繼電保護(hù)仿真實(shí)訓(xùn)軟件在整定計(jì)算與動(dòng)作行為校驗(yàn)中的用法
繼電保護(hù)課程的兩難在于：原理講解容易，動(dòng)作過(guò)程卻很難在課堂上復(fù)現(xiàn)，因?yàn)橐淮握鎸?shí)的保護(hù)動(dòng)作意味著電網(wǎng)出現(xiàn)了故障。繼電保護(hù)仿真實(shí)訓(xùn)軟件把故障設(shè)置、定值整定和動(dòng)作報(bào)告放在同一個(gè)平臺(tái)上，讓學(xué)生反復(fù)經(jīng)歷從計(jì)算到驗(yàn)證的完整鏈條。某電力類院校在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生能推導(dǎo)保護(hù)定值公式，卻對(duì)上級(jí)與下級(jí)保護(hù)之間的配合關(guān)系說(shuō)不清楚，根因是缺少一個(gè)能直觀看到配合失效后果的環(huán)境。
保護(hù)定值的分層配合關(guān)系
按《3kV~110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》DL/T 584-2017 的思路，保護(hù)定值需要在靈敏度與選擇性之間取得平衡。上級(jí)保護(hù)的整定值通常高于下級(jí)，動(dòng)作時(shí)間也相應(yīng)延長(zhǎng)，形成時(shí)間級(jí)差。實(shí)訓(xùn)軟件可讓學(xué)生為同一條線路的兩端分別整定，再設(shè)置末端故障，觀察哪一側(cè)先動(dòng)作。當(dāng)時(shí)間級(jí)差設(shè)置過(guò)小或靈敏系數(shù)不足時(shí)，軟件會(huì)呈現(xiàn)越級(jí)跳閘或保護(hù)拒動(dòng)的結(jié)果。
靈敏系數(shù)是配合計(jì)算中的關(guān)鍵量。相關(guān)規(guī)定要求主保護(hù)的靈敏系數(shù)滿足一定下限，后備保護(hù)的要求相對(duì)寬松。學(xué)生在軟件中改變運(yùn)行方式時(shí)，會(huì)看到同一套定值在不同方式下的靈敏系數(shù)變化，進(jìn)而理解為什么定值必須按可能出現(xiàn)的不利方式校驗(yàn)，而不能只用正常運(yùn)行方式算一遍就算完成。這一認(rèn)識(shí)對(duì)后續(xù)從事整定工作有直接影響。
故障類型設(shè)置與錄波分析
軟件應(yīng)支持相間短路、單相接地、兩相接地等故障類型的設(shè)置，并可指定故障位置、過(guò)渡電阻與故障持續(xù)時(shí)間。過(guò)渡電阻的存在會(huì)使測(cè)量阻抗發(fā)生偏移，導(dǎo)致距離保護(hù)的動(dòng)作范圍縮小。學(xué)生通過(guò)調(diào)整過(guò)渡電阻大小，可以觀察保護(hù)動(dòng)作邊界的變化，理解高阻接地故障為什么是保護(hù)配合中的難點(diǎn)之一。
錄波分析則是把動(dòng)作過(guò)程量化。仿真輸出的錄波文件通常遵循 COMTRADE 格式，學(xué)生可在分析工具中查看電流電壓波形、開(kāi)關(guān)量變位與保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。教學(xué)中可要求學(xué)生從錄波中讀出故障起始時(shí)刻、保護(hù)啟動(dòng)時(shí)刻與斷路器跳閘時(shí)刻，計(jì)算保護(hù)動(dòng)作時(shí)間并與定值比較。這樣一次完整的數(shù)據(jù)分析訓(xùn)練，比反復(fù)抄寫保護(hù)配置表更有價(jià)值。
二次回路極性核對(duì)訓(xùn)練
保護(hù)裝置的測(cè)量準(zhǔn)確性依賴電流互感器的接線極性。極性接反會(huì)使差動(dòng)保護(hù)在正常運(yùn)行時(shí)就產(chǎn)生差流，甚至造成誤動(dòng)。軟件可設(shè)計(jì)極性核對(duì)任務(wù)，讓學(xué)生在虛擬裝置上測(cè)量各相電流相位，判斷接線是否正確并給出整改方案。任務(wù)中可預(yù)設(shè)幾組極性錯(cuò)誤，包括單相反接與兩相互換，讓學(xué)生逐一排查，這種排查能力在變電站驗(yàn)收中相當(dāng)實(shí)用。
二次回路訓(xùn)練還包含與安全自動(dòng)裝置的配合。按《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》GB/T 14285-2006 的要求，保護(hù)與自動(dòng)裝置的整定需要協(xié)調(diào)，避免在系統(tǒng)擾動(dòng)時(shí)出現(xiàn)相互抵消的動(dòng)作。軟件可設(shè)置在系統(tǒng)振蕩與短路同時(shí)發(fā)生的情形，讓學(xué)生觀察保護(hù)是否正確閉鎖，理解振蕩閉鎖功能的設(shè)計(jì)意圖。
保護(hù)動(dòng)作報(bào)告的判讀
真實(shí)變電站的保護(hù)動(dòng)作報(bào)告包含大量信息，從啟動(dòng)元件到出口元件逐級(jí)標(biāo)注。教學(xué)上可把一份完整的動(dòng)作報(bào)告作為素材，要求學(xué)生按時(shí)間順序還原事故過(guò)程，指出保護(hù)動(dòng)作是否滿足選擇性與快速性要求。報(bào)告判讀中常見(jiàn)的問(wèn)題是把裝置的動(dòng)作順序與故障發(fā)展順序混為一談，教師在講評(píng)時(shí)需要專門澄清這一區(qū)別。
報(bào)告判讀之后應(yīng)安排一次綜合考核，由學(xué)生獨(dú)立完成從定值整定、故障模擬、數(shù)據(jù)錄波到結(jié)論出具的完整流程，并提交一份簡(jiǎn)明的事故分析記錄。考核評(píng)分可從定值依據(jù)是否充分、數(shù)據(jù)分析是否完整、結(jié)論與數(shù)據(jù)是否對(duì)應(yīng)三個(gè)維度進(jìn)行。這種考核方式與崗位上的實(shí)際工作內(nèi)容較為接近，學(xué)生也更容易理解各門專業(yè)課之間的關(guān)聯(lián)。
軟件訓(xùn)練不能替代現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，但可以顯著提高現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)的效率。把仿真安排在與變電站實(shí)習(xí)同一學(xué)期，讓學(xué)生先在軟件中見(jiàn)過(guò)保護(hù)動(dòng)作的全過(guò)程，再到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)照實(shí)際裝置，認(rèn)識(shí)裝置面板、壓板和端子的位置，實(shí)習(xí)中的觀察會(huì)更有針對(duì)性，提問(wèn)的質(zhì)量也會(huì)明顯不同。