电力系统数字仿真

电字为和仿两真电电态态定真,如电暂态件TP和内电力门普综以及tk司的TAB真于S员仿器T电站行人培训真器发电机组行员培训真。有的S具有研究真的功,和庞,设。可时验实仿统目用电装和磁试,于物,因要是实软须个际所量态的计和联换与。系训要出,用了TAB开发,该统的强大功,开发了多适合进行系继保护仿真的模。学员依据所需仿的力构造仿真型,行潮流计短路计暂仿计以继保测和校。1潮流计算进行统分析,常进行潮计算,因此系成潮计算模。潮流计算采了模块化的方。计模采用++言进编,因此算度。外该模块的核算法采用了收敛性好牛顿一夫算,满了员行流计算目。员用统供潮计图块,通简的拉图法即可绘制需计算的潮流拓扑,过方的形数置可行流计算该法传的填写潮流计数据卡方法相比具更的便,使员脱传计方的枯燥,大了习兴。流算块流程如图1所。在流算程,系统些V点为了维持给电,们的无功出可能超过允许围,特别当力统功源充时更易出现V节功率越界的情。因,在迭代过中,必须对V节的功功率以监,当无功率超过给的围,潮程应把些点无功率控到许围内。果V节点i的无功功率最大允许值为QM,在代程中该节点计算的功功率为Qi,那么无功率备为:Qi=QM-Qi当Qi负,说该无功功已经越,在这情下,须干迭把个点无功率减|Qi|,使回无功率的界QiM这样带来后必使统节电发变,而化最大(或说最)就越点电实上,这节点i已由V点化为Q节。于法流算序说,在过中发现V节点无功功率越界,要把这一点转化为Q,(QM-Qi)作为该点功功率的误。在这情下,正程的构要相变。当用率坐表式,该修程中增一个与Qi相应的方程,当采功率的直角坐式,就以Qi修方程代替Vi2的修正程。计程,用电网络编优化法主用动地最出支数号,即节消程,每消去一节点以后,与该节点的节的出支路数将发生化(增减少保不)。以,每去个点,立修正未号的现路,后其线路数少一点行号,就以期更的效。过运用本系统的潮流计算模块对、6点系统进仿真计,其结完全正。短路计算在进行故障、保护动作、整定计算时,都需要进行短路计算,为了满足教员短路计算教学的目的,系统设计了短路计算模块,学员可选择进行各种对称和不对称的短路计算,如单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路。学员通过利用短路计算库提供的各种计算模块,构造所需计算网络的正、负、零序网络,选择短路类型后即可进行计算,计算结果将以表格或波形曲线方式显示。短路计算仿真的原理主要是运用了对称分量法、戴维南原理以及电路叠加原理。通过置正序网络中的电源为零,并外加一个恒定的电压源,通过测量其电流即可利用戴维南原理求出正序电抗。同理,可求出电网的负序、零序电抗以及组合电势。程序依据学员所选择的短路类型计算各序电网的短路端口电压。利用各序电网的故障端口电压叠加在故障点上,各序网的电压、电流即可求出。短路计算的具体流程图以及所用公式如图2所示暂态仿真计算目前,可采用的电磁暂态计算程序有EMTP、PSASP和MATLAB等。在PSASP中,学员需要通过类似填写数据的方式自行设计和定义各种系统元件和控制装置。由于缺乏很好的图形输入界面,学员在使用中容易觉得枯躁乏味,从而失去了学习的兴趣。在EMTP中虽然提供了强大的电磁暂态计算功能,但由于其中的模块以及算法缺乏很好的开放性,因此很难在此基础上进行二次开发。在MATLAB中,电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建,充分利用了其强大的仿真平台以及作图环境的优越性。同时更重要的是,MATLAB提供了丰富的工具箱资源,以及大量的模块,可以方便地利用这些资源实现各种复杂的控制方法,如模糊控制方法。此外,由于MATLAB的库函数全部由M文件组成,使得用户可以直接进行编辑、添加等,同时库中的大部分模块可供用户查看、修改,因此,MATLAB具有良好的开放性,适合在此平台上进行二次开发。学员利用MATLAB以及本培训系统所提供的模块,依据所需仿真的保护模块原理可以自行设计构建仿真模块、构建所需仿真的电网拓扑。系统可进行仿真的线路故障类型有:单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路和三相接地短路。学员可任意设置故障发生的地点、发生的时间,可设置任意重复杂故障,设置各种过渡性故障以及线路保护拒动、保护越级跳闸等事故。暂态仿真的主要工作流程如图3所示。继电保护试验4.1静态试验本系统可采用测试仪装置自身的多种功能进行各种静态试验,主要有:功率方向继电器测试、电压、电流继电器测试、直流继电器测试、交流动作时间测试、阻抗特性测试、整组试验、谐波叠加试验等。通过进行静态试验学员可学习测试仪的使用方法,了解传统继电保护试验的方法。4.2动态试验通过利用故障录波仪记录的数据文件或由暂态仿真产生的结果按照COMTRADE格式生成的数据文件,利用测试仪的故障重现功能实现动态试验。COMTRADE格式是IEEE于1991年提出的电力系统暂态数据通用格式标准,它的制定主要是为了解决各种数字故障录波装置以及各种微机测试装置数据共享的问题。按COMTRADE标准要求,一个完整的数据记录通常有三个文件构成,即头文件(HeaderFile)、配置文件(ConfigurationFile)和数据文件(DataFile),所有文件均以ASCII形式存放。1)头文件(XXX.HDR)。该文件是为数据文件的使用者阅读有关数据记录的信息而建立的。因此仅就实现故障重现功能来看,该文件也可不需生成。若为了方便对生成的暂态仿真故障文件进行管理,学员也可通过文字处理软件编辑生成该文件。2)配置文件(XXX.CFG)。该文件是为计算机程序读取和解释数据文件中的记录数据而提供必要的信息,因而配置文件的内容有预先定义的固定格式,这样,计算机程序可以容易地读取这些信息,存储格式也为ASCII格式。3)数据文件(XXX.DAT)。数据文件中包括了记录的实际数据,按照采样的先后,按行排列每一采样时刻中n路的记录数据,包括模拟量与数字量,并有每一采样时刻序列号和以微秒标记的时间记录。每一记录数据长度用6位数字表示,文件类型为ASCII格式。学员在进行完暂态仿真后,通过选择生成故障重现数据菜单项由程序自动利用暂态仿真结果生成故障重现的配置文件以及数据文件。4.3保护定值计算和定值正确性校验利用本系统的潮流计算、短路计算、暂态仿真模块对一具体的电力系统进行仿真计算后,结合相应的保护定值计算方法可以确定线路保护在各种运行方式下的定值。利用暂态仿真中产生的各种故障波形进行定值校验实验。通过实验可进一步验证定值整定的正确性,考察保护之间的配合是否正确。4.4一个具体的实例试验条件是在系统某条线路(全长33.6km)首端3km处设置发生A相单相接地,为简化,只投入距离保护。通过计算生成暂态计算数据,将数据传送到功率放大器,调用测试仪的波形回放功能进行事故反演。试验结果:21ms保护动作跳开故障相,1055ms后,重合闸重合故障相成功。试验评估:保护动作正确,数据波形吻合,打印报告和初始设置一致。说明测试数据是正确的。5结束语在MATLAB中,电力系统模型可以在Simulation环境下直接搭建,这充分发挥了其仿真平台的优越性,再借助MATLAB丰富的工具