水电站电气继电保护仿真的研究与开发

刘敏

【摘要】水电站是我国生产生活中不可或缺的一部分，是为人们生产生活提供电能的重要场所，为提高水电站运行效率，电气继电保护就成为水电站的重要组成部分，仿真技术的运用可以为水电站电气继电保护奠定基础，因此，有必要对水电站电气继电保护仿真进行研究与开发。基于此，本文将重点研究水电站电气故障仿真、变压器差动保护仿真以及零序电流继电保护仿真三者的研究与开发。

【关键词】水电站；电气；继电保护；仿真；开发

前言

水电站电气一旦发生故障将直接影响到该地区的供电情况，为解决这一问题，有必要将继电保护装置应用其中，随着继电保护装置的运用，不仅可以保证水电站电气安全，还可以及时发现存在于设备中的问题，同时水电站电气继电保护仿真的适应能力强，便于研究与开发。因此，应重视水电站电气继电保护仿真的开发与研究。

1、水电站故障仿真

水电站电气是为社会提供生产生活所需电能的关键，为及时发现存在于水电站电气中的故障，就需要构建水电站电气故障仿真模型，应用合适的发电机，为实现这一目标，可以将水轮同步发电机应用进来，构成无穷大系统模型。为提高运行效率，该仿真模型中所应用的发电机容量为200mv/A，电压为14kV。在构建仿真模型的过程中，还要重视故障模块的建立，这样可以尽快了解各个短路故障类型，并在第一时间将问题解决。通过对水电站电气实际运动波形研究可以发现，在电气设备刚启动的时候，线路工作状态基本稳定，无论是三相电压还是电流都处于对称状态，随着时间的推移，三相电压逐渐变小，基本达到0的状态，而电流此时则快速上升，成为短路电流的一种，且在一段时间以后消除故障，此时电压与电流也基本回归常态。在这一过程中，为保证水电站电气可以正常运行，减少其他故障所带来的不良影响，如短路等，还要设置与之相对应的故障类型，且做好仿真波形观察，同时设置好接地电阻，这也是进一步了解系统故障的有效措施。

2、变压器差动保护仿真

对于微机变压器差动保护来说，其差动元件的设计就是对差动元件的依靠，之所以采用这种设计，主要是由于该动作具有良好的比率制定特性。为做好仿真设计，应设置好比率差动元件方程，如：

Ai≧Aimin Ar≤Armin

Ai≧Aimin +B（Ar-Armin） Ar>Armin

在这里，Ai代表的是差动电流，Ar代表的是制动电流，B代表的是动作斜率，Armin代表的是拐点制动电流值，而Aimin代表的是最小动作电流。若该水电站的电压器为双绕组，那么电流方向就會发生变化，进入到变压器中的电流为正电压，留出变压器中的电流为负电压。

对于变压器差动保护仿真模型来说，在故障模块的作用下可以分为区内故障与区外故障两种，为保证水电站电气能够正常运行，应用三个单项变压器取代三相变压器，且设置好相应参数，采用合适的连接方式，这样就可以准确将故障找出，并联系实际情况采用合适的故障处理方法。随着内外两种故障应用仿真模块的运用，保护模块的可靠性也会有所提升，这对水电站电气来说也有一定好处。

通过研究变压器区外故障可以发现，在仿真模型刚开始启动的时候，变压器两侧电流的上升速度明显提升，很快就形成了短路电流，但因无法满足差动保护判据，就出现了保护不动作的情况。而在区内故障中，变压器两端电流很可能出现快速增长的情况，一旦具有差动保护判据，相应的保护动作就会发生，变压器也会随之分离，故障电流也会消失。

3、零序电流继电保护仿真

零序电流继电保护仿真的运用也是水电站电气继电保护仿真中不可缺少的一部分，随着零序电流继电保护仿真模型的应用，不仅可以快速分析故障类型，还能联系实际情况做好两相接地分析。

为做好水电站电气继电保护，就需要构建零序电流继电保护仿真模型，通过对该仿真模型的研究发现，在模型启动的0.1s以内，线路基本处于稳定运行状态，电流与电压的运行路线也呈对称分布，但在0.1s以后，就容易产生故障，即两相线路发生短路，此时故障电压就会将为0，电流的上升速度不断提升，成为短路电流。同时，未发生故障的相电压则会上升，电流变化也不明显。在继电保护仿真装置的作用下，跳闸会随之出现，且很快会复合，但这并不意味着故障已经消除，这就需要联系实际情况做好故障修复，只有这样才能保证水电站电气设备正常运行。

此外，为建模完整，还要构建合适的数据库模型，强化模型的通用性与方便性，并在数据库中做好建模保护，并应用二次保护装置，确保两次保护装置相同，这样就可以将一次系统仿真结果传递到二次仿真系统中，进而完成系统数据保护，这也是为水电站电气奠定保护基础的有效措施。

4、结束语

水电站对我国国民经济增长有重要影响，而水电站电气是水电站重点保护内容，为减少电气故障发生，提高人民对水电站工作的满意度，电气继电保护就成为水电站重点研究内容。因此，本文联系实际情况研究了水电站电气继电保护仿真模型与研究，并联系实际情况提出了合适的仿真措施，指出了仿真模型各个阶段的实际运行情况，确定了仿真模型设计要点与应用技术，希望能为相关人士带来有效参考，做好水电站电气继电保护工作，为人们提供高品质、高效率电能。

参考文献：

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