國網(wǎng)四川省電力公司攀枝花供電公司 劉 勇

目前，我國對于電力系統(tǒng)動態(tài)仿真中的繼電保護(hù)模型的研究還處于初級階段，由于研究的不夠深入，對繼電保護(hù)元件的控制規(guī)律不能很好的掌握，對出現(xiàn)的故障也不能很好的處理。因此，為了提高動態(tài)仿真的真實(shí)性和可靠性，需要建立一組繼電保護(hù)模型，它要與實(shí)際繼電保護(hù)具有一致性的特征。這樣就能夠準(zhǔn)確的分析電力系統(tǒng)中的穩(wěn)定性問題，以提高電力系統(tǒng)的可靠性。本文建立的繼電保護(hù)模型降低了建模的復(fù)雜性，同時能夠真實(shí)的反映出電力系統(tǒng)受到干擾后的動態(tài)特征，對電力系統(tǒng)的分析研究具有重要的意義。

1 繼電器保護(hù)建模的方法

1.1 繼電器保護(hù)建模的思路

對于一個繼電保護(hù)系統(tǒng)來說，它具有若干種繼電保護(hù)器件，并且具有較清晰的層次結(jié)構(gòu)。這樣看來，對每個元器件進(jìn)行建模，要比對繼電保護(hù)系統(tǒng)建模更加容易。另外，每個繼電保護(hù)元器件的保護(hù)原理都比較成熟，采取保護(hù)措施的時間也很短，可靠性較高，在實(shí)施繼電動態(tài)仿真時，對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕瑫r也不會影響到仿真的精度。因此，可以按照設(shè)定好的時間，使用斷路器對主保護(hù)進(jìn)行模擬，這樣就能保證仿真的準(zhǔn)確性。

但是，在實(shí)際情況中，電力系統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)具有差異，運(yùn)行的習(xí)慣也會有所不同，為了能夠更準(zhǔn)確的描述保護(hù)系統(tǒng)，可以采用邏輯判斷的方式更好的描述每個過程?？梢詫⒚總€邏輯判斷的過程都看做是一個繼電器，但是這些繼電器并不是真實(shí)存在的，所以稱之為虛擬繼電器。

1.2 虛擬繼電器介紹

電流繼電器能夠?qū)崿F(xiàn)對電流的保護(hù)，是一種較為簡單的繼電器，它的工作原理是：如果輸入的電流較大，大于動作電流時，電流繼電器就會自動閉合觸點(diǎn)；在其閉合觸點(diǎn)后，只有電流減少，當(dāng)其小于返回電流時，繼電器的觸點(diǎn)才能重新打開。也就是說，電流繼電器的觸點(diǎn)的閉合與電流的大小有直接的關(guān)系。這里將動作電流或者返回電流稱作電流繼電器的參考源。其他的繼電器與電流繼電器的工作原理是一致的。虛擬繼電器與常規(guī)的繼電器是一樣的，它的觸點(diǎn)也分為常開和常閉兩種。當(dāng)輸入大于參考源時，觸點(diǎn)就會閉合，當(dāng)輸入小于參考源時，觸點(diǎn)就會斷開。下面將虛擬繼電器分為以下幾種。

1.2.1 輸入繼電器

輸入繼電器是一種針對輸入量進(jìn)行保護(hù)的虛擬繼電器，它能夠描述輸入量在繼電保護(hù)中的特征，反映仿真的動態(tài)變化。輸入量可以包括仿真程序中的電壓、電流，這些屬于直接輸入量，除了直接輸入量，還包括一些狀態(tài)量和間接輸入量，如方向、差流、阻抗等。另外，輸入繼電器會對輸入量進(jìn)行一定的計(jì)算，然后根據(jù)參考源對其動作行為特性進(jìn)行判斷。比如說可以判斷阻抗元件有沒有落入動作區(qū)，這是保護(hù)算法在動態(tài)仿真中的具體應(yīng)用。另外，輸入的對象不同，輸入繼電器也分為不同的種類，包括狀態(tài)繼電器、電流繼電器、電壓繼電器等。

1.2.2 時間繼電器

時間繼電器是對計(jì)時器的模擬，它的觸點(diǎn)是否閉合取決于輸入值是否為1，如果輸入值一直為1，觸點(diǎn)就會保持閉合，一旦輸入信號消失，觸點(diǎn)也會隨即斷開。在此過程中，時間常數(shù)或者時間定值就是虛擬繼電器的參考源。

1.2.3 脈沖繼電器

脈沖繼電器的參考源與時間繼電器的參考源一致，也是時間定值和時間常數(shù)，但是它的觸點(diǎn)和時間繼電器是不同的，它的保持時間是可以設(shè)置的，當(dāng)輸入條件消失時，它的觸點(diǎn)可以繼續(xù)保持閉合的狀態(tài)。

1.2.4 輸出繼電器

輸出繼電器是對邏輯結(jié)果進(jìn)行控制的，對控制的對象進(jìn)行驅(qū)動，它能夠反映出真實(shí)的繼電器，將仿真的結(jié)果能夠返回到仿真的環(huán)境中。輸出繼電器的參考源就是輸入的本身，或者說，它就不需要參考源，這一點(diǎn)與輸入繼電器是完全不同的。

1.2.5 中間繼電器

虛擬的中間繼電器與實(shí)際中的中間繼電器是相同的，將信息輸入到繼電器中，就會得到相應(yīng)的輸出。它只進(jìn)行內(nèi)部的邏輯轉(zhuǎn)換，不會直接參與系統(tǒng)的輸入和輸出。

1.3 配置表

一般來說，參考源是定值或者常數(shù)，而通過配置表可以確定虛擬繼電器的動作特性，描述它與參考源之間的映射關(guān)系。

配置表能夠描述繼電器的名稱、屬性、序號等，另外，在配置表的右側(cè)則展現(xiàn)了繼電器的單位、名稱、數(shù)值等。當(dāng)輸入的電流較大時，大于定制值時，就會使繼電器的觸點(diǎn)發(fā)生閉合。

2 邏輯操作

在繼電器的保護(hù)模型中，輸入繼電器的邏輯關(guān)系包括“或”“與”兩種，但是其他類型的繼電器則具有不同的邏輯關(guān)系，包括自保持、輸出、復(fù)位、跳轉(zhuǎn)這幾項(xiàng)。

2.1 自保持操作

自保持操作在啟動后，就不會受到其他任何輸入的影響，使繼電器保持原有的狀態(tài)不變，想要更改這種狀態(tài)，只有進(jìn)行復(fù)位操作。

2.2 復(fù)位操作

復(fù)位操作是與自保持操作配對的一種操作，它能夠在輸入自保持操作之后，對其進(jìn)行復(fù)原，使其回到可以更改的狀態(tài)。它必須與自保持操作同時存在，不能單獨(dú)進(jìn)行操作。

2.3 輸出操作

輸出操作就是負(fù)責(zé)輸出的，它受到輸入狀態(tài)的影響，只有具有輸入時，才能具有輸出，如果輸入消失的話，輸出也會隨之消失。

2.4 跳轉(zhuǎn)操作

跳轉(zhuǎn)操作是對不同的邏輯條件進(jìn)行選擇，它屬于系統(tǒng)的挑戰(zhàn)語句，通過該操作，可以跳轉(zhuǎn)到不同的邏輯條件?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的情況，合理的使用該操作，以反映出真實(shí)的仿真狀態(tài)。

3 總結(jié)

綜上所述，本文研究了電力系統(tǒng)動態(tài)仿真中的繼電保護(hù)器模型，簡述了建模的思路和方法，通過該方法可以真實(shí)的反映實(shí)際情況，對電力系統(tǒng)實(shí)施有力的保護(hù)，對突發(fā)事故的原因進(jìn)行合理的分析并采取相應(yīng)的措施，具有一定的現(xiàn)實(shí)操作意義。同時，實(shí)現(xiàn)了繼電保護(hù)的仿真計(jì)算，對該模型的拓展與補(bǔ)充提供了一定的參考。

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