基于ETAP仿真軟件的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)仿真分析解析

前言電力系統(tǒng)中的各種設(shè)備,由于內(nèi)部絕緣的老化、損壞或遇有操作人員的無(wú)操作，或由于雷電、外力破壞等影響,可能發(fā)生故障和不正常運(yùn)行情況。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)就是自動(dòng)、迅速、有選擇性的將系統(tǒng)中的故障切除,或者發(fā)出各種信號(hào).電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)和產(chǎn)品質(zhì)量的要求已越來(lái)越高，各種科研單位和制造廠商在科研上的投入也越來(lái)越多?，F(xiàn)有的繼電保護(hù)設(shè)備存在調(diào)試方法效率低，調(diào)試過(guò)程復(fù)雜，認(rèn)為因素影響大，調(diào)試生產(chǎn)在同一場(chǎng)地完成設(shè)備,這造成了繼電保護(hù)設(shè)備難于批量生產(chǎn)、調(diào)試。電力系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，其自動(dòng)化產(chǎn)品需經(jīng)組屏使用,對(duì)整屏僅僅采用人工對(duì)線是不夠的，為了提高整屏質(zhì)量,要求所有整屏在出廠前完成在運(yùn)行環(huán)境下的各種實(shí)驗(yàn),相對(duì)于原來(lái)的調(diào)試方式，投資少,體積小，接線方式更改方便，并能方便操作的實(shí)用化仿真系統(tǒng)顯得非常重要,為此目的而使用繼電保護(hù)仿真技術(shù)組成的系統(tǒng)稱謂繼電保護(hù)仿真測(cè)試系統(tǒng)。繼電保護(hù)隨著電路系統(tǒng)的發(fā)展孕育而生，隨著科技的發(fā)展，保護(hù)裝置從最初的熔斷器發(fā)展到晶體管繼電保護(hù)裝置，再到日前廣泛應(yīng)用的微機(jī)保護(hù),新技術(shù)的應(yīng)用在其中起到了積極的作用。而目前電力系統(tǒng)的整定計(jì)算，多數(shù)設(shè)計(jì)及校驗(yàn)人員仍然完全靠手工計(jì)算及整定并手工繪制TCC曲線，工作耗時(shí)較長(zhǎng)，效率較低。ETAP軟件的繼電保護(hù)配合模塊是國(guó)際主流的繼電保護(hù)配合仿真軟件，該模塊可有效應(yīng)用于繼電保護(hù)整定計(jì)算，方便校驗(yàn)，并且可以對(duì)任意支路生成時(shí)間電流曲線（TCC曲線），可以仿真任意點(diǎn)故障時(shí)繼電器的動(dòng)作順序和動(dòng)作時(shí)間。本文利用ETAP軟件對(duì)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備配合進(jìn)行仿真，首先利用ETAP進(jìn)行建模，然后利用ETAP實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)輸電線路的故障仿真，進(jìn)行短路計(jì)算，獲取繼電保護(hù)整定所需要的數(shù)據(jù)，然后選取合適的保護(hù)方案，最后利用ETAP軟件進(jìn)行繼電保護(hù)仿真，校驗(yàn)方案的可行性.1.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)概述1。1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用輸電線路、變壓器、供電網(wǎng)絡(luò)和用電設(shè)備組成了供用電系統(tǒng)。在運(yùn)行過(guò)程中,供用電系統(tǒng)可能出現(xiàn)故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見(jiàn)的故障是各種類型的短路,如三相短路、兩相短路、兩相接地短路、單項(xiàng)接地短路以及變壓器、電機(jī)繞組的匝間短路等。發(fā)生故障的原因多種多樣，主要有雷擊、倒塔、鳥(niǎo)獸跨接電氣設(shè)備;設(shè)備設(shè)計(jì)、制造缺陷;安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)不當(dāng)，誤操作等.發(fā)生故障后，電流會(huì)突然增大,電壓大幅度降低，會(huì)造成以下后果：（1)故障點(diǎn)通過(guò)很大的短路電流,引發(fā)電弧,使電氣設(shè)備燒壞,通過(guò)短路電流的無(wú)故障設(shè)備，在發(fā)熱和電動(dòng)力作用下?lián)p壞或降低使用壽命。（2)系統(tǒng)電壓大幅度下降,用戶的正常工作遭到破壞，甚至損壞用電設(shè)備，影響產(chǎn)品質(zhì)量。(3）破壞電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,引起系統(tǒng)振蕩甚至使整個(gè)電力系統(tǒng)瓦解,導(dǎo)致大面積停電.1.1.1繼電保護(hù)的基本任務(wù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置是指能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)而動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置，繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)是：（1）當(dāng)電力系統(tǒng)中某電氣元件發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)，迅速,有選擇的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除,避免故障元件繼續(xù)遭到破壞,使非故障元件迅速的恢復(fù)正常運(yùn)行。（2)當(dāng)系統(tǒng)中電氣元件出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，能及時(shí)反映并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件發(fā)出信號(hào)或跳閘。原則上說(shuō):只要找出正常運(yùn)行與故障時(shí)系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征,即可形成某種判據(jù)，從而構(gòu)成某種原理的保護(hù)，且差別越明顯，保護(hù)性能越好。1。2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)與繼電保護(hù)裝置1。2。1統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)要求（1)起動(dòng)失靈的保護(hù)為線路、過(guò)電壓和遠(yuǎn)方跳閘、母線、短引線、變壓器(高抗）的電氣量保護(hù).（2）斷路器失靈保護(hù)的動(dòng)作原則為:瞬時(shí)分相重跳本斷路器的兩個(gè)跳閘線圈；經(jīng)延時(shí)三相跳相鄰斷路器的兩個(gè)跳閘線圈和相關(guān)斷路器(起動(dòng)兩套遠(yuǎn)方跳閘或母差、變壓器保護(hù)），并閉鎖重合閘.（3)失靈保護(hù)應(yīng)采用分相和三相起動(dòng)回路,起動(dòng)回路為瞬時(shí)復(fù)歸的保護(hù)出口接點(diǎn)（包括與本斷路器有關(guān)的所有電氣量保護(hù)接點(diǎn)）。（4）斷路器失靈保護(hù)應(yīng)經(jīng)電流元件控制實(shí)現(xiàn)單相和三相跳閘,判別元件的動(dòng)作時(shí)間和返回時(shí)間均不應(yīng)大于20ms。（5）重合閘僅裝于與線路相聯(lián)的兩臺(tái)斷路器保護(hù)屏（柜)內(nèi)，且能方便地整定為一臺(tái)斷路器先重合,另一臺(tái)斷路器待第一臺(tái)斷路器重合成功后再重合.（6)斷路器重合閘裝置起動(dòng)后應(yīng)能延時(shí)自動(dòng)復(fù)歸,在此時(shí)間內(nèi)斷路器保護(hù)應(yīng)溝通本斷路器的三跳回路，不應(yīng)增加任何外回路。(7）閉鎖重合閘的保護(hù)為變壓器、失靈、母線、遠(yuǎn)方跳閘、高抗、短引線保護(hù)。(8）短引線保護(hù)可采用和電流過(guò)流保護(hù)方式，也可采用差動(dòng)電流保護(hù)方式。（9）短引線保護(hù)在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)引起諧波分量和直流分量影響下不應(yīng)誤動(dòng)作（10）短引線保護(hù)的線路或變壓器隔離刀閘輔助接點(diǎn)開(kāi)入量不應(yīng)因高壓開(kāi)關(guān)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾而丟失信號(hào).對(duì)隔離刀閘輔助接點(diǎn)的通斷應(yīng)有監(jiān)視指示.1。2.2繼電保護(hù)裝置的組成無(wú)論按什么原因構(gòu)成繼電保護(hù),其裝置結(jié)構(gòu)都由三個(gè)部分組成，即測(cè)量比較部分、邏輯判斷部分和執(zhí)行部分.1。2。3繼電保護(hù)裝置的分類按保護(hù)所起的作用分類可分為：主保護(hù)，后備保護(hù)，輔助保護(hù)等.主保護(hù)是指滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)元件故障的保護(hù).后備保護(hù)是指當(dāng)主保護(hù)或斷路器據(jù)動(dòng)時(shí)用來(lái)切除故障的保護(hù)。輔助保護(hù)是為了補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能的簡(jiǎn)單保護(hù)。1。3繼電保護(hù)的基本要求c:\iknow\docshare\data\cur_work\http：\\botan\s0_.html根據(jù)繼電保護(hù)的任務(wù),對(duì)動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)要求其具有選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性.這些要求是相輔相成，相互制約的,需要根據(jù)具體的使用環(huán)境進(jìn)行協(xié)調(diào)保證.⑴選擇性:系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)有選擇地切除故障部分,非故障部分繼續(xù)運(yùn)行；⑵快速性“短路時(shí),快速切除故障這樣可以a?？s小故障范圍，減少短路電流引起的破壞;b。減少對(duì)用記的影響；c.提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性;⑶靈敏性:指繼電保護(hù)裝置對(duì)保護(hù)設(shè)備可能發(fā)生的故障和正常運(yùn)行的情況,能夠靈敏的感受和靈敏地作,保護(hù)裝置的靈敏性以靈敏系數(shù)衡量。⑷可靠性：對(duì)各種故障和不正常的運(yùn)方式，應(yīng)保證可靠動(dòng)作，不誤動(dòng)也不拒動(dòng)，即有足夠的可靠.以上對(duì)繼電保護(hù)裝置的四個(gè)基本要求是分析研究繼電保護(hù)性能的基礎(chǔ)，他們之間緊密相連，互相之間既有矛盾，又可以在一定條件下統(tǒng)一。1.4電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展不斷地注入新的活力，我國(guó)的繼電保護(hù)技術(shù)在60余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的4個(gè)階段。建國(guó)后,我國(guó)繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍從無(wú)到有，在大約10年的時(shí)間里走過(guò)了先進(jìn)國(guó)家半個(gè)世紀(jì)走過(guò)的道路。50年代，我國(guó)工程技術(shù)人員創(chuàng)造性的吸收、消化、掌握了國(guó)外先進(jìn)的繼電保護(hù)性能和運(yùn)行技術(shù)，建成了一只具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍，對(duì)全國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長(zhǎng)起了指導(dǎo)作用。在60年代中期我國(guó)已經(jīng)建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完成體系，這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的年代，為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定來(lái)了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).自50年代末期,晶體管繼電保護(hù)技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始研究，60年代中期到80年代中期時(shí)晶體管繼電保護(hù)技術(shù)蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用的時(shí)代。尤其是天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研究的50KV晶體管方向高頻閉鎖距離保護(hù)，運(yùn)行于葛洲壩500KV線路上,結(jié)束了500KV線路保護(hù)完全依靠從外國(guó)進(jìn)口的歷史。我國(guó)從70年代末期即已經(jīng)開(kāi)始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的研究。華中理工大學(xué)、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、華北電力大學(xué)以及南京電力自動(dòng)化研究院等都開(kāi)始相繼研制了不同原理、不同型式的微機(jī)保護(hù)裝置。隨著繼電保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果，可以說(shuō)，從90年代開(kāi)始我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入到了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代.1.5電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展前景隨著電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展和電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)為計(jì)算機(jī)化,網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化。1.計(jì)算機(jī)化隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷地發(fā)展。電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求除了保護(hù)的基本功能外，還要求具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能,強(qiáng)大的通信能力,與其他保護(hù)、控制裝置和調(diào)動(dòng)聯(lián)網(wǎng)共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)的能力.在計(jì)算機(jī)保護(hù)發(fā)展的早期，曾試想過(guò)用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)作為繼電保護(hù)裝置,但由于當(dāng)時(shí)小型機(jī)體積大、成本高、可靠性差，這個(gè)設(shè)想是不現(xiàn)實(shí)的?，F(xiàn)在，同微機(jī)保護(hù)裝置大小相似的工控機(jī)的功能、速度和存儲(chǔ)容量都大大超過(guò)了當(dāng)年的小型機(jī)，用成套工控機(jī)作為繼電保護(hù)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。2。網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已經(jīng)成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱，使人類生產(chǎn)和社會(huì)生活的面貌發(fā)生了根本變化。他深刻影響著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，也為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通信手段。到目前為止,除了差動(dòng)保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外，繼電保護(hù)的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍.這主要是由于缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段。國(guó)外早已提出過(guò)系統(tǒng)保護(hù)的概念，這在當(dāng)時(shí)主要指安全自動(dòng)裝置。因?yàn)槔^電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍,還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行.這就要求每個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行.顯然，實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，亦即實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化.根據(jù)上述可知,微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性,這是微機(jī)保護(hù)發(fā)展的趨勢(shì)。3.保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的計(jì)算個(gè)機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置實(shí)際上就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī)，是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的人意信息和數(shù)據(jù)，也可以將它獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或者任一終端.因此，每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可以完成繼電保護(hù)功能，而且在無(wú)故障正常運(yùn)行情況下還可以完成測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化。4.智能化近年來(lái),人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用,在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已經(jīng)開(kāi)始。例如在輸電線路兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角度擺開(kāi)情況下發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻的短路，距離保護(hù)很難正確判斷故障位置，從而造成誤動(dòng)或者拒動(dòng)。而如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,經(jīng)過(guò)大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了各種情況,則在發(fā)生任何故障都可正確判斷。其他如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的求解復(fù)雜問(wèn)題的能力。可以預(yù)見(jiàn),人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問(wèn)題。1。6小結(jié)隨著當(dāng)前分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,使得電源結(jié)構(gòu)和分布發(fā)生改變，電力系統(tǒng)將因電源原動(dòng)機(jī)特性和電源分布的不同而影響其性能，要求我們進(jìn)一步研究相應(yīng)的系統(tǒng)控制策略，開(kāi)發(fā)新的繼電保護(hù)與控制裝置，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)產(chǎn)品也需向數(shù)字化、多功能一體化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和虛擬化方向?qū)に及l(fā)展,從而改善系統(tǒng)運(yùn)行的特性，避免電力系統(tǒng)事故的發(fā)生,同時(shí)這也是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)發(fā)展的必然方向和要求。同時(shí)，隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)，這又對(duì)國(guó)內(nèi)外繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的研究提出了新的要求。2。電力系統(tǒng)ETAP建模及潮流分析2。1ETAP軟件介紹2。1.1簡(jiǎn)介ETAP是電力電氣分析、電能管理的綜合分析軟件系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱.ETAP是功能全面的綜合型電力及電氣分析計(jì)算軟件，能為發(fā)電、輸配電和工業(yè)電力電氣系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算、運(yùn)行、模擬提供全面的分析平臺(tái)和解決方案·ETAP是美國(guó)OTI集團(tuán)公司研發(fā)生產(chǎn)的電力及電氣系統(tǒng)綜合計(jì)算分析軟件和實(shí)時(shí)在線控制、智能電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)品，也是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、分析、操作、培訓(xùn)和計(jì)算機(jī)仿真的全方位的綜合性工程公司。2。1。2ETAP主要特點(diǎn)1.虛擬現(xiàn)實(shí)操作程序操作與實(shí)際的電氣系統(tǒng)相似。例如，打開(kāi)或合上斷路器、停止運(yùn)行某一設(shè)備、改變電機(jī)或負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其斷電部件便以灰色顯示在單線圖上。ETAP包含了許多新概念，可以直接從單線圖上決定保護(hù)裝置的配合動(dòng)作。2。數(shù)據(jù)的全面集成ETAP將系統(tǒng)設(shè)備的電氣、邏輯、機(jī)械、及物理屬性都包含在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中。例如,一條電纜不僅擁有電氣屬性和物理尺寸的數(shù)據(jù)，還載有指示其纜道布線的信息。這樣,一條電纜的數(shù)據(jù)即可用于潮流計(jì)算或短路計(jì)算(需要電氣參數(shù)和聯(lián)接方式）,又能進(jìn)行電流載流量的重新校核運(yùn)算（需要物理布線數(shù)據(jù)）。數(shù)據(jù)集成提供了整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性，并避免了同一數(shù)據(jù)的多次輸入。3。簡(jiǎn)明數(shù)據(jù)錄入ETAP對(duì)每一個(gè)電氣裝置進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)跟蹤。數(shù)據(jù)編輯器對(duì)每一特定計(jì)算規(guī)定最小數(shù)據(jù)量，從而加快了數(shù)據(jù)的輸入。為達(dá)到這一目的我們以最符合邏輯的輸入數(shù)據(jù)方式為不同類型的分析或設(shè)計(jì)建立編輯器。ETAP單線圖的許多特性可以幫助您建立各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。例如，每個(gè)設(shè)備都有各種方向、大小、和顯示符號(hào)（IEC或ANSI的選擇）.單線圖亦允許在支路和母線之間安置多重保護(hù)裝置。ETAP軟件作為三維數(shù)據(jù)庫(kù)概念中的一部分,ETAP提供了展示或觀看電氣系統(tǒng)的多種選擇,它們被稱為顯示圖(Presentations）。多種顯示圖滿足您不同的分析或設(shè)計(jì)目的。在每個(gè)顯示圖中每個(gè)設(shè)備的位置、大小、方向和符號(hào)可以不同.另外，保護(hù)裝置和繼電器可以隱藏或顯示.例如，在一顯示圖中所有的保護(hù)裝置都可見(jiàn)。而在另外一幅圖中只有斷路器可見(jiàn)，其它都被隱藏了(適于潮流計(jì)算的布局)。復(fù)合網(wǎng)絡(luò)和復(fù)合電機(jī)是ETAP最顯著的特點(diǎn)之一。復(fù)合網(wǎng)絡(luò)允許任意層次的嵌套。例如，ETAP軟件復(fù)合網(wǎng)絡(luò)可以嵌套復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，使得既能建立復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，又能保持一個(gè)整潔、無(wú)干擾的顯示圖，用于顯示重點(diǎn)—而系統(tǒng)的下一層次的細(xì)節(jié)只要點(diǎn)一下鼠標(biāo)便可知曉。所謂一切盡在您的指尖之上.2。2建立工程2。2。1打開(kāi)軟件單擊桌面上的“中文ETAP7。5.2"圖標(biāo)，打開(kāi)ETAP7.5。2中文版,如圖2-1所示。圖2—1ETAP7.5。2界面Fig.2—1ETAP7.5。2interface2。2。2新建工程打開(kāi)“文件"下拉菜單，點(diǎn)擊“新建工程”，如圖2—2所示。圖2-2ETAP7。5。2—新建工程界面Fig。2-2ETAP7。5.2-newprojectinterface2。2。3建立文件名輸入文件名,如“電力系統(tǒng)單線圖",選擇文件保存路徑，如圖2—3所示。2。2。4進(jìn)入ETAP編輯界面點(diǎn)擊“確定”，打開(kāi)了ETAP軟件的編輯界面，如圖2—4所示。圖中自上而下,依次為：標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、ETAP軟件模塊欄、幫助欄；右側(cè)為電力及電氣系統(tǒng)元件欄，包括交流元件和儀表及繼電器欄；左側(cè)是系統(tǒng)工具欄和項(xiàng)目管理器，其中項(xiàng)目管理器包括“工程視圖”、“單線圖"、“回收站"等.2.3建立單線圖1.鼠標(biāo)左鍵單擊元件欄中的交流元件，拖曳到圖紙OLV1（編輯模式）上，這些元件是發(fā)電機(jī)、變壓器、傳輸線、母線等。2。鼠標(biāo)左鍵單擊元件的連接端子（呈紅色），拖曳到另一個(gè)元件的連接端子，呈現(xiàn)紅色表示可以連線，依次連線，建立的單線圖如圖2—5所示.圖2—3輸入工程文件名界面Fig。2-3Enterthenameoftheprojectfileinterface圖2—4ETAP7.5.2軟件的編輯模式Fig.2—4ETAP7。5。2Softwareeditingmoe圖2—5ETAP7.5.2軟件建立的系統(tǒng)單線圖Fig.2—5ETAP7。5。2Softwaretoestablishasystemone—linediagram2。4輸入主要元件參數(shù)2。4。1錄入發(fā)電機(jī)參數(shù)雙擊“發(fā)電機(jī)G1”,打開(kāi)發(fā)電機(jī)編輯器輸入相應(yīng)參數(shù)，如圖2—6所示。以同樣的方法錄入發(fā)電機(jī)G2、G3的參數(shù)值.2。4。2錄入等效負(fù)荷參數(shù)雙擊元件“等效負(fù)荷Lump4”,打開(kāi)等效負(fù)荷編輯器—“銘牌”屬性頁(yè),錄入相應(yīng)的參數(shù)，如圖2—7所示。2.4.3錄入靜態(tài)負(fù)荷參數(shù)依次雙擊元件“靜態(tài)負(fù)荷LoadA"和“靜態(tài)負(fù)荷LoadC”，打開(kāi)靜態(tài)負(fù)荷屬性頁(yè)“銘牌",錄入相應(yīng)的參數(shù)，如圖2-8和2-9所示。圖2—6同步發(fā)電機(jī)G1編輯器的“銘牌"屬性頁(yè)Fig。2—6SynchronousgeneratorG1editor“nameplate”propertypage圖2-7等效負(fù)荷Lump編輯器的“銘牌”屬性頁(yè)Fig。2—7EquivalentloadLumpeditor“nameplate”propertypage圖2-8靜態(tài)負(fù)荷LoadA銘牌頁(yè)Fig2—8.StaticLoadLoadAnameplatepage圖2-9靜態(tài)負(fù)荷LoadC銘牌頁(yè)Fig。2—9StaticLoadLoadCnameplatepage2.4。4錄入雙繞組變壓器參數(shù)雙擊“變壓器T1”，打開(kāi)變壓器編輯器輸入相應(yīng)的參數(shù)，如圖2—10和2-11所示。以同樣的方式錄入T2、T3的參數(shù)值，具體參數(shù)值見(jiàn)表2-1。表2-1變壓器元件參數(shù)表Table。2-1Transformercomponentparametertable變壓器名稱額定電壓（kv)額定容量（MVA)接地方式T1230/16。5100/△T218/230100/△T313.8/230100/△圖2-10變壓器T1編輯器的“額定值”屬性頁(yè)Fig.2-10TransformerT1editor“Ratings”propertypage圖2—11變壓器T1編輯器的“接地”屬性頁(yè)Fig2—11TransformerT1editor“ground”propertypage2。5電力系統(tǒng)ETAP潮流分析1。點(diǎn)擊右側(cè)“顯示選項(xiàng)”，選擇“潮流”中的“電流”選項(xiàng)，該電流主要用于選擇電流互感器的變比,操作如圖2—12所示。圖2—12潮流選項(xiàng)Fig2—12Trendoptions2.點(diǎn)擊右側(cè)“運(yùn)行潮流"按鈕,則系統(tǒng)運(yùn)行潮流分析，如圖2-13所示.圖2—13潮流分析結(jié)果Fig2—13Trendanalysis2。6小結(jié)ETAP軟件對(duì)于電力系統(tǒng)建模具有十分重要的使用意義，應(yīng)用ETAP軟件建立電力系統(tǒng)模型,大型工業(yè)電力系統(tǒng)的調(diào)度部門就可以簡(jiǎn)便、高效地完成多種運(yùn)行方式、多種發(fā)電和負(fù)荷情況的分析計(jì)算工作，為各種典型調(diào)度方案以及一些特殊方案和臨時(shí)方案提供理論依據(jù)，而不僅僅憑經(jīng)驗(yàn)做事。3。ETAP短路仿真分析3。1三相短路仿真分析3.1.1母線7三相短路仿真分析1。點(diǎn)擊“模式”工具欄中“短路分析”按鈕，切換到短路案例分析模式。此時(shí)，右側(cè)的工具欄轉(zhuǎn)換為“短路分析工具欄”,如圖3—1所示。圖3—1短路分析模塊界面Fig3—1Shortcircuitanalysismoduleinterface2。設(shè)定故障位置為Bus7,單擊母線Bus7，選定母線Bus7，單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出快捷菜單，選擇“故障”。3。單擊右側(cè)分析工具欄的“啟動(dòng)三相短路電流計(jì)算",執(zhí)行三相短路分析如圖3-3所示。3.1。2母線8三相短路仿真分析設(shè)定故障位置為Bus8,單擊右側(cè)分析工具欄的“啟動(dòng)三相短路電流計(jì)算"，執(zhí)行三相短路分析如圖3—4所示。圖3-3三相短路分析結(jié)果界面Fig3—3Phaseshortcircuitanalysisinterface圖3—4三相短路分析結(jié)果界面Fig3—4Phaseshortcircuitanalysisinterface3.1.3母線9三相短路仿真分析1。設(shè)定故障位置為Bus9，單擊母線Bus9，選定母線Bus9,單擊鼠標(biāo)右鍵,彈出快捷菜單,選擇“故障".2。單擊“啟動(dòng)三相短路電流計(jì)算”,執(zhí)行三相短路分析如圖3—5所示。圖3—5三相短路分析結(jié)果界面Fig3—5Phaseshortcircuitanalysisinterface3.2兩相短路仿真分析3。2.1母線7兩相短路仿真分析采用上述相同的方法，設(shè)置母線Bus7故障,點(diǎn)擊短路分析工具條的“IEC909”按鈕，進(jìn)行不對(duì)稱短路計(jì)算，點(diǎn)擊“顯示選項(xiàng)”按鈕,選擇兩相短路，仿真結(jié)果如圖3—6所示。3。2.2母線8兩相短路仿真分析按以上方法對(duì)母線8進(jìn)行兩相短路分析，分析結(jié)果如圖3—7所示.圖3—6兩相短路分析結(jié)果界面Fig。3—6Two—phaseshortcircuitanalysisinterface圖3—7兩相短路分析結(jié)果界面Fig3—7Two-phaseshortcircuitanalysisinterface3.2。3母線9兩相短路仿真分析按以上方法對(duì)母線9進(jìn)行兩相短路分析，分析結(jié)果如圖3—8所示.3—8兩相短路分析結(jié)果界面Fig3—8Two—phaseshortcircuitanalysisinterface3。3小結(jié)對(duì)于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)來(lái)講，短路計(jì)算是十分重要的環(huán)節(jié)，但是短路計(jì)算涉及的計(jì)算量很大，極大的占用的工程人員的時(shí)間,我們應(yīng)用ETAP軟件便可簡(jiǎn)單的進(jìn)行短路電流分析，利用ETAP軟件模擬系統(tǒng)發(fā)生短路故障，并一目了然的得出各種運(yùn)行方式的分析結(jié)果。ETAP軟件使得短路計(jì)算和繼電保護(hù)兩項(xiàng)電力系統(tǒng)運(yùn)行和冠禮工作變得簡(jiǎn)便而富有效率,最大程度地降低了出錯(cuò)率,保證分析計(jì)算和繼電保護(hù)配合的正確性。4。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)理論分析4。1本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置4。1。1主保護(hù)配置根據(jù)參數(shù)設(shè)置和靈敏度校驗(yàn)可得電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)。4。2。2后備保護(hù)配置過(guò)電流保護(hù)作為后備保護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù)。4.2保護(hù)的配合及整定計(jì)算4.2.1對(duì)保護(hù)CB18的整定瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算動(dòng)作電流的整定CB18的最大三相短路電流=19。86KA取=1。3則保護(hù)CB18的電流保護(hù)動(dòng)作電流為==19。86×1.3=25.818KA(4—1）過(guò)電流保護(hù)的整定計(jì)算動(dòng)作電流的整定取=0。85，=1.2，=1.5則保護(hù)CB18電流保護(hù)的動(dòng)作電流為==×436.2=923。72A(4—2）動(dòng)作時(shí)限=+△=1.5s4。2。2對(duì)保護(hù)CB16的整定瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算動(dòng)作電流的整定CB16的最大三相短路電流=3。15KA取=1.3,則CB16的電流保護(hù)動(dòng)作電流為==3。15×1。3=4.095KA(4-3）過(guò)電流保護(hù)的整定計(jì)算動(dòng)作電流的整定取=0.85，=1。2，=1.5，則CB16的電流保護(hù)動(dòng)作電流為===394。94A（4—4）動(dòng)作時(shí)限=+△=1s4。2。3對(duì)保護(hù)CB13的整定瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算動(dòng)作電流的整定CB13最大三相短路電流=1。69KA取=1.3，則CB13的電流保護(hù)動(dòng)作電流==1。69×1.3=2。197KA(4-5）過(guò)電流保護(hù)的整定計(jì)算動(dòng)作電流的整定取=0.85，=1.2，=1。5，CB13的電流保護(hù)動(dòng)作電流為==155。44A(4-6)動(dòng)作時(shí)限=△=0.5s4。3小結(jié)電力系統(tǒng)的各級(jí)調(diào)度部門,其整定計(jì)算的目的是對(duì)電力系統(tǒng)中已配置好的各種繼電保護(hù)，按照具體電力系統(tǒng)的參數(shù)和運(yùn)行要求，通過(guò)分析計(jì)算分析給出所需的各項(xiàng)整定值,使全系統(tǒng)各種繼電保護(hù)有機(jī)協(xié)調(diào)地布置,正確的發(fā)揮作用.5.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)ETAP仿真5。1電流互感器和繼電器的選型5。1.2電流互感器的變比的確定根據(jù)第3章的潮流分析可知，系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下,流過(guò)CB16的電流為186.5A，則電流互感器的一次側(cè)電流可以選為200A，而電流互感器的二次側(cè)電流為5A，則可以確定變比為200：5=40:1，在母線7和保護(hù)CB16之間添加電流互感器和過(guò)電流繼電器，ETAP設(shè)置電流互感器參數(shù)如圖5—1所示。圖5—1電流互感器參數(shù)設(shè)置Fig5—1Currenttransformerparameters5。1。2繼電器的選型和參數(shù)設(shè)置1。對(duì)過(guò)流繼電器控制進(jìn)行設(shè)置，讓其控制保護(hù)CB16的開(kāi)斷，參數(shù)設(shè)置如圖5-2所示。2.在設(shè)備庫(kù)中選擇繼電器生產(chǎn)廠家和型號(hào)，如圖5—3所示。圖5-2繼電器設(shè)置Fig5-2Relayset圖5—3繼電器的生產(chǎn)廠家和型號(hào)Fig5-3Relaysmanufacturerandmodel3。根據(jù)第4章的整定計(jì)算設(shè)置保護(hù)CB16的動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限，其中包括瞬時(shí)速斷電流保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)的設(shè)置,如圖5—4所示.圖5-4繼電器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限的設(shè)置Fig5—4Relaycurrentlimitsettingandaction5。2ETAP繼電保護(hù)仿真分析5.2。1瞬時(shí)速斷保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)的配合1。點(diǎn)擊“模式工具欄”中的“保護(hù)設(shè)備繼電器配合按鈕”,切換到保護(hù)設(shè)備繼電器配合按鈕案例分析模式，此時(shí)，右側(cè)的工具欄轉(zhuǎn)換為“保護(hù)設(shè)備繼電器配合工具欄”。2。假設(shè)Bus8三相短路：?jiǎn)螕簟鞍咐治龉ぞ邫凇敝小熬庉嫹治霭咐粹o”，打開(kāi)“保護(hù)配合分析案例"編輯器,在“保護(hù)配合分析案例”編輯器—“動(dòng)作序列”屬性頁(yè)—“故障類型"項(xiàng)中選中“三相短路”，點(diǎn)擊“確定"；單擊右側(cè)工具欄中的按鈕,鼠標(biāo)指針變?yōu)?移動(dòng)鼠標(biāo)指針到Bus8上,單擊鼠標(biāo),ETAP軟件自動(dòng)運(yùn)行短路分析程序并模擬繼電保護(hù)設(shè)備的動(dòng)作，根據(jù)三相短路分析結(jié)果可知,繼電器的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作，顯示結(jié)果如圖5-5所示。圖5—5Bus8三相短路的保護(hù)Fig5—5Three—phaseshort-circuitprotectionofBus83.此時(shí)點(diǎn)擊左側(cè)“Star1"按鈕，則可以看到動(dòng)作曲線,如圖5—6所示。圖5—6過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作曲線Fig5-6Over-currentprotectionactioncurve4。在傳輸線Line6和保護(hù)CB16進(jìn)行三相短路，根據(jù)短路電流可知，繼電器執(zhí)行瞬時(shí)速斷保護(hù)，運(yùn)行結(jié)果如圖5-7所示.5.點(diǎn)擊左側(cè)的“Star1”按鈕,則可以看到動(dòng)作曲線，如圖5—8所示.圖5-7三相短路保護(hù)的結(jié)果Fig5—7Theresultsofthethree—phaseshort—circuitprotection圖5—8瞬時(shí)速斷保護(hù)的動(dòng)作曲線Fig5—8Instantaneousinstantaneousprotectionactioncurve5。2。2瞬時(shí)速斷保護(hù)的仿真1.對(duì)繼電器進(jìn)行設(shè)置，僅僅選中瞬時(shí)速斷保護(hù)，對(duì)其進(jìn)行ETAP仿真，設(shè)置如圖5—9所示。圖5—9繼電器參數(shù)設(shè)置界面Fig5—9Relayparametersettinginterface2。對(duì)傳輸線Line6和保護(hù)CB16之間進(jìn)行三相短路,根據(jù)三相短路電流可知，繼電器相應(yīng)的動(dòng)作，將保護(hù)CB16打開(kāi)，運(yùn)行結(jié)果如圖5—10所示。3。對(duì)Bus8進(jìn)行三相短路，根據(jù)三相短路電流可知，沒(méi)有達(dá)到繼電器瞬時(shí)速斷保護(hù)的動(dòng)作電流，繼電器不動(dòng)作，運(yùn)行結(jié)果如圖5—11所示。圖5—10繼電器動(dòng)作結(jié)果Fig5—10Relayresults圖5—11繼電器動(dòng)作結(jié)果Fig5-11Relayresults5。2.3過(guò)電流保護(hù)的仿真1