[发明专利]基于短路功率方向的继电保护仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统继电保护的仿真方法，尤其涉及一种基于短路功率方向判断的继电保护仿真方法，属于电力系统仿真技术领域。

背景技术

继电保护仿真是电网仿真、变电站仿真的重要组成部分，它模拟了故障情况下继电保护装置的动作情况。继电保护仿真系统可以培训电网运行人员对异常事故的处理能力，对于保证电网的安全稳定运行有着非常重要的意义。

目前，电网、变电站仿真中继电保护系统的仿真方法主要有两种：定值比较法和逻辑比较法。具体说明如下：

定值比较法是经过故障计算，算出各继电保护的测量值；根据监测得到的电压、电流等参数和保护定值进行比较；确定保护是否动作，然后以时间定值为出口判据，准确地仿真保护的动作特性；并通过修改时间定值和延时时间，调整保护的配合关系。定值比较法的优点是：不依赖于故障信息和网络拓扑关系搜索，逻辑关系简单；但其缺点是：对电网模型的精度要求很高，否则很容易出现保护仿真结果与实际不符的现象；对于不同运行方式下保护整定值的维护将给用户增加巨大的数据维护工作量。

逻辑判断法不用进行故障计算，由故障的信息和继电保护装置安装信息以及保护原理来处理保护动作。它通过故障点进行详细的网络接线信息拓扑搜索，以确定切除故障所需要跳闸的断路器，同时结合继电保护装置动作时延和装置的逻辑规律来实现。它的优点是数据维护量小，易于满足速动性和选择性的要求；缺点是：当涉及到不同电压等级保护配合时，搜索程序由于缺乏必要的定值信息，容易判断出错，造成错误的故障现象；另外环网相邻线路之间的逻辑关系的合理配合也不易实现。

如图1所示，AB线为A站与B站之间线路，假定故障发生在BC线路上距离C站10%处。首先尝试用逻辑判断法分析一下保护的动作情况。从故障点进行拓扑分析，可以知道故障发生在BC线上，逻辑可以确定的是B站BC线路保护和C站BC线线路保护的会动作，但是如果当BC线两侧的线路保护都拒动时，几乎无法用逻辑的方法判断出BE线的线路保护的动作情况，因为为了保证线路保护的选择性，一般线路保护都经过功率方向元件闭锁，只有功率为正方向的保护才能动作，而功率的方向与短路时的电源容量、线路的参数都有关系。所以这个缺陷是逻辑判断法无法消除的。而采用定值判断法的话，由于对模型、参数、短路电流的计算精度要求都比较高，也很难满足仿真培训的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于短路功率方向的继电保护仿真方法。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种基于短路功率方向的继电保护仿真方法，包括如下步骤：

根据故障信息进行短路计算，获得各线路的短路功率方向；

沿功率方向进行层次拓扑分析，获得短路功率流向和保护范围值；

将短路功率流向和保护范围值与预设值比较，判断保护是否启动；

如果保护不启动则保护复归，如果保护启动则给出保护启动信息，加入启动保护队列；

执行启动保护队列中满足条件的保护动作；

进行短路计算和潮流分布计算，判断故障是否已经隔离；

如果故障已经隔离则保护复归；如果故障未隔离，则返回重新进行故障计算。

其中较优地，所述故障基本信息包括短路相别、短路性质、故障类型。

其中较优地，所述短路计算的步骤进一步包括：

利用对称分量法，根据故障信息，确定不对称故障序分量边界条件；

根据发电机、变压器、架空线路、负荷的参数计算各序阻抗并形成等值电路，形成短路后的正序、负序、零序网及复合序网；

计算出各支路短路电流、电压。

其中较优地，所述沿功率方向进行层次拓扑分析是沿短路功率正方向进行的，所述正方向为由母线流向线路的方向。

其中较优地，获得短路功率方向的步骤进一步包括：

采用递归循环算法，从故障点开始分析，找到与故障点直接相连的所有节点，判断该节点的短路功率流向，

如果找到节点的短路功率流向为正，则将该节点加入节点数组中；

如果找到节点的短路功率流向不为正，则通过拓扑连接关系获取另外的节点。

其中较优地，所述满足条件的保护动作是指满足开关延时和保护范围两方面条件的保护动作。

其中较优地，在获得保护范围值时，将沿功率方向进行层次拓扑分析的搜索深度折算为保护范围值。