電廠(chǎng)繼電保護(hù)仿真軟件的研制與應(yīng)用

1、現(xiàn)代化的大型發(fā)電廠(chǎng)機(jī)組是高參數(shù)、大容量的。制粉系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、化學(xué)凈水系統(tǒng)、電氣主接線(xiàn)及廠(chǎng)用電系統(tǒng)都非常復(fù)雜，對(duì)運(yùn)行操作人員的技術(shù)水平要求較高。運(yùn)行人員往往只是在學(xué)校里接觸了一些理論知識(shí)，而缺乏感性認(rèn)識(shí)，他們?cè)谶M(jìn)入工作后才接受系統(tǒng)的崗位培訓(xùn)。在生產(chǎn)實(shí)踐中，運(yùn)行人員很少遇到重大故障和系統(tǒng)事故，一旦發(fā)生緊急情況，工作人員處理事故時(shí)往往遲鈍。因而，采用模擬仿真設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練，以提高工作人員的應(yīng)變能力。南京熱電廠(chǎng)是建廠(chǎng)較早的老企業(yè)，目前的崗位培訓(xùn)還屬于真機(jī)現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)制，在對(duì)事故預(yù)想及應(yīng)變能力的培訓(xùn)環(huán)節(jié)上比較薄弱。針對(duì)現(xiàn)狀，在投資較少的條件下，對(duì)電廠(chǎng)電氣部分局部仿真及事故預(yù)想培訓(xùn)機(jī)進(jìn)行研制。1繼電

2、保護(hù)仿真系統(tǒng)的功能本軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)被列入江蘇省電力局1998年科技攻關(guān)項(xiàng)目。此次開(kāi)發(fā)本著節(jié)約資源、充分利用軟件環(huán)境的原則，講求實(shí)用性，以期達(dá)到最佳效果。開(kāi)發(fā)任務(wù)旨在進(jìn)行局域仿真，重點(diǎn)是培訓(xùn)運(yùn)行人員處理事故的應(yīng)變能力，所以研制工作是基于電氣繼電保護(hù)動(dòng)作邏輯深入展開(kāi)的。考察保護(hù)的種類(lèi)，分為快速保護(hù)和延時(shí)動(dòng)作保護(hù)2種?？焖俦Ｗo(hù)包括一些0 s動(dòng)作的主保護(hù)（差動(dòng)、定子接地等）和動(dòng)作時(shí)間很短的后備保護(hù)，對(duì)于這些保護(hù)的仿真要求體現(xiàn)其快速性。我們的設(shè)計(jì)策略是不通過(guò)故障電流計(jì)算，直接啟動(dòng)分閘邏輯，這就是邏輯判別法。延時(shí)動(dòng)作保護(hù)是延時(shí)時(shí)間超過(guò)3 s的后備保護(hù)，這些保護(hù)的仿真實(shí)現(xiàn)要以故障計(jì)算得到的模擬量為判據(jù)（這相

3、當(dāng)于PTCT的采集量），通過(guò)計(jì)算機(jī)的邏輯比較（相當(dāng)于繼電器行為），決定保護(hù)的動(dòng)作延時(shí)時(shí)間和方式，這就是定值判別法。在教練員設(shè)置一定的故障后，系統(tǒng)就可以使相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，從而啟動(dòng)動(dòng)作邏輯使相應(yīng)的斷路器動(dòng)作和聲光信號(hào)，在CRT虛擬平臺(tái)上營(yíng)造出事故現(xiàn)場(chǎng)的效果，受訓(xùn)學(xué)員對(duì)此進(jìn)行判斷，并作出應(yīng)急的措施，達(dá)到仿真培訓(xùn)的目的。2繼電保護(hù)仿真系統(tǒng)的研制本軟件的核心模塊是根據(jù)各臺(tái)機(jī)組所設(shè)置的保護(hù)而編制的。將全廠(chǎng)主設(shè)備的保護(hù)分為機(jī)變保護(hù)、母線(xiàn)保護(hù)、線(xiàn)路保護(hù)、廠(chǎng)用電系統(tǒng)保護(hù)、開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)5類(lèi)，對(duì)每類(lèi)保護(hù)按照其特點(diǎn)逐一制定仿真方案。機(jī)變保護(hù)包括發(fā)電機(jī)和主變的各種保護(hù)，這類(lèi)保護(hù)較為復(fù)雜，可按照機(jī)變保護(hù)的設(shè)置情況對(duì)主保護(hù)

4、和后備保護(hù)分別用邏輯法和定值法進(jìn)行仿真。母線(xiàn)保護(hù)主要是母差保護(hù)，他是一種快速保護(hù)，用邏輯判斷對(duì)他進(jìn)行仿真。線(xiàn)路保護(hù)主要有高頻、距離、零序、重合閘，這些保護(hù)都需要用故障計(jì)算來(lái)決定動(dòng)作方式。廠(chǎng)用電系統(tǒng)的特點(diǎn)是保護(hù)原理簡(jiǎn)單、設(shè)備繁多、接線(xiàn)復(fù)雜，而其故障種類(lèi)卻很少。對(duì)該特殊模塊，采用了例舉法進(jìn)行仿真，即收集所有種故障發(fā)生時(shí)的狀況存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，現(xiàn)時(shí)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)即可。開(kāi)關(guān)保護(hù)只仿真他的失靈保護(hù)，邏輯很簡(jiǎn)單，通過(guò)系統(tǒng)接線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓樸，本著將故障點(diǎn)隔離的原則，完成開(kāi)關(guān)邏輯的實(shí)現(xiàn)。失靈保護(hù)與其他保護(hù)配合使用，在設(shè)備保護(hù)動(dòng)作而開(kāi)關(guān)失靈的狀態(tài)下，啟動(dòng)這一邏輯過(guò)程。21系統(tǒng)框圖仿真培訓(xùn)系統(tǒng)在微機(jī)上實(shí)現(xiàn)軟平臺(tái)操作，其組成

5、如圖1所示。 主模塊存儲(chǔ)著繼保動(dòng)作邏輯，以此為中心，調(diào)度整個(gè)系統(tǒng)。IO模塊提供人機(jī)界面，教練員作為一個(gè)系統(tǒng)管理員可以通過(guò)IO模塊設(shè)置各類(lèi)故障，修改一次主接線(xiàn)運(yùn)行方式、二次系統(tǒng)保護(hù)投退狀態(tài)。受訓(xùn)學(xué)員通過(guò)IO模塊接收事故信息，作出反應(yīng)，發(fā)出指令修改系統(tǒng)數(shù)據(jù)。而這些系統(tǒng)信息存儲(chǔ)于各數(shù)據(jù)庫(kù)中，一次系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中儲(chǔ)存著發(fā)電機(jī)、主變、開(kāi)關(guān)的電氣參數(shù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、動(dòng)作狀態(tài)等信息；二次系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中儲(chǔ)存著保護(hù)配置、投入狀態(tài)、動(dòng)作形式，并提供了訪(fǎng)問(wèn)接口。主模塊進(jìn)行綜合調(diào)用，加以邏輯處理后，驅(qū)動(dòng)聲光信號(hào)和修改數(shù)據(jù)。 22仿真邏輯流程本系統(tǒng)運(yùn)行流程如圖2，基本上按保護(hù)種類(lèi)進(jìn)行操作。軟件主界面有各個(gè)設(shè)備圖形的主接線(xiàn)圖，教練

6、員級(jí)的用戶(hù)可通過(guò)菜單設(shè)置故障，系統(tǒng)將采用不同的方式進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作模擬，在界面上改變?cè)O(shè)備狀態(tài)顯示。學(xué)員利用界面控件處理模擬事故，從而形成一套完整的培訓(xùn)系統(tǒng)。本軟件的特點(diǎn)是對(duì)不同的故障，采用了不同的保護(hù)動(dòng)作模擬方式。每套保護(hù)裝置通過(guò)建立相應(yīng)保護(hù)原理的保護(hù)模型來(lái)模擬，通過(guò)調(diào)整整定值和延時(shí)時(shí)間實(shí)現(xiàn)保護(hù)之間的配合關(guān)系。而對(duì)于保護(hù)是否投入，動(dòng)作于跳閘或是信號(hào)，通過(guò)壓板投入邏輯關(guān)系進(jìn)行邏輯運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)，保護(hù)動(dòng)作引起信號(hào)系統(tǒng)的變化，則采用信號(hào)啟動(dòng)邏輯關(guān)系運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。3結(jié)論本軟件占用空間小，功能較完善，可用作一般電力廠(chǎng)站運(yùn)行教學(xué)軟件，針對(duì)性強(qiáng)。學(xué)員不僅可以做事故演習(xí)，對(duì)正常操作也可進(jìn)行訓(xùn)練。對(duì)于各種故障采取靈活多樣的模擬方式，這種局部仿真機(jī)采用虛擬平臺(tái)，不用添加其他硬件設(shè)備，使用多媒體技術(shù)讓效果更加逼近現(xiàn)場(chǎng)感覺(jué)。在MIS聯(lián)網(wǎng)后，也可在異地教學(xué)，具備靈活機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)。本軟件研制成功后，經(jīng)廠(chǎng)生技