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继电保护在电力系统中有着重要的作用,随着电力系统的迅速发展,电压等级越来越高,电网规模不断扩大,继电保护变得越来越复杂。加强继电保护仿真的开发研究,改善继电保护装置的运行维护水平,有利于提高电力系统运行的安全性、稳定性、可靠性和经济性。因此对继电保护的仿真研究非常必要。
继电保护仿真可用于各种继电保护整定程序中整定结果的校核和继电保护装置特性的模拟和研究,是调度员培训仿真系统(Dispatcher Training Simulator,简称DTS)的重要组成部分。本文在此理论思想上,对配电网线路电流保护及动作特性进行分析,并结合实际电网保护进行仿真分析研究。
本文首先介绍了继电保护仿真的现状与发展。保护仿真主要包括逻辑仿真及定值仿真两种仿真方法,据此简介了电力系统中各个主要类型保护设备的仿真方法,并结合继电保护动作特性仿真的要求,简单论述了保护动作仿真的方案。采用包括电力系统一次、二次模型的仿真分析软件,较好地实现了对配电网中的电流保护特性及定值的校验分析。
然后,本文介绍了配电网的特点及配网保护的现状。与输电网相比,配电网的绝缘水平较低,运行环境恶劣,网络接线结构复杂,不规则接线较多,检修更新频繁,其保护配置方式多样化。随着配电网日趋复杂,常规继电保护不能满足配电网保护的要求。传统的电流保护虽然具有性能可靠、原理简单的优点(在35kV、10kV线路配电网中得到广泛的应用),但是根据传统电流保护的整定原则可知,它有不可避免的缺陷。主要体现在:1、离线确定的继电保护整定值不是电力系统变化后的运行方式(包括电力系统的主要运行方式)的最佳整定值,其动作性能受系统运行方式变化和故障类型的影响很大;2、电力系统在最小运行方式下发生最不利的故障时或者在被保护线路长度过短,继电保护系统的性能会严重变坏甚至发生拒动现象。
为克服这些问题,本文利用了自适应电流保护整定原理,在系统电源侧阻抗及特殊故障类型确定的条件下,针对系统运行状态的改变,调整保护的性能,其中包括保护动作特性、动作原理和整定值的变化,从而使其达到最佳效果。
最后,本文应用ETAP软件现有的短路分析计算模块及保护配合模块功能,结合某实际35kV配电系统,对不同运行方式下出现的各种类型的故障进行模拟仿真分析研究。建立了适合于配电网的相间短路电流保护的模型,并对故障数据进行了分析研究。分析结果表明在配电网中自适应电流保护的性能是令人满意的,具有实用价值。本文所实现的仿真可灵活建立有阶段式电流动作特性的保护模型,适用于继电保护仿真和保护整定中的定值验证校核。