基于MATLAB的继电保护仿真培训软件开发

供　用　电第24卷第2期

2007年4月基于MAT LAB的继电保护仿真培训软件开发

张海梁1,孙婉胜2

(1.浙江电力教育培训中心,浙江杭州　310015;2.浙江省萧山供电局,浙江杭州　311200)

摘　要:利用MA TL AB强大的图形处理能力和仿真功能,结合Delphi的快速界面开发技术,设计开发出基于Matlab后台服务器的继电保护仿真培训软件,介绍了系统总体设计,后台仿真模型搭建,前台运行界面实现。该软件实现了继电保护相关内容和原理的仿真,且操作简便,可以用于继电保护原理的培训教学,具有很好的应用价值。

关键词:继电保护;仿真软件;MA TL AB;电力系统

中图分类号:TM74;TM77 文献标识码:B 文章编号:1006-6357(2007)02-0044-02

在现代电力系统中,继电保护装置的种类繁多,

相同的,为使从事继电保护工作人员更快更好地熟悉继电保护工作原理,减少工作失误,提高工作效率,采用较先进的方法进行继电保护原理的培训教学是十分必要的。本文介绍了设计开发的基于后台MA TL AB服务器的继电保护仿真培训软件,该软件可以实现继电保护相关的各种仿真,便于加深培训人员对继电保护原理的理解,且操作简便,成本低,具有很好的应用价值。

1　系统总体设计

MA TL AB是Mat hworks公司推出的高性能的计算和可视化软件,集数值分析、矩阵运算、仿真运算和图形显示于一体。MA TLAB的Sim2 ulink中的电力系统模块库,集成了电力系统仿真需要的各种模型元件,可以实现简单的电力系统仿真,但是Simulink仿真的用户界面不是很直观,而且仿真前需要理解其设置的各种元件特性和仿真特性,对使用人员要求比较高;而Delp hi 作为目前最流行的可视化编程工具,具有编程简单,界面开发速度快,同时能够很好的实现与MA TL AB的通信。因此,采用Delp hi作为前台开发工具,采用MA TLAB作为后台仿真服务器,结合两个工具的优势,采用交互式的方法实现仿真和输出。

MA TL AB与Delp hi通信有多种方法,这里借助目前较通用的ActiveX技术。它是由Mi2 cro soft公司制定的一种独立于编程语言的组件集成协议,它不受开发环境的限制,能够在不同的环境中使用,MA TLAB和Delp hi都支持这种协议。因此可以利用ActiveX自动化服务器和自动化控制器技术,实现MA TL AB和Delp hi接口。自动化服务器是一种可以由其他应用程序编程驱动的组件,其核心是要包含一个或多个供其他程序创建和连接的接口,MA TL AB作为自动化服务器时,可以被windows平台上任何作为自动化控制器的应用程序使用[1,2]。

系统总体设计主要分为两个部分。首先在Simulink下对各种仿真进行建模,利用模块库进行搭建,完成各种仿真功能下接线图的绘制以及输出变量的设置,然后根据不同的Simulink模型图输入不同的仿真命令,通过系统剪贴板或者通过其他方式接收Simulink的仿真结果。总体设计图如图1所示

。

图1　总体设计图

2　后台仿真模型搭建

电力系统继电保护仿真培训软件主要可以实现故障仿真、保护动作仿真和其他典型暂态仿真。故障仿真包括三相故障、两相故障、两相接地故障和单相接地故障的仿真,可以输出故障点三相的电压电流波形,加深对各种故障的认识;保护动作仿真主要包括相间过流、零序过流、相间距离、接

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地距离以及高频和纵差保护,根据设置的故障和

保护功能,输出测量的电气参数波形和断路器动作情况,加深对保护原理的理解;其他典型暂态仿真主要进行过渡电阻和系统振荡等典型情况的模拟,输出各种暂态的波形。

根据仿真要求在Simulink 环境下建立仿真接线图,利用模块库中的测量元件将仿真需要输出的各种参数以变量的形式存储到MA TL AB 的工作空间中,等待前台的处理命令,仿真接线图绘制完毕保存到MA TLAB 的工作目录下,这样前台调用MA TLAB 时可以直接找到仿真需要的文件。

3　前台运行界面实现

前台界面采用直观的设计方式,左侧采用百叶窗窗体技术实现各种仿真功能部分的调用,右侧利用多文档技术实现对应仿真原理接线图、MAT 2LAB 接线图以及仿真结果的显示和仿真波形的输出。仿真软件主界面屏幕显示如图2

所示。

图2　继电保护仿真培训软件主界面屏幕显示图

以单相接地故障仿真为例,选中左侧故障仿真模块的单相接地,则右侧显示出单相接地的原理接线图和MA TL AB 接线图,通过仿真设置,可以选择输出故障点的A 相、B 相、C 相电压和电流波形。图2中为选中输出为故障点三相电压及电流波形,点击仿真,软件通过程序向后台MA T 2L AB 服务器传递仿真命令,仿真结束取得输出的结果,将波形文件传递到用户前台界面。这里采用系统的剪贴板进行图形的传递。在Delp hi 中部分比较重要的程序如下:

U ses comobj ,//引用组件接口单元

Clip brd ;//引用剪贴板属性单元

......

Var MA TL AB :Olevariant ;//声明接口类型变量MA TLAB ......

　MA TLAB :=CreateOleObject (’MA TL AB.Application ’);//启动后台MA TLAB 服务器　MA TL AB.execute (’sim mytest.mdl’);//执行仿真模型图Mytest.mdl 命令,输出变量my1到工作空间

　MA TL AB.execute (’plot (my1.time ,my1.sig 2nals.values );title (’’故障点三相电压’’)’);//在fig 2ure 中绘制三相电压图

　MA TL AB.execute (’uimenufcn (gcf ,’’Edit 2CopyFigure ’’);’);//将figure 中三相电压图拷贝到系统剪贴板中　DX J DForm.MyImage.Pict ure.Bit map.Assign (clip board );//从系统剪贴板中把仿真图粘贴到前台界面......

4　结语

利用MA TLAB 的Simulink 中的电力系统模块库对电力系统进行仿真,可使工程技术人员摆脱了依赖于自己建立数学模型进行仿真的困难局面。结合MA TL AB 和Delp hi 的优势,设计出的一款用于培训教学的继电保护仿真培训软件,充分利用了MA TL AB 强大的仿真功能和图形处理功能,以及Delp hi 的界面开发功能,达到了培

训教学的功能,仿真的建设可满足培训要求。目前该软件正在进一步完善当中,相信随着前台和后台数据信息交换的增多,将会实现基于MA T 2L AB 的更加智能的继电保护仿真软件。

参考文献

[1]　黎洪生,龚　容,陈　雷.基于MA TL AB 与VB 混

合编程的电力系统仿真设计[J ].电力科学与工程,

2004(3):44246.

[2]　韩守红,唐力伟,郑海起,等.Delphi 与MA TL AB 接

口的实现方法研究[J ].微计算机信息,2001,17

(10):45246.收稿日期:2006年8月

张海梁　硕士,主要从事继电保护方面的教学培训和科研

工作

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