电厂继电保护仿真软件的研制与应用_武汉国电星锐电力工程有限公司

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电厂继电保护仿真软件的研制与应用

时间:2014-03-19 09:11来源: 作者:鄂电电力点击: *** 次

　　现代化的大型发电厂机组是高参数、大容量的。制粉系统、燃烧系统、汽水系统、化学净水系统、电气主接线及厂用电系统都非常复杂，对运行操作人员的技术水平要求较高。运行人员往往只是在学校里接触了一些理论知识，而缺乏感性认识，他们在进入工作后才接受系统的岗位培训。在生产实践中，运行人员很少遇到重大故障和系统事故，一旦发生紧急情况，工作人员处理事故时往往迟钝。因而，采用模拟仿真设备进行训练，以提高工作人员的应变能力。
　　南京热电厂是建厂较早的老企业，目前的岗位培训还属于真机现场培训制，在对事故预想及应变能力的培训环节上比较薄弱。针对现状，在投资较少的条件下，对电厂电气部分局部仿真及事故预想培训机进行研制。

1　继电保护仿真系统的功能　　
本软件系统的开发被列入江苏省电力局1998年科技攻关项目。此次开发本着节约资源、充分利用软件环境的原则，讲求实用性，以期达到最佳效果。开发任务旨在进行局域仿真，重点是培训运行人员处理事故的应变能力，所以研制工作是基于电气继电保护动作逻辑深入展开的。
　　考察保护的种类，分为快速保护和延时动作保护2种。快速保护包括一些0 s动作的主保护（差动、定子接地等）和动作时间很短的后备保护，对于这些保护的仿真要求体现其快速性。我们的设计策略是不通过故障电流计算，直接启动分闸逻辑，这就是逻辑判别法。延时动作保护是延时时间超过3 s的后备保护，这些保护的仿真实现要以故障计算得到的模拟量为判据（这相当于PT．＆CT．的采集量），通过计算机的逻辑比较（相当于继电器行为），决定保护的动作延时时间和方式，这就是定值判别法。在教练员设置一定的故障后，系统就可以使相应的保护动作，从而启动动作逻辑使相应的断路器动作和声光信号，在CRT虚拟平台上营造出事故现场的效果，受训学员对此进行判断，并作出应急的措施，达到仿真培训的目的。

2　继电保护仿真系统的研制　　
本软件的核心模块是根据各台机组所设置的保护而编制的。将全厂主设备的保护分为机变保护、母线保护、线路保护、厂用电系统保护、开关失灵保护5类，对每类保护按照其特点逐一制定仿真方案。
　　机变保护包括发电机和主变的各种保护，这类保护较为复杂，可按照机变保护的设置情况对主保护和后备保护分别用逻辑法和定值法进行仿真。母线保护主要是母差保护，他是一种快速保护，用逻辑判断对他进行仿真。线路保护主要有高频、距离、零序、重合闸，这些保护都需要用故障计算来决定动作方式。厂用电系统的特点是保护原理简单、设备繁多、接线复杂，而其故障种类却很少。对该特殊模块，采用了例举法进行仿真，即收集所有种故障发生时的状况存储于数据库中，现时调用数据库即可。开关保护只仿真他的失灵保护，逻辑很简单，通过系统接线的网络拓朴，本着将故障点隔离的原则，完成开关逻辑的实现。失灵保护与其他保护配合使用，在设备保护动作而开关失灵的状态下，启动这一逻辑过程。
2．1　系统框图
仿真培训系统在微机上实现软平台操作，其组成如图1所示。

　　主模块存储着继保动作逻辑，以此为中心，调度整个系统。I／O模块提供人机界面，教练员作为一个系统管理员可以通过I／O模块设置各类故障，修改一次主接线运行方式、二次系统保护投退状态。受训学员通过I／O模块接收事故信息，作出反应，发出指令修改系统数据。而这些系统信息存储于各数据库中，一次系统数据库中储存着发电机、主变、开关的电气参数、运行数据、动作状态等信息；二次系统数据库中储存着保护配置、投入状态、动作形式，并提供了访问接口。主模块进行综合调用，加以逻辑处理后，驱动声光信号和修改数据。

2．2　仿真逻辑流程
　　本系统运行流程如图2，基本上按保护种类进行操作。软件主界面有各个设备图形的主接线图，教练员级的用户可通过菜单设置故障，系统将采用不同的方式进行保护动作模拟，在界面上改变设备状态显示。学员利用界面控件处理模拟事故，从而形成一套完整的培训系统。
　　本软件的特点是对不同的故障，采用了不同的保护动作模拟方式。每套保护装置通过建立相应保护原理的保护模型来模拟，通过调整整定值和延时时间实现保护之间的配合关系。而对于保护是否投入，动作于跳闸或是信号，通过压板投入逻辑关系进行逻辑运算来实现，保护动作引起信号系统的变化，则采用信号启动逻辑关系运算来实现。

3　结论　　
本软件占用空间小，功能较完善，可用作一般电力厂站运行教学软件，针对性强。学员不仅可以做事故演习，对正常操作也可进行训练。对于各种故障采取灵活多样的模拟方式，这种局部仿真机采用虚拟平台，不用添加其他硬件设备，使用多媒体技术让效果更加逼近现场感觉。在MIS联网后，也可在异地教学，具备灵活机动的特点。
　　本软件研制成功后，经厂生技部审核，送交运行部。在每周定期事故预想练习中，电气运行班长作为教练员使用本软件，接受培训每周100学时，经济、高效地完成了培训任务。我们正推广这种小型局部仿真机，以适应各类型电力厂站人员培训的要求。