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摘要 随着我国电网的不断建设与扩大，对电力系统继电保护装置的要求也越来越高，为了保证继电保护装置的可靠性，需要对其进行大量的测试，不仅时间周期长，更提高了经济成本。而利用计算机对继电保护装置进行模拟，对电网故障时其动态特性进行数字仿真，同样能够起到对继电保护装置测试的效果，并且灵活性较高，成本较低，时间周期也大大缩短。本文主要针对电网故障时继电保护装置动态特性的数字仿真进行分析和研究，并对其进行简要的阐述。
关键词 故障；继电保护；动态特性；数字仿真
一、引言
近年来随着我国经济社会的不断发展，电网的建设速度也不断提速，在给人们带来生活便利的同时，却也给电力系统的安全带来了隐患。在电力系统中，故障的发生是难免的，为了避免故障扩大影响系统运行的稳定性与可靠性，这就对继电保护装置提出了较高的要求，其在故障期间的动态特性极大地影响着电力系统的安全性与稳定性。为了改善继电保护装置在故障时的动态特性，保证其可靠性，就需要对其进行复杂的故障测试，不仅费时费力，还难以观测到装置内部的情况。本文所研究的是一种利用计算机对电网故障时继电保护装置动态特性进行数字仿真的测试方法，这种方法灵活便捷，可以随意变更故障类型及系统结构等，效率高且费用较低，本文主要针对这种数字仿真的方法进行分析和阐述。
二、电网故障时继电保护装置动态仿真的原理
在利用计算机对电网故障时继电保护装置的动态特性进行数字仿真时，首先利用软件对继电保护装置中的各种功能元件进行构建，如电流元件、电压元件、阻抗元件、方向元件、差动元件及逻辑元件等，并且根据实际继电保护装置的结构将各种功能元件组装成继电保护装置。
对于一些尚处于研发过程中的保护装置，可以根据保护装置按照的电力系统的结构及相关参数，用EMTP进行仿真，得到在故障时流入保护装置的电流电压等参数，并将这些参数输入保护装置的测量元件中，观察个功能元件的哦你工作情况。
在实际中如果某继电保护装置在故障发生时未能正确动作，发生了拒动或误动，可以将故障中的电流、电压等参数进行录制，之后将录制的数据信息输入到计算机仿真中进行试验，观察故障过程中继电保护装置个元件的动作配合情况。
为了保证在仿真过程中能够更加清晰地观察到继电保护装置各元件的动作情况，动态仿真共有连续仿真、单步仿真及断点仿真三种可选方式，使得用户可以灵活地进行仿真，能够更加清晰地观察到电网故障时继电保护装置的动态特性。
三、仿真中继电保护装置的结构设计
为了保证试验的可扩展性，增强继电保护装置的适应性，在对故障时继电保护装置动态特性进行数字仿真时，继电保护元件的结构设计如图1所示。首先对基类进行构造，其是所有元件的共同特性，如大小、形状、颜色、位置等特征，并且可以对其进行复制、拖动、删除等操作。有基类可以派生出测量元件、逻辑元件、时间元件以及其他元件等等，其中测量元件主要包括电流、电压、阻抗元件等，这部分元件在仿真中需要输入电流电压采样分析结果；逻辑元件则需要输入相邻的各元件的动作情况；而启动元件、断线检测元件等等，其既非测量也非逻辑元件，归属于其他元件之中。
四、故障时继电保护装置动态特性数字仿真的程序设计
在对继电保护装置进行动态特性数字仿真之前，首先要利用软件编辑绘制出继电保护装置的逻辑框图，并且选取一组故障的电压、电流数据，按照继电保护装置的要求进行滤波等各种运算，之后将结果加至继电保护装置的测量元件上，进行仿真操作。程序结构示意图如下图所示。
在故障仿真的过程中，程序按顺序查询每一个元件，如果该元件是测量元件，就根据其特性进行相应的计算，并将计算求得的测量值与设定的定值进行比较，满足要求元件即动作。如果是逻辑元件，就对与其输入端相连的各元件的动作情况进行逻辑判断，满足逻辑条件后即动作。在仿真中，当全部元件循环一次后，时间向前走一个步长，并可以对步长进行调节，但应远小于两个采样点的时间间隔，避免元件状态的变化被略过而导致仿真错误，从而保证故障仿真的正确性。
五、结束语
随着我国经济社会的进一步发展，电力系统将变得愈加庞大和复杂，其运行的安全性与稳定性也将受到巨大的挑战，这就对电网中继电保护装置提出了更高的要求。本文所研究的继电保护装置动态特性数字仿真，与传统的继电保护测试相比，成本更低，效率更高，并且更加靈活便捷，对继电保护装置的设计与调试有着十分重要的意义，相信随着相关技术的不断完善，继电保护装置故障时动态特性的数字仿真必将有着更为广阔的应用空间。
参考文献：
[1]丰路路 电力系统故障时继电保护装置动态特性的数字仿真分析 经营者管理，2013，5（5）：389
[2]郭征等 电力系统故障时继电保护装置动态特性的数字仿真 电力系统自动化，2003，11（27）：38-40
[3]陆敏 电力系统故障时继电保护装置动态特性的数字仿真 电子技术与软件工程，2013，11（15）：175
[4]李志兴等 继电保护装置动作逻辑的数字仿真系统 电力系统自动化，2006，7（25）：97-98
[5]张磐等 基于智能变电站的继电保护动态特性仿真系统 电力系统及其自动化学报，2013，5（25）：92-93
[6]孙元章等 电力系统动态仿真中的继电保护模型 电力系统自动化，2009，20（33）：47-49
林亚峰 男 汉 1990.3 湖南 本科 学士 云南省送变电工程公司 助理工程师 继电保护
关键词 故障；继电保护；动态特性；数字仿真
一、引言
近年来随着我国经济社会的不断发展，电网的建设速度也不断提速，在给人们带来生活便利的同时，却也给电力系统的安全带来了隐患。在电力系统中，故障的发生是难免的，为了避免故障扩大影响系统运行的稳定性与可靠性，这就对继电保护装置提出了较高的要求，其在故障期间的动态特性极大地影响着电力系统的安全性与稳定性。为了改善继电保护装置在故障时的动态特性，保证其可靠性，就需要对其进行复杂的故障测试，不仅费时费力，还难以观测到装置内部的情况。本文所研究的是一种利用计算机对电网故障时继电保护装置动态特性进行数字仿真的测试方法，这种方法灵活便捷，可以随意变更故障类型及系统结构等，效率高且费用较低，本文主要针对这种数字仿真的方法进行分析和阐述。
二、电网故障时继电保护装置动态仿真的原理
在利用计算机对电网故障时继电保护装置的动态特性进行数字仿真时，首先利用软件对继电保护装置中的各种功能元件进行构建，如电流元件、电压元件、阻抗元件、方向元件、差动元件及逻辑元件等，并且根据实际继电保护装置的结构将各种功能元件组装成继电保护装置。
对于一些尚处于研发过程中的保护装置，可以根据保护装置按照的电力系统的结构及相关参数，用EMTP进行仿真，得到在故障时流入保护装置的电流电压等参数，并将这些参数输入保护装置的测量元件中，观察个功能元件的哦你工作情况。
在实际中如果某继电保护装置在故障发生时未能正确动作，发生了拒动或误动，可以将故障中的电流、电压等参数进行录制，之后将录制的数据信息输入到计算机仿真中进行试验，观察故障过程中继电保护装置个元件的动作配合情况。
为了保证在仿真过程中能够更加清晰地观察到继电保护装置各元件的动作情况，动态仿真共有连续仿真、单步仿真及断点仿真三种可选方式，使得用户可以灵活地进行仿真，能够更加清晰地观察到电网故障时继电保护装置的动态特性。
三、仿真中继电保护装置的结构设计
为了保证试验的可扩展性，增强继电保护装置的适应性，在对故障时继电保护装置动态特性进行数字仿真时，继电保护元件的结构设计如图1所示。首先对基类进行构造，其是所有元件的共同特性，如大小、形状、颜色、位置等特征，并且可以对其进行复制、拖动、删除等操作。有基类可以派生出测量元件、逻辑元件、时间元件以及其他元件等等，其中测量元件主要包括电流、电压、阻抗元件等，这部分元件在仿真中需要输入电流电压采样分析结果；逻辑元件则需要输入相邻的各元件的动作情况；而启动元件、断线检测元件等等，其既非测量也非逻辑元件，归属于其他元件之中。
四、故障时继电保护装置动态特性数字仿真的程序设计
在对继电保护装置进行动态特性数字仿真之前，首先要利用软件编辑绘制出继电保护装置的逻辑框图，并且选取一组故障的电压、电流数据，按照继电保护装置的要求进行滤波等各种运算，之后将结果加至继电保护装置的测量元件上，进行仿真操作。程序结构示意图如下图所示。
在故障仿真的过程中，程序按顺序查询每一个元件，如果该元件是测量元件，就根据其特性进行相应的计算，并将计算求得的测量值与设定的定值进行比较，满足要求元件即动作。如果是逻辑元件，就对与其输入端相连的各元件的动作情况进行逻辑判断，满足逻辑条件后即动作。在仿真中，当全部元件循环一次后，时间向前走一个步长，并可以对步长进行调节，但应远小于两个采样点的时间间隔，避免元件状态的变化被略过而导致仿真错误，从而保证故障仿真的正确性。
五、结束语
随着我国经济社会的进一步发展，电力系统将变得愈加庞大和复杂，其运行的安全性与稳定性也将受到巨大的挑战，这就对电网中继电保护装置提出了更高的要求。本文所研究的继电保护装置动态特性数字仿真，与传统的继电保护测试相比，成本更低，效率更高，并且更加靈活便捷，对继电保护装置的设计与调试有着十分重要的意义，相信随着相关技术的不断完善，继电保护装置故障时动态特性的数字仿真必将有着更为广阔的应用空间。
参考文献：
[1]丰路路 电力系统故障时继电保护装置动态特性的数字仿真分析 经营者管理，2013，5（5）：389
[2]郭征等 电力系统故障时继电保护装置动态特性的数字仿真 电力系统自动化，2003，11（27）：38-40
[3]陆敏 电力系统故障时继电保护装置动态特性的数字仿真 电子技术与软件工程，2013，11（15）：175
[4]李志兴等 继电保护装置动作逻辑的数字仿真系统 电力系统自动化，2006，7（25）：97-98
[5]张磐等 基于智能变电站的继电保护动态特性仿真系统 电力系统及其自动化学报，2013，5（25）：92-93
[6]孙元章等 电力系统动态仿真中的继电保护模型 电力系统自动化，2009，20（33）：47-49
林亚峰 男 汉 1990.3 湖南 本科 学士 云南省送变电工程公司 助理工程师 继电保护