[01008532]开放式的电力系统暂态仿真及其继电保护数字仿真系统

项目研究的背景及用途：中国电力系统在近些年中得到极大的发展，电压等级越来越高，电网规模不断扩大，全国联网已逐步形成，网络接线愈趋复杂，串补电容、并联电抗的应用也愈来愈多。这使得故障几率增多，故障愈益具有复杂的性质。在此新形势下，继电保护的动态特性是否仍能满足电力系统安全稳定运行的要求需要认真研究。数字计算机的发展为电力系统的分析和研究提供了强有力的工具，电力系统数字仿真技术在此基础上也得到了飞速发展，日益显出它的优越性。数字仿真具有精度高、通用性好、重复性好、考虑因素全面、改变模型结构及参数方便等优点，尤其适用于大规模电力系统故障的模拟。仿真输出的结果对于系统动态特性分析、继电保护动作正确性的分析以及新原理继电保护动作特性的设计和研究具有重要意义。“开放式的电力系统暂态仿真及其继电保护数字仿真系统”是一套集电力系统暂态仿真、谐波分析、继电保护动作特性分析、新原理保护动作特性的设计和校验为一体的综合软件。该系统在历经十余年时间的开发和调试而形成，功能强大，使用简便，操作灵活，仿真精度高，在电力系统中具有良好的应用前景。整个软件分两大部分：“开放式的电力系统暂态仿真”部分和“开放式的继电保护动作特性仿真”部分。技术原理及流程：该仿真系统利用面向对象和模块化编程思想，绘制电力系统中接线图；仿真计算所需要的元件参数和等值线上的潮流参数可手工输入，也可从商业计算软件PSS/E或BPA由系统自动读入；在网络图中任意设置故障点就可以进行暂态仿真。根据所开发的各个电气元件的暂态仿真综合友模，基于贝瑞伦算法对电力系统的暂态过程进行各种不对称及对称故障、复故障、电力系统纯振荡、电力系统振荡加故障等的仿真计算并给出输出波形。利用快速傅里叶计算法对仿真计算的输出结果进行谐波分析；并将输出数据转换成通用的COMTRADE格式。由用户自定义保护的动作特性和动作方程，以Comtrade格式的实际故障量为输入量，按照动作方程进行仿真计算，得出的结果与动作特性显示在同一个界面里，一步一步观察保护测量值进入保护动作区的过程。成果水平及主要技术指标：国内外现有的暂态仿真软件只能仿真电磁暂态过程，不能仿真机电暂态过程。该系统在机电暂态过程的仿真方面做了大量的工作，使其能仿真电力系统的纯振荡和电力系统的振荡加故障。在继电保护动态仿真中建立公式编辑器为本项目首创，用户可以任意定义动作方程，包括复数计算法和解微分方程法，只需要按照日常公式的书写习惯输入动作方程即可，软件会自动按照输入的公式对输入的故障数据进行计算，计算出保护的测量值。前期开发的电力系统暂态仿真软件转让给华东电管局使用，性能良好，获得1999年度华东电网科技进步一等奖。总投资：10万元。市场分析及效益预测：利用电力系统动态模拟或其它故障再现设备来再现故障期间继电保护的动态特性不仅成本高、灵活性差、接线复杂和费时，而且不能观察在特定的故障或运行情况下系统参数、保护参数与其动作行为之间的关系；出现故障以后无法得知保护测量值如何进入到其动作范围；一旦保护出现误动、拒动等情况，进行事故分析比较困难。也无助于保护新原理的开发。因此“开放式的电力系统暂态仿真及其继电保护数字仿真系统”在电力系统中具有良好的应用前景和巨大的实用价值。