基于繼電保護(hù)裝置的仿真平臺(tái)建模分析

馬云 劉成君

摘要：由于原有系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行管理時(shí)存在誤差電流，在電力系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)不能第一時(shí)間進(jìn)行切斷，造成電力設(shè)備無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行，研究基于繼電保護(hù)裝置的仿真平臺(tái)建模方法。構(gòu)建中心模塊控制分級(jí)框架，對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行啟動(dòng)程序設(shè)置。多通路采集并處理電路電流，建立可視化邏輯模塊控制繼電保護(hù)裝置，完成仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)。以三組高壓運(yùn)行下的電力主線(xiàn)作為測(cè)試對(duì)象，驗(yàn)證在文本系統(tǒng)的應(yīng)用下繼電保護(hù)裝置的性能。實(shí)驗(yàn)證明，本文設(shè)計(jì)方法能夠及時(shí)對(duì)電路的超大電流進(jìn)行阻斷，保證電力設(shè)備不受故障影響，從而增加使用壽命，具有實(shí)際應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)裝置;仿真平臺(tái);高壓電流;

中圖分類(lèi)號(hào)：TP183文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

隨著信息技術(shù)的成熟發(fā)展，在電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)技術(shù)逐漸改進(jìn)，在對(duì)繼電保護(hù)裝置的管理工作，越來(lái)越受到各大電力公司的重視，只有最大程度地發(fā)揮保護(hù)裝置的作用，才能夠維護(hù)電力系統(tǒng)的長(zhǎng)久穩(wěn)定發(fā)展。電力行業(yè)的快速發(fā)展能夠加快市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，而電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行依賴(lài)于安全的繼電保護(hù)系統(tǒng)，只有建立良好的繼電保護(hù)管理平臺(tái)，才能夠保證自動(dòng)化繼電裝置進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文以此為基礎(chǔ)研究繼電保護(hù)裝置的仿真平臺(tái)建模，對(duì)實(shí)際運(yùn)行的電力設(shè)備進(jìn)行有效管理，為保護(hù)電力系統(tǒng)的長(zhǎng)久穩(wěn)定提供理論支持。

1基于繼電保護(hù)裝置的仿真平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)繼電保護(hù)裝置的特性，進(jìn)行控制中心的信息共享設(shè)置，以分層布局理念進(jìn)行各組電力通信網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控管理。通過(guò)對(duì)主站和分站的工作區(qū)域劃分，在各自端口處連接信息傳輸接口，以定向選擇的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，具體如下圖1所示[1]。

根據(jù)圖中內(nèi)容所示，整個(gè)硬件管理框架分為主站和子站兩個(gè)部分，在各自接口處可以根據(jù)線(xiàn)路進(jìn)行信息選擇，嚴(yán)格按照分層管理制度進(jìn)行信息交互，在出現(xiàn)線(xiàn)路故障時(shí)完成繼電保護(hù)裝置的啟動(dòng)管理。

2基于繼電保護(hù)裝置的仿真平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)

2.1多通路采集并處理電路高壓電流

在多組電力采集通路中進(jìn)行電流數(shù)據(jù)采集，對(duì)其存在的高壓電流進(jìn)行處理，防止過(guò)高電流產(chǎn)生的故障誤差，影響繼電保護(hù)裝置的及時(shí)阻斷。設(shè)置電力通路中不同保護(hù)線(xiàn)路存在定級(jí)走向，在連續(xù)三組線(xiàn)路連線(xiàn)中包含一組迂回線(xiàn)路，分別按照線(xiàn)路和線(xiàn)路以及線(xiàn)路設(shè)置，在三組線(xiàn)路中迂回線(xiàn)路為，而直達(dá)線(xiàn)路用表示，具體數(shù)據(jù)采集路線(xiàn)如下圖2所示。

根據(jù)圖中內(nèi)容所示，在包含迂回和直行的流轉(zhuǎn)線(xiàn)路中，能夠?qū)Σ煌臄?shù)據(jù)電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換，按照二級(jí)連接網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，輸出疑似高壓電流進(jìn)行處理。需要對(duì)故障發(fā)生的概率進(jìn)行計(jì)算，即疑似高壓電流輸出次數(shù)，與全部通路中的總故障次數(shù)比值，表達(dá)式為：

公式中：疑似高壓電流用表示，該電流發(fā)生故障的次數(shù)用表示，而高壓電流會(huì)產(chǎn)生故障的概率用表示，總計(jì)線(xiàn)路中的故障次數(shù)用表示。通過(guò)對(duì)疑似高壓電流的出現(xiàn)次數(shù)，進(jìn)行故障發(fā)生的數(shù)量統(tǒng)計(jì)，以此判斷線(xiàn)路中是否存在問(wèn)題，建立可視化邏輯模塊完成繼電保護(hù)裝置控制。

2.2建立可視化邏輯模塊控制繼電保護(hù)裝置

繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，能夠在發(fā)生電力事故時(shí)進(jìn)行阻斷和線(xiàn)路轉(zhuǎn)換，保證不同電路的供電暢通。電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置本身就是是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，包含各種各樣的設(shè)備型號(hào)，根據(jù)其實(shí)際運(yùn)行機(jī)理，對(duì)不同功能模塊進(jìn)行組合，需要按照可視化邏輯進(jìn)行模塊組建[2]。將多個(gè)保護(hù)裝置的功能設(shè)定為統(tǒng)一調(diào)度模式，按照繼電保護(hù)原理將不同功能依次單獨(dú)建模，在主站中標(biāo)記出若干個(gè)能夠被監(jiān)控的運(yùn)行參數(shù)。

通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)裝置的精細(xì)化和可視化邏輯模塊組建，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行操作和保護(hù)校驗(yàn)以及檢修操作等多個(gè)功能。一般情況下按照裝置的功能進(jìn)行分類(lèi)，設(shè)定運(yùn)行流程，以不同設(shè)備之間的信息數(shù)據(jù)流向，進(jìn)行功能組建和分類(lèi)，對(duì)其保護(hù)的電力設(shè)備呈現(xiàn)出自然的劃分邊界?？梢暬壿嬆K主要是在外部形成，可監(jiān)視和修改的運(yùn)行流程，工作人員能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行信息的輸入和輸出，以等量的數(shù)據(jù)模式與外部進(jìn)行聯(lián)系，完成電力系統(tǒng)的信息交換。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

為驗(yàn)證此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有實(shí)際應(yīng)用意義，能夠?qū)^電保護(hù)裝置進(jìn)行有效管理，采用實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方式進(jìn)行驗(yàn)證。此次測(cè)試主要是對(duì)電力系統(tǒng)出現(xiàn)超高電流時(shí)，繼電保護(hù)裝置能夠及時(shí)作出響應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行管理效果評(píng)定，可以對(duì)線(xiàn)路中的電力設(shè)備進(jìn)行高壓保護(hù)，保證其使用壽命不受到影響。

選擇某省高壓運(yùn)行的三條主線(xiàn)電路作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，設(shè)置每組線(xiàn)路中均存在一組繼電保護(hù)裝置，一旦出現(xiàn)64A以上的電流表示電力線(xiàn)路故障。以線(xiàn)路運(yùn)行超過(guò)8小時(shí)后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，具體線(xiàn)路的實(shí)際運(yùn)行電流，如下表1所示。

根據(jù)表中內(nèi)容所示，在三組線(xiàn)路中均出現(xiàn)了電力故障，分別在第11h和第12h以及14h。當(dāng)出現(xiàn)超高電流后如不及時(shí)進(jìn)行阻斷，該線(xiàn)路會(huì)一直保持最高電流進(jìn)行輸出，影響電力設(shè)備的使用壽命。將三組數(shù)據(jù)引入到MATLAB測(cè)試平臺(tái)中，分別將一組傳統(tǒng)管理系統(tǒng)與本文系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，測(cè)試不同系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)裝置的管理效果，具體如下圖3所示。

根據(jù)圖中內(nèi)容所示，在本文系統(tǒng)應(yīng)用下能夠在超高電流輸出時(shí)，進(jìn)行對(duì)繼電保護(hù)裝置的管理，及時(shí)阻斷電流的輸出數(shù)值，使得電路中的電流處于平緩狀態(tài)，保證電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。而傳統(tǒng)系統(tǒng)在對(duì)繼電保護(hù)裝置管理中，對(duì)每組主線(xiàn)電路的轉(zhuǎn)換時(shí)間超過(guò)2h，會(huì)在一定程度上影響電力設(shè)備的運(yùn)行。

綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：本文系統(tǒng)能夠?qū)^電保護(hù)裝置進(jìn)行有效控制，在發(fā)生超高電流時(shí)及時(shí)阻斷，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，具有實(shí)際應(yīng)用意義。

4結(jié)束語(yǔ)

本文在分析繼電保護(hù)裝置的重要性基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)用于其管理的仿真平臺(tái)，完成對(duì)電力系統(tǒng)的有序保護(hù)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明：在本文系統(tǒng)應(yīng)用下，能夠在電路發(fā)生超高電流情況下，及時(shí)對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行控制，維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。但由于本人時(shí)間有限，在測(cè)試中只能對(duì)電流方面進(jìn)行模擬，具有一定偏差性。后續(xù)研究中會(huì)對(duì)多個(gè)方面進(jìn)行測(cè)試，保證管理系統(tǒng)的運(yùn)行準(zhǔn)確性，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定提供理論支持。

參考文獻(xiàn)

[1]趙博，王棟.智能變電站繼電保護(hù)裝置的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)[J].集成電路應(yīng)用，2021，38（12）：130-131.

[2]孫呂祎，周麗芳，吳旻哲.變電站繼電保護(hù)二次回路監(jiān)測(cè)分析[J].集成電路應(yīng)用，2021，38（12）：238-239.