配電網(wǎng)保護(hù)定值可視化配置圖開發(fā)

汪嬌嬌 葉睆 丁健

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司茂名供電局 廣東省茂名市 525000）

配電網(wǎng)是對用戶供電至關(guān)重要的一環(huán)，對配電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確的定值計算，對相關(guān)設(shè)備配置正確的保護(hù)方式，以及在電網(wǎng)發(fā)生故障時，對相關(guān)故障進(jìn)行有效的處理和隔離，這些都是配電網(wǎng)整定人員必不可少的重要工作。近年來，電網(wǎng)伴隨著社會的進(jìn)步也在不斷地加速建設(shè)，規(guī)模與往日也不可同日而語，雖說配電網(wǎng)站外定值計算相對簡單，但是配電網(wǎng)線路繁多，保護(hù)人員需要計算的線路定值數(shù)量龐大，每條線路都需要手動繪制保護(hù)計算簡化圖，工作極其繁瑣，耗費大量時間，工作效率低下。

就現(xiàn)在來看，全國的地調(diào)縣調(diào)都已具有對配網(wǎng)整定計算以及分析的應(yīng)用，但大部分定值還是通過人工整定，計算的方式也是以經(jīng)驗估算、經(jīng)驗值為主，總的來說還是比較容易造成定值不夠精準(zhǔn)，誤差較大等問題； 且通過對單線圖的簡單分析與查看，單線圖是一個svg 文件，里面包含的電力設(shè)備以及線路層級分明，對需要進(jìn)行整定的設(shè)備也有特殊標(biāo)識。而在配電網(wǎng)的繼保工作中，不同位置的自動化斷路器與自動化負(fù)荷開關(guān)都有相應(yīng)的整定原則。文獻(xiàn)[1]對配電網(wǎng)線路繼電保護(hù)就設(shè)備的定值計算給出了詳細(xì)的介紹，描述了定值計算的步驟和計算的方法。文獻(xiàn)[2]研究了配電網(wǎng)在不同級的極差下使用不同的時間配合方式，描述了在4 種不同情況下的配電網(wǎng)分別采用的配合模式，分析了每一種模式下的各自的特點。文獻(xiàn)[3]就對于在繼電保護(hù)中常用的保護(hù)方式與方法下，提出了一些在整定人員整定時會發(fā)生的常見問題，同時提供了解決的辦法和思路。

本文針對配電網(wǎng)繼電保護(hù)現(xiàn)狀和配電網(wǎng)單線圖的特點，提出了配電網(wǎng)保護(hù)定值可視化配置圖的開發(fā)。

1 可視化配置圖的開發(fā)

1.1 識別單線圖svg文件

通過接口技術(shù)從相應(yīng)的配電網(wǎng)圖模系統(tǒng)中獲取配電網(wǎng)線路圖文件；svg 簡化圖是從單線圖系統(tǒng)讀取到單線圖后，運用Java 中的dom 文件解析技術(shù)轉(zhuǎn)換而成的。讀取單線圖的所有信息，通過圖中的分層關(guān)系和圖中內(nèi)置的關(guān)聯(lián)信息，篩選出所需要的變電站，投入保護(hù)的開關(guān)，桿塔信息，再將無用的信息刪減掉，形成一個比較簡略的信息列表，如圖1。

圖1：單線圖與簡化圖的svg 文件內(nèi)容

圖2：單線圖與簡化圖

1.2 信息的篩選與轉(zhuǎn)換生成簡化圖

利用java 編程將配電網(wǎng)線路圖中與保護(hù)無關(guān)的設(shè)備信息過濾掉，只保留用于保護(hù)計算的設(shè)備，包括智能自動化負(fù)荷開關(guān)、智能自動化斷路器、主干線及支線名稱和重要桿塔信息，對得到的信息列表，使用對應(yīng)的算法分析出線路中的開關(guān)的位置，開關(guān)之間的層級關(guān)系，進(jìn)一步分析開關(guān)的保護(hù)對得到的信息列表進(jìn)行整理排列出簡化圖所需要的列表信息，之后導(dǎo)出到對應(yīng)文件夾中，自動生成專門用于保護(hù)計算的配電網(wǎng)保護(hù)計算簡化圖。

1.3 對簡化圖里面的開關(guān)進(jìn)行規(guī)則配置

在單線圖生成簡化圖的基礎(chǔ)上，已經(jīng)對配網(wǎng)的現(xiàn)有開關(guān)進(jìn)行了開關(guān)的分類，根據(jù)配置原則對每個保護(hù)開關(guān)配置對應(yīng)功能的保護(hù)：主干線的智能開關(guān)全部投邏輯功能，分支線的第一個智能開關(guān)投電流保護(hù)功能，后面的開關(guān)全部投邏輯功能；所有智能自動化負(fù)荷開關(guān)只能投邏輯功能。電流保護(hù)功能是指通過多級級差電流保護(hù)的配合來實現(xiàn)保護(hù)，邏輯功能是指電壓-時間型開關(guān)之間的邏輯配合功能。

從單線圖到簡化圖，再對簡化圖里面的開關(guān)進(jìn)行分類并選擇相應(yīng)的整定原則對其進(jìn)行保護(hù)整個過程可以用圖3 表示。

2 投入電流保護(hù)功能的保護(hù)開關(guān)定值

對電流保護(hù)功能開關(guān)按照潮流流向進(jìn)行級別劃分，電流速斷保護(hù)按不大于上一級分段斷路器電流速斷段定值的90%整定，若用于躲合閘涌流等特殊情況，可以按變電站饋線開關(guān)保護(hù)過流I 段定值的100%整定。定時限過流保護(hù)與配電網(wǎng)上一級分段斷路器定時限過流保護(hù)定值配合，也可取上一級分段斷路器定時限過流保護(hù)段電流值。動作時間從第一級開關(guān)開始以時間差ΔT 逐級遞減。

一般來說，線路上最常規(guī)的設(shè)備就是負(fù)荷開關(guān)和斷路器，一般給斷路器配置的都是電流保護(hù)，而在配置相關(guān)的電流保護(hù)時，時間配合方面是一個大問題；以往的經(jīng)驗都是從線路的末端開始配合，但由于一條線路上開關(guān)設(shè)備較多，級別也較多，這樣很容易導(dǎo)致站端的時間設(shè)定過大而滿足不了繼保的速動性；而這里提出的卻是從站內(nèi)開始進(jìn)行配合，且將一些站外線路投入邏輯功能的保護(hù)，這樣利用電流保護(hù)和邏輯功能的保護(hù)相互配合，減少了整條線路上的極差配置，保證了繼電保護(hù)的速動性、可靠性、靈敏性。

例如，對于定時限過流保護(hù)，斷路器從站內(nèi)饋線開關(guān)保護(hù)開始往站外線路末端逐級配合，站內(nèi)定時限過流動作時間作為第一級保護(hù)，以至少0.15s 的級差往站外線路末端逐級配合。

3 投入邏輯功能的保護(hù)開關(guān)定值

3.1 投入邏輯功能開關(guān)的定值

投入邏輯功能的定值主要包括X 時間（關(guān)合延時時間）、Y 時間（關(guān)合確認(rèn)時間）、Z 時間（分閘延時時間）以及電壓定值。

X 時間取值原則：

（1）從變電站或者開關(guān)饋線出來的第一臺負(fù)荷開關(guān)定義它的關(guān)合延時時間為40S（這個合閘時間它與跟變電站站內(nèi)的出線開關(guān)相配合，它是此開關(guān)原有的合閘時間加上儲能時間和充電時間，再加上出線開關(guān)的重合閘時間，這幾個值的總和定義了X 時間）。第一臺之后的負(fù)荷開關(guān)關(guān)合延時時間定義為7S。

（2）在相對來說比較長的分支線位于斷路器后面安裝的負(fù)荷開關(guān)：

圖3：定值設(shè)置流程圖

圖4：電壓-時間型開關(guān)原理圖

第1 條分支線（最接近變電站的出線開關(guān)的支線我們定義為第1 條支線，同理，之后是第2 條、第3 條）上面的第1 臺負(fù)荷開關(guān)：X 時間定義為主干線上面的所有已投入保護(hù)的負(fù)荷開關(guān)的X 時間的總和減去此條支線T 接點之前的所有已投入保護(hù)的負(fù)荷開關(guān)X 時間的和，此支線第2 臺及以后負(fù)荷開關(guān)的X 時間均整定為7S。

同理，第2 條分支線上面的第1 臺負(fù)荷開關(guān)X 時間：它的時間應(yīng)整定為第1 條分支線上最后一條支線的所有已投入負(fù)荷開關(guān)X時間的總和減去兩條支線T 接點之間的負(fù)荷開關(guān)的X 時間的和再加上7S。該支線第2 臺及以后負(fù)荷開關(guān)定值均整定為7S。

以此類推，第N 條分支線的第1 臺負(fù)荷開關(guān)X 時間定值應(yīng)整定為第N-1 條分支線上最后一條支線的所有已投入負(fù)荷開關(guān)X 時間的總和減去第N 條支線與第N-1 條支線T 接點之間的負(fù)荷開關(guān)的X 時間的和再加上7S，第X 條分支線第2 臺及以后負(fù)荷開關(guān)X時間定值均整定為7S。

對于線路比較長的分支線上面的負(fù)荷開關(guān)都是安裝在分支線斷路器之后的，同時按照上面所說的原則進(jìn)行了X 時間的整定之后，若在斷路器之后的負(fù)荷開關(guān)整定的X 時間小于40S，直接取40S。

負(fù)荷開關(guān)關(guān)合確認(rèn)時間（Y 時間）：負(fù)荷開關(guān)關(guān)合后，在Y 時間里判斷是否合閘到故障線段，若合閘后在Y 時間內(nèi)低壓或過流元件啟動，則判定合閘到故障線段，分閘并閉鎖合閘，以保持分位狀態(tài)。若合閘后Y 時間內(nèi)低壓或過流元件不啟動，則判定合閘到非故障線段，則閉鎖分閘以保持合位狀態(tài)。Y 時間整定為5S。

Z：分閘延時時間（時間）：這里的Z 時間指的是負(fù)荷開關(guān)在失去電壓后，開關(guān)進(jìn)行分閘的延時時間。上一級電源線路發(fā)生瞬時性故障跳閘后發(fā)生重合閘使變電站在短時間內(nèi)失去電壓時，為避免負(fù)荷開關(guān)失電分閘，失電分閘延時整定為3.5S；

對于電壓定值的整定，有壓值，取70%至80%額定電壓；失壓值，取30%至40%額定電壓；殘壓值，取40%至50%額定電壓整定，且殘壓值大于無壓值10%額定電壓。

配電網(wǎng)地區(qū)的線路復(fù)雜多變，有許多地方位于山村里面，而對于山村來說，地勢偏遠(yuǎn)，一條線路下來的總長很長，這樣就造成了極差比較多，按照以前的整定方法很難去計算和配合，所以對配網(wǎng)線路采用本文說的整定配合方式去進(jìn)行整定，這樣便能解決線路長度長極差多不易配合的難題，在保證繼電保護(hù)四要素的前提下良好的解決了配網(wǎng)線路的問題。

3.2 關(guān)于配網(wǎng)自動化開關(guān)邏輯功能的整定及其原理

當(dāng)線路中的保護(hù)設(shè)備為配網(wǎng)自動化負(fù)荷開關(guān)時，真正在開關(guān)運行的時候會將其自動化終端的故障保護(hù)跳閘功能退出，對開關(guān)進(jìn)行電壓-時間型功能的整定。

投入邏輯功能開關(guān)的工作原理[4]是通過X、Y、Z 的時間配合來隔離故障區(qū)域，以圖4 進(jìn)行說明。

當(dāng)線路上的1 點出現(xiàn)問題或是發(fā)生故障時，站端的斷路器跳閘，后面線路的A、B 兩個開關(guān)分閘，站內(nèi)的開關(guān)進(jìn)行第一次重合閘，經(jīng)過重合閘通電后后A、B 兩個開關(guān)經(jīng)過40s 和7s（各自的X 時間）進(jìn)行合閘，在進(jìn)行開關(guān)合閘時，開關(guān)的Y 時間功能開始啟動，如果發(fā)生在點1 的故障屬于瞬時故障，那么在B 開關(guān)進(jìn)行合閘后，電力系統(tǒng)便能恢復(fù)正常運行；如果發(fā)生在點2 的故障屬于永久故障，那么B 開關(guān)在判定合閘到到故障線路的同時，分閘閉鎖，站內(nèi)的斷路器再次跳閘同時進(jìn)行第二次重合閘，而B 開關(guān)已經(jīng)進(jìn)行了分閘閉鎖，相當(dāng)于已經(jīng)把點1 的故障點進(jìn)行了隔離，那么此時其他區(qū)域便能正常運行。

4 結(jié)論

配電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計算關(guān)系到整個電網(wǎng)的運行，無論是從整定計算的合理性或是準(zhǔn)確與否，都與用戶和電網(wǎng)的可靠運行息息相關(guān)。本文從配電網(wǎng)保護(hù)工作人員的角度出發(fā)，提出了一種配電網(wǎng)繼電保護(hù)簡化圖自動生成方法和系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)接口獲取線路圖，自動對其進(jìn)行簡化形成保護(hù)計算簡圖，自動計算保護(hù)設(shè)備定值，并以可視化的形式顯示在系統(tǒng)中，保護(hù)工作人員只需對定值進(jìn)行校驗就能給出定值單，大大減輕了保護(hù)工作人員的工作時間，提高工作效率。