电力系统故障仿真培训与教学系统的研究

󰀁第26卷第9期󰀁2007年9月实验室研究与探索RESEARCHANDEXPLORATIONINLABORATORYVo.l26No.9󰀁Sep.2007󰀁

电力系统故障仿真培训与教学系统的研究

许允之,󰀁郭西进(中国矿业大学信息与电气工程学院,江苏徐州221008)

摘󰀁要:故障模拟是电力系统动态仿真的重要组成部分。电力系统故障仿真系统,能够模拟电力系统发生的各种故障和不正常状态时的暂态过程,特别是严重畸变的故障电流和电压波形,以检验继电保护装置的特性和动作行为。该系统可以方便地对各种电力设备如电网、发电机、变压器和断路器进行科学的仿真计算,在此基础上由故障仿真模块、数据库和图形人机界面、应用分析接口,构成了暂态全过程仿真软件。通过对电网中性点电压波形的故障仿真分析,表明该软件可以满足对电力系统进行分析的要求。关键词:电力系统;故障;仿真;中性点中图分类号:TP391.9文献标识码:B文章编号:1006-7167(2007)09-0045-03

OnFaultSmiulationSystemofPowerSystem

XUYun󰀁zhi,󰀁GUOXin󰀁jin(SchoolofInformation&ElectricalEng.,CUMT,Xuzhou221008,China)

Abstract:Thefaultsimulationisanimportantconstituentofthedynamicsimulationinpowersystem.Thesimulationsystemcansimulatevariousfaultsandtherecoveryinabnormalstate,especiallytheheavydistortedfaultcurrentandvoltagewave.Thenthecharacteristicandoperationalbehavioroftherelayprotectioncanbechecked.Thissystemcanfacilitatethescientificcalculationandsimulationtosuchkindsofequipmentaspowernetwork,generator,transformerandcircuitbreaker.Onthisbasis,thefaultsimulationmode,ldatabase,graphicalman󰀁machineinterfaceandtheapplicationanalysisinterfacetogetherconstitutethesimulationsoftwareofthewholetransientcourse.Thesoftwarecancarryonthefaultsimulationanalysistothenetworkneutral󰀁pointvoltagewave.Itisconcludedthatthesoftwarecansatisfytheanalysisofpowersystem.Keywords:powersystem;faul;tsimulation;neutral󰀁pointCLCnumber:TP391.9󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁Documentcode:B󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁ArticleID:1006-7167(2007)09-0045-03

收稿日期:2007-01-16作者简介:许允之(1961-),男,北京人,高级工程师,从事电力系统自动化和高电压技术方面的教学与科研工作。Te:l0516󰀁81880096;E󰀁mai:lxyzh1962@163.com1󰀁引󰀁言󰀁󰀁电力系统仿真技术在电力系统的发展中发挥着重要作用,已形成了多个各具特色的重要分支,其中电力系统自动化故障仿真技术发展尤为迅速。仿真的主要目标是培训系统的运行操作人员,同时对系统应用进行正确性和有效性等方面的检验,如检验继电保护装置的特性和动作行为。现代的电力系统是一个超高压、大容量、跨区域的巨大联合动力系统,系统的稳定性分析和新装置研制几乎都离不开仿真研究,而故障仿真系统可以满足工程设计与研究的要求。故障仿真系统可以模拟变电站正常、异常和故障等各种实际情况。在故障处理培训中,教员可以在变电站的主设备和线路的任意点设置故障类型、故障相识别和故障性质。也可以观察电网故障仿真波形,以期提高电力系统运行人员的应变能力和技术素质。2󰀁电力系统故障仿真设计󰀁󰀁大多数的故障是由于短路故障引起的。在发生短路故障的情况下,系统从一种状态剧烈变化到另一种状态,产生复杂的暂态现象。在电力系统中,对称分量法是用来分析不对称故障的常用方法,由对称分量法,可以将一组不对称的三相量分解为正序、负序和零序三组对称的三相量。这里选择A相作为基准值,得出三相相量与对称分量的电流关系和选择A相作为基准值,得出的三相相量与对称分量的电压关系为:IAIBIC=131ej120󰀂ej240󰀂1ej240󰀂ej120󰀂111IAIBICUA1UA2UA3=131ej120󰀂ej240󰀂1ej240󰀂ej120󰀂111UAUBUC󰀁󰀁电网短路电路模型如图1所示。使用理想三相电压源作电路的供给电源,分布参数输电线路作为输电线路,输电线路Line1长度为100km,输电线路Line2长度为100km。使用三相电路短路故障发生器进行不同类型的短路。输电线路Line2端为中性点接地。󰀁󰀁图1是电网短路电路模型;图2是四种接地方式下的电网中性点电压波形图。从仿真波形可以看出,电网中性点经电阻接地最好;如果是电缆供电,需要使用消弧线圈(或消弧线圈自动补偿装置),应采用消弧线圈串联电阻的运行方式。

图1󰀁MATLAB电网短路电路模型

图2󰀁四种接地方式下的电网A相接地短路时中性点电压波形图3󰀁故障仿真图形平台的建立󰀁󰀁随着电网商业化和电网规模的扩大,电力系统自动监控、分析决策及人员培训等方面的需求水平也越来越高。SCADA作为调度自动化系统的基础系统已经广为普及,应用软件和调度员培训仿真系统都已在电力系统中得到广泛应用。而图形平台正是上述三者系统功能要求的共同支撑部分,研究的目标在于:(1)统一不同系统之间的人机界面风格,使应用操作人员使用方便;(2)减少不同系统间的资源冲突和运行产生的软硬件资源浪费;(3)加强数据资源共享程度,减少维护工作的重叠。图形工作平台拥有调度自动化、应用软件和调度员培训仿真系统三种工作方式,只要用户拥有足够的权限,可以方便地在几种状态之间进行切换。由于电力系统的调度一直遵循 统一调度,分级管理!的原则,电力系统的接线图也有两种:电力系统的电气主接线图和地理接线图。电气主接线图可以表示出电力系统各主要设备之间的电气连接及运行状态,地理接线图中反映出各发电厂、变电站的相对地理位置及输电线路的路径。󰀁󰀁主控画面的主要用途是可以实现对变电所设备及线路工作情况的监控,当断路器等动作之后,可以在主控画面上实时的反映出来,便于学员培训及事故的仿真。当点击刷新按钮时即可对当前的运行情况进行刷新,对实际的变电所运行情况作出及时的反映。而这(下转第59页)46实󰀁验󰀁室󰀁研󰀁究󰀁与󰀁探󰀁索第26卷󰀁2004:1󰀁20.[4]󰀁戚文静.网络安全原理与应用[M].北京:中国水利水电出版社,2005:195󰀁225.[5]󰀁网络信息安全管理师,CIW中国职业资格培训教程,2005:69󰀁87.[6]󰀁胡喜玲.数字认证服务在校园网上的应用[J].微计算机应用,2004(3):308󰀁311.[7]󰀁朱旭东.基于SSL的安全网站的理论与实践[J].计算机系统应用,2003(3):42󰀁43.[8]󰀁翟丽冰,廖述剑.数字认证技术及应用[J].电力系统通讯,2006(B01):36󰀁37,43.

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图3󰀁变电站电气主接线图

一功能的实现是通过过程数据库将所需的各种信息进行传递的。4󰀁结󰀁语󰀁󰀁由于电力系统在国民经济中占有的重要地位,先进的自动化技术的应用,对变电站运行人员的素质提出了更高的要求。变电站运行人员智能模拟培训系统(电力系统故障仿真系统)就是为适应这种要求而研制的。系统能够模拟变电站正常、异常和故障等各种实际情况,进行电力系统接线方式的辨析、分析,在图形上进行模拟的开关操作,为自动操作票等系统的实现提供坚实的基础,可以很容易地应用于电力系统仿真领域,是电力系统故障仿真及培训的有力工具。参考文献(References):[1]󰀁王庆平,陈超英,卢󰀁放,等.用于保护效验的电磁暂态仿真软件[J].电力系统自动化,2002(5):64󰀁68.[2]󰀁刘󰀁伟,许󰀁珉.电网故障仿真培训专家系统[J].洛阳工业高等专科学校学报,2004,14(2):12󰀁14.[3]󰀁盛义发,唐耀庚,苏泽光,等.基于MATLAB的电力系统故障的仿真分析[J].南华大学学报(理工版),2003,17(4):45󰀁49.[4]󰀁张志顺.MATLAB6在电力暂态波形仿真实现中的应用[J].电子技术,2002(5):40󰀁42.[5]󰀁吴天明,谢小竹,彭󰀁彬.MATLAB电力系统设计与仿真[M].北京:国防工业出版社,2004.1.[6]󰀁许允之,宗󰀁剑.变电设备的信息管理与决策支持系统[J].高电压技术,2006,31(6):85󰀁86.[7]󰀁成永红.电力设备绝缘检测与诊断[M].北京:中国电力出版社,2003.󰀁󰀁 要深化教育改革,提高教育质量,着力培养有理想、有道德、有文化、有纪律的大学生,要努力提高大学生的学习能力、创新能力、实践能力、交流能力和社会适应能力。!(摘自∀教高[2007]2号文#)59󰀁第9期赵󰀁莉,等:配置支持SSL协议的安全网站实验󰀁󰀁