电力系统动态仿真中的继电器保护建模

摘 要

随着我国社会水平的提升，我国的电力在社会中也具有了更大的作用。在本文中，将针对目前我国电力系统动态仿真分析过程中缺乏准确继电保护模型的情况，有针对性的建立起基于虚拟继电器的建模方式。

【关键词】电力系统 动态仿真 继电保护建模

目前，我国所使用的电力系统在继电保护模型方面所开展的研究还属于初级阶段，深入性不够，不能够较为真实的对继电保护元件所具有的控制规律以及可能出现的级联故障进行良好的处理。对于这种情况来说，在电力系统中建立起同实际继电保护具有一致动作特征的模型将较大程度的对仿真准确性以及真实性进行提升，这无论是对于非线性电力系统特性机理的研究还是对电力系统所具有的稳定性分析都具有着非常重要的作用。

在本文中，以面向对象的建模思想通过分层的形式对继电保护设备进行建模，在较大程度降低建模复杂程度的同时使所建立起的模型仿真程序能够更为准确的对电力系统在运行受到扰动后所具有的动态特性进行反映。

1 继电保护建模方式

1.1 建模思路

对于常规继电保护系统来说，其所具有的结构层次如图1所示。

从图1中，我们可以了解到，对于继电保护系统来说，我们可以将其以逐层的方式分解为多种具有基本保护功能的元件。而从这里我们也可以认识到，对功能元件进行建模同直接对保护装置或者继电保护系统进行建模来说具有着更为容易的特点。而从另一个角度来讲，在电力系统中，元件所具有的保护主要为高频保护以及差动保护，这部分保护类型具有着更为成熟的运行原理以及可靠性。同时，由于主保护在实际动作中所需的时间往往较短，这对于中长期动态以及机电暂态的仿真情况来说则可以在不对仿真精确度产生影响的情况下适当的进行简化。而使用断路器对保护进行模拟的方式则能够具有着更好的准确性。

1.2 虚拟继电器

对于电流继电器来说，其是对电流保护功能进行实现的一个基本元件，同时也是对电气量动作进行反映的一个继电器类型。其在实际运行中的运行原理为：当其中的输入电流值同动作电流相比较高时，继电器将在第一时间产生动作，并将触电进行闭合，而当继电器发生动作之后、且电流大小同返回电流相比较小时，继电器则会发生返回动作，并在其返回的同时使触电也会重新被打开。从这个操作过程中，则可以了解到对于电流继电器来说，其所发生的动作行为同其所具有的返回电流以及动作电流具有着非常密切的联系，而我们也可以将这两种电流形式视为继电器所具有的参考源。而在实际工作开展时，这种参考源则可以通过常数或者定值的方式出现，而其他类型的继电器除了在电流的输入量方面同电流继电器存在一定的区别之外，其他原理则完全一致。

同时，对于虚拟继电器来说，其同常规形式一样，所具有的输出触电也可以分为常闭以及常开这两种类型。如果触电为常开状态，那么当输入值同参考元相比较大时，触点则会发生闭合，如果相比较小，触点则又会断开。而对于常闭触电来说，其所具有的操作形式则同常开方式正好相反。

1.2.1 输入继电器

对于输入继电器来说，其是一种基于输入量的虚拟继电器，在实际应用中负责对输入量在保护中所具有的行为特征进行描述。其中，输入量不仅可以是从电压、电流等直接从仿真程序中所得到的输入量，也可以是方向、差流以及阻抗的其他状态量以及间接输入量。同时，其在通过一定计算后得到的输入量也会在对参考源进行判断的基础上看其是否能够满足动作行为特征，这也是该种保护算法在实际动态仿真过程中所具有的一种体现方式。

1.2.2 时间继电器

该继电器能够较好的对保护逻辑中的计时器进行模拟，并当其输入值为1时继电器则能够具有闭合触点。而当输入信号消失之后，继电器的触点则会断开。而在这个过程中，该继电器所具有的参考源则为时间常数或者时间定值。

1.2.3 脉冲继电器

同上述我们所提到的时间继电器相比而言，该种继电器的保持时间可以根据实际需求进行设置。当输入条件消失之后，继电器触点则能够在整定的全过程中保持为闭合状态，同时，该类继电器所具有的参考源也为时间常数或者时间定值。

1.3 配置表

在我们之前所进行的描述中，我们可以认识到参考源可以作为常数或者定值的方式出现，而为了能够对虚拟继电器所具有的特性进行进一步的确定，我们则特别通过配置表的形式对参考源同继电器间所具有的映射关系进行描述。

从表1我们可以看到，表的左侧对继电器的名称、触点属性以及序号进行了标示，而在右侧则显示出了继电器所具有的单位、名称以及数值。当继电器输入电流的值大于定制时，继电器触点则会立即发生闭合。

1.4 逻辑操作

在该继电保护模型中，输入继电器所具有的逻辑关系必须在“或”和“与”之间，而其他类型的继电器则可以具有自保持、输出、复位以及跳转这几种逻辑操作。

1.4.1 输出操作

该操作主要负责输出，并在整个过程中受到输入影响，当输入消失时该输出也会消失；

1.4.2 自保持操作

该操作主要对继电器进行自保持操作，在触发之后则不会再受到输入影响。只有继电器实现复位操作之后才会收回操作；

1.4.3 复位操作

该操作是继电器的复位操作，能够同之前的自保持操作以配对的方式进行使用；

1.4.4 跳转操作

该操作为系统的跳转语句，主要用于不同逻辑条件的选择。

2 结束语

在上文中，我们对电力系统动态仿真中的继电器保护建模进行了一定的研究，具有一定的现实操作意义，能够在对继电保护动态仿真计算实现的同时更好的便于用户能够对该模型功能进行扩充与修改。

参考文献

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[3]杜新伟，刘涤尘，袁荣湘，李媛.虚拟继电保护柔性建模仿真系统的研究[J].电力系统自动化，2008（17）：111-114.

作者单位

国家新闻出版广电总局五九四台 陕西省咸阳市 712000