虚拟继电器开发及仿真系统的研究

王双　张燕平

摘 要：为解决对电网的继电保护系统的准确校验和测试的问题，采用图形化仿真支撑平台系统建立电网中各种继电保护设备的数字化模型——虚拟继电器，对电网的继电保护系统进行仿真，从而检验电网中各级继电保护定值的正确性。

关键词：继电保护；图形化仿真；虚拟继电器

1 引言

电网本身是由众多元件连接成的统一的系统，对电网中继电保护设备的要求不仅仅局限于逻辑功能正确、动作可靠，更重要的是强调各级电网的继电保护设备的动作行为必须严格配合，在一次设备发生故障时，保护装置必须做到该动必动，不能误动。继电保护定值作为保护设备能否正确动作的直接依据，各级继电保护装置动作行为的配合实际上就是保护定值的配合。如果对保护定值的正确性进行校验就必须考虑到各级保护定值的逐级配合，联系各级电网对定值进行系统的校验。

由于电力系统故障的瞬时性、突发性、破坏性以及故障过程的不可逆转性，现有的技术手段尚不能对电网各级保护定值进行系统的检验。本系统在现已成熟的电网一次设备电磁暂态仿真（DDRTS仿真系统）技术的基础上，采用图形化仿真支撑平台系统建立电网中各种继电保护设备的数字化模型——虚拟继电器，将电网中各级保护定值置入虚拟继电器，通过对电网进行各种电磁暂态过程仿真，观察各虚拟继电器的动作情况，从而检验电网中各级继电保护定值的正确性。

2 电网一二次系统的数字化建模

DDRTS是基于微机开放式的体系结构和自主开发的全中文图形化电力系统仿真软件，用于模拟电力系统的电磁暂态过程，可以进行电力系统一次系统部分的仿真计算。

仿真系统中包括丰富的电力系统元件模型，如发电机、励磁机及励磁调节装置、调速器、电动机、变压器、负荷、断路器等，能够根据系统实际接线结构、元件参数对一次系统的运行情况进行准确的计算，输出与系统实际相同的电压、电流波形。

2.1 实际电力系统模型的建立

利用仿真软件提供的电力系统元件库，根据实际的电网接线图将有关元件进行连接，输入各元件数据，并通过编译生成电力系统一、二次电网数字化模型。

2.2 各种典型保护的建模

为构建电网二次系统，形成完整的电网模型，利用仿真软件建立各种典型保护的数字化模型，从而建立完善的一二次电网系统。

3 电网一二次系统闭环仿真测试

针对以上系统模型，模拟各种情况下系统的电流电压变化情况，根据仿真结果对比一、二次采样同步、数据计算模块运行情况，分析验证保护采样接口算法、滤波算法、各种保护算法的原理、配合效果，整定方案合理性等环节，从而对系统的正常、异常及事故运行情况进行预测，从而采取有效措施保证电网的安全稳定运行，减少事故损失。

⑴系统正常运行情况下一次系统潮流与二次系统采样分析

⑵系统故障情况下一次系统潮流与二次系统采样分析

利用已搭建的实际一二次系统的数字化模型，分析系统故障时不同安装地点保护的动作行为和相互配合情况。

4 二次系统整定方案校验

在已建立的一二次仿真模型上，将保护整定方案输入保护模块，实际模拟各种不同类型的故障和各种异常情况（主保护退出、开关拒动）下的故障，保护动作逻辑均正确，同时也反应出当主保护退出后，后备保护的配合不易整定。

5 结论

虚拟继电器开发及仿真研究系统的应用，有利于提高继电保护整定值校验的可靠性，避免因整定失误造成不可预见的电网事故，降低定值复核所投入的人力、物力大幅度提高了工作效率，对优化二次电网结构编制技术改造方案提供有力的技术支撑。

[参考文献]

[1]李志兴，蔡泽祥，许志华.继电保护装置动作逻辑的数字仿真系统.电力系统自动化，2006，30（14）.

[2]郭征，贺家李，杨洪平.电力系统故障时继电保护装置动态特性的数字仿真.电力系统自动化，2003，27（11）：38-40.