浅谈继电保护整定计算方式及计算机应用

张月

摘 要：随着我国电网结构性升级、机组数量不断增加，整个电力系统网络对继电保护要求更为严格，而继电保护整定计算作为继电保护的核心支撑，只有确保整定计算的准确率和工作效率，才能发挥其电网的第一道防线作用，从而满足电力网络系统的健康持续发展。本文将分析继电保护现有的整定计算方式，并对整定计算的全计算机应用进行说明，旨在提高继电保护整定计算的工作效率，确保电力系统的安全运行。

关键词：继电保护;整定计算;全计算机应用

随着电子行业的不断发展，继电保护原理更加趋于完善，继电保护整定计算方式作为核心技术支撑，得到了海内外研究人员的广泛关注。为了适应电力系统继电保护的发展需要，从事继电保护整定计算的工作人员应对现有的继电保护方式进行了解，又要通过不断的学习，使自己在具备扎实的继电保护理论知识的同时，掌握新的计算机应用技术，从而应对未来继电保护的种种挑战。

1 继电保护整定计算方式

1.1 全人工继电保护整定计算

继电保护整定计算的早期方式采用全人工计算，通过对故障电流的检测分析，计算出当前电路系统需要的保护定值，整个过程全部靠人员手工计算完成。为了简化计算过程，计算人员采取假设电路短路的方式进行计算，也就是对需要整定的各类短路电流进行预先假设，并对其进行Y/Δ变换，将计算得到的电流值进行整定。但是这种方法，就要求工作人员有较强的计算能力，同时还要对整个电路系统较为熟悉。随着电网结构性升级和机组的数量不断激增，单纯依靠人工计算，会导致该计算过程效率低下、准确率降低，而且如此巨大的人工计算量，实现起来也较为困难。

1.2 半人工继电保护整定计算

随着电子技术的不断发展，电网系统的复杂程度越来越高，人工计算的整定速度和正确率无法再满足当前电网互联的需求。为了解决这一难题，此领域的专家学者采用计算机进行短路电流的计算，但是对于一些复杂问题，诸如各个装置之间的配合，以及内部各功能模块单位之间的配合，仍然需要人工计算，因此该阶段继电保护整定计算方式称为半人工方式，即计算机负责简单的短路电流的计算过程，对于过程复杂的定值计算部分和配合系数的选择，仍通过人工计算。这种计算方式虽然在一定程度上减少了人工计算的工作量，但是对于整定计算工作的全自动化仍然处于过渡阶段。

1.3 全计算机继电保护整定计算

随着电力系统的运行自动化，而继电保护计算也随之更为成熟，为了进一步提高工作效率，电力工作者设计了全计算机的整定计算系统，即整定计算过程中的定值计算部分、短路电流计算部分以及配合系数选取部分全部交由计算机来完成，对复杂电网的计算，需要按照一定的规则进行融合计算，在满足系统要求的基础上充分发挥保护装置的效能。该计算方式用于电力系统上，可以提高工作效率和准确率，这对于整个继电保护整定计算领域是一个质的飞跃。

2 继电保护的计算机技术应用

2.1 自适应技术

在早期的全计算机继电保护计算方式中，电力工作人员采用自定规则的方式进行计算，依据一些特定要求整定适用于自身的定值计算方法，但该方法普适性较差，不能应对变化性较大的电网。为了满足这种需求，研究人员将自适应技术引入整定计算过程中，通过分析电网变化的可能性故障，调整继电保护性能，从而满足电网安全稳定运行的要求。这一技术不仅可以提高整定计算的工作效率，降低整定的繁琐程度，还在一定程度上提高了电网运行的抗干扰能力，并对整个电网用电的可靠性也大大加强。该技术的应用和发展对整个整定计算领域带来了新的突破。

2.2 大数据技术

随着互联网技术的发展，电网系统也处于物联网中重要的一环，大数据技术的应用也是必不可少的，通过提高电网系统的硬件水平，能够满足大数据的可靠存储及快速读取，使用大数据技术可将电网的基本参数、网络运行状态、故障类型、保护整定原则以及配合系数等数据都可进行实时存储读取，将电网的实时状态反馈到全计算机整定系统中去，这就为继电保护整定自动化带来了极大的方便，为继电保护整定计算领域进一步的深入研究，提供了坚实的数据基础。

2.3 人工智能技术

近年来，人工智能技术已经广泛应用于各行各业，在某些领域己经成功实现了人工智能代替人类解决复杂问题，同样在继电保护领域也可享受到人工智能带来的便利，其中神经网络和专家系统的应用最为普遍。在大数据支撑的基础上，将继电保护计算过程进行优化，建立最优计算模型，模仿人类推理和决策过程，从而实现继电保护计算系统的智能化。利用人工智能技术，复杂的整定计算方法和过程可得到有效的解决，可用计算机系统代替电力系统继电保护整定计算人员，对电网进行整定计算，既高效又准确。通过人工智能将继电保护计算的理论依据和专家经验有效结合起来，構成新的专家知识库，并将整定计算流程融入到专家系统的推理机中，使得整定计算系统具备推理决策能力，从而高效可靠的处理计算工作。这一技术的实现和应用，将大大减轻电力人员的工作量，同时还可根据不同电路系统进行自身优化调整，将分析结果供工作人员参考，并进行二次修正，这一技术的实现将整定工作变得更加可靠和适用，并对电力系统的安全运行具有重大的经济效益和社会效益。

2.4 人机交互技术

为了实现电力工作人员可实时观测到继电保护装置在电网中的运行状况，研究人员引入了基于可视化图像的人机交互技术。该技术可以将电力人员的计算结果进行高效直观的展示，并且电网信息和电厂运行情况以图形的方式显示，从而方便工作人员对研究对象进行特征提取并直观看出其变化规律，进一步提高了定值整定计算的工作效率，并且还为调整计算软件提供了良好的人机交互界面。近年来，人机交互技术在电力系统中得到多方面的应用，未来也将成为电力系统继电保护整定计算软件的主要发展方向。

3 结语

电力系统的安全运行离不开继电保护系统，继电保护整定计算作为这一系统的核心技术，已经由传统的人工方式逐步转向全计算机方式，通过对各项技术的深入应用，实现技术手段的融合，从而提高现有的继电保护整定计算的工作效率和准确率，保障电气工程系统运行的高效性、安全性与稳定性，未来发展的方向还是要实现继电保护系统的可交互化、网络化、智能化。

参考文献：

[1]贺家李，等编.普通高等教育十一五国家级规划教材电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2010（第4版）.

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