摘要：RTDS(Real Time Digital System)能够比较真实的反映实际电力系统的故障性征，且较模拟动模试验系统，有易于控制故障工况、故障可重现等优点，使其在高压线路保护装置的研制及开发过程中发挥着重要的作用。本文介绍高压线路保护装置动模测试的模型及要求的同时，着重分析了当前高压线路保护装置研究的几个难点，并就此给出了我们在研制新一代高压线路保护产品DF3621中的处理策略和方法。大量的RTDS试验表明：DF3621对于特殊工况、转换性故障等方面表现良好，装置整体性能可靠，能够满足高压线路对保护的要求。此装置还有待于现场试运行的进一步考验。
关键字：RTDS，高压线路保护，振荡闭锁
1 引言
电力系统数字仿真具有不受原型系统规模和结构复杂性的限制，能够保证被研究、试验系统的安全性和具有良好的经济性、方便性等许多优点，正被越来越多的电力科技工作者所关注，并且在电力系统规划和设计、装置的研究开发、运行人员培训等领域发挥着重要的作用[1]。众所周知，电力系统保护装置，尤其是高压/超高压电网的保护装置，需要足够的可靠性，并能适应于电力系统的各种工况，在任何故障类型下具有充分的灵敏度，来快速、准确的切除故障，以确保电网稳定、设备安全。但对于要求如此苛刻的装置，在现场中仅在很短的时间动作外，长期处于不动作状态，所以可供参考的实际故障经验非常少，至于实际电网试验机会则更少。从而导致了高压电网保护装置产品一直是一个高技术含量、高门槛的行业，其开发研究中，电力系统实际经验和动模试验具有重要的地位。相比于传统的动模试验，全数字RTDS动模系统，具有模型构建方便、系统模型多、同类故障工况可重复再现等诸多方面的优点，给保护装置的开发研究提供了极其有利的手段，也从而确保了由此开发出的装置性能更加可靠。
2 RTDS动模试验系统
2.1 RTDS试验模型[2]
RTDS是由加拿大Maniloba直流研究中心(HVDC)开发的专门用于实时研究电力系统的数字动模系统，该系统中的电力系统元件模型和仿真算法建立在已获得行业认可，且已广泛应用的EMTP和EMTDC基础上的，其仿真结果与现场实际系统的真实情况是一致的。该系统已在全球多个国家和地区推广使用，我国目前也有多个单位引进了规模不等的RTDS系统。
使用RTDS进行继电保护产品试验的关键在于试验模型系统的建立。参照电力科学院的试验模型系统，结合本装置的开发定位：应用于220KV及以上电压等级的单回线路，构建了以下几种线路模型。为更加接近现场实际，使测试结果具有说服力，所有线路模型均采用分布参数模型，电压等级为500kv。
·单电源空载长线模型(I)
无穷大电源带400km单回架空线路，无穷大电源短路容量为3000MVA。主要用于测试距离保护的暂态超越性能。
·双电源双回线长线模型(II)
仿真系统模型入图1所示。被测保护装置P1和P2分别安装在NL1线路的N侧和L侧，保护所需的线路电压信号由500kV/0.1kV的电容式电压互感器提供，保护所需的线路电流信号由1250A/1A的电流互感器提供。
我们开发的线路保护装置DF3621定位于高压/超高压电力系统，基本配置：以纵联距离保护为主，三段式距离保护、阶段式零序保护和反时限零序保护为后备保护，以及完善的辅助功能的成套保护装置。装置采用先进、可靠的软件平台，硬件平台采用32位CPU+DSP模式，为保护整体性能提供了可靠基础;保护原理完备、先进，在吸收目前国内同类保护产品优点的基础上，增加了自适应、模式识别等一些成熟的研究成果，从而使此装置在满足目前保护装置基本要求的前提下，对特殊工况时的故障也具有另人满意的结果。
此次RTDS试验属于研制阶段的手段，所以试验项目在完全包括电力科学院所有检测项目，以及部分网局相关标准的前提下，我们又增加了一些试验内容：复故障、特高阻(大于300 )接地故障、振荡中经过渡电阻接地故障、CT严重饱和工况等。DF3621的基本测试结果如表1所示。
表1 RTDS试验结果
Tab.1 RTDS Test Results
其他项目如：PT断线、CT断线及饱和、手合空载线及故障线路等也作了充分的测试。经过上千次的试验表明：DF3621高压线路保护装置各项指标均能满足要求，性能稳定可靠，对于特殊工况下的故障反应也得到了比较满意的结果。
3 高压线路保护装置的几个难点[3~6]
我国的微机保护产品从投入现场实际到现在已有十几年的历史了，在完成其之前集成保护所有功能的基础上，就保护功能而言真正性能提高的幅度不大，也可以说就保护原理而言未能充分发挥微机的优势。尤其是目前随着软、硬技术的飞速发展，一些研究成熟的高级算法、智能化分析方法等完全可以引入的保护中。当然保护装置的开发以可靠为首，我们也正是本着这一原则，就目前保护装置解决不太理想的地方进行了试验性尝试。也希望同时引起同行对此类问题的关注。
3.1 状态识别及自适应
严格的讲状态识别及自适应涉及很多方面，限于篇幅及本文的侧重点，就几个主要方面提出予以探讨。目前国内的保护装置，启动元件动作后，后续的故障处理过程是按照启动时刻为基准展开的，如突变量启动后相继执行快速段、稳态阶段、振荡闭锁阶段、跳闸后阶段以及非全相阶段，其他的内容如PTDX、加速则包含于其中。应该说此种方案是不合理的，我们所制定的保护处理方案是针对于保护装置之外的一次、二次的状态而言的，除了简单的单一性故障，程序处理和系统状态相符合，大多数会导致不一致从而影响保护整体性能。列举几例如下：
· 启动元件为保证各种可能故障下都能动作，整定的灵 敏度非常高，所以启动元件动作往往并非是故障的真实 发生时刻;距离保护为兼顾近端故障快速切除和末端暂 态超越不超标一般采用快速段保护以启动时刻为基准阶 段放开保护范围的方法，此策略势必导致的结果是暂态 超越试验动作时间不会太快，另外对于小扰动导致启动 后一段时间发生的故障势必可能出现暂态超越超标。
· 目前微机距离保护一般采用短时开放，150ms后(以启动时刻为基准)后进入振荡闭锁处理模块，通过增加条件来开放保护。应当说此方案侧重于可靠性考虑，对于我国的电网稳定等方面具有积极的实用意义。但仅通过突变量启动元件动作后150ms来运行振荡闭锁程序，应当说此元件过于灵敏，从而导致系统稳定情况下，小扰动导致启动后，再发生故障导致保护延时动作。
