基于分布式系統(tǒng)的繼電保護(hù)定值自動(dòng)整定配合計(jì)算

李 真，沈 倩，李曉琦，王 浩

（濟(jì)南供電公司，山東 濟(jì)南 250012）

0 引言

電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或處于異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)保護(hù)定值是繼電保護(hù)裝置迅速、正確動(dòng)作的有利保障。 繼電保護(hù)整定計(jì)算是一個(gè)繁雜且細(xì)致的工作，傳統(tǒng)繼電保護(hù)整定配合計(jì)算工作通過手工計(jì)算完成，從參數(shù)收集、錄入、方式設(shè)置開始，經(jīng)過配合計(jì)算、裝置定值計(jì)算，形成繼電保護(hù)裝置說明書所列字段定值單，最后進(jìn)入一個(gè)包含審核、發(fā)布、回執(zhí)、歸檔等環(huán)節(jié)的流轉(zhuǎn)過程。此過程計(jì)算周期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效益低。隨著經(jīng)濟(jì)騰飛，電網(wǎng)規(guī)模日益壯大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，傳統(tǒng)的手工計(jì)算方法已經(jīng)很難滿足日常整定計(jì)算工作的要求，對(duì)繼電保護(hù)整定計(jì)算工作帶來極大的挑戰(zhàn)。

1 現(xiàn)狀

目前濟(jì)南地區(qū)220 kV線路通過分布式系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)整定配合計(jì)算［1］，但110 kV及以下線路整定計(jì)算一直靠傳統(tǒng)的手工計(jì)算。因此研究開發(fā)110kV及以下線路繼電保護(hù)定值自動(dòng)計(jì)算的智能化模塊很有必要。通過分布式系統(tǒng)平臺(tái)的模型拼接功能，將本地區(qū)110 kV及以下與之相互聯(lián)系的電網(wǎng)連接起來［2］，保證電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加準(zhǔn)確，在此基礎(chǔ)之上，根據(jù)相關(guān)電力標(biāo)準(zhǔn)以及濟(jì)南地區(qū)實(shí)際情況，制定濟(jì)南地區(qū)110 kV及以下電網(wǎng)整定計(jì)算方案［3］，開發(fā)基于分布式系統(tǒng)的110 kV及以下線路自動(dòng)整定計(jì)算模塊。建立合理、可靠、安全的體系結(jié)構(gòu)，建立繼電保護(hù)專業(yè)業(yè)務(wù)流程，提高濟(jì)南電網(wǎng)繼電保護(hù)管理質(zhì)量、管理效率和經(jīng)濟(jì)效益。

2 保護(hù)定值自動(dòng)整定配合計(jì)算方法

2.1 整定規(guī)則定義

首先在配合規(guī)則中定義本地區(qū)可能出現(xiàn)的配合場(chǎng)景，可將不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)以及線變組等情況進(jìn)行場(chǎng)景歸類，使之適用不同電壓等級(jí)的整定規(guī)則［4］。定義場(chǎng)景后，在規(guī)則定義中定義廠站樣式，可將發(fā)電廠、變電站、開關(guān)站，以及發(fā)電廠、變電站和開關(guān)站出現(xiàn)情況做廠站樣式歸類，在整定計(jì)算時(shí)設(shè)置不同的組合條件。 根據(jù)本地區(qū)相關(guān)整定規(guī)程錄入整定規(guī)則。在不同場(chǎng)景下定義整定配合規(guī)則，并通過邏輯確定配合觀測(cè)點(diǎn)位置，故障點(diǎn)位置，確定整定配合關(guān)系的優(yōu)先級(jí)。 根據(jù)不同場(chǎng)景下的整定規(guī)則，為每一個(gè)整定規(guī)則定義配合算法，并確定所需故障類型、中間故障量，考慮的組合條件、靈敏度校驗(yàn)方法。在整定配合計(jì)算時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)規(guī)則定義生成保護(hù)安裝點(diǎn)（觀測(cè)點(diǎn)）的配合關(guān)系。規(guī)則定義流程圖見圖1。

圖1 規(guī)則定義流程圖

2.2 自動(dòng)整定配合計(jì)算

首先以分布式系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)及方式數(shù)據(jù)為初始數(shù)據(jù)來源，并初始化電網(wǎng)數(shù)據(jù)［5］。為提高工作效率，可根據(jù)維護(hù)范圍將電網(wǎng)分為若干區(qū)域，計(jì)算時(shí)計(jì)算一個(gè)區(qū)域，系統(tǒng)根據(jù)配合計(jì)算，自動(dòng)取邊界配合定值。 根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)信息，程序計(jì)算過程中自動(dòng)匹配整定規(guī)則，生成配合關(guān)系，生成計(jì)算案例及計(jì)算案例的所有組合條件，然后計(jì)算所有計(jì)算案例，并根據(jù)規(guī)則設(shè)定的挑選值原則挑選中間數(shù)據(jù)的極限值，如有排除的組合條件，最終結(jié)果條件中需要排除此條件對(duì)應(yīng)的結(jié)果［6］。接下來計(jì)算定值，自動(dòng)計(jì)算出最優(yōu)方案定值，判斷是否出現(xiàn)計(jì)算死循環(huán)，并將死循環(huán)情況生成報(bào)告供用戶查看，并在圖形中顯著標(biāo)識(shí)死循環(huán)中所涉及的觀測(cè)點(diǎn)，方便人工調(diào)整。 定值計(jì)算完畢后自動(dòng)校驗(yàn)靈敏度，并與上次方案進(jìn)行對(duì)比，定值變化部分在圖形上用顏色顯著標(biāo)注起來，靈敏度不滿足的定值在圖形上顯著標(biāo)識(shí)，自動(dòng)校驗(yàn)靈敏度過程中顯示整定計(jì)算書。自動(dòng)整定計(jì)算結(jié)束后，可進(jìn)入人工干預(yù)模式，調(diào)整程序默認(rèn)生成的計(jì)算案例，可調(diào)整默認(rèn)的配合關(guān)系，排除不需要的組合系統(tǒng)方式，新增默認(rèn)組合條件方式中不存在的組合方式，確認(rèn)后程序會(huì)自動(dòng)計(jì)算定值并計(jì)算所有影響范圍。整點(diǎn)配合流程圖見圖2。

3 整定規(guī)則在固化基礎(chǔ)上可人工干預(yù)

整定配合計(jì)算過程采用自動(dòng)計(jì)算與人工干預(yù)相結(jié)合的方式，自動(dòng)計(jì)算時(shí)程序?qū)凑沼脩舳x的配合規(guī)則自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，自動(dòng)計(jì)算完成之后用戶可根據(jù)自動(dòng)計(jì)算結(jié)果結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際情況和用戶經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整包括調(diào)整配合關(guān)系、配合計(jì)算條件或者最后的定值，調(diào)整配合關(guān)系時(shí)程序會(huì)自動(dòng)檢查出無限循環(huán)并提示用戶修改。程序始終遵循人工操作優(yōu)于計(jì)算機(jī)操作的原則，即人工調(diào)整的結(jié)果不會(huì)被程序的自動(dòng)計(jì)算過程所修改，且計(jì)算過程中用戶所做調(diào)整均會(huì)記錄。

3.1 自定義整定配合原則

規(guī)則定義主要包括了配合規(guī)則描述和配合算法的定義。配合規(guī)則描述中允許用戶針對(duì)不同類型設(shè)備定義不同的配合原則（表1），線路和變壓器是分開定義的。配合規(guī)則描述還允許用戶對(duì)同類設(shè)備不同情況定義不同的配合規(guī)則，程序通過場(chǎng)景來區(qū)分，不同的場(chǎng)景代表不同的情況（如區(qū)分聯(lián)絡(luò)線和終端線），同時(shí)對(duì)不同的配合規(guī)則還可以設(shè)置需要考慮的不同方式，且不同的廠站樣式（如變電站、發(fā)電廠等）需要考慮的方式允許不同。配合算法主要是定義了不同配合規(guī)則的計(jì)算方法和取值規(guī)則，程序會(huì)依據(jù)其定義的計(jì)算方法和取值規(guī)則自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。

3.2 自定義整定計(jì)算范圍

用戶可根據(jù)需要在圖形上選擇相應(yīng)的保護(hù)作為本次計(jì)算的計(jì)算范圍，開始計(jì)算時(shí)程序會(huì)按照用戶選定的范圍進(jìn)行計(jì)算。

3.3 自定義整定計(jì)算書

配合定值一旦計(jì)算完成程序會(huì)自動(dòng)生成整定計(jì)算書，且計(jì)算書的格式用戶可自定義，計(jì)算書內(nèi)容包括本保護(hù)段需要計(jì)算的配合原則、配合保護(hù)、計(jì)算條件（所要考慮的方式），以及不同的配合原則對(duì)應(yīng)的計(jì)算條件的結(jié)果和最后的定值。

3.4 自定義配合關(guān)系

支持用戶調(diào)整配合關(guān)系、配合計(jì)算條件及定值，同時(shí)自動(dòng)檢測(cè)配合關(guān)系出現(xiàn)的無限循環(huán)，自動(dòng)檢測(cè)失配點(diǎn)，并自動(dòng)分析出影響的定值范圍。

4 自動(dòng)生成定值通知單

根據(jù)國(guó)內(nèi)主流廠家、主流保護(hù)型號(hào)定值清單制定相應(yīng)的定值單模版。定值單的模板分為兩部分內(nèi)容，一部分是定值信息，定值信息主要包括定值清單中的各種定值項(xiàng)，一部分是附加信息，附加信息主要是指定值通知單的表頭和表尾信息（如廠站名稱、設(shè)備名稱、通知單編號(hào)等）。定值單模版具有復(fù)用功能，減少了用戶制定定值單模板工作量。系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算保護(hù)整定配合定值后，自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)型號(hào)的保護(hù)定值通知單。

表1 整定配合原則

圖2 整定配合流程圖

5 結(jié)語

項(xiàng)目在濟(jì)南地區(qū)推廣以來，實(shí)現(xiàn)了基于分布式系統(tǒng)的110 kV及以下線路自動(dòng)整定計(jì)算的功能，并且保護(hù)整定配合計(jì)算過程可控，計(jì)算完成后自動(dòng)生成相應(yīng)的保護(hù)定值通知單。提高整定計(jì)算的準(zhǔn)確性和工作效率，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］戴偉，連曉華，耿立松.分布式繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)［J］.山東電力技術(shù)，2010（6）：33-35.

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