[发明专利]大规模电力系统动态仿真中继电保护模型的构建方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，涉及一种电力系统的模拟与计算，具体涉及一种大规模电力系统动态仿真中继电保护模型的构建方法。

背景技术

电力系统的数字仿真已成为电力系统规划设计、调度运行和分析研究的主要工具，电力系统各元件的数学模型以及由其构成的全系统数学模型是电力系统数字仿真的基础。模型和参数是仿真结果准确性的重要决定因素，直接影响着以此为基础的决策方案。

随着特高压国家骨干电网建设和全国联网工程的推进，我国将形成规模巨大的全国性交直流互联电网。这使得电力系统特性发生很多变化，系统的静态和动态行为变得更加复杂。近些年国内外发生的大停电事故多数起源于严重故障或连锁反应故障的冲击，引起潮流、电压和频率等电气量和原动机系统变量的长期变化过程，最终导致系统失去稳定，经济损失惨重。连锁反应事故中，继电保护装置的动作行为极为关键，是防止系统崩溃的重要防线。

目前，国内外广泛应用的电力系统分析工具对继电保护模型的研究和应用较少，尚不够深入，无法真实地反映继电保护元件的控制规律。特别是对保护误动或拒动引发的级联故障，缺乏有效的仿真处理方法。为满足我国大电网安全运行仿真的需要，准确模拟电力系统受到扰动之后整个连续的动态过程，研究适用于大规模电力系统机电暂态和中长期动态过程的继电保护建模方法是非常必要的。

在国内外常用的电力系统暂态稳定仿真程序中，PSASP稳定程序没有提供继电保护模型，仅靠预定时间后断路器的开断来实现保护功能；其他仿真软件如PSD-BPA、PSS/E、EUROSTAG、NETOMAC等等，虽然提供了一些简单的继电保护模型，但种类不够丰富，且都是以国外的继电保护装置为原型，与我国电力系统中实际广泛应用的继电保护装置有着较大区别，不能反映我国电力系统中继电保护装置的动作特性，特别是不能满足由于电力系统中网架结构的差异、运行习惯的不同和系统需求的变化，实际系统中存在着大量的继电保护非标产品的现实状态。

作为电力系统应用最为广泛的暂态仿真程序EMTP和EMTDC，虽然提供了可供保护建模的通用工具，但由于其主要用途是电力系统电磁暂态分析，对电力系统各部分均采用微分方程建模，因此精度最高，但运算量大，计算速度慢，并不适合大规模电力系统机电暂态和中长期动态过程。

在调度员培训系统(DTS)中，通常采用逻辑法或定值法对继电保护装置建模，但由于实时性的限制，这些模型往往比较粗略，仿真结果与实际情况出入较大。

近年来，有国内外学者相继提出将柔性仿真技术、混杂Petri网等理论引入继电保护建模研究，但目前多处于理论研究阶段，尚不能在广泛使用的仿真软件中得到实际应用。

在电力系统动态仿真程序中建立与实际应用的继电保护装置动作特性相一致的模型，可以克服往仿真软件不能真实反映因保护拒动或误动而产生的连锁故障的缺点，能够对电力系统全动态过程进行有效仿真，准确模拟电力系统受到扰动之后整个连续的动态过程，为分析电力系统的中长期过程动态稳定性问题和研究防止事故扩大的有效措施(例如，第3道防线等等)提供强大的仿真功能。此外，还可以进行复杂和严重事故的事后分析，研究扰动后较长时间的事故重演，以了解事故发生的本质原因，研究正确的反事故措施等。准确的继电保护模型将大大提高仿真的真实性和准确性，无论对于研究非线性超大规模电力系统动态特性机理，还是对于准确分析电力系统动态过程的稳定性问题，都具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，提供一种大规模电力系统动态仿真中继电保护模型的构建方法。

本发明在大规模电力系统动态仿真中继电保护模型的构建方法中，采用虚拟继电器、配置表、逻辑梯形图对继电保护的动作行为进行模拟，并与一次系统模型进行接口，实现闭环式的电力系统动态稳定仿真。本发明能够实现对大规模电力系统中各种不同保护的保护装置的不同保护功能的准确模拟，最大程度地满足全系统不同地区、不同用户的需求，真实地反映继电保护元件控制规律。

本发明的方法具体包括下列步骤：

步骤102：预先将输入的潮流基础数据、系统网络等值参数、动态元件参数、继电保护定值进行初始化；

步骤103：动态仿真程序迭代计算得到本步长全系统模拟量和状态量，继电保护模型从保护安装地点获取相关量；

步骤104：由继电保护元件得到相应配置表，并计算得到各虚拟继电器状态；

步骤105：由逻辑图中读出一行控制逻辑，并对该行控制逻辑进行操作；