随着电网建设规模不断扩大，电力系统覆盖范围越来越广，且逐渐复杂化，配电网作为电网运行过程中不可或缺的部分，其连接着输电网络与用户端，对电网的稳定运行以及人们的生产生活有着直接的影响。所以，积极优化与改进技术手段，不断提升配电网自动化与智能化水平，逐步实现线路运行故障与数据的快速收集与隔离，最大程度上减少停电时间与受影响范围，从而降低因为停电所造成的经济损失，提升整体工作效率，对国民经济的稳定可持续发展具有深远的影响。当前，随着配电网自动化步入了高速发展时期，且不管是大型城市还是中小城市也都在不断加大配电网改造力度，也使得配电网系统自动化水平显著提升。其次，随着自动化电网技术的快速发展与普及，已经逐渐被广泛应用于各个领域当中，对提升电网自动化水平具有重要的促进作用。当前，智能电网技术多应用于输电、发电以及用电等电力领域当中，只有积极投入更多的精力与研发力度，才能够为配电网智能化与自动化的进一步发展打下良好的基础。
1.分布式危机保护装置与系统仿真平台
1.1ZH型分布式微机保护装置的基本工作原理
为了实现仿真平台可对多种不同的工作状态、工作模式进行模拟，并且更加方便与传统微机保护装置进行有效对比，通过深入分析研究，研发出了一种ZH型分布式微机保护装置，该装置具备可兼容多种不同功能的特点，如下图1所示。该保护装置不仅具备数据采集、输出功能，同时还能够对故障信息实时记录，基础通信功能良好。除此之外，还有集中式保护、光差保护、三段式保护以及就地FA功能。操作箱也可直接检测合闸回路状况，查看其是否有异常故障情况，操作更加方便，实现合闸电流自适应，其自身带有保护功能与装置，可进行不同类型检测与对比，如有压识别、频率解列以及电流越限等[1]。
图1 ZH型分布式微机保护装置功能构成
ZH型智能分布式微机保护装置可实现故障判断、隔离以及故障区域恢复等功能，同时还可以进行终端间通信以及信息的实时传递[2]。如果首端和变电站之间出现故障时，变电站会发生跳闸情况，保护装置便会对开关进行自动检测，如果是无压无流状态，故障会引发隔离分闸，之后再发送合闸命令到联络开关，联络开关收到指令后合闸。如果首端开关与环网开关之间出现故障点，故障点装置则会出现跳闸，之后再发送指令到故障点之后的装置，对故障进行隔离，完成隔离之后，隔离装置会发送合闸命令，联络开关便会接收到指令，使得联络开关完成合闸。如果是环网开关与网络开关两者之间出现故障异常，同时也会出现分布式跳闸情况，联络开关便会受到N侧或者是M侧开关故障跳闸指令之后，便会第一时间闭锁合闸。如果馈线开关母线出现故障点，环进开关也会发生跳闸现象，并且会被隔开，也会对馈线开关进行隔离[3-4]。
1.2故障模拟单元设计
故障模拟单元可对ZH型分布式微机保护装置产生电流越限信号，由低压电源对其施加电阻负载，从而产生电流信号，并对电阻负载完成投切，这样便会形成完整的故障产生与消失闭环。如下图2所示，其中A/B/C/N相间与线间之间有电阻，开关闭合之后，相与线间会产生大电流信号，模拟短路故障。
图2 故障模拟单元的电路原理图
1.3系统仿真平台设计
ZH分布式微机保护装置系统仿真平台拓扑结构如下图3所示，主接线方案根据大多数供电网络架构进行配置，由两条线路环网接线组成主环，不管是哪条线路出现故障，都能够及时采用其中的另一条线路，从而保障供电正常，不至于电力系统出现故障，影响正常运行。其次，选择环网柜配置、配电房以及分支线。具体流程如下：电源点主要是由变电站出线开关组成，为1#变电站F1出线开关以及2#变电站F2出线开关。F1出线带1#环网柜、2#环网柜、3#环网柜负荷，F2出线带4#环网柜、5#环网柜、6#环网柜、7#环网柜负荷[5]。
图3 分布式微机保护装置的系统仿真平台拓扑结构
系统平台在实际运行过程中可以充分利用组合按键，也可以采用远程遥控的方法，可对配网线路的不同地点以及任意一种故障进行模拟。故障主要类型包含了电缆和环网柜母线A、B、C单相接地故障，AB、BC以及CA两相短路故障，在发生故障时，三相电压和电流也会发生变化，故障状态下，电压与电流状态与实际故障状况基本上一致，这样也更加便于全方位真实模拟各种不同类型故障与具体故障分析[6]。
2.系统仿真测试
针对文章上述的基本工作原理与架构，并进一步构建了ZH分布式微机保护装置的系统仿真平台。由于电网系统主要使用的是开环运行，所以，故障地点位置在1#变电站环网的2#环网柜与3#环网柜两者之间，具体如下：1#变电站的2#环网柜以及3#环网柜在出现故障之后，2#可检测出故障，并且3#也检测出了故障电流。所以确定故障具体在2#与3#两者之间，2#环网柜602保护装置分闸对故障进行切除，并对分闸进行故障隔离，在完成隔离之后，将2#变电站投入，3#环网柜无故障馈线获取电源供电，并完成正常恢复供电[7]。
2.1分布式微机保护装置及仿真系统的设计要求
当前，高压线路的保护装置主要是以多单片机组成，属于多CPU硬件整体结构，这也是目前的标准，应当充分考虑到仿真系统具备的通用性，设计过程中应当从微机保护装置角度出发，并以此为基准。主要特点如下：电压频率转换以及数据采集系统作为整个保护装置得重要组成部分，其可将信号传输至不同类型的保护插件当中，之后再由不同的保护插件共同完成采样值标度变化、保护功能计算等相关任务。各种保护插件对应着具体功能，如监控插件主要控制人机接口以及通信控制、CPU的实际运行状态实时监控等。当发生故障，便会产生保护动作，从而有效保护起动元件，极大的提升了保护装置的整体工作效率与安全性。多CPU装置可实现线路继电保护以及相邻线路的实际保护。多CPU微机保护装置得到了广泛应用，以高频保护，或者是纵联保护等方式为主，同时还应当针对实际情况，配置相应的重合闸。微机仿真系统以实际模型为基础，并结合相应的保护方案，综合模拟，仿真系统应当具备以下相关功能：仿真各类保护原理及需要的输入量；仿真人机交互与调试功能。为了保障具有良好的扩展性与层次性，以实际微机保护装置的构造基本原理为基础实现仿真系统各个部分。如仿真系统当中模拟电力系统的电流电压信号，主要来自于计算结果，装置保护模块对相关运行模块进行模拟，对保护是否投入、是否启动跳闸，可通过保护控制模块进行逻辑运算进一步实现。当出现保护动作时，信号也会发生变化，这个时候可通过信号输出模块进行运算得以实现。这样便使得每个部分都有与之相对应的模块仿真，保护仿真结构正确与否也和每一个环节密切相关，这也是仿真系统整体构成的核心部分[8]。
3.结语
文章通过对环网领域分布式微机保护装置在实践应用过程中存在的相关问题进行综合分析与探究，并研发出了一种功能丰富强大的分布式微机保护装置和系统仿真平台，并结合实际情况，对其进行各种不同类型故障以及故障位置进行模拟，这样也能够有效解决与改善在实际运维工作中检验难度大、培训困难、无可操作对象以及概念比较抽象等相关问题，对电气自动化的健康稳定发展具有重要的现实意义。
参考文献：
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