0研究意义

由于继电保护专业引起的机组非计划停运次数仍然较多，因保护不正确动作造成的电气一次设备损坏、事故扩大等事件时有发生，给电力系统和电气设备安全稳定运行带来的风险一直存在。继电保护设备厂家依据继电保护的原理，在保护配置的设置方面存在死区，不同厂家的继电保护装置理不同在配合上存在问题、保护定值设置不合理以及电气二次回路存在的缺陷、是造成继电保护不正确动作的主要原因。要从根本上解决上述问题导致的保护不正确动作。需要用设备故障情况下的模拟量、开关量来对保护动作情况和断路器动作情况进行验证。继电保护设置存在的死区进行验证，可以研究出最优的解决方案；在不同保护厂家找到之间配合的最优解；查找出保护定值设置不合理的原因以及发现电气二次回路的缺陷。用该仿真系统可以模拟各电厂发生电气故障的现象，查找原因，可具有很大的经济效益以及实际利用价值。

1国内外研究概况

早期继电保护仿真采用动模仿真，如交直流计算台和动模实验室，无法体现其内部暂态过程，不利于研究现象发生的机理，但其反应的物理过程较为真实，主要用于验证理论和检测设备性能指标。二十世纪下半叶，随着计算机芯片和软件技术的发展，全数字实时仿真技术应运而生，得亦于其分布式计算，可以实现大规模电网的实时仿真，利用数字实时仿真可以获得较大电力系统的动态过程，快速可靠地对保护设备的行为进行验证分析。数模混合实时仿真可采用较小步长进行小规模实时仿真，主要应用于继电保护装置和自动装置的验证实验，也可用于新技术和新设备的验证与实验。早在二十世纪七十年代，国外就已经开展了对电力系统继电保护仿真的研究，国外的半实物仿真系统，包括dSPACE，RTDS，RT-LAB，NI等知名品牌。上述的大型商业仿真平台，可以实现在电力系统的实时仿真计算中达到较高的准确性、灵活性和可靠性，但存在有一定的局限性。其一是若增大系统规模，只能通过增加CPU来保障实时性，而厂商提供的其硬件模块及其昂贵；其二是因为个处理器的模型需要进行数据交换，进行大规模仿真时可能会因为通信等因素的影响导致数值计算出错；其三是只能通过厂商对设备进行升级，用户无法通过自行购买CPU来实现其拓展和升级。国内外继电保护定值一般采用计算机进行短路电流计算，定值根据相关导则、规范、行规等要求计算，定值校核及审核也是采用同样的方法开展，均采用理论值、经验值进行推导和计算，定值正确与否，只有系统故障发生时才能得到验证，如果定值误整定，造成的后果影响较大，如能通过在物理设备上开展相关试验来验证保护系统的正确性，此种想法受限于试验条件、设备性能、安全性等多种因素，可行性基本不存在，但采用数字物理混合仿真即可实现。

2实时仿真

本项目利用实时仿真技术，有效地解决了目前存在的弊端，这种实时仿真技术能够将计算出的各种模拟量和开关量通过高速通讯、信号转换等硬件接口实时输出，与发电厂或变电站真实二次设备对接，解决了真实一次设备物理动模不具备可行性和纯软件仿真不能连接真实设备的矛盾。本项目以国内实物平台为基础搭建仿真电力系统，该仿真电力系统由北京殷图仿真技术有限公司生产的3面常规区电流/电压互感器模拟屏和3面常规区模拟断路器屏、中元华电生产的1面常规区常规故障录波管理屏和1面常规区常规故障录波采集屏以及常规A站、常规B站、常规C站构成。常规A站220kV母线保护屏一配置了南瑞继保母线A套PCS-915A-N保护，220kV母线保护屏二配置了长园深瑞母线保护B套BP-2CNA-N,1号主变保护屏配置了南瑞继保主变保护PCS-978T2-N，2号主变保护屏配置了国电南自主变保护SGT-756T2-N，220kV线路一（ABI线）配置了南瑞继保线路保护PCS-931A2-N-Z-1A，220kV线路二（ABII线）配置了北京四方线路保护CSC-103A2-N-Z，220kV线路三（ABIII线）配置了南瑞继保线路保护PCS-931A2-N-Z-1A。常规B站220kV线路一（ABI线）配置了南瑞继保线路保护PCS-931A2-N-Z-1A，220kV线路二（ABII线）配置了北京四方线路保护CSC-103A2-N-Z，220kV线路四（BCII线）配置了北京四方线路保护CSC-103A2-N-Z。常规C站220kV线路三（ACI线）配置了南瑞继保线路保护PCS-931A2-N-Z-1A，220kV线路四（BCI线）配置了北京四方线路保护CSC-103A2-N-Z。常规区公用测控及交换机屏配置长园深瑞生产的PRS-7741*3。正常运行30s，1号主变110kV侧负载1A相经5ΩRg接地、同时负载2BC相短路，持续800ms后，故障转为A站220kV母联死区故障，故障持续5s。该仿真系统实施模拟了保护动作情况，可以适用于模拟系统真是故障情况，并对死区进行语言。

研究方法

搭建全站电力系统仿真平台，在该平台下能够实现模拟各种常见故障，可以适用于系统内外各电厂发生故障时，对其进行仿真模拟，全方位演示故障发生时保护动作情况，开关动作情况以及事故范围，能够迅速准确地查找出故障点。

继电保护配置需要满足选择性、灵敏性、速动性、可靠性基本要求，继电保护配置及定值整定时往往会出现死区、定值错误以及接线错误，会导致保护误动拒动，如和应涌流会造成误动；母联断路器与母联TA之间或分段断路器与分段TA之间这一段有死区，保护会无法动作以及新能源项目的大幅度展开，目前电力系统运行形势更为复杂，利用此仿真平台可以模拟出各种实际故障及得到保护的动作情况。

研究成果

本文首先建立了全站电力系统仿真数字平台动态模型；对全站电力系统保护配置进行研究，提高保护动作正确率，降低保护误动及拒动的情况发生并能够解决不同厂家保护的配合上的问题。继电保护人员可以通过对模拟电力系统内部电磁暂态过程进行分析，明白实际电力系统中一些现象的发生机理和继电保护算法的逻辑，提高其专业理论水平，又可以直接在实际继电保护装置上接线、设置整定参数以及调试设备，达到熟练掌握检修维护的效果。

参考文献：

[1]方云，熊飞，方利平，等.继电保护数字物理混合动态仿真测试系统分析[J].电力自动化设备，2020，12;57-62

[2]陆顺.电力安全系统中的自动控制与继电保护策略分析[J].电子技术，2020，52（12）：121-123.

[3]丁健鹏电力系统继电保护虚拟仿真设计[J].电工技术，2020，22：157-161.