一种基于Simulink仿真的配电网三级保护整定计算方法

摘要

本发明提供了一种基于Simulink仿真的配电网三级保护整定计算方法，通过建立配电网“出线+分支+分界”三级继电保护协调配合模型，明确每一级开关整定计算原则，利用Matlab回调函数令用户输入开关参数，并实现对调用的数值的计算，创建仿真模型生成配电网拓扑图，通过判断该开关保护定值与其上下级开关的保护定值的配合情况及故障发生时开关保护动作情况，选择返回修改开关整定计算原则或生成相应的算稿和定值单下发检修工区。本发明摆脱了人工计算，避免效率下降和准确性降低，方便技术人员对计算正确性进行核算，利于后续的分析和数据的储存。

权利要求

1.一种基于Simulink仿真的配电网三级保护整定计算方法，其特征在于，包括步骤：I）建立配电网“出线+分支+分界”三级继电保护协调配合模型，明确每一级开关整定计算原则，包括保护段数、每段保护的保护范围及动作时间、与上下级保护定值的配合系数；

II）利用Matlab中的创建工具GUIDE进行GUI设计，创建用户图形界面；

III）编写Matlab回调函数，使得所创建的用户图形界面完成对输入编辑框的文本的调用、数值类型转换，根据第I）步中的确定的整定计算原则创建公式，实现对调用的数值进行计算并将计算结果写入文本框；

IV）向配电设备管理人员收集开关参数，按照用户图形界面静态文本框的指示，将开关参数输入到对应编辑框，通过命令按钮启动回调函数对配电网开关进行保护定值计算，实现图形用户界面的执行；

V）利用Simulink中的PSB电力系统模块库创建仿真模型，生成配电网拓扑图，将第IV）步中所述配电网开关在拓扑图上显示，并自动标注第IV）步计算出的保护定值，通过编写的回调函数计算该开关保护定值与其上下级开关的保护定值的配合情况，即定值大小是否配合、时间长短是否配合；若不配合，则返回第I）步修改开关整定计算原则；若配合，则进行下一步；

VI）通过Powergui模块进行故障电流计算，并通过决策树算法显示故障发生时开关保护动作情况：若各级开关发生不正确动作情况，则返回第I）步修改开关整定计算原则，所述不正确动作包括误动、拒动、越级动作；若开关动作均正常，能把故障隔离在最小范围内，即故障点上游第一个开关保护动作跳闸，其余开关正常运行，则生成相应的算稿和定值单；

VII）将定值单下发检修工区。

2.根据权利要求1所述的基于Simulink仿真的配电网三级保护整定计算方法，其特征在于，步骤I中所述整定计算原则包括保护段数，每段保护的保护范围及动作时间，与上、下级保护定值的配合系数。

3.根据权利要求1所述的基于Simulink仿真的配电网三级保护整定计算方法，其特征在于，步骤II中所述GUI设计包括参数输入和计算结果可视化显示模块。

4.根据权利要求1所述的基于Simulink仿真的配电网三级保护整定计算方法，其特征在于，步骤IV中所述开关参数包括配电开关实际负荷、所连接母线阻抗、母线至开关导线长度和型号、保护CT变比。

5.根据权利要求1所述的基于Simulink仿真的配电网三级保护整定计算方法，其特征在于，步骤V所述修改开关整定计算原则包括调整各项计算原则的优先级或者上下级配合系数。

说明书

一种基于Simulink仿真的配电网三级保护整定计算方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统配电网继电保护整定计算的技术领域，具体涉及一种基于Simulink仿真的配电网三级保护整定计算方法。

背景技术

[0002] 配电网故障是造成电网故障停电的重要因素。近年来随着配电网的建设，配电网网架结构发生了巨大变化，原有的配电网整定计算原则已经不适应这种变化，拒动、误动、
越级动作等情况时有发生。另外，配电网设备数量快速增长、配电线路改造工程多导致参数
变化频繁等问题，使得配电网继电保护整定计算、审核工作量巨大。提高配电网继电保护整
定计算的效率和准确率，是电力系统继电保护整定计算专业当前面临的重要课题，亟需一
种可操作的计算方法提升配电网故障防御能力，提高配电网的供电可靠性。

发明内容

[0003] 本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

[0004] 一种基于Simulink仿真的配电网三级保护整定计算方法，包括步骤：

[0005] I）建立配电网“出线+分支+分界”三级继电保护协调配合模型，明确每一级开关整定计算原则；

[0006] II）利用Matlab中的创建工具GUIDE进行GUI设计，创建用户图形界面；

[0007] III）编写Matlab回调函数，使得所创建的用户图形界面完成对输入编辑框的文本的调用、数值类型转换，根据第I）步中的确定的整定计算原则创建公式，实现对调用的数值
进行计算并将计算结果写入文本框；

[0008] IV）向配电设备管理人员收集开关参数，按照用户图形界面静态文本框的指示，将开关参数输入到对应编辑框，通过命令按钮启动回调函数对配电网开关进行保护定值计
算，实现图形用户界面的执行；

[0009] V）利用Simulink中的PSB电力系统模块库创建仿真模型，生成配电网拓扑图，将第IV）步中所述配电网开关在拓扑图上显示，并自动标注第IV）步计算出的保护定值，通过编
写的回调函数计算该开关保护定值与其上下级开关的保护定值的配合情况，即定值大小是
否配合、时间长短是否配合；若不配合，则返回第I）步修改开关整定计算原则；若配合，则进
行下一步；

[0010] VI）通过Powergui模块进行故障电流计算，并通过决策树算法显示故障发生时开关保护动作情况：若各级开关发生不正确动作情况，则返回第I）步修改开关整定计算原则，
所述不正确动作包括误动、拒动、越级动作；若开关动作均正常，能把故障隔离在最小范围
内，即故障点上游第一个开关保护动作跳闸，其余开关正常运行，则生成相应的算稿和定值
单；

[0011] VII）将定值单下发检修工区。

[0012] 进一步的，步骤I中整定计算原则包括保护段数，每段保护的保护范围及动作时间，与上、下级保护定值的配合系数。

[0013] 进一步的，步骤II中GUI设计包括参数输入和计算结果可视化显示模块。

[0014] 进一步的，步骤IV中开关参数包括配电开关实际负荷、所连接母线阻抗、母线至开关导线长度和型号、保护CT变比。

[0015] 进一步的，步骤V中修改开关整定计算原则包括调整各项计算原则的优先级或者上下级配合系数。

[0016] 本发明的优点在于：不仅摆脱人工计算，避免效率下降和准确性降低，而且能保证定值上下级配合，对故障情况进行仿真模拟，方便技术人员对计算正确性进行核算，并且利
于后续的分析和数据的储存。

[0017] 本发明通过分级检测和模拟故障的计算方法提高了配电网的防御能力，降低技术人员工作量，提高了整个配电网的供电可靠性。

附图说明

[0018] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

[0019] 图1为本发明实施例1的流程示意图；

[0020] 图2为实施例1中配电网开关拓扑图；

[0021] 图3为实施例1中模拟故障发生的配电网开关拓扑图。

具体实施方式

[0022] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0023] 基于Simulink仿真的配电网三级保护整定计算方法，包括步骤：

[0024] S1建立配电网“出线+分支+分界”三级继电保护协调配合模型，下分三个模块：变电站出线开关保护定值整定计算、分支开关保护定值整定计算、分界开关保护定值整定计
算，主要利用matlab编程开发一个配电网三级保护整定计算系统来实现, 明确每一级开关
整定计算原则,包括保护段数、每段保护的保护范围及动作时间、与上下级保护定值的配合
系数等。

[0025] S2利用Matlab中的创建工具GUIDE进行GUI（用户图形界面）设计，创建用户图形界面，提供参数输入的编辑框和计算结果可视化显示模块，以变电站出线开关为例，用户按照
GUI静态文本框的指示，将开关参数（如配电开关实际负荷、所连接母线阻抗、母线至开关导
线长度和型号、所带全部配电变压器容量、主变低后备限时速断、主变低后备过流、保护CT
变比、测量CT变比）的数据输入到指定编辑框。

[0026] S3 编写Matlab回调函数，使得所创建的用户图形界面完成对输入编辑框的文本的调用、数值类型转换，根据第1步中的确定的整定计算原则创建公式，实现对调用的数值
进行计算并将计算结果写入文本框。

[0027] S4 向配电设备管理人员收集开关参数，按照用户图形界面静态文本框的指示，将开关参数输入到对应编辑框，通过命令按钮启动回调函数对配电网开关进行保护定值计
算，实现图形用户界面的执行，显示速断、限时速断、过流及过负荷的保护定值。

[0028] S5 利用Simulink中的PSB电力系统模块库创建仿真模型，用户可点击命令按钮启动生成配电网拓扑图，将第4步中所述配电网开关在拓扑图上显示，并自动标注第4步计算
出的保护定值，如图2所示；通过编写的回调函数计算该开关保护定值与其上下级开关的保
护定值的配合情况，判断定值大小是否配合、时间长短是否配合；若不配合，则返回第1步修
改开关整定计算原则；若配合，则进行下一步。

[0029] S6通过Powergui模块进行故障电流计算，多次设置故障点模拟故障发生时开关保护动作情况，并通过决策树算法显示故障发生时开关保护动作情况，若各级开关发生不正
确动作情况（如误动、拒动、越级动作），则返回第1步修改开关整定计算原则；若开关动作均
正常，能把故障隔离在最小范围内，即故障点上游第一个开关保护动作跳闸，其余开关正常
运行，则生成相应的算稿和定值单。

[0030] S7 如图3所示的模拟示例来看，各级配电网开关动作正常，多次模拟均无错误后，认为设置的各级开关保护整定原则和计算的保护定值正确无误，可生成相应的算稿和定值
单，下发运维单位实际现场执行相应定值。

[0031] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。
凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的
保护范围之内。