关键词：短路计算;故障仿真;学员培训Faultsimulationandtrainingsystemof110kVcitypowernetwork
Keywords:shortcircuitcalculation;faultsimulation;studenttraining
0引言
随着电网规模的扩大，无人值班变电站的增多，地区电网集控中心的运行人员的工作日趋繁重。当电网发生故障时，要求他们迅速做出正确的判断，并给出相应的处理措施，及时恢复系统的正常运行。这就要求他们有足够的理论知识和丰富的实践经验。然而，由于现代电网运行水平的提高，运行人员处理大事故的机会很少，很难积累起丰富的实践经验，所以，当事故来临时，可能会出现判断和处理错误，造成事故扩大。为帮助他们提高判断和处理故障的速度和准确性，积累实践经验，开发仿真培训系统是非常行之有效的方法。目前，国内DTS还处在研究发展中，对电网仿真培训的研究主要侧重于调度员仿真培训，关于故障仿真和故障处理培训方面研究详细报道不多。另外，在故障设置方面，大部分是事先设置的故障案例库［1］给出故障报警信息。
系统以前台的图形界面和后台数据库管理为基础，所有功能的实现都通过图形界面来触发，所有程序都通过数据库来读取和存储数据，数据传输更加合理、通畅，保证了系统数据的共享性和准确性。其总体结构主要分如下几部分：
1)图形界面模块：该模块是一个面向对象的电网绘图工具，是系统与用户的交互界面，是整个仿真系统得以实现的基础和操作平台。
2)参数管理数据库模块：用来存放电网接线图中的图元信息、元件参数、定值信息、运行仿真数据及系统的保护配置等各种数据。可方便地完成设备参数和保护配置信息的录入、修改和删除。
3)潮流计算模块：实时仿真故障前后电网潮流的变化，为整个电网的继电保护提供真实可靠的、正常运行时的测量值，使保护仿真更加逼真。
4)可视化的短路电流计算模块：此模块允许在图形界面上模拟设置各种可能的故障类型和故障点，并进行短路电流计算，能够计算电网各处任意运行方式下的三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路时的各支路短路电流值和各节点电压值。
5)动作值仿真模块：本模块主要研究了距离保护动作值仿真。
系统的绘图模块定义了多种图元，可以使用户方便地绘制出清晰、美观、准确的电网接线图。在绘图的同时，采用弹出式对话框让用户录入各种元件的参数，将电网接线图绘制与参数输入有机地结合起来，这样不但使用户能直观地了解电网的总体结构及元件的相关信息，而且使软件的各种操作简单方便，易学易用。绘图完成后自动进行网络接线分析形成拓扑结构信息。后台数据库是整个系统的核心。系统各模块采用标准的ODBC接口直接访问数据库，在本系统中，数据库是电网各种相关参数的综合，不仅反映数据本身的内容，而且反映数据本身的联系。数据库表主要分为四大类：图形信息、元件参数、继电保护整定值及配置信息、故障信息和故障处理专家知识库。系统的各种功能的实现均以数据库作为其数据访问源，并依托图形界面来完成。图形界面用来对数据库进行操作与管理，而数据库系统是前台图形化界面的基础，为各项功能的实现提供了数据支持和共享。图形信息数据表记录了各图元在图形界面中的位置，实现了电网接线图的保存，也为电网接线图的连接分析提供了信息；元件参数数据表记录了电网接线图中各种设备的名称及主要参数，供短路故障计算时使用，可以通过图形界面进行设备参数的修改、查询等管理工作；继电保护整定值及配置信息数据表记录了各种设备所配置的保护类型、保护整定值及其各个保护之间的配合关系，用户可以在图形界面中选择相应的设备，使用对话框进行线路、变压器、母线等设备的保护配置，并录入整定值及其他信息；故障信息和故障处理专家知识库数据表主要是针对故障处理培训构建的，记录了系统中各种可能的故障报警信息和产生这些报警信息的原因，以及处理故障的方案。图形界面与数据库系统的紧密结合为系统各种功能的实现，特别是为可视化短路电流计算和基于定值判断的继电保护仿真功能的实现提供了完整、准确、可靠的数据源，也为系统的进一步完善提供了良好的保障。
3.1电网故障“实时”仿真
本系统采用了模仿实际系统的构造原理来实现仿真系统的各部分［2］，其中主要包括以下几个方面：系统正常运行时的仿真，RTU仿真，电网故障仿真，继电保护数据采集故障电压、电流仿真，动作值仿真，继电保护动作时限仿真，定值仿真等。
1)电网正常运行仿真：由潮流计算模块“实时”计算出系统的潮流分布，仿真电网的各种正常运行方式，为本系统提供正常的运行数据。
2)电网故障仿真：教员利用可视化短路电流计算程序为系统设置故障类型和故障地点，并进行短路电流计算，为故障仿真提供故障后的有关数据和现象。
3)继电保护数据采集及其动作值的仿真：为了形象地仿真继电保护在整个故障前后的动作过程，我们把潮流程序嵌入到该系统中，可以在故障发生前后录入潮流值到相应数据库中，其中分为正常运行时的潮流值、故障断开后的潮流值等。RTU仿真能够仿真实际系统中的RTU（RemoteTerminalUnit）的功能，在系统正常运行时，采集正常运行方式下相应的保护安装处的节点电压和支路电流值，作为正常运行时继电保护装置的测量值。在系统发生故障时，将采集经短路计算后的保护安装处的节点电压值和支路电流值作为继电保护装置的测量值，并计算保护动作值。根据实际保护的工作原理，正常运行时每隔相应的时间采集潮流程序计算出的“实时”数据，发生故障时每隔相应的时间采集短路计算程序计算出的“实时”数据。
4)电网的主保护和后备保护的仿真：对于整个电网配置的每个断路器及其保护，用户都可以设置拒动或者故障状态，系统经过RTU仿真之后，把短路计算后的所有保护处的测量值“采集”到测量值数据库中，然后扫描所有断路器和各个保护的工作状态，若均属正常的话，此时故障处的主保护的保护信号出口，发出跳闸信号，跳开相应的断路器切断故障。若有保护或者断路器处于拒动或者故障状态，仿真后备保护[1][2]下一页
