障，如无法迅速切除，则可能导致灾难性后果，因此，对于保护的配置，整定计算的合理性和准确性要求都大大提高。对于AT供电方式，由于网络复杂，运行方式灵活多样，整定计算的难度也大大增加。

因此，为减少整定计算的偏误，降低计算难度，提高工作效率，适应铁路建设的发展，保证电气化铁路牵引变电所、分区所、AT所和开闭所等供电设施正常、安全、可靠运行。本文研究并开发出牵引供电系统继电保护整定计算软件，该软件提高了牵引供电系统的设计质量、设计水平和生产效率，降低了设计人员的劳动强度，为设计工作提供强有力的技术支持。

1 继电保护软件的开发

1.1 开发思路

牵引供电系统由于其特殊的系统结构和负荷运行情况，比一般电力系统的保护配置更加复杂，各铁路局对继电保护的运营要求以及各设备厂商的设备装置的算法差异很大，这对整定计算软件的通用性、兼容性和可扩展性提出了更高的要求。

软件采用模块化结构设计，以ODBC方式实现数据库访问，使用VC++与面向对象编程技术，实现了牵引供电系统保护整定计算软件的整体功能，缩短了系统开发周期，提高了工程分析计算的效率。

1.2 系统结构

牵引供电系统继电保护整定计算软件总体功能划分为工作界面的生成与控制、短路电流的计算、基础数据输入和管理、整定计算及结果输出等程序模块，软件的整体结构及其功能如图1。

图1 软件的系统主体结构图

2 继电保护软件的实现

2.1 用户验证模块

牵引供电系统继电保护整定计算软件是牵引变电专业人员使用的专业性软件，为保护软件的版权，软件提供用户管理功能模块如图2。

图2 用户验证模块图

2.2 供电计算模块

牵引供电系统短路电流分析、计算是继电保护整定计算的重要内容之一，也是分析继电保护动作的选择性、速动性、灵敏性和可靠性的基础数据。牵引供电系统的特殊性决定了其与一般电力系统供电短路计算、整定计算采取的短路电流值有一定差异。供电短路计算模块是建立在合理的牵引供电系统计算模型的基础上，根据电力系统参数和牵引供电系统参数计算牵引网各个位置、各种短路故障情况下的短路电流，并能提供曲线进行分析比较，以此指导继电保护的配置和整定计算。供电计算模块的直供方式和AT方式短路电流计算如图3与图4。

图3 供电短路计算模块（直供方式）

图4 供电短路计算模块（AT方式）

2.3 参数管理模块

牵引供电系统整定计算过程中需要设置系统参数、设备元器件参数，数据的输入采用文本输入方式，如图5。对于常用的接触网和供电线阻抗、机车电流等参数提供数据库管理，以便查询、修改和使用，如图6。

为保证数据有效性，软件提供了根据各类参数特征范围进行检测、验证数据合理性的模块。

2.4 整定计算模块

本模块中，使用者可以设置不同系统运行方式、不同牵引变压器接线形式、不同牵引网供电方式以及不同保护配置方案。

牵引供电系统整定计算没有相关的国家标准或铁路标准可参考，针对铁路与电力系统在继电保护上存在的共性和差异；结合各铁路局对继电保护的运营要求以及各设备厂商的保护装置算法区别；并通过对已开通运营的直供方式和AT供电方式等项目的整定计算进行系统分析、整理和总结。研究出具有铁路自身特色的适合目前牵引供电系统保护整定计算要求的算法，实现了牵引变电所、分区所、AT所和开闭所的整定计算，具有较强的通用性和可拓展性，软件的主界面如图7。