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电力系统自动化设备仿真系统的研究及其应用

张信权,张宁川,凌刚,吴锦通,陆伟

(南京南瑞继保电气有限公司,江苏省南京市 211100)

摘要如何保证电力自动化设备在出厂前都能在其运行环境下进行检验和试验的问题
受到了越来越多的关注。文中在分析了各种仿真技术的基础上,提出可以通过解算简
化的数学模型和采用波形回放技术来实现提供相应的电力自动化设备测试用的仿真系
统,并介绍了这种实用仿真系统的构成框图和一般设计过程。

关键词电力系统自动化设备仿真故障波形回放

0 引言
电力系统对电力自动化设备的技术指标和产品质量的要求已越来越高,各科研单位和
制造厂家在科研上的投入也越来越多,其样机的技术指标很高,但批量生产后很多产品的
运行并不理想,这主要是在生产过程中调试、试验和检验设备不够全面所至。
不管是早期的晶体管,集成电路,还是现在的微机保护装置,其传统的生产模式和调
试方法基本上是一致的,一般采用包干制,从单板到整机调试在同一工位完成,这既影响
产品质量的一致性,又难于批量生产,效率低,而整屏的出厂检验大都采用对单屏进行人
工对线而不是对构成的保护系统进行模拟运行环境下的各种试验。
南瑞继保电气有限公司在生产质量控制手段方面做了深入的工作,为确保批量产品质
量的一致性,减少人为误差因素,提高生产效率建立了高技术的全自动生产线。所有产品
按模块分解,形成流水作业,首先进行单模块的自动测试,然后对整机进行自动试验,这
种全微机化单板测试仪和全自动微机整机试验仪的研制成功并投入使用,不但大大提高劳
动效率,而且从根本上改变了继电保护生产调试的理念,杜绝了由人为因素引起的产品质
量问题。但是,采用这种方法只能对单个设备进行检验,确保单一装置的产品质量。
然而,电力系统是一个系统工程,其自动化产品需经组屏使用,对整屏仅仅采用人工
对线是不够的,为了提高整屏质量,要求所有整屏在出厂前完成在运行环境下的各种试验。
当然,这种试验可以通过建立各种物理动态模拟试验室来加以实现,但是,建造各种动态
模拟试验室投资大、占地多、周期长、接线方式更改困难,而且也不能满足对大批量产品
进行试验的要求。因此,研究一种投资少,体积小,接线方式更改方便,并能方便操作的
实用化仿真系统显得非常重要。
本文在认真分析南瑞继保电气公司生产的电力自动化设备和各仿真技术的基础上,提
出可以通过解算简化的数学模型和采用波形回放技术来实现提供相应的电力自动化设备测
试用的仿真系统,完成各种电力自动化设备批量产品的出厂检验。

1 电力系统仿真系统
数字仿真是一门集计算机科学、计算数学、控制技术及相关专业应用的综合学科。数
字仿真是用描述真实系统/对象的数学模型来代替真实系统/对象进行试验和研究的一种专
门的技术。系统数字仿真具有独特的灵活性、试验的可控制和准确的可重复性及系统试验
的安全性和经济性等诸多优点使得这门交叉学科在许多领域中得到广泛的应用。
电力系统数字仿真
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电力系统数字仿真是将数字仿真技术应用到电力系统领域的分析、研究和试验中,是系
统仿真的一个重要分支。电力系统数字仿真在电力系统已得到广泛的应用,按其功能分主要