基于分布式系统的继电保护定值自动整定配合计算

2013-12-20李晓琦

山东电力技术 2013年6期

李真，沈倩，李晓琦，王浩

（济南供电公司，山东济南 250012）

0 引言

电网继电保护装置是电力系统的重要组成部分，保证电力系统安全稳定运行。当电力系统发生故障或处于异常运行状态时保护定值是继电保护装置迅速、正确动作的有利保障。继电保护整定计算是一个繁杂且细致的工作，传统继电保护整定配合计算工作通过手工计算完成，从参数收集、录入、方式设置开始，经过配合计算、装置定值计算，形成继电保护装置说明书所列字段定值单，最后进入一个包含审核、发布、回执、归档等环节的流转过程。此过程计算周期长、劳动强度大、工作效益低。随着经济腾飞，电网规模日益壮大，电网结构日益复杂，传统的手工计算方法已经很难满足日常整定计算工作的要求，对继电保护整定计算工作带来极大的挑战。

1 现状

目前济南地区220 kV线路通过分布式系统已实现联网整定配合计算［1］，但110 kV及以下线路整定计算一直靠传统的手工计算。因此研究开发110kV及以下线路继电保护定值自动计算的智能化模块很有必要。通过分布式系统平台的模型拼接功能，将本地区110 kV及以下与之相互联系的电网连接起来［2］，保证电网结构更加准确，在此基础之上，根据相关电力标准以及济南地区实际情况，制定济南地区110 kV及以下电网整定计算方案［3］，开发基于分布式系统的110 kV及以下线路自动整定计算模块。建立合理、可靠、安全的体系结构，建立继电保护专业业务流程，提高济南电网继电保护管理质量、管理效率和经济效益。

2 保护定值自动整定配合计算方法

2.1 整定规则定义

首先在配合规则中定义本地区可能出现的配合场景，可将不同电压等级的电网以及线变组等情况进行场景归类，使之适用不同电压等级的整定规则［4］。定义场景后，在规则定义中定义厂站样式，可将发电厂、变电站、开关站，以及发电厂、变电站和开关站出现情况做厂站样式归类，在整定计算时设置不同的组合条件。根据本地区相关整定规程录入整定规则。在不同场景下定义整定配合规则，并通过逻辑确定配合观测点位置，故障点位置，确定整定配合关系的优先级。根据不同场景下的整定规则，为每一个整定规则定义配合算法，并确定所需故障类型、中间故障量，考虑的组合条件、灵敏度校验方法。在整定配合计算时，系统会根据规则定义生成保护安装点（观测点）的配合关系。规则定义流程图见图1。

图1 规则定义流程图

2.2 自动整定配合计算

首先以分布式系统数据平台的电网结构、设备参数及方式数据为初始数据来源，并初始化电网数据［5］。为提高工作效率，可根据维护范围将电网分为若干区域，计算时计算一个区域，系统根据配合计算，自动取边界配合定值。根据观测点信息，程序计算过程中自动匹配整定规则，生成配合关系，生成计算案例及计算案例的所有组合条件，然后计算所有计算案例，并根据规则设定的挑选值原则挑选中间数据的极限值，如有排除的组合条件，最终结果条件中需要排除此条件对应的结果［6］。接下来计算定值，自动计算出最优方案定值，判断是否出现计算死循环，并将死循环情况生成报告供用户查看，并在图形中显著标识死循环中所涉及的观测点，方便人工调整。定值计算完毕后自动校验灵敏度，并与上次方案进行对比，定值变化部分在图形上用颜色显著标注起来，灵敏度不满足的定值在图形上显著标识，自动校验灵敏度过程中显示整定计算书。自动整定计算结束后，可进入人工干预模式，调整程序默认生成的计算案例，可调整默认的配合关系，排除不需要的组合系统方式，新增默认组合条件方式中不存在的组合方式，确认后程序会自动计算定值并计算所有影响范围。整点配合流程图见图2。

3 整定规则在固化基础上可人工干预

整定配合计算过程采用自动计算与人工干预相结合的方式，自动计算时程序将按照用户定义的配合规则自动进行计算，自动计算完成之后用户可根据自动计算结果结合电网实际情况和用户经验进行调整，调整包括调整配合关系、配合计算条件或者最后的定值，调整配合关系时程序会自动检查出无限循环并提示用户修改。程序始终遵循人工操作优于计算机操作的原则，即人工调整的结果不会被程序的自动计算过程所修改，且计算过程中用户所做调整均会记录。

3.1 自定义整定配合原则

规则定义主要包括了配合规则描述和配合算法的定义。配合规则描述中允许用户针对不同类型设备定义不同的配合原则（表1），线路和变压器是分开定义的。配合规则描述还允许用户对同类设备不同情况定义不同的配合规则，程序通过场景来区分，不同的场景代表不同的情况（如区分联络线和终端线），同时对不同的配合规则还可以设置需要考虑的不同方式，且不同的厂站样式（如变电站、发电厂等）需要考虑的方式允许不同。配合算法主要是定义了不同配合规则的计算方法和取值规则，程序会依据其定义的计算方法和取值规则自动进行计算。

3.2 自定义整定计算范围

用户可根据需要在图形上选择相应的保护作为本次计算的计算范围，开始计算时程序会按照用户选定的范围进行计算。

3.3 自定义整定计算书

配合定值一旦计算完成程序会自动生成整定计算书，且计算书的格式用户可自定义，计算书内容包括本保护段需要计算的配合原则、配合保护、计算条件（所要考虑的方式），以及不同的配合原则对应的计算条件的结果和最后的定值。

3.4 自定义配合关系

支持用户调整配合关系、配合计算条件及定值，同时自动检测配合关系出现的无限循环，自动检测失配点，并自动分析出影响的定值范围。

4 自动生成定值通知单

根据国内主流厂家、主流保护型号定值清单制定相应的定值单模版。定值单的模板分为两部分内容，一部分是定值信息，定值信息主要包括定值清单中的各种定值项，一部分是附加信息，附加信息主要是指定值通知单的表头和表尾信息（如厂站名称、设备名称、通知单编号等）。定值单模版具有复用功能，减少了用户制定定值单模板工作量。系统自动计算保护整定配合定值后，自动生成对应型号的保护定值通知单。