论文部分内容阅读
[摘 要]目前人们对电力的需求越来越多，对供电质量的要求也随之提高。不过电力系统的发展过程中，经常会出现故障，对于故障的原因分析以及处理的方法已经成为人们关注的重点，因此本文主要是对电力系统故障仿真软件进行探讨。
[关键词]电力系统；故障；仿真软件
中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）05-0271-01
前言：电力系统的发展对故障仿真软件的需求越来越迫切，为了更便捷更高效的处理故障，需要结合实际情况进行仿真软件的分析，本文主要是结合电力系统动态仿真原理进行了分析，并且对仿真软件的功能和特点以及电磁暂态仿真软件进行了探讨，旨在不断的提高软件资源共享能力。
一、电力系统故障
（一）故障产生的原因
电力系统的组成部分有发电机、变压器以及用电设备等，每一种电气元件在使用的过程中，都容易出现问题，包括出现一些异常的情况。目前电力需求量越来越大，电力系统规模也在不断的扩大，在如此复杂的规模下，经常出现故障。一般比较严重的问题就是短路故障，由于电气设备老化，外部环境对输电线路造成的破坏、雷击引发的过电压，或者是一些操作的失误等都会带来安全风险。
（二）故障的类型
1.发电机故障。电压不稳或者是电压表无指示等情况。
2.输电线路故障。输电线的分布比较广，在复杂的地理环境下容易受到损坏，尤其是影响线路的正常运行，很容易造成大面积的停电。
3.变电所故障。变电所是电力较为集中的地方，其中有很多不同电压的装置等。出现故障一般是电容器、避雷器以及断路器等[1]。
二、电力系统动态仿真原理
电力系统弄动态仿真主要指的是，使用程序模块实现继电保护装置的每一种可能的功能元件，例如电压元件、阻抗元件等。利用仿真的图形操作把这些功能元件按照被试保护装置结构或者是投入運行之前的保护装置进行校验，结合电力系统的数据，利用EMTP仿真检查其故障情况下的参数，并且将其放置于保护软件框图中的测量元件，分析其中每个元件之间的情况，同时也能尽快的获知其整体的动作情况。在分析其中的故障原因时，也可以进行相关的试验，一般动态仿真会采取的措施有三种，单步仿真、连续仿真和断点仿真。其中能够对保护装置进行动作行为的就是动态仿真[2]。
此外，保护元件的结构也要进行一步的分析，主要是为了他提高软件的层次性含义及易扩展性，这种设计元件结构，主要是为了符合面向对象的特性。因此其构造基类即元件类，需要具备的是所有元件的共同特性，比如在大小、颜色等方面的区别。这一基类能够派生出测量元件、逻辑元件等元件。测量元件一般包括电力、电压以及功率元件等，要保证这些元件输入电流、电压采样点谐波分析的结果。逻辑元件需要输入与它相连的其他元件的动作情况，既非测量又非逻辑的元件也包括在其他的元件中，比如启动元件、电压以及电流互感器断线检测元件等。每一种测量元件感受到的测量值都能够归结成一个数学公式的计算结果。
三、电力系统故障仿真分析软件的功能及特点
（一）图形化操作
开发的仿真软件主要是图形化的，因此需要注意继电保护逻辑框图的编辑功能，开发的过程中，要保证这一功能与其他的分析功能接口，主要是为了保证图形用户界面的统一。这一类的保护框图编辑系统主要具备一些特点，能够为保护元件提供绘图工具，操作比较方便，可以快速实现移动、剪切等操作。能够实现敏感点的捕捉，能够分析各个元件之间的连接关系，可以及时进行自动检测等。
（二）其他功能
可以事先编号滤波的每个算法，尽可能的满足用户的需求，方便及时查找和仿真各种原理的保护。一般会将继电保护的数值保存数据库中，因此可以在框图中进行修改，使得保护定值的检验更加便利。这一软件主要可以实现阻抗元件的自定义特质，用户根据简单的相同就能完成任意一中动作特性。经常使用的逻辑软件，数量较多，所以用户在使用的时候需要变更属性，所以软件中还包含了自定义特性的逻辑元件。仿真的过程可以连续也可以单独进行，主要是为了便于用户进行观察，从而可以快速的发现问题并解决问题。
四、电力系统电磁暂态仿真软件
（一）EMTPE工作平台。其主要的特点是，界面比较清晰而且易于操作，能够随时完成多文档的处理，并且具有处理多个问题的能力，还能提供文件编辑处理的作用，采用多种运算方式，其批处理提交环境也较为灵活，能够随时结合环境的需求来进行批处理。而且还将图形和计算处理等结合到了一起，因此更加便利，可以启动EMTPE图形输出程序，还包括汉化、文字字体选择等基本的辅助功能[3]。
（二）EMTPE暂态运算程序。这一程序是其关键部分，主要是可以实现电力系统时域和频域的仿真。这一程序与ETPM不同，主要是增添了很多新的功能，因此使用起来更加便利。增加了元件模型以及计算方法，可以更及时的处理其中的问题。目前已经增加了新的模型以及改进模型和算法，比如改进了发电机和变压器等元件的计算方式，因此能够借鉴数值震荡的问题。其中的同步响应法能够解决电子器件同时关断等问题。目前新增的和改进的模型有心的计及磁路以及同步发电机迷行，还有异步发电机模型，此外还有一部分电力电子期间模型，比如增加了ETO、MTO、MCT等模型，海域电力系统基波向量测量模块，这一模块的使用具有重要的意义，主要是可以利用基波阻抗等进行实时的测量。
（三）闪络率计算模块
这一程序主要是EMTPE中新增加的模块，主要是用来进行计算以及统计操作过电压下输电线路的绝缘闪络率，同时还可以用在其他电器绝缘配合的计算以及分析。这一功能的关键点主要是，预测在操作和故障过电压下输电线路单相或多相对地绝缘闪络率，预测在操作和故障过电压下输电线路相间的绝缘闪络率，预测在操作和故障过电压下高压电气设备绝缘损坏的概率。
（四）EMTPE图形输出程序
这一个新增的程序最主要的作用是，可以实现多文档的支持，还有多个数据文件也可以实现同图输出，多图形页窗口，而且还包括多图形、多曲线显示的功能，在这一程序中，可以实现多多个数据文件进行处理，因此能节约一定的时间，当不同的数据文件变量也可以画在同一个通行中，能够便于更快速的比较。而且还可以做到多种数据文件借口，并且回执各种类型变量的输出曲线。实现EMTPE时域作图，并且可以对节点电压、支路电压等进行多变量的作图。此外，EMTPE频域作图也可以完成，可以进行回执变量的幅职、角度等，图形保存的功能较为七千，因此可以实现删除、编辑、打印、恢复图形等基本的功能，具备完整的图形打印和保存的功能。同时还能够提供单轴和多轴作图的功能，图形比较多样化，用户可以随时更改曲线变量名称。
结论
在电力行业的飞速发展过程中，电力系统故障问题也越来越多，因此需要更多专业的人员研究相关的缝针软件。科技的进步为电力系统仿真软件的研究提供了条件，在此基础上也要充分的分析控制理论，然后努力提高软件的专业性和实时性，全面实现软件的科学利用。
参考文献
[1] 邵晓非，宁媛，刘耀文，张慧莹.电力系统故障诊断方法综述与展望[J].工业控制计算机.2012（12）.
[2] 段玉波，阮万江.基于粗糙集理论的电力系统故障诊断[J].科学技术与工程.2007（18）.
[3] 朱永利，卢锦玲，卢敏，王平.基于Multi-agent的电网故障诊断系统的研究[J].继电器.2006（05）.
[关键词]电力系统；故障；仿真软件
中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）05-0271-01
前言：电力系统的发展对故障仿真软件的需求越来越迫切，为了更便捷更高效的处理故障，需要结合实际情况进行仿真软件的分析，本文主要是结合电力系统动态仿真原理进行了分析，并且对仿真软件的功能和特点以及电磁暂态仿真软件进行了探讨，旨在不断的提高软件资源共享能力。
一、电力系统故障
（一）故障产生的原因
电力系统的组成部分有发电机、变压器以及用电设备等，每一种电气元件在使用的过程中，都容易出现问题，包括出现一些异常的情况。目前电力需求量越来越大，电力系统规模也在不断的扩大，在如此复杂的规模下，经常出现故障。一般比较严重的问题就是短路故障，由于电气设备老化，外部环境对输电线路造成的破坏、雷击引发的过电压，或者是一些操作的失误等都会带来安全风险。
（二）故障的类型
1.发电机故障。电压不稳或者是电压表无指示等情况。
2.输电线路故障。输电线的分布比较广，在复杂的地理环境下容易受到损坏，尤其是影响线路的正常运行，很容易造成大面积的停电。
3.变电所故障。变电所是电力较为集中的地方，其中有很多不同电压的装置等。出现故障一般是电容器、避雷器以及断路器等[1]。
二、电力系统动态仿真原理
电力系统弄动态仿真主要指的是，使用程序模块实现继电保护装置的每一种可能的功能元件，例如电压元件、阻抗元件等。利用仿真的图形操作把这些功能元件按照被试保护装置结构或者是投入運行之前的保护装置进行校验，结合电力系统的数据，利用EMTP仿真检查其故障情况下的参数，并且将其放置于保护软件框图中的测量元件，分析其中每个元件之间的情况，同时也能尽快的获知其整体的动作情况。在分析其中的故障原因时，也可以进行相关的试验，一般动态仿真会采取的措施有三种，单步仿真、连续仿真和断点仿真。其中能够对保护装置进行动作行为的就是动态仿真[2]。
此外，保护元件的结构也要进行一步的分析，主要是为了他提高软件的层次性含义及易扩展性，这种设计元件结构，主要是为了符合面向对象的特性。因此其构造基类即元件类，需要具备的是所有元件的共同特性，比如在大小、颜色等方面的区别。这一基类能够派生出测量元件、逻辑元件等元件。测量元件一般包括电力、电压以及功率元件等，要保证这些元件输入电流、电压采样点谐波分析的结果。逻辑元件需要输入与它相连的其他元件的动作情况，既非测量又非逻辑的元件也包括在其他的元件中，比如启动元件、电压以及电流互感器断线检测元件等。每一种测量元件感受到的测量值都能够归结成一个数学公式的计算结果。
三、电力系统故障仿真分析软件的功能及特点
（一）图形化操作
开发的仿真软件主要是图形化的，因此需要注意继电保护逻辑框图的编辑功能，开发的过程中，要保证这一功能与其他的分析功能接口，主要是为了保证图形用户界面的统一。这一类的保护框图编辑系统主要具备一些特点，能够为保护元件提供绘图工具，操作比较方便，可以快速实现移动、剪切等操作。能够实现敏感点的捕捉，能够分析各个元件之间的连接关系，可以及时进行自动检测等。
（二）其他功能
可以事先编号滤波的每个算法，尽可能的满足用户的需求，方便及时查找和仿真各种原理的保护。一般会将继电保护的数值保存数据库中，因此可以在框图中进行修改，使得保护定值的检验更加便利。这一软件主要可以实现阻抗元件的自定义特质，用户根据简单的相同就能完成任意一中动作特性。经常使用的逻辑软件，数量较多，所以用户在使用的时候需要变更属性，所以软件中还包含了自定义特性的逻辑元件。仿真的过程可以连续也可以单独进行，主要是为了便于用户进行观察，从而可以快速的发现问题并解决问题。
四、电力系统电磁暂态仿真软件
（一）EMTPE工作平台。其主要的特点是，界面比较清晰而且易于操作，能够随时完成多文档的处理，并且具有处理多个问题的能力，还能提供文件编辑处理的作用，采用多种运算方式，其批处理提交环境也较为灵活，能够随时结合环境的需求来进行批处理。而且还将图形和计算处理等结合到了一起，因此更加便利，可以启动EMTPE图形输出程序，还包括汉化、文字字体选择等基本的辅助功能[3]。
（二）EMTPE暂态运算程序。这一程序是其关键部分，主要是可以实现电力系统时域和频域的仿真。这一程序与ETPM不同，主要是增添了很多新的功能，因此使用起来更加便利。增加了元件模型以及计算方法，可以更及时的处理其中的问题。目前已经增加了新的模型以及改进模型和算法，比如改进了发电机和变压器等元件的计算方式，因此能够借鉴数值震荡的问题。其中的同步响应法能够解决电子器件同时关断等问题。目前新增的和改进的模型有心的计及磁路以及同步发电机迷行，还有异步发电机模型，此外还有一部分电力电子期间模型，比如增加了ETO、MTO、MCT等模型，海域电力系统基波向量测量模块，这一模块的使用具有重要的意义，主要是可以利用基波阻抗等进行实时的测量。
（三）闪络率计算模块
这一程序主要是EMTPE中新增加的模块，主要是用来进行计算以及统计操作过电压下输电线路的绝缘闪络率，同时还可以用在其他电器绝缘配合的计算以及分析。这一功能的关键点主要是，预测在操作和故障过电压下输电线路单相或多相对地绝缘闪络率，预测在操作和故障过电压下输电线路相间的绝缘闪络率，预测在操作和故障过电压下高压电气设备绝缘损坏的概率。
（四）EMTPE图形输出程序
这一个新增的程序最主要的作用是，可以实现多文档的支持，还有多个数据文件也可以实现同图输出，多图形页窗口，而且还包括多图形、多曲线显示的功能，在这一程序中，可以实现多多个数据文件进行处理，因此能节约一定的时间，当不同的数据文件变量也可以画在同一个通行中，能够便于更快速的比较。而且还可以做到多种数据文件借口，并且回执各种类型变量的输出曲线。实现EMTPE时域作图，并且可以对节点电压、支路电压等进行多变量的作图。此外，EMTPE频域作图也可以完成，可以进行回执变量的幅职、角度等，图形保存的功能较为七千，因此可以实现删除、编辑、打印、恢复图形等基本的功能，具备完整的图形打印和保存的功能。同时还能够提供单轴和多轴作图的功能，图形比较多样化，用户可以随时更改曲线变量名称。
结论
在电力行业的飞速发展过程中，电力系统故障问题也越来越多，因此需要更多专业的人员研究相关的缝针软件。科技的进步为电力系统仿真软件的研究提供了条件，在此基础上也要充分的分析控制理论，然后努力提高软件的专业性和实时性，全面实现软件的科学利用。
参考文献
[1] 邵晓非，宁媛，刘耀文，张慧莹.电力系统故障诊断方法综述与展望[J].工业控制计算机.2012（12）.
[2] 段玉波，阮万江.基于粗糙集理论的电力系统故障诊断[J].科学技术与工程.2007（18）.
[3] 朱永利，卢锦玲，卢敏，王平.基于Multi-agent的电网故障诊断系统的研究[J].继电器.2006（05）.