电力系统动态仿真中的继电器保护建模

2015-03-25国网四川省电力公司攀枝花供电公司

电子世界 2015年20期

国网四川省电力公司攀枝花供电公司刘勇

目前，我国对于电力系统动态仿真中的继电保护模型的研究还处于初级阶段，由于研究的不够深入，对继电保护元件的控制规律不能很好的掌握，对出现的故障也不能很好的处理。因此，为了提高动态仿真的真实性和可靠性，需要建立一组继电保护模型，它要与实际继电保护具有一致性的特征。这样就能够准确的分析电力系统中的稳定性问题，以提高电力系统的可靠性。本文建立的继电保护模型降低了建模的复杂性，同时能够真实的反映出电力系统受到干扰后的动态特征，对电力系统的分析研究具有重要的意义。

1 继电器保护建模的方法

1.1 继电器保护建模的思路

对于一个继电保护系统来说，它具有若干种继电保护器件，并且具有较清晰的层次结构。这样看来，对每个元器件进行建模，要比对继电保护系统建模更加容易。另外，每个继电保护元器件的保护原理都比较成熟，采取保护措施的时间也很短，可靠性较高，在实施继电动态仿真时，对其进行适当的简化，同时也不会影响到仿真的精度。因此，可以按照设定好的时间，使用断路器对主保护进行模拟，这样就能保证仿真的准确性。

但是，在实际情况中，电力系统的网架结构具有差异，运行的习惯也会有所不同，为了能够更准确的描述保护系统，可以采用逻辑判断的方式更好的描述每个过程。可以将每个逻辑判断的过程都看做是一个继电器，但是这些继电器并不是真实存在的，所以称之为虚拟继电器。

1.2 虚拟继电器介绍

电流继电器能够实现对电流的保护，是一种较为简单的继电器，它的工作原理是：如果输入的电流较大，大于动作电流时，电流继电器就会自动闭合触点；在其闭合触点后，只有电流减少，当其小于返回电流时，继电器的触点才能重新打开。也就是说，电流继电器的触点的闭合与电流的大小有直接的关系。这里将动作电流或者返回电流称作电流继电器的参考源。其他的继电器与电流继电器的工作原理是一致的。虚拟继电器与常规的继电器是一样的，它的触点也分为常开和常闭两种。当输入大于参考源时，触点就会闭合，当输入小于参考源时，触点就会断开。下面将虚拟继电器分为以下几种。

1.2.1 输入继电器

输入继电器是一种针对输入量进行保护的虚拟继电器，它能够描述输入量在继电保护中的特征，反映仿真的动态变化。输入量可以包括仿真程序中的电压、电流，这些属于直接输入量，除了直接输入量，还包括一些状态量和间接输入量，如方向、差流、阻抗等。另外，输入继电器会对输入量进行一定的计算，然后根据参考源对其动作行为特性进行判断。比如说可以判断阻抗元件有没有落入动作区，这是保护算法在动态仿真中的具体应用。另外，输入的对象不同，输入继电器也分为不同的种类，包括状态继电器、电流继电器、电压继电器等。

1.2.2 时间继电器

时间继电器是对计时器的模拟，它的触点是否闭合取决于输入值是否为1，如果输入值一直为1，触点就会保持闭合，一旦输入信号消失，触点也会随即断开。在此过程中，时间常数或者时间定值就是虚拟继电器的参考源。

1.2.3 脉冲继电器

脉冲继电器的参考源与时间继电器的参考源一致，也是时间定值和时间常数，但是它的触点和时间继电器是不同的，它的保持时间是可以设置的，当输入条件消失时，它的触点可以继续保持闭合的状态。

1.2.4 输出继电器

输出继电器是对逻辑结果进行控制的，对控制的对象进行驱动，它能够反映出真实的继电器，将仿真的结果能够返回到仿真的环境中。输出继电器的参考源就是输入的本身，或者说，它就不需要参考源，这一点与输入继电器是完全不同的。

1.2.5 中间继电器

虚拟的中间继电器与实际中的中间继电器是相同的，将信息输入到继电器中，就会得到相应的输出。它只进行内部的逻辑转换，不会直接参与系统的输入和输出。