李春杰1，王東海1，王敏珍2，陳  東1

　　(1.國(guó)網(wǎng)上海浦東供電公司，上海 200122；2.國(guó)網(wǎng)上海市南供電公司，上海 200233)

　　摘  要： 繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)的重要組成部分,是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要技術(shù)手段。正確合理的繼電保護(hù)定值是繼電保護(hù)正確動(dòng)作的前提條件。為避免繼電保護(hù)定值成為隱含故障源，本文通過(guò)建立定值模塊、定值智能邏輯庫(kù)等方法，提出對(duì)繼電保護(hù)定值智能化校驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，探討研究保護(hù)定值閥值風(fēng)險(xiǎn)智能化預(yù)警、保護(hù)定值上下級(jí)自動(dòng)校驗(yàn)，以及校驗(yàn)結(jié)果圖形化等功能，以精確定位保護(hù)定值的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，消除安全隱患點(diǎn)，提高電網(wǎng)異常、事故時(shí)保護(hù)設(shè)備動(dòng)作及時(shí)性、準(zhǔn)確性和有效性，進(jìn)一步提高工作質(zhì)量、減輕工作負(fù)荷和提升保護(hù)定值的管理能力。

　　關(guān)鍵詞： 定值配合；定值邊界；定值曲線；整定計(jì)算；智能化

0 引言

　　繼電保護(hù)作為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的第一道防線，世界各地發(fā)生的停電事故中，多次事故的擴(kuò)大都與繼電保護(hù)有關(guān)，保護(hù)定值不正確被認(rèn)為是繼電保護(hù)系統(tǒng)中的一類重要隱含故障源[1-3]。伴隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷更新擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，電網(wǎng)間的聯(lián)系也日趨密切，為適應(yīng)工業(yè)的不斷發(fā)展，電力工業(yè)也加快了電網(wǎng)的建設(shè)和改造。因此，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行也越來(lái)越受到人們關(guān)注，而作為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要技術(shù)保障，繼電保護(hù)也就顯得尤為重要，相應(yīng)的對(duì)繼電保護(hù)的整定工作要求也越來(lái)越高，難度和工作量也越來(lái)越大。

　　繼電保護(hù)整定計(jì)算是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，主要包括主保護(hù)和后備保護(hù)兩部分整定工作。主保護(hù)的整定計(jì)算涉及的定值往往僅與保護(hù)的設(shè)備相關(guān)，基本不需要上下級(jí)配合，計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單。后備保護(hù)的整定計(jì)算涉及到的定值往往需要上下級(jí)保護(hù)之間的相互配合，主要包括過(guò)電流保護(hù)、零序電流保護(hù)、相間距離保護(hù)和接地距離保護(hù)的各段定值，計(jì)算比較復(fù)雜，往往需要較多的人工參與，且工作量較大。本文結(jié)合繼電保護(hù)定值特點(diǎn)，通過(guò)研究建立上下級(jí)保護(hù)定值配合和定值邊界智能邏輯庫(kù)，利用定值自動(dòng)校驗(yàn)、曲線自動(dòng)化，快速定位定值隱藏風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，以提高電網(wǎng)故障時(shí)保護(hù)設(shè)備動(dòng)作的及時(shí)性、準(zhǔn)確性和有效性。

1 現(xiàn)狀分析

　　由于上下級(jí)定值的配合關(guān)系沒(méi)有實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)化，應(yīng)用模式缺少自動(dòng)化、智能化功能，上下級(jí)定值配合是否正確往往需要花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)進(jìn)行定值校驗(yàn)工作，生產(chǎn)效率較低。

　　雖然國(guó)內(nèi)部分電網(wǎng)針對(duì)地區(qū)電網(wǎng)的繼保定值管理都有了一定的研究，但由于不同電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和發(fā)展水平不同，各級(jí)調(diào)度對(duì)繼保定值管理的方式也有所區(qū)別。對(duì)繼保定值管理的多數(shù)研究主要是基于主配分離的應(yīng)用模式，往往研究對(duì)象僅僅是保護(hù)設(shè)備本身，同時(shí)針對(duì)繼保定值曲線信息化管理缺乏相應(yīng)的理論研究[4]。

　　總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有定值管理上下級(jí)定值配合系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性弱，需要多系統(tǒng)、多界面調(diào)用等缺點(diǎn)，定值配合曲線大多采用紙質(zhì)繪圖方式，自動(dòng)化、智能化有待加強(qiáng)。

2 定值智能化校驗(yàn)功能設(shè)計(jì)

　　以上海地調(diào)現(xiàn)有技術(shù)支持系統(tǒng)OMS中的本地化特色需求為導(dǎo)向，在保留現(xiàn)有繼保管理信息化成果基礎(chǔ)上，對(duì)地調(diào)定值系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)定值優(yōu)化設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

　　定值智能化校驗(yàn)功能設(shè)計(jì)主要分四大模塊:定值模塊、定值邏輯庫(kù)、定值智能校驗(yàn)、定值校驗(yàn)圖形化。

　　2.1 定值模塊設(shè)計(jì)

　　(1)定值字段化存儲(chǔ)

　　定值內(nèi)容字段化存儲(chǔ)方式模塊是實(shí)現(xiàn)定值智能

　　化校驗(yàn)的關(guān)鍵。定值內(nèi)容字段化存儲(chǔ)方式，具備復(fù)制、剪切、粘貼全部定值或部分定值內(nèi)容功能；具備基于網(wǎng)格化的填報(bào)界面；利用定值單類型，直觀、方便、迅速按照模板生成定值單信息。

　　(2)定值模板管理

　　定值模板管理可實(shí)現(xiàn)定值項(xiàng)的可解析性，便于與其他系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)范接口方式，實(shí)現(xiàn)定值單內(nèi)容和形式的完全自定義，適應(yīng)不同地區(qū)調(diào)度管理需求。改變以往對(duì)定值管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系，促進(jìn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量的改善，并在工作完成進(jìn)度等方面提出更高的要求，提高系統(tǒng)模塊的實(shí)用性。

　　2.2 定值邏輯庫(kù)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)智能邏輯庫(kù)中的公式將各保護(hù)項(xiàng)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成電流保護(hù)，所述的過(guò)流保護(hù)或零流保護(hù)包含電流值和時(shí)間值，在定值自動(dòng)校驗(yàn)前需要?jiǎng)?chuàng)建自動(dòng)校驗(yàn)所采用的邏輯庫(kù)。除開(kāi)電流保護(hù)，其他需要轉(zhuǎn)換的保護(hù)項(xiàng)主要包含：距離保護(hù)、電壓保護(hù)等，按照不同保護(hù)類型和不同電壓等級(jí)的轉(zhuǎn)換公式如表1所示[5]。

　　2.3 定值智能化校驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　對(duì)新投設(shè)備開(kāi)展保護(hù)整定工作、上下級(jí)定值發(fā)生變化、配合事故分析以及各類專項(xiàng)定值普查等工作時(shí)，需要對(duì)區(qū)域內(nèi)定值進(jìn)行校驗(yàn)，通過(guò)定值模塊中已字段化的定值和定值邏輯庫(kù)中轉(zhuǎn)換規(guī)約，對(duì)經(jīng)處理的統(tǒng)一規(guī)范的定值進(jìn)行智能化校核。

　?。?）定值邊界校驗(yàn)

　　在定值管理的過(guò)程中，依據(jù)被保護(hù)的電壓等級(jí)、保護(hù)類型等，將定值項(xiàng)整定經(jīng)驗(yàn)值設(shè)置成定值閾值，在繼電保護(hù)人員開(kāi)展整定工作時(shí)，如果保護(hù)定值超過(guò)所設(shè)定的定值閾值，則通過(guò)系統(tǒng)閾值預(yù)警以作提醒。

　　以圖2變電站為例，該變電站內(nèi)含兩個(gè)主變，主變高壓側(cè)（A）、主變低壓側(cè)（B），以及線路1（C）～10都配置繼電保護(hù)。

　　由圖可得，主變低壓側(cè)B處設(shè)置的繼電保護(hù)為所供I段和II段母線出線的上級(jí)保護(hù)，設(shè)定主變低壓側(cè)后備過(guò)流保護(hù)定值為（IA=3 234 A，TA=2.3 s），則根據(jù)式（1）和式（2）[6-7]，其下級(jí)所有出線后備保護(hù)的上限閾值應(yīng)該設(shè)定為（IB=2 940 A，TB=2 s），如果下級(jí)線路后備保護(hù)定值超過(guò)該閾值，校驗(yàn)結(jié)果警示“整定錯(cuò)誤”，以達(dá)到自動(dòng)校驗(yàn)的功能。

　　IA≥K×IB（1）

　　式中,IA為上級(jí)保護(hù)定值，IB為下級(jí)保護(hù)定值，K為可靠系數(shù)，一般K≥1.1

　　TA≥TB+△t（2）

　　式中,IA為上級(jí)保護(hù)時(shí)間，IB為下級(jí)保護(hù)時(shí)間，△t≥0.3。

　?。?）定值上下級(jí)配合校驗(yàn)

　　隨著電網(wǎng)短路容量的變更，定期會(huì)有大量的定值普查工作，而且為了配合事故分析，需要高質(zhì)量、高效率的完成校驗(yàn)工作，以確定保護(hù)是否動(dòng)作正確。通過(guò)定值邏輯庫(kù)規(guī)定的轉(zhuǎn)換公式，將所涵蓋的不同保護(hù)類型轉(zhuǎn)換成電流保護(hù)，利用公式1和公式2，對(duì)該站主變高壓側(cè)、低壓側(cè)、所有出線的上下級(jí)保護(hù)定值進(jìn)行校驗(yàn)（如圖2中的A、B、C處配置的保護(hù)定值），而且通過(guò)圖1中設(shè)備模型關(guān)聯(lián)功能，可以將整個(gè)電網(wǎng)上下級(jí)設(shè)備的后備保護(hù)（不同電壓等級(jí)、不同設(shè)備）定值進(jìn)行快速普查，極大提高工作效率，提升電網(wǎng)安全。

3 定值校驗(yàn)可視化

　　隨著電網(wǎng)邊界的擴(kuò)大，定值單數(shù)量的增加，采用手工繪圖和儲(chǔ)存的方法已經(jīng)不能滿足發(fā)展的需要。基于定值智能化校驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將結(jié)果更直觀、形象的以曲線形式展示，達(dá)到可視化的效果，提供保護(hù)定值門檻風(fēng)險(xiǎn)提示，有效警示上下級(jí)定值配合問(wèn)題，幫助整定人員敏銳覺(jué)察上下級(jí)定值配合中的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)，為電網(wǎng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行提供了科學(xué)的技術(shù)手段。

　　通過(guò)圖1中校驗(yàn)圖形化（定義保護(hù)的電流、時(shí)間的圖形化）模塊設(shè)計(jì)，采用手動(dòng)繪制曲線和自動(dòng)繪制曲線兩種方式將保護(hù)定值形成定值曲線。

　?。?）手動(dòng)繪制定值曲線

　　以主變低壓側(cè)保護(hù)B（IB=2940A，TB=2 s）,線路保護(hù)C（定時(shí)限：IC=2240A，TC=0.5 s；一般反時(shí)限：I0P=560A，T=0.2 s）為例，輸入定時(shí)限和反時(shí)限定值，依據(jù)可選擇的保護(hù)類型（反時(shí)限、定時(shí)限、距離、電壓保護(hù)等）生成定值曲線，實(shí)現(xiàn)多個(gè)曲線對(duì)比，效果圖如圖3所示。

　?。?）自動(dòng)繪制定值曲線

　　利用一、二次設(shè)備關(guān)聯(lián)關(guān)系以及設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行電網(wǎng)多個(gè)設(shè)備的定值普查和曲線繪制，減少員工的工作量、避免設(shè)備參數(shù)信息重復(fù)查找，確保工作高效率的完成，自動(dòng)繪制邏輯圖如圖4所示。

4 總結(jié)

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及其相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，特別是智能技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)定值校驗(yàn)的智能化。本文提出對(duì)繼電保護(hù)定值邊界校驗(yàn)、定值上下級(jí)配合校驗(yàn)，以及校驗(yàn)結(jié)果圖形化等功能的研究，以提高整定人員的工作效率和工作質(zhì)量，減少定值不配合帶來(lái)的各種電網(wǎng)事故，具有良好的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。

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