智能電網(wǎng)繼電保護整定技術(shù)研究

李強+齊文雷

摘要：電網(wǎng)智能繼電保護降低了電力系統(tǒng)運行風(fēng)險性，同時在保護能力上也有明顯提升。本文從智能電網(wǎng)繼電保護功能與結(jié)構(gòu)層面展開探討，幫助明確實現(xiàn)自動化繼電保護功能的硬件與軟件結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上重點研究實現(xiàn)智能繼電保護的整定計算技術(shù)，分析出技術(shù)功能實現(xiàn)中需要達到的電網(wǎng)運行環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；繼電保護；整定計算

一、智能電網(wǎng)繼電保護功能與結(jié)構(gòu)

1、智能電網(wǎng)繼電保護功能

智能保護系統(tǒng)就有在線信息接收、傳輸功能，隨著智能電網(wǎng)運行使用會產(chǎn)生大量的參數(shù)信息，保護系統(tǒng)能夠捕捉這部分參數(shù)信息變化，實時傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，通過參數(shù)分析來判斷系統(tǒng)運行狀態(tài)中是否受到干擾因素影響。當(dāng)電網(wǎng)受到電流干擾后可以在短時間將用電設(shè)備斷開連接，以免電流過高造成設(shè)備損壞。智能保護系統(tǒng)是建立在局域網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的，因此能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享與數(shù)據(jù)庫自動化更新，大幅度減輕了技術(shù)人員的維護工作任務(wù)量，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)測來達到監(jiān)管控制效果，電網(wǎng)運行異常也能及時發(fā)出警報，提醒工作人員快速采取防護措施，維護電網(wǎng)的運行使用安全性。智能繼電保護裝置安裝在電網(wǎng)的不同位置區(qū)域，實現(xiàn)全面監(jiān)管控制，任何一個部分出現(xiàn)質(zhì)量安全隱患問題都能通過這種方法來強化處理。

2、智能繼電保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

結(jié)構(gòu)組成主要分為硬件與軟件兩部分，其中硬件部分由繼電保護裝置、傳輸線路、控制板組成，各個繼電保護裝置部分均有獨立的保護開關(guān)來控制，對于使用中可能會發(fā)生問題的電網(wǎng)部分會強化保護裝置，確保在功能上達到最佳效果。軟件部分組成比較復(fù)雜，需要建立起各個硬件模塊的連接，主要由控制系統(tǒng)接口、狀態(tài)估計系統(tǒng)、模型建立模擬系統(tǒng)、定值管理、整定計算部分組成。運行中所搜集到的電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)會逐次通過這些系統(tǒng)，經(jīng)過一系列的對比分析了解電網(wǎng)故障發(fā)生具體情況，軟件也可以根據(jù)數(shù)據(jù)對比結(jié)果來發(fā)出相關(guān)控制指令，幫助提升系統(tǒng)的運行使用安全性。軟件與硬件結(jié)構(gòu)在組成形式上是相互對應(yīng)的，當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案與實際情況之間存在沖突矛盾時，改變結(jié)構(gòu)組成形式能夠達到優(yōu)化效果。

二、智能電網(wǎng)繼電保護整定基礎(chǔ)

1、軟件功能優(yōu)化設(shè)計

對智能電網(wǎng)繼電保護裝置進行整合設(shè)計中，要建立在軟件功能優(yōu)化基礎(chǔ)上，軟件運行中各個接口部分分別負責(zé)不同的電網(wǎng)功能區(qū)域，需要傳輸信息數(shù)據(jù)時接口會導(dǎo)通，為信息通過創(chuàng)造一個傳輸通道。接口設(shè)計要遵從最短路徑標(biāo)準(zhǔn)，所選擇的路徑符合接口處最短路徑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，接口處達到指定的功能區(qū)域路線均為最優(yōu)化路線，確保信息傳輸速度都能夠滿足故障診斷需求。智能電網(wǎng)運行使用中所面對的問題比較復(fù)雜，不僅要考慮內(nèi)部功能隱患，也要綜合環(huán)境因素，考慮不同環(huán)境因素可能會引發(fā)的電網(wǎng)故障，將其輸入到智能數(shù)據(jù)庫中，從而達到實時在線監(jiān)管的效果。

2、狀態(tài)估計判斷

電網(wǎng)不同狀態(tài)下運行參數(shù)也存在很大差異性，因此開展智能保護系統(tǒng)設(shè)計前，需要建立一個完善的狀態(tài)評估判斷體系，并觀察是否存在影響安全性的因素，根據(jù)不同狀態(tài)判斷結(jié)果來進行電網(wǎng)安全保護。電網(wǎng)運行與斷開狀態(tài)下所產(chǎn)生的參數(shù)存在很大差異性，繼電保護前需要觀察電網(wǎng)的運行狀態(tài)，通過這種方法來幫助提升最終控制使用穩(wěn)定性，對參數(shù)的控制調(diào)整也能與實際情況保持一致。

三、智能電網(wǎng)繼電保護整定技術(shù)實現(xiàn)

1、軟件控制模型建立

根據(jù)開展繼電保護區(qū)域的電網(wǎng)實際情況展開研究，建立一個軟件控制模型。結(jié)合實際使用功能對模型部分進行設(shè)計，當(dāng)發(fā)現(xiàn)控制模型中存在不合理的部分時，可以通過調(diào)整軟件模型來達到最佳設(shè)計效果，為接下來硬件繼電保護裝置功能實現(xiàn)創(chuàng)造一個有利的基礎(chǔ)環(huán)境。模型建立需要確定數(shù)據(jù)庫中所包含的信息，對控制系統(tǒng)進行保護復(fù)雜區(qū)域劃分，即使電網(wǎng)的區(qū)域較大在此安全控制作用下也能得到完善解決。模型建立后需要進行模擬實驗，根據(jù)實驗結(jié)果有針對性的展開優(yōu)化，為管理控制任務(wù)開展創(chuàng)造一個有利的基礎(chǔ)環(huán)境，具體位置確定可以結(jié)合建模結(jié)果來進行，以便節(jié)省安裝時間

2、繼電保護裝置安裝位置確定

根據(jù)電網(wǎng)的總面積計算出所需要安裝的繼電保護裝置數(shù)量，相鄰區(qū)域做好繼電保護裝置負責(zé)區(qū)域劃分，以免后期運行中出現(xiàn)功能干擾問題。智能化體現(xiàn)在自動數(shù)據(jù)監(jiān)測層面上，繼電保護裝置安裝不僅要考慮探測裝置對數(shù)據(jù)的檢測，還應(yīng)該考慮對用電裝置的阻斷能力，檢測發(fā)現(xiàn)參數(shù)信息變化后，確保繼電保護裝置能夠快速阻斷電流通過，以免繼續(xù)通電造成用電裝置損壞。整定技術(shù)實現(xiàn)需要建立起基層繼電保護裝置網(wǎng)絡(luò)，各個裝置之間可以共同配合更加高效的完成檢測任務(wù)。繼電保護裝置安裝位置確定是開展整定計算不可缺少的基礎(chǔ)部分，需要進行強化研究。

3、智能繼電保護整定計算

保護裝置運行使用應(yīng)從整定計算層面來開展，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生運行故障時，通過整定計算可以將其中某一部分切除，在不影響電網(wǎng)整體運行功能實現(xiàn)的前提下，對故障發(fā)生區(qū)域進行處理，從而達到電網(wǎng)運行安全性保護的效果。原理和裝置結(jié)合的整定方案為： 先對線路保護和主變壓器保護進行原理級保護定值的整定，采用與原理保護關(guān)聯(lián)的方式對其他元件保護進行面向保護裝置的裝置級整定。原理級整定計算包括相間距離保護、接地距離保護、零序電流保護、變壓器復(fù)合電壓閉鎖過電流保護。當(dāng)電網(wǎng)規(guī)模較大時，所開展的整定計算需要分層分區(qū)域進行，節(jié)省故障發(fā)生區(qū)域判斷所用時間，首先進行主要線路故障整定分析，在此基礎(chǔ)上進行各個枝干線路的整定計算，判斷準(zhǔn)確的位置發(fā)生區(qū)域，對其進行隔離處理。在智能繼電保護系統(tǒng)中，已經(jīng)實現(xiàn)了仿專家整定計算，模擬出專家整定計算過程，對線路的保護控制更加人性化，解決故障問題的同時也能保護電網(wǎng)運行功能正常實現(xiàn)，不會受故障檢修影響。

結(jié)語：

綜上所述所提出的智能電網(wǎng)繼電保護在線整定系統(tǒng)中，包括硬件、軟件結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)功能，并研究了繼電保護軟件系統(tǒng)的接口、電網(wǎng)統(tǒng)一建模、狀態(tài)估計和整定計算等關(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)能夠很好地解決實時數(shù)據(jù)獲取的接口、設(shè)備建模及正確判斷運行狀態(tài)等問題，為智能電網(wǎng)繼電保護在線整定系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用提供了很好的技術(shù)支持，提高了調(diào)度決策水平和整定計算水平，對保證電網(wǎng)安全運行有積極意義。

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