继电保护动态仿真系统的研究与开发

论文摘要

随着中国经济的高速发展,电网规模不断扩大,网络结构更加复杂。因此,继电保护对保证电网安全发挥了更为重要的作用。由于继电保护在故障条件下的动态特性直接决定了继电保护的可靠性与安全性,因此,继电保护装置的测试由传统的稳态测试过渡到包含暂态过程的故障全过程测试具有重要的理论意义和实用价值。目前,随着我国微机保护技术的发展及其应用普及,利用电力系统动态模拟实验设备以及实时数字仿真技术均是微机保护装置动态性能测试的主要手段,但这些实验方式具有成本高、灵活性差、接线复杂和费时等特点。基于上述原因,本文研究并开发了一套继电保护动态性能仿真软件,利用故障录波或仿真数据,计算并测试保护装置在故障过程中的动态特性。本仿真系统以先进的面向对象编程工具Visaual C++ 6.0为主,辅以C++、Fortran等高级计算机语言,仿真系统功能具有良好的开放性、通用性、可扩展性等。本文研发的继电保护动态仿真系统采用国际上通用的暂态数据交换格式COMTRADE格式文件作为数据输入文件,在此基础上开发了包含数据分析、故障诊断、自定义距离保护、变压器比率差动保护等的动态仿真功能。其中,变压器比率差动保护仿真功能能够清晰的再现故障期间变压器比率差动的变化轨迹,验证了比率差动保护在特定故障条件下的动态性能。同时,本文详细的分析了变压器励磁涌流的产生原因及其鉴别原理,并对各种励磁涌流的判别情况进行了仿真验证。此外,本文还研发了自定义距离保护以及自定义工频变化量距离保护的动态仿真功能。本文利用现场故障录波数据、以及EMTDC和RTDS的大量仿真数据对所开发的继电保护动态仿真系统进行了测试,证明了本系统所实现功能的有效性,并对各种故障情况下继电保护的动态性能进行了准确的仿真分析。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 继电保护动态仿真的发展现状
• 1.3 本课题所完成的主要工作
• 1.3.1 开发继电保护动态仿真系统
• 1.3.2 变压器比率差动保护的动态仿真及励磁涌流鉴别方式的研究
• 1.3.3 距离保护的动态仿真研究与开发
• 1.3.4 基于RTDS 的故障仿真及对继电保护动态仿真系统的分析验证
• 第二章 继电保护动态仿真系统的整体结构设计
• 2.1 继电保护动态仿真系统整体设计思路
• 2.1.1 系统的整体结构
• 2.1.2 故障数据录入模块
• 2.1.3 滤波模块
• 2.1.4 各种数据处理模块
• 2.1.5 智能图形动态显示模块
• 2.2 IEEE 的COMTRADE 数据格式
• 2.2.1 COMTRADE 文件格式
• 2.2.2 COMTRADE 格式录波数据文件的读取和处理
• 第三章 变压器比率差动保护动态仿真与励磁涌流特性分析
• 3.1 变压器比率纵差动原理介绍
• 3.2 变压器励磁涌流分析
• 3.3 变压器比率纵差动保护实例仿真
• 3.3.1 三相变压器内部故障仿真
• 3.3.2 三相变压器励磁涌流仿真
• 第四章 距离保护动态仿真系统的研究
• 4.1 距离保护功能介绍
• 4.1.1 常规距离保护和工频变化量距离保护原理简介
• 4.1.2 自定义距离保护功能介绍
• 4.1.3 自定义工频变化量距离保护功能分析
• 4.2 RTDS 仿真系统介绍
• 4.2.1 RTDS 硬件基本介绍
• 4.2.2 关于RTDS 的仿真流程
• 4.2.3 RTDS 距离保护仿真实例分析
• 第五章 总结
• 参考文献
• 附录
• 致谢