电力系统动态仿真中的继电器保护建模
电力系统动态仿真中的继电保护模型
Vol. 33 No . 20 Oct . 25 , 2009
电力系统动态仿真中的继电保护模型
孙元章1 , 杨 军1 , 张晓东2 , 彭晓涛1 , 刘 焱3
(1. 武汉大学电气工程学院 , 湖北省武汉市 430072 ; 2. 河南省电力试验研究院系统所 , 河南省郑州市 450052 ; 3. 湖北省电力试验研究院系统所 , 湖北省武汉市 430077)
一部分简略的继电保护模型 ,能够实现一部分简单 的继电保护功能 。表 1 所示为目前国内外一些代表 性的仿真软件中继电保护模型的研究现状[125] 。
表 1 电力系统仿真程序中继电保护模型的研究现状 Table 1 Overvie w of relay protection model in power
1 电力系统仿真程序中继电保护模型现状
目前国内外广泛应用的电力系统仿真程序中有 的软件没有提供继电保护模型 ,仅仅靠预定时间后 开关的开断来实现保护功能 ,也有一些软件提供了
收稿日期 : 2008212231 ; 修回日期 : 2009206209 。 国家自然科学基金资助项目 (50707021) 。
本文围绕电力系统动态仿真程序中的继电保护 模型进行研究 ,提出了建模方法 ,讨论了用于电网稳 定计算的继电保护装置模型接口仿真程序的基本结 构;在此基础上 , 结合电力系统仿真计算软件 PSA SP 的用户程序接口 ( U PI) 功能 ,采用常用的新 英格兰 10 机 39 节点系统作为仿真算例 ,在算例中 引入距离保护模型进行暂态稳定计算仿真 ,结果表 明引入继电保护模型能更真实地反映电力系统受到 扰动后较长过程的动态特性 。
PSA SP 的 U PI[17] 提供了一种自定义功能和环 境 ,使 PSA SP 执行模块和 U PI 执行模块联合运行 , 共同完成某一计算任务 ,其计算模式如图 3 所示 。
刍议电力系统中继电保护装置及其仿真实现技术要点
刍议电力系统中继电保护装置及其仿真实现技术要点摘要：电力系统中继电保护仿真系统是应用比较广泛的一种科学有效的培训手段，保护仿真的任务是模拟保护装置的配置原理以及一些保护行为。
现主要根据通用保护模型，分别应用于线路保护、母线保护、变压器保护仿真，并对每一个具体保护进行分析与探讨。
关键词：电力系统；继电保护装置：仿真系统：实现技术要点根据保护通用模型来实现各种保护装置的功能。
设立保护总的故障入口，另外把保护分为4大模块，分别是线路、变压器、母线和发电机，每一种模块中包含了一些具体的保护函数实现各自的功能。
本文通过了解继电保护仿真系统的分类及组成对事故中继电保护装置动作行为和线路保护及其仿真原理进行分析。
1 继电保护系统仿真技术的分类1．1 数模混合仿真技术电网重要的发电机、电动机等旋转设备采用数学模拟方法，重要的变压器、线路元件和直流输电系统采用物理模拟方法，其他电网元件及特性采用全数字实时仿真系统模拟，通过功率连接技术实现全数字实时仿真与物理仿真装置的连接，从而构成兼有物理和数字模拟技术特点，并且能够突破模拟规模限制为特征的实时电力系统数模混合仿真模拟。
该技术是实现大电网关键技术突破的重要依托之一，是实现电网关键仿真模拟功能的重要试验验证手段之一。
1．2 动态模拟仿真技术具有多年的动态模拟仿真技术研究经验，可以实现l000 kV及以下交流系统，800 kV直流输电系统及交直流混合输电系统、变压器、并联电抗器、固定及可控串补、数字式电压、电流互感器等的动态模拟。
可开展继电保护和安全自动装置的试验研究；保护控制装置与通道的联合测试；负荷模型、发电机及其励磁系统参数的试验研究：可控电抗器、静止无功补偿、故障限流器等新型设备的性能及对系统影响的试验研究。
1．3 建模技术采用统计综合法、总体辨测法、故障拟合法等技术，开展负荷模型建模研究及SLM 综合负荷模型适应性研究；结合机组励磁及PSS参数实测、调速系统实测技术研究工作，进行大电网发电机控制系统仿真建模及校核技术研究。
电力系统动态仿真中的安全稳定控制系统建模
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一 般 来 说 ，安 全 稳 定 控 制 系 统 针 对 性 强 、种 类 繁 多、系 统 结 构 复 杂、启 动 和 闭 锁 环 节 很 多。 因 此，对 一个大型电网中的 安 全 稳 定 控 制 系 统 进 行 全 面、逼 真的模拟是一个复杂的课题。
国内外学者对这一课题已经做了大量的工作， 但 迄 今 为 止，大 都 局 限 于 调 度 员 培 训 仿 真 系 统 （ＤＴＳ）应 用 ，所 建 模 型 也 往 往 是 面 向 具 体 装 置 ，通 用 性相对较差 。 ［１－７］ 况且由于实时性的限制，模 型 通 常 比 较 粗 略 ，仿 真 结 果 与 实 际 情 况 出 入 较 大 。
１）安 全 稳 定 控 制 系 统 模 型 由 一 个 主 站 模 型 和 若 干个子站模型构成。
２）主站模型负 责 收 集 各 厂 站 信 息，识 别 运 行 方 式 ，实 现 信 息 交 换 、切 机 切 负 荷 优 先 级 排 序 和 量 化 控 制等系统管理功能。
３）子 站 模 型 负 责 采 集 信 息、故 障 判 别，以 及 就 地 、远 方 控 制 。
（中国电力科学研究院电力系统研究所，北京市 １００１９２）
摘要：针对目前电力系统动态仿真分析 难 以 准 确 反 映 安 全 稳 定 控 制 系 统 动 作 特 性 的 问 题，提 出 一 种 安 全 稳 定 控 制 系 统 通 用 建 模 方 法 。 采 用 分 层 次 、面 向 对 象 的 建 模 思 路 ，实 现 了 对 实 际 电 网 中 的 安 全稳定控制系统特性的准确模拟，以及含安全稳定控制系统 模 型 的 动 态 仿 真 计 算。 该 方 法 层 次 清 晰、建模方便，克服了以往仿真软件因潮流转移导致的过负荷 引 起 距 离 三 段 动 作、反 时 限 原 理 保 护 动 作 和 涉 网 保 护 动 作 等 导 致 系 统 元 件 的 开 断 ，特 别 是 连 锁 故 障 引 起 的 大 面 积 停 电 等 复 杂 故 障 情 形 ， 不 能 真 实 反 映 安 全 稳 定 控 制 系 统 动 作 行 为 的 缺 点 ，同 时 减 轻 了 仿 真 计 算 的 工 作 量 。 仿 真 结 果 表 明 ， 含 安 全 稳 定 控 制 系 统 模 型 的 动 态 仿 真 程 序 ，为 分 析 电 力 系 统 全 过 程 动 态 稳 定 性 、研 究 防 止 连 锁 故 障 引起大面积停电的措施提供了有力的仿真工具。
电力系统继电保护及仿真说明书
青岛理工大学琴岛学院课程设计说明书青岛理工大学琴岛学院教务处课题名称： 系 部： 专业班级： 学 号： 学 生： 指导老师：电力系统继电保护及仿真机电工程系2017 年11 月20 日电力系统继电保护课程设计评阅书目录1引言 (1)1.1 故障概述 (1)1.2故障类型 (1)2电力系统模型 (2)3电力系统仿真模型的建立与分析 (3)3.1 电力系统仿真模型 (3)3.2仿真参数设置 (4)3.3 仿真结果分析 (4)结论 (12)致谢 (13)参考文献 (14)1 引言1.1 故障概述短路是电力系统的严重故障。
所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生系统通路的情况。
电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。
其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。
例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的10〜15倍。
大容量电力系统中，短路电流可达数万安。
这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。
供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。
1.2 故障类型三相系统中发生的短路有 4 种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。
其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。
在中性点接地的电力网络中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90％。
在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。
为了保证电力系统运行的功能和质量，在设计、分析和研究时必须保证系统的静态和动态特性。
现代电力系统是一个超高压、大容量和跨区域的巨大的联合系统，电力系统事故具有突发性强、维持时间短、复杂程度高、破坏力大的特点，因而使得事后对故障原因分析、查找变得尤其困难。
电力系统的动态建模与仿真
电力系统的动态建模与仿真电力系统是一个复杂而庞大的系统，涉及到发电、输电和配电等多个环节。
为了确保电力系统的稳定运行，了解和预测电网中的各种动态行为是相当重要的。
因此，电力系统的动态建模与仿真成为了电力领域研究的重要方向之一。
本文将探讨电力系统动态建模与仿真的相关内容。
一、电力系统的动态行为电力系统的动态行为主要包括电力负荷的变化、电网故障的发生以及电力设备的开关行为等。
这些行为都会对电力系统的稳定性和可靠性产生影响。
了解这些动态行为可以帮助电力系统运营人员进行故障处理、优化调度以及更好地保障供电质量。
电力负荷的变化是电力系统中最主要的动态行为之一。
随着社会的发展，电力负荷呈现出多样化和不确定性。
例如，天气变化会引起家庭和企业的用电需求发生波动，而季节性的负荷变化则会对电网的稳定性产生挑战。
了解电力负荷的动态变化趋势对于电力系统的规划和调度至关重要。
电网故障的发生是另一个重要的动态行为。
故障可以是电力设备的短路、断开或者其他异常情况，这会导致电网的局部或者整体运行出现问题。
例如，一条输电线路的短路故障可能导致周边地区的电力中断，而变压器的损坏可能会引发设备连锁故障。
通过建立电力系统的动态模型，可以预测故障的发生和传播路径，提前进行故障处理，减少故障对电力系统的影响。
二、电力系统的动态建模电力系统的动态建模是通过数学和物理方法，把电网中的各种动态行为用模型进行描述。
在建模过程中，需要考虑电力设备之间的连接关系、能量传输以及系统中的控制和保护机制等因素。
电力系统的动态建模可以采用多种方法，其中最常见的方法之一是基于微分方程的状态空间模型。
该模型能够描述电力系统中各种元件的动态行为和相互作用。
例如，发电机的机械运动方程、电动机的电磁方程以及线路元件的电流与电压关系等。
通过求解这些微分方程，可以获得电力系统在不同时间点上的状态。
此外，电力系统的动态建模还可以采用基于概率和统计的方法。
这种方法通过收集和分析大量的实际运行数据，建立电力系统动态行为的概率模型。
研究电力系统动态仿真中的继电保护建模
研究电力系统动态仿真中的继电保护建模电力系统发展迅速，同时也面临着很多问题。
针对目前电力系统普遍缺少对继电保护模型的系统化建模以及准确描述继电保护器件的动态特征等问题，本文通过分析电力系统动态仿真中继电保护模型的现状，对继电保护模型的建模方法进行综合分析，在虚拟继电器的基础上进而提出继电保护模型的建模方法。
文中系统地介绍了逻辑层次清晰的建模方法，并且有效实现了电力系统中的继电保护模型的动态仿真模拟，以期为相关继电保护领域提供可参考的资料。
【关键】电力系统;动态仿真;继电保护;建模方法1、引言电力系统运行过程的稳定，直接关系到社会经济发展以及居民生活的用电需求，而继电保护装置作为电力系统中最关键的组成之一，其安全稳定运行能够避免发生大规模的电力故障。
继电保护装置，不仅能快速分析排除发生故障的器件，还能维护电力系统的稳定运行。
但是，目前对于继电保护装置的系统化研究缺少相应的分析工具，进而导致无法描述继电保护装置在发生电力系统故障时起到的真实作用以及其动态行为对于电力系统的稳定运行的影响。
因此，建立电力系统动态仿真中的继电保护模型来真实描述其作用，这对于提高电网的稳定性具有非常重要的作用。
本文在虚拟继电器的基础上，研究了电力系统中动态仿真中的继电保护模型，并提出了一种逻辑层次分明、逻辑清晰的建模方法，对继电保护器件进行分层次的建模，有效的降低了继电保护模型的建立的复杂性。
另外，该建模方法还能降电网故障时的动态特征真实系统地反映，对维护电力系统的稳定性研究起到重要的作用。
2、电力系统仿真程序中继电保护模型的发展现状对于动态仿真中的继电保护模型，并未完全应用于电力系统，部分电力系统仍然依据设定的时间来对开关进行控制实现对电网的保护作用，而少部分电力系统仿真程序提供了简单的模型，进而对电力系统进行简单的保护功能。
目前，电力系统仿真程序软件中主要包含PSASP、BPA、PSS/E、NETOMAC以及EUROSTAG等，各仿真软件发展状况不同，具体现状如表1所示。
电气工程中的电力系统动态建模与仿真
电气工程中的电力系统动态建模与仿真在当今社会，电力作为支撑现代文明的基石，其稳定、高效的供应对于经济发展和人们的日常生活至关重要。
电气工程中的电力系统动态建模与仿真技术，作为保障电力系统安全、稳定、经济运行的重要手段，正发挥着日益关键的作用。
电力系统是一个极其复杂且庞大的系统，它由发电、输电、变电、配电和用电等多个环节组成。
为了深入理解电力系统的运行特性，预测其在不同工况下的动态行为，以及优化系统的设计和运行策略，我们需要借助电力系统动态建模与仿真技术。
电力系统动态建模，简单来说，就是将电力系统中的各种元件和设备，如发电机、变压器、输电线路等，用数学模型来描述其电气特性和动态行为。
这些数学模型通常基于物理定律和工程经验，通过一系列的方程和参数来表达。
例如，发电机的模型通常包括其电磁特性、机械运动特性以及控制系统的特性等。
而输电线路的模型则需要考虑电阻、电感、电容等参数，以及线路的分布特性。
在建立数学模型时，需要对实际的电力系统进行合理的简化和假设。
这是因为电力系统的复杂性使得完全精确的模型难以建立和求解。
通过适当的简化，可以在保证一定精度的前提下，大大降低模型的复杂度，提高计算效率。
然而，简化也需要谨慎进行，过度的简化可能导致模型无法准确反映电力系统的实际行为，从而影响分析和决策的准确性。
有了数学模型，接下来就是进行仿真。
电力系统仿真就是利用计算机技术，按照一定的算法和步骤，对建立的数学模型进行求解，以得到电力系统在不同条件下的运行状态和动态响应。
通过仿真，我们可以模拟电力系统在正常运行、故障发生、设备投切等各种情况下的电压、电流、功率等参数的变化，从而评估系统的稳定性、可靠性和经济性。
在电力系统仿真中，常用的算法包括时域仿真算法和频域仿真算法。
时域仿真算法直接求解电力系统的微分方程和代数方程，能够较为准确地反映系统的暂态过程，但计算量较大，适用于小规模系统和短时间的仿真。
频域仿真算法则通过将电力系统的方程转换到频域进行求解，计算效率较高，适用于大规模系统的稳态分析和小信号稳定性分析。
电力系统故障时继电保护装置动态特性的数字仿真分析
电力系统故障时继电保护装置动态特性的数字仿真分析摘要：本文提出了一种计算机软件，它可以对任何继电保护装置的结构进行模拟，该软件和电力系统的动态模拟或者是其它的故障再现设备相比就有很多的优点，比如成本低、省时以及灵活性好等。
文中主要对该计算机软件的仿真原理、结构、功能以及特点等进行了分析。
关键词：电力系统；继电保护；动态特性；数字仿真在电力系统发生故障时，其运行的安全性以及可靠性在很大程度上会受到继电保护动态特性的影响，但是在实验室里面却无法准确的将真实情况表现出来。
当前解决此类问题的方法主要有两种，一种是通过电力系统动态模拟装置对故障进行模拟，校验继电保护，该种方法是最传统的方法具有灵活性差、费时费力、成本高等不足；另外一种是通过故障再现设备实现故障期间电压以及电流数字量向模拟量的转换，并在博爱和继电器中将其输入进而对它的动作行为进行观察。
该种方法必须要与故障再现以及测试设备，其是非常昂贵的，而且对装置内部程序的逻辑以及元件配置情况无法观察，只对已有的设备具有适用性。
文中所提出软件对可以实现任何继电保护装置元件及其组成系统的模拟，使用EMTP对故障期间的相关数据进行仿真，对其动态特性进行校验。
该种方法可以随意改变保护装置的结构、电力系统的结构、故障地点以及故障类型等。
对现有的或者是正在研制中的保护装置都具有适用性，它几乎有成本低以及效率高等优点。
文中的软件采用了Wisual C++6.0语言作为开发工具。
软件的动态仿真原理分析使用程序模块来实现继电保护装置包括电压元件、电流元件、阻抗元件、功率方向元件、时间元件、差动元件以及各种逻辑元件在内的各种功能元件。
仿真时将这些功能元件通过图形操作来组成软件框图；对正在研制的保护装置或者是即将投入运行的保护装置进行校验时，根据投入运行电力系统的结构以及参数，通过EMTP仿真获得相关的参数值并将其输入到保护软件框图的测量元件当中，对保护元件的动作以及它们之间的时间配合关系进行观察，最后就可以观察到保护装置整体的动作情况；对于已经投运的保护装置，对故障的原因分析分方法和以上的方法是一样的。
继电保护仿真模型的设计
TECHNOLOGY TREND1继电保护仿真研究的目的计算机仿真是一门综合了计算机科学、数学、自动控制理论等知识的综合性学科。
作为一项重要的分析工具和研究手段，计算机仿真技术在各种理论研究和工程领域中被广泛使用。
在电力系统中，计算机仿真可以作为理论研究的辅助工具，也可以通过模拟真实装置、设备的运行，发现和解决设备运行中可能出现的问题。
多年来，国内外继电保护工作者一直致力结合计算机技术进行继电保护的研究工作。
比如用计算机计算超高压电网主、后备继电保护定值，以及应用计算机仿真来检验保护定值的准确性。
它提出了关于各级保护配合方面的仿真以及非正常方式、死区故障的仿真，值得借鉴，主要针对元件保护的动作行为进行数字仿真的有建立电网中变压器故障计算模型，引用数字仿真技术，并对相关的变压器微机保护动作行为进行分析。
人机交互的继电保护仿真系统，它指出电力系统继电保护计算机仿真降低了对继电器试验和对继电器动作行为分析的困难，使得一些无法用物理仿真实现的检验继电保护装置在各种简单和复杂故障条件下的动作行为成为可能。
基于断路器动作逻辑判断的仿真系统，解决了困扰整定计算工作多年的计算出的整定值在系统故障前无法验证其正确与否的问题，同时可以进行故障中继电保护装置动作行为的分和事故预想。
2继电保护仿真系统的总体设计要求2.1仿真系统的基本要求仿真系统的目的是建立仿真模型模拟真实的保护装置，提供给使用者电网中保护装置的情况，从而有利于进一步研究。
从建立继电保护装置的仿真系统的目的出发，对仿真系统设计提出了一些基本要求：1）真实性：根据真实系统的设置，建立仿真系统的保护模型，在故障时能够正确的模拟保护装置的动作行为；2）灵活性：可以很方便地修改保护的逻辑视图，查看和改变保护装置的参数；3）一致性：当保护动作或者操作改变保护状态时，能及时给出明确的提示；4）实用性：可以设置各种故障，校验保护整定值的正确性；5）统一性：因为保护装置种类繁多，不同厂家的产品有不同的原理配置，这就需要建立统一的仿真模型，可以轻易的模拟不同类型、不同厂家生产的装置；6）易扩展、易维护：由于个人精力、经验有限，不可能在短时间里建立起所有类型装置的仿真模型，加上对保护新原理的研究不断发展，新型的保护出现，需要在仿真系统可以很容易加入新的保护原理、扩展保护类型，而不需要改变系统的程序主体部分。
继电保护的UML建模及其转换
继电保护的UML建模及其转换韩爱稳1,张纪平2(1.邢台勘探设计院,河北邢台054001; 2.华北电力大学电气工程学院,河北保定071003)摘要:A ll oy是一种具有简洁语法结构的形式语言(f o r m al language),它能够对众多不同类型的系统建模、规范并进行自动化分析。
而作为半形式语言(se m i-f o r m al language)的UM L(U n ifiedM odelling Languag e),是一种用于对软件系统进行描述、可视化和构架,并用于商业建模的语言。
它作为一种对基于对象的系统进行建模、规范和执行的事实上的标准,已经被软件工程界所广泛接受。
利用这两种语言各自的优势,提出了设计继电保护离散动作行为的UM L模型的思想,并以三段式电流保护为例进行分析与建模,最后对其转化为A ll oy 模型以及对转化后的模型实施各种分析进行了论述。
关键词:UM L; 保护装置; 离散事件; OCL; A lloy; 模型转换中图分类号:TM774 文献标识码:A 文章编号:1003 4897(2006)12 0010 040 引言由于UML(U nified M odelli n g Language)[1]语言自身能够对基于对象的系统进行建模、规范并执行的特点,它已经成为事实上的标准而被工业界、科技界和应用界广泛支持与接受。
因此,用UML对继电保护装置的动作行为进行建模,不但较为直观,也有利于对保护的过程进行深入理解和分析。
但由于UM L语言本身是半形式(se m i for m a l)的,而用形式的(for m al)方法进行建模将更有利于提高系统的稳定性,同时也能够对系统进行验证和自动化分析,所以,当前将UML模型转换为形式语言的必要性已经得到广泛的关注。
先后出现了一些转换工具,这些工具可将UML的模型系统转换为Z、Ob j e ct Z或者PetriN ets等建模语言,从而以形式的语言进行分析。
电力系统继电保护动态性能仿真软件
“电力系统继电保护动态性能仿真软件”诚招合作伙伴一、继电保护动态性能仿真软件使用围（1）对于运行中不正确动作的保护装置可应用故障录波器录取的实际故障电压和电流数据复现故障过程，对该装置的工作原理、动作方程、动作特性和定值进行慢动作的校验，可仔细找出这些方面存在的问题和造成不正确动作的原因。
如果通过验证排除了这些方面的问题，即可证明问题出在装置的硬件，从而缩小了故障查找的围；（2）对于拟选购的保护装置，可用被保护设备安装处历史的故障录波数据对其工作原理、动作方程、动作特性和定值进行慢动作的测试和分析，查看该保护装置是否满足本系统的要求；也可用大量EMTP故障仿真数据对该保护装置进行测试，查看在系统运行方式和参数改变时该保护装置的适应能力。
例如对距离保护可查看对各种过渡电阻、各种系统阻抗（运行方式）、各种振荡周期、电流互感器（CT）饱和以及各种负荷阻抗的适应能力。
对于变压器差动保护也可查看不同合闸时刻的各种励磁涌流、CT饱和、负载下改变分接头以及其他原因造成的不平衡电流对保护的影响；（3）可将现场录波数据（三相电压和电流）同时显示出来，用于直观地进行故障分析和保护装置动作正确性地判断；（4）对教育培训部门（或者电力院校）可用此仿真软件开设“继电保护动态性能数字仿真”实验课，输入各种保护的动作方程、绘制各种保护的动作特性、对已知被保护设备情况进行整定，然后用EMPT故障仿真数据进行试验，研究各种系统参数改变时对保护工作的影响。
例如对于距离保护可试验各种动作特性承受过渡电阻的能力、躲系统振荡的能力、躲最大负荷的能力等。
尤其是可试验故障数据中的谐波造成保护的动态超越和过渡电阻造成保护的静态超越等难以用其他简单方法试验的问题。
对于变压器差动和母线差动保护可试验各种制动特性抵御CT饱和造成的不平衡电流的能力，试验在区经大过渡电阻短路而两侧系统电势摆开角度较大时各种制动方式保护的灵敏度。
总之，在课堂上所讲述的理论分析结论都可用此动态仿真软件加以验证。
电力系统动态建模与仿真技术研究
电力系统动态建模与仿真技术研究随着电力系统的规模不断扩大和复杂度不断增加，对于电力系统的可靠性和稳定性要求也越来越高。
因此，电力系统动态建模与仿真技术的研究成为了当今电力领域的热点之一。
本文将探讨电力系统动态建模与仿真技术的研究进展、应用领域以及未来发展趋势。
一、电力系统动态建模技术的研究进展电力系统动态建模技术主要是通过对系统的特性进行数学建模，将电力系统的动态行为转化为数学方程，以实现对系统的动态响应进行模拟和预测。
该技术的核心任务是准确描述电力系统的动态特性和电磁特性，为电力系统的稳定运行提供科学依据。
在电力系统动态建模技术的研究中，最常用的方法是采用微分方程组或差分方程组描述系统的动态行为。
传统的动态建模方法主要基于物理方程和实验数据，通过对系统的分析得到数学模型。
如功率平衡方程、电机方程、传输线方程等。
这些方法虽然能够较为准确地描述电力系统的动态特性，但其缺点是计算量大、收敛速度慢，并且对系统的响应能力有一定的限制。
随着现代计算机技术的快速发展，基于物理方程的动态建模方法逐渐被基于仿真技术的动态建模方法所取代。
利用仿真软件，可以更加方便快捷地对电力系统进行建模和仿真。
常用的电力系统仿真软件有PSS/E、PSCAD等。
这些软件不仅提供了一套完整的电力系统模型库，还能够进行稳定性分析、暂态分析、短路分析等多种仿真计算。
相比传统的动态建模方法，基于仿真软件的电力系统动态建模技术具有计算速度快、准确性高、便于使用等优点。
二、电力系统动态仿真技术的应用领域电力系统动态仿真技术在电力行业中有着广泛的应用。
主要体现在以下几个方面：1. 电力系统稳定性分析电力系统稳定性是评估系统抗击扰动和恢复稳定状态的能力。
通过电力系统动态建模和仿真技术，可以分析系统在不同负荷和故障情况下的稳定性，预测系统在各种工况下的暂态响应。
这对于电力系统的规划和运行具有重要意义。
2. 电力系统故障分析电力系统故障是指系统中发生的电气故障，如短路、开路等。
电力系统继电保护动态性能仿真软件
“电力系统继电保护动态性能仿真软件”诚招合作伙伴一、继电保护动态性能仿真软件使用围（1）对于运行中不正确动作的保护装置可应用故障录波器录取的实际故障电压和电流数据复现故障过程，对该装置的工作原理、动作方程、动作特性和定值进行慢动作的校验，可仔细找出这些方面存在的问题和造成不正确动作的原因。
如果通过验证排除了这些方面的问题，即可证明问题出在装置的硬件，从而缩小了故障查找的围；（2）对于拟选购的保护装置，可用被保护设备安装处历史的故障录波数据对其工作原理、动作方程、动作特性和定值进行慢动作的测试和分析，查看该保护装置是否满足本系统的要求；也可用大量EMTP故障仿真数据对该保护装置进行测试，查看在系统运行方式和参数改变时该保护装置的适应能力。
例如对距离保护可查看对各种过渡电阻、各种系统阻抗（运行方式）、各种振荡周期、电流互感器（CT）饱和以及各种负荷阻抗的适应能力。
对于变压器差动保护也可查看不同合闸时刻的各种励磁涌流、CT饱和、负载下改变分接头以及其他原因造成的不平衡电流对保护的影响；（3）可将现场录波数据（三相电压和电流）同时显示出来，用于直观地进行故障分析和保护装置动作正确性地判断；（4）对教育培训部门（或者电力院校）可用此仿真软件开设“继电保护动态性能数字仿真”实验课，输入各种保护的动作方程、绘制各种保护的动作特性、对已知被保护设备情况进行整定，然后用EMPT故障仿真数据进行试验，研究各种系统参数改变时对保护工作的影响。
例如对于距离保护可试验各种动作特性承受过渡电阻的能力、躲系统振荡的能力、躲最大负荷的能力等。
尤其是可试验故障数据中的谐波造成保护的动态超越和过渡电阻造成保护的静态超越等难以用其他简单方法试验的问题。
对于变压器差动和母线差动保护可试验各种制动特性抵御CT饱和造成的不平衡电流的能力，试验在区经大过渡电阻短路而两侧系统电势摆开角度较大时各种制动方式保护的灵敏度。
总之，在课堂上所讲述的理论分析结论都可用此动态仿真软件加以验证。
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电力系统动态仿真中的继电器保护建模
目前，我国所使用的电力系统在继电保护模型方面所开展的研究还属于初级阶段，深入性不够，不能够较为真实的对继电保护元件所具有的控制规律以及可能出现的级联故障进行良好的处理。
对于这种情况来说，在电力系统中建立起同实际继电保护具有一致动作特征的模型将较大程度的对仿真准确性以及真实性进行提升，这无论是对于非线性电力系统特性机理的研究还是对电力系统所具有的稳定性分析都具有着非常重要的作用。
在本文中，以面向对象的建模思想通过分层的形式对继电保护设备进行建模，在较大程度降低建模复杂程度的同时使所建立起的模型仿真程序能够更为准确的对电力系统在运行受到扰动后所具有的动态特性进行反映。
1 继电保护建模方式
1.1建模思路
对于常规继电保护系统来说，其所具有的结构层次如图1 所示。
从图1 中，我们可以了解到，对于继电保护系统来说，我们可以将其以逐层的方式分解为多种具有基本保护功能的元件。
而从这里我们也可以认识到，对功能元件进行建模同直接对保护装置或者继电保护系统进行建模来说具有着更为容易
的特点。
而从另一个角度来讲，在电力系统中，元件所具有的保护主要为高频保护以及差动保护，这部分保护类型具有着更为成熟的运行原理以及可靠性。
同时，由于主保护在实际动作中所需的时间往往较短，这对于中长期动态以及机电暂态的仿真情况来说则可以在不对仿真精确度产生影响的情况下适当的进行简化。
而使用断路器对保护进行模拟的方式则能够具有着更好的准确性。
1.2虚拟继电器
对于电流继电器来说，其是对电流保护功能进行实现的一个基本元件，同时也是对电气量动作进行反映的一个继电器类型。
其在实际运行中的运行原理为：当其中的输入电流值同动作电流相比较高时，继电器将在第一时间产生动作，并将触电进行闭合，而当继电器发生动作之后、且电流大小同返回电流相比较小时，继电器则会发生返回动作，并在其返回的同时使触电也会重新被打开。
从这个操作过程中，则可以了解到对于电流继电器来说，其所发生的动作行为同其所具有的返回电流以及动作电流具有着非常密切的联系，而我们也可以将这两种电流形式视为继电器所具有的参考源。
而在实际工作开展时，这种参考源则可以通过常数或者定值的方式出现，而其他类型的继电器除了在电流的输入量方面同电流继电器存在一定的区别之外，其他原理则完全一致。
同时，对于虚拟继电器来说，其同常规形式一样，所具有
的输出触电也可以分为常闭以及常开这两种类型。
如果触电为常开状态，那么当输入值同参考元相比较大时，触点则会发生闭合，如果相比较小，触点则又会断开。
而对于常闭触电来说，其所具有的操作形式则同常开方式正好相反。
1.2.1输入继电器对于输入继电器来说，其是一种基于输入量的虚拟继电器，在实际应用中负责对输入量在保护中所具有的行为特征进行描述。
其中，输入量不仅可以是从电压、电流等直接从仿真程序中所得到的输入量，也可以是方向、差流以及阻抗的其他状态量以及间接输入量。
同时，其在通过一定计算后得到的输入量也会在对参考源进行判断的基础上看其是否能够满足动作行为特征，这也是该种保护算法在实际动态仿真过程中所具有的一种体现方式。
1.2.2时间继电器该继电器能够较好的对保护逻辑中的计时器进行模拟，并当其输入值为1 时继电器则能够具有闭合触点。
而当输入信号消失之后，继电器的触点则会断开。
而在这个过程中，该继电器所具有的参考源则为时间常数或者时间定值。
1.2.3脉冲继电器同上述我们所提到的时间继电器相比而言，该种继电器的保持时间可以根据实际需求进行设置。
当输入条件消失之后，继电器触点则能够在整定的全过程中保持为闭合状态，同时，该类继电器所具有的参考源也为时间常数或者时间定值。
1.3配置表
在我们之前所进行的描述中，我们可以认识到参考源可以作为常数或者定值的方式出现，而为了能够对虚拟继电器所具有的特性进行进一步的确定，我们则特别通过配置表的形式对参考源同继电器间所具有的映射关系进行描述。
从表1 我们可以看到，表的左侧对继电器的名称、触点属性以及序号进行了标示，而在右侧则显示出了继电器所具有的单位、名称以及数值。
当继电器输入电流的值大于定制时，继电器触点则会立即发生闭合。
1.4逻辑操作
在该继电保护模型中，输入继电器所具有的逻辑关系必须在“或”和“与”之间，而其他类型的继电器则可以具有自保持、输出、复位以及跳转这几种逻辑操作。
1.4.1输出操作
该操作主要负责输出，并在整个过程中受到输入影响，
当输入消失时该输出也会消失；
1.4.2自保持操作
该操作主要对继电器进行自保持操作，在触发之后则不会再受到输入影响。
只有继电器实现复位操作之后才会收回操作；
1.4.3复位操作
该操作是继电器的复位操作，能够同之前的自保持操作以
配对的方式进行使用；
1.4.4跳转操作
该操作为系统的跳转语句，主要用于不同逻辑条件的选择。
2 结束语在上文中，我们对电力系统动态仿真中的继电器保护建模进行了一定的研究，具有一定的现实操作意义，能够在对继电保护动态仿真计算实现的同时更好的便于用户能够对该模型功能进行扩充与修改。