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电力系统动态仿真中的继电器保护建模
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,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
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