谈电网中的继电保护整定计算应用
来源:用户上传
作者:
摘要: 随着现代电网规模的扩大和继电保护技术的飞速发展, 继电保护运行管理中计算和数据管理的工作越来越多。本文主要是介绍继电保护整定计算在电网的应用具备的功能，并分析了继电保护整定计算通用平台使用方便功能模块的组成，实现继电保护整定计算的微机程序化，更好的提高了电网继电保护运行管理水平, 提高了整定人员的工作效率、促进了电网安全生产和管理现代化。
关键词: 电网继电保护 通用平台 整定计算应用
1 概述
继电保护整定计算一直是电力系统中重要而复杂的工作。整定人员必须对电网的各种运行方式及故障情况进行反复周密的计算, 这样单凭手工计算, 计算量是非常大的, 必须借助计算机来完成, 由此各种继电保护整定软件便应运而生了。目前绝大多数继电保护整定计算程序都是针对计算配合定值或具体的保护装置定值开发的, 如零序电流保护整定程序、距离保护整定程序等, 其研究的重点是保护定值的计算方法和配合方法, 即算法问题。这些程序一般认为要计算的定值及计算这些定值需要的数据是确定的, 具体保护装置定值的计算方法则比较简单, 但需要针对具体保护装置进行开发, 配合定值的计算则比较复杂。实际上, 配合定值计算的难点在于确定配合方法,配合方法一旦确定, 其值的计算与具体保护装置定值的计算没有多少区别。如何确定配合方法, 目前的程序大多试图通过算法的复杂化或智能化来解决, 且在这个问题上的研究也取得了一定的进展, 但仍然不能令人满意, 大多只适用于特定的地区或特定的时期或特定的电网或特定的保护配置。
2 继电保护整定计算通用平台
一个使用方便的整定计算通用平台主要由以下5 个功能模块组成:
(1) 网络拓扑结构管理模块。因为专业工作习惯的原因, 图形辅助对继电保护整定计算工作是必不可少的, 所以, 网络拓扑结构的图形化管理成为一种必然的趋势, 且目前已经被普遍采用。网络拓扑管理与图形显示可以提供给用户简单实用的电力系统网络拓扑结构编辑、管理工具和方便快捷的图形操作手段。通过图形系统, 用户能够快速完成拓扑接线图的绘制、修改, 并实现人机交互的大部分操作, 另外, 用户可以在编辑图形的同时完成一次系统参数数据的录入、保护配置的录入等。
(2) 网络参数管理模块。该模块主要管理电网一次设备的参数, 如线路正序、零序电阻和电抗等, 另外还要管理配合定值、装置定值、计算中间结果等。为了方便用户的使用及减少数据出错的概率, 网络参数应具有多样化的输入方式并保证数据的一致性。并且具备参数检查、处理、导入导出、打印、发布、检索、报表显示功能。
(3) 故障计算模块。该模块作为整定计算软件的重要组成部分, 主要有2 个功能: 一是作为单独的功能模块, 供系统故障分析使用; 二是作为整定计算的重要组成部分, 供整定计算使用。供故障分析使用的故障计算模块, 一般应具备强大的故障处理能力, 可以处理各种类型的简单故障和复杂故障, 如简单接地故障、断线故障、跨线故障、多重复杂故障和网络等值等,此外故障点、故障类型、故障相别、弧光电阻、输出支路等可以自由制定。而供整定计算使用的故障计算模块由于需要处理大批量的运行方式和故障, 对故障计算速度提出了很高要求。
(4) 整定计算模块。整定计算功能是计算保护装置所需要的各项定值, 并形成定值通知单。按照具体的功能, 整定计算可包含运行方式组合、阶段式保护配合计算、保护装置定值项整定计算及定值通知单生成几个部分。运行方式组合是整定计算的基础, 是保证保护在各种常见运行方式下都能够正确动作的必要手段。阶段式保护配合计算和保护装置定值项整定计算是计算保护定值的2 个重要部分, 只是所计算的定值项不同。定值通知单将具体保护装置所涉及的定值汇总供现场人员更改保护定值和定值备份用。整定计算软件一般提供自动和人工2种计算模式: 在一般情况下采用自动计算模式, 自动选择运行方式并完成全部计算工作; 在特殊情况下, 为保证计算结果的可行性, 可以人工选择运行方式或人工调整配合状态来完成定值的人工计算。
(5) 附加功能模块。该模块提供给用户其他一些辅助功能,如形成阻抗图、保护配置图、原始定值图、定值计算书、定值计算中间过程、计算定值图等图形以及数据的导入、导出功能等。
继电保护整定计算通用平台的用户大致分为两类: 最终用户和开发用户。最终用户是平台中的界面功能和平台上所开发的应用的使用者; 而开发用户使用平台创建各种应用。当然, 对于通用平台的应用来说, 用户只有最终用户这一类, 开发用户是其创建者。
3 基于平台的继电保护整定计算软件
基于平台概念, 用户根据各自的具体情况, 开发自己的继电保护计算及管理程序, 能够保证继电保护计算及管理程序满足用户的要求。将继电保护计算及管理问题的解决方案分为二层: 平台层和应用层, 构成一种堆栈式的结构, 应用层与平台层之间是一个自上而下的单向依赖关系, 即有预先定义的界面―――语法规则, 不同层的程序设计人员仅关注位于自己层面出现的问题。平台层的设计需要专业的计算机知识, 平台层必须为应用层解决继电保护计算及管理问题提供全面的支持。应用层的设计者是继电保护运行人员, 他们具有的工作经验和专业思想是计算机专家们难以企及的, 虽然他们可能缺少编程经验和编程能力, 但只要受到平台层及语法规则的强大支持, 也能够设计出出色的应用层软件。
按照平台这个概念开发的继电保护整定计算程序, 不是一个计算具体保护定值的程序, 而是一个支持用户构建自己的继电保护整定计算程序的平台, 即: 继电保护整定计算支持平台系统。这个支持平台系统, 应该满足通用性研究和实用性研究中提出的各种要求, 不涉及任何定值的算法问题, 但用户可以在这个基础上方便地定义出电网参数计算和管理系统、配合定值计算和管理系统、各种具体保护装置定值计算和管理系统等等。
4 整定计算通用平台的应用
随着现代电网规模的扩大和继电保护技术的飞速发展, 继电保护运行管理中计算和数据管理的工作越来越多。但是, 鉴于前面分析的继电保护整定计算的特殊性, 又必须对整定计算工具软件进行谨慎选择。郴州地区电网的整定计算系统用的是华中科技大学开发的“省、地调一体化继电保护整定计算系统”软件，该软件是一个省级及地区电网的继电保护日常生产和运行工作的计算、管理自动化系统，具有全图形化的用户界面，能够稳定运行于Windows 2000/XP等操作系统上。系统按照电力系统规程的要求并结合专家经验对各电压等级网络的线路保护和元件保护的定值进行整定。
该软件在设计和开发中充分考虑了用户的需求和继电保护生产、运行工作的实际状况，主要体现在以下几个方面：
(1)充分考虑地区电网的特点。如电网多为单一辐射状开环运行；
不规则接线较多，含多重T接线路；不同保护类型可能需要配合；低压网络中需要考虑综合等值阻抗的电阻部分等。
(2)数据充分共享。应用功能集成于数据库平台统一开发，实现各
功能块的有机结合和无缝连接，个体类和公共类分别管理，减少数据冗余，简化数据关系。
(3)全面集成化、自动化。继电保护定值整定从批任务处理自动化
时代进入了整定过程的全自动化时代。从网络图形的绘制，故障分析计算，计算结果的查询一直到整定定值的调整，全部在统一的界面下完成，各部分使用统一的数据，统一的风格。
(4)全图形化人机交互界面。可以在图形界面上启动几乎所有的功
能，无需记忆大量的操作命令，只需通过其熟悉的网络接线图即可进行数据的录入、修改、查询，进行整定计算、短路计算、断点调整、定值调整等。软件实现了整个电网拓扑结构图形的编辑、缩放、漫游和图元的放大、缩小、编辑、旋转等功能，大大缩短了电网拓扑图形的绘制时间，提高了工作效率。
(5)实现“一个对象多图”。一个电力系统网络可以根据不同的需要
和要求以多种不同的形式出现，对网络的表达可繁可简，即使是同一元件在不同图形中的外貌可以完全不同，以适应不同的工作需求。
(6)结果输出形式丰富，查询手段多样。既能通过提供的表格以传
统的模式输出计算结果，又能随时在网络拓扑上对结果进行查看。并能自动形成各种运行方式下系统正序、零序阻抗图，保护配置图，保护定值图等。
郴州地区电网使用了“省、地调一体化继电保护整定计算系统”软件后, 使得电网继电保护整定计算更加精确可靠, 更加快速方便, 管理更加先进规范。目前已向其它专业, 如调度、运行方式专业, 提供准确可靠的电网数据库,为其它专业开发其它程序节省了大量的精力和时间。这样不仅提高了郴州电网继电保护整定计算和运行管理水平, 也大大减低了继电保护整定人员的工作量。
5 结论
通过“省、地调一体化继电保护整定计算系统”软件在郴州地区电网的运用, 目前继电保护运行管理、整定计算和数据管理已可以快速、准确、方便地完成以下工作: 电网参数的管理、保护配置的管理、保护定值的管理、电网计算分析、相间接地距离及零序电流保护段的自动配合计算、各种保护装置的计算、统计分析计算、变电站等值阻抗计算、正序零序短路容量计算等等。明显地提高了电网继电保护运行管理水平, 提高了整定人员的工作效率、促进了电网安全生产和管理现代化。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-571557.htm
