数字继电保护混杂建模与仿真的研究

论文摘要

目前,国内外大多数电力系统分析软件缺少对继电保护模型的系统化描述,对保护系统的动态行为采用预先指定动作状态的处理方法,无法真实完全的反映数字继电保护元件的内部动态行为。本文利用混杂系统理论,综合考虑了数字保护系统既有连续状态又有离散事件的混杂动态特性,采用GHPN 网建模方法,来研究数字保护继电器模型,建立了数字继电保护的混杂模型库。利用模型库中的元件模型,可以搭建各种数字保护模型,并在软件仿真平台Dymola 上对模型进行了仿真验证,详细的反映出数字保护模型的内部动态行为。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 本课题提出的背景和意义
• 1.2 国内外关于本课题的研究现状及动向
• 1.2.1 混杂系统理论及其研究现状
• 1.2.2 数字继电保护建模的研究现状
• 1.3 本文主要的研究工作
• 1.4 本文的结构
• 第二章 混杂系统理论基础和建模方法
• 2.1 混杂系统理论基本概念
• 2.1.1 混杂系统理论的提出
• 2.1.2 混杂动态系统的特征分析
• 2.1.3 混杂问题的研究方法
• 2.2 混杂系统的建模方法
• 2.2.1 混杂动态系统的建模所存在的问题
• 2.2.2 Petri网和赋时Petri网基础
• 2.2.3 广义混杂Petri网（GHPN）模型
• 2.3 混杂动态系统的建模步骤
• 2.4 数字继电保护的混杂特性和建模方法
• 2.5 小结
• 第三章 数字保护模型库Protection的构建
• 3.1 引言
• 3.2 数字保护模型库的仿真平台
• 3.2.1 混杂电力系统模型库的建模语言-Modelica
• 3.2.2 建模与仿真环境
• 3.2.3 仿真软件包体系结构
• 3.3 数字保护系统建模应考虑的因素
• 3.4 线路保护模型结构分析及建模解决方案
• 3.5 数字保护模型库框架结构
• 3.6 数字保护模型库的系统组成
• 3.6.1 数据类型定义
• 3.6.2 保护模型中基本算法
• 3.6.2.1 基于正弦信号的算法
• 3.6.2.2 基于周期函数信号的算法
• 3.6.2.3 数字保护中的阻抗算法
• 3.6.3 保护模型中滤波器的设计
• 3.6.3.1 简单滤波器及其实现
• 3.6.3.2 零极点配置法滤波器及其实现
• 3.6.4 保护模型中基本元件模型及其设计
• 3.6.4.1 起动元件
• 3.6.4.2 阻抗元件
• 3.6.4.3 选相元件
• 3.6.5 保护系统与一次侧系统的接口元件
• 3.6.5.1 互感器模型
• 3.6.5.2 断路器模型
• 3.6.5.3 重合闸继电器的GHPN模型
• 3.7 小结
• 第四章 基于GHPN理论的保护模型混杂建模和仿真验证
• 4.1 引言
• 4.2 应用GHPN理论构建保护继电器模型
• 4.2.1 距离保护继电器的GHPN模型建模
• 4.2.1.1 对象分析
• 4.2.1.2 模式抽象及动态定义
• 4.2.1.3 距离保护继电器的GHPN模型
• 4.2.1.4 距离保护系统暂态模型
• 4.3 距离保护继电器的GHPN模型内部动态分析
• 4.3.1 母线出口三相短路永久性故障仿真
• 4.3.2 母线出口三相短路瞬时性故障重合闸成功仿真
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 5.1 引言
• 5.2 本文的主要研究成果
• 5.3 后续工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况