基于DTS仿真系统的电网多重故障仿真研究与应用

作者:陈文彬; 刊名:自动化应用 上传者:高艳萍

【摘要】电网多重性故障是指电网同时或者相继发生多个故障,多重性故障的发生对电网的冲击较大,这就要求调度人员能够在较短的时间内处理故障,维持电网的稳定运行。因此电网多重性故障仿真也成为调度日常培训的重要环节之一。研究以惠州电网调度员仿真系统(以下简称DTS系统)建设的实际历程为背景,对电网多重性故障仿真过程中涉及的故障类型、保护维护、稳控配置以及时序设定等问题进行阐述和剖析,并以电网实际案例在DTS仿真系统仿真加以论证。

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0引言随着惠州电网规模的不断扩大,结构日益复杂,在突遇异常天气或者自然灾害时,电网发生多重性故障的概率极高,各种故障可能在同一个时间或者间隔一段时间就会相继发生,如何在调度员仿真系统(以下简称“DTS系统”)上通过系统设置完成对多重性故障发生时序的设定,以达到高度仿真的效果,电网多重性故障仿真程度的高低取决于保护模型、稳控模型、故障时序的设定等环节的准确性[1]。1电网多重性故障要素分类电网多重性故障是指电网同时或者相继发生多个故障,这些故障通常是由构成电力系统的设备(元件)组成,其中故障包括电力系统、继电保护和安全自动装置及数据采集系统的各种故障和异常事件。故障设备包括线路、发电机组、母线、主变、电容电抗器、开关、负荷、CT、PT、保护装置、自动装置、量测模型等,如表1所示。表1 基于电网多重性故障的电网故障要素分类划分分类故障类型一次故障线路故障单相接地两相接地三相接地相间短路三相短路两相断线线路CT死区母线故障单相接地两相接地三相接地相间短路三相短路母联死区—主变故障内部故障外部故障外部死区*——发电机故障紧急切机甩负荷紧急减出力失磁内部故障外部故障—负荷故障接地故障相间故障负荷突变(跳)变——PT、CT故障一次故障*——电容、电抗故障接地故障相间故障——开关(本体)拒动误动重合闸设置同期设置——二次故障保护(自动装置)拒动误动PT断线CT断线——PT、CT故障二次故障*——测量模型故障不传送污染——人为失误误操作带负荷合刀闸带负荷拉刀闸带电合地刀带地线合开关用刀闸充空载线路或变压器线路强送至永久故障将开关合于永久故障点造成事故扩大在DTS仿真培训过程中,对各种故障类型的梳理有助于快速建立多重故障组合,对于单个故障的设置,本文将不再叙述。2电网多重性故障下的保护以及稳控逻辑设定在DTS仿真培训过程中,为了能在电网多重性故障情况下为参训调度员提供与现实情景一致的效果,就要求DTS仿真二次模型(继电保护、稳控逻辑、自动装置)配置与现有电网一致,针对二次模型维护进行初始化,提炼出与原始系统保护模型不对应的二次类型,组建新的二次模型样板[2]。比如电网在发生复杂的单一故障或者多重性故障时,依靠单一的继电保护装置切除故障设备后,电网往往面临设备过载、过稳定断面等问题,若不能在短时间内将过载设备或者超稳定断面的联络线等控制在额定值内,将极大可能发生连锁反应导致更大电网故障发生。近年来,惠州电网为了解决这些问题新增了一些稳控装置,比如:主变过载联切、线路过载联切、备自投动作联切等。如图1所示,对电网模型各种设备进行保护以及重合闸初始化后,选择带有光纤差动保护的110kV左峰线1845以及不带光纤差动保护的110kV三马线1307分别进行故障仿真,其动作情况与现实电网一致。图1 保护模型维护仿真效果对DTS仿真系统的稳控功能进行应用创新:①整理惠州电网稳控装置数据,进行DTS仿真逻辑语言编写,进行稳控装置设定并加以仿真校验;②通过稳控装置逻辑实现由于继电保护装置模板的局限,存在一些保护类型缺失的问题,比如失压保护、低频保护等;③根据继保专业提供的惠州电网备自投方式,在DTS仿真系统中设定惠州电网备自投动作逻辑。通过大量仿真试验验证,形成符合区域电网实际的稳定控制DTS逻辑语言,如图2所示。3多重性故障发生时序的设定随着惠州电网规模的不断扩大,结构日益复杂,在突遇异常天气或者自然灾害时,电网发生多重性故障的概率极高,各种故障可能在同一个时间或者间隔一段时间相继发生,如何在DTS仿真系统上通过系统设置完成对多重性故障发生时序的设定,以达到高度仿真的效果。图2 

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