繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用研究

黃 昀 殷栢輝

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司河源供電局，廣東河源 517000）

繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用研究

黃 昀 殷栢輝

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司河源供電局，廣東河源 517000）

分析了傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)存在的問(wèn)題，介紹了繼電保護(hù)整定計(jì)算通用平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)，詳細(xì)探討了RCM Base2000平臺(tái)軟件對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)中存在問(wèn)題的解決方案及線路保護(hù)整定計(jì)算平臺(tái)方案的設(shè)定。

繼電保護(hù)；整定計(jì)算；通用平臺(tái)

0 引言

繼電保護(hù)是通過(guò)繼電器對(duì)電力系統(tǒng)及其元件進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)用來(lái)防范電力運(yùn)行過(guò)程中的事故的一種自動(dòng)化措施，繼電保護(hù)整定對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起到了很大的促進(jìn)作用。隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，無(wú)論城市還是廣大的農(nóng)村地區(qū)，對(duì)電力的需求量都越來(lái)越大，使得現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展和電力系統(tǒng)的運(yùn)行面臨著更大的壓力。而繼電保護(hù)整定工作人員的工作量增大不僅影響工作效率，還容易因工作上的失誤造成巨大的損失。現(xiàn)在一些繼電保護(hù)整定計(jì)算都是配合一些軟件進(jìn)行的，而基于繼電保護(hù)整定計(jì)算通用平臺(tái)開發(fā)出的繼電保護(hù)整定計(jì)算支持平臺(tái)系統(tǒng)，則通過(guò)電網(wǎng)參數(shù)計(jì)算、配合定值計(jì)算等對(duì)各電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)的線路和元件保護(hù)的定值進(jìn)行整定，方便工作人員依據(jù)該系統(tǒng)使計(jì)算更準(zhǔn)確可靠、電力系統(tǒng)的管理更規(guī)范。

1 傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)存在的問(wèn)題

1.1 系統(tǒng)功能的職能程度有限

繼電保護(hù)整定工作比較復(fù)雜，整定人員必須通過(guò)反復(fù)且周密的計(jì)算才能將故障情況清晰地總結(jié)出來(lái)。為了減少工作人員的任務(wù)量，計(jì)算整定軟件系統(tǒng)被設(shè)計(jì)出來(lái)，然而這些系統(tǒng)之間的模塊聯(lián)系卻很少，不僅沒(méi)有減輕工作人員的任務(wù)量，反而讓他們的工作陷入困境。

1.2 系統(tǒng)維護(hù)工作沉重

一個(gè)比較大的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中電力系統(tǒng)組成復(fù)雜多樣，各種繼電保護(hù)裝置隨著電網(wǎng)的不斷擴(kuò)張而增加，給整個(gè)整定計(jì)算系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的維護(hù)壓力，使得維護(hù)人員面臨著兩難的困境:如果要保障系統(tǒng)功能。則需要對(duì)整定計(jì)算系統(tǒng)反復(fù)進(jìn)行大量的維護(hù)和修改，任務(wù)量非常大；如果不進(jìn)行維護(hù)，就會(huì)影響整定計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與安全性。

1.3 系統(tǒng)不具有普適性

目前很多電網(wǎng)中運(yùn)用的整定計(jì)算系統(tǒng)都是根據(jù)各個(gè)電廠自身特點(diǎn)建立的，難以適應(yīng)其他電廠的需求。系統(tǒng)根據(jù)實(shí)踐操作形成的數(shù)據(jù)庫(kù)，也對(duì)其他電廠不具有參考價(jià)值。此外，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，這些原有的整定計(jì)算系統(tǒng)必須進(jìn)行改進(jìn)，否則對(duì)本電廠的運(yùn)行也會(huì)帶來(lái)安全隱患，更限制了系統(tǒng)的影響力。

2 繼電保護(hù)整定計(jì)算通用平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)

繼電保護(hù)整定計(jì)算通用平臺(tái)與傳統(tǒng)的整定計(jì)算系統(tǒng)相比有著突出的優(yōu)點(diǎn)，其不僅在圖像建模功能、整定計(jì)算功能、故障分析功能和數(shù)據(jù)管理功能方面有更深入的發(fā)展，而且還新增了故障計(jì)算控制功能和保護(hù)動(dòng)作的仿真功能。

在圖像建模方面它提供了相對(duì)完善的圖形編輯和管理功能，用戶可以非常快速地繪制和修改拓?fù)浣泳€圖，增強(qiáng)了用戶與平臺(tái)的交互能力。在數(shù)據(jù)管理方面提供了用戶自行設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的界面，在實(shí)際的工作中用戶通過(guò)增減或更名字段，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)的管理功能。在整定計(jì)算方面提供了自動(dòng)和人工兩種計(jì)算模式，可以根據(jù)情況的需要自行選擇計(jì)算模式，甚至還可以將自動(dòng)與人工兩種計(jì)算方法較好地結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行那些比較疑難的定值計(jì)算。在故障分析方面除了能夠準(zhǔn)確分析故障產(chǎn)生的原因，還新增了故障計(jì)算控制功能，能夠?qū)收袭a(chǎn)生的原因進(jìn)行控制，用戶可以對(duì)各種電網(wǎng)的計(jì)算條件進(jìn)行預(yù)先設(shè)置，由此得出一系列計(jì)算條件的綜合分析結(jié)果。而保護(hù)動(dòng)作的仿真功能是通過(guò)設(shè)置故障的類型、保護(hù)動(dòng)作開啟或關(guān)閉，計(jì)算安裝點(diǎn)的電氣量并與正常值進(jìn)行比較，來(lái)考察線路上下兩級(jí)是否發(fā)生了動(dòng)作行為。

3 繼電保護(hù)整定計(jì)算支持平臺(tái)系統(tǒng)的建立及應(yīng)用

本文借助RCM Base2000平臺(tái)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)通用平臺(tái)的整定計(jì)算功能。

3.1 RCM Base2000平臺(tái)軟件對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)中存在問(wèn)題的解決方案

3.1.1 拓展了計(jì)算系統(tǒng)的功能

該平臺(tái)軟件新增了自動(dòng)零序短路容量的計(jì)算，改變了傳統(tǒng)只限于正序短路容量計(jì)算的功能，使得正序和零序的系統(tǒng)參數(shù)能夠進(jìn)行核對(duì)；增加自動(dòng)端口值阻抗的計(jì)算，可以對(duì)不同的系統(tǒng)展開綜合的阻抗歸算，突破了只對(duì)本端口主變阻抗的等值計(jì)算；新增的參數(shù)輸出形式多樣，將主變和線路等通過(guò)表格表現(xiàn)出來(lái)，根據(jù)需要選擇輸出的項(xiàng)目，使記錄的參數(shù)非常容易歸檔與核對(duì)。不僅提高了整定計(jì)算的能力，即便出現(xiàn)問(wèn)題維修起來(lái)也比較方便，同時(shí)也減少了工作人員的任務(wù)量。

3.1.2 擴(kuò)大了計(jì)算系統(tǒng)的使用范圍

該平臺(tái)軟件是針對(duì)現(xiàn)行的繼電保護(hù)整定計(jì)算中存在的問(wèn)題，公開研發(fā)的集故障計(jì)算、拓?fù)洳东@以及圖形支持等多功能于一體的計(jì)算程序。它通過(guò)腳本語(yǔ)言的形式如VBA、VBScript、JavaScript等實(shí)現(xiàn)，難度非常低，一般的工作人員都可以接受，不僅具有很廣的普適性，而且非常容易上手。

3.2 線路保護(hù)整定計(jì)算平臺(tái)方案的設(shè)定

繼電保護(hù)整定計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 繼電保護(hù)整定計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)示意圖

以A站#1開關(guān)保護(hù)為主要研究對(duì)象:

(1）在接地、相間距離Ⅰ段中，全線電抗可以有75%的部分得到整定。

(2）在電流經(jīng)過(guò)接地、相間距離Ⅱ、Ⅲ段時(shí)，B站和C站的廠站方式發(fā)生輪變，線路是N-1，而C站#4處的開關(guān)輪斷，與此同時(shí)B站變壓器中低壓側(cè)的母線不會(huì)伸出來(lái)。

(3）當(dāng)電流經(jīng)過(guò)接地、相間距離Ⅱ段處的時(shí)間在1.5 s以內(nèi)時(shí)，可能處在避免振蕩閉鎖時(shí)間，到Ⅲ段的時(shí)間會(huì)在2～3 s之間徘徊。其配合的公式為ZⅡ=(ZL+K·ZⅠ）·K可靠，其中K可靠的值為0.85。

(4）此時(shí)零序電流Ⅰ段不必發(fā)揮作用。

(5）在零序電流的Ⅱ、Ⅲ段，當(dāng)與相鄰線高頻保護(hù)段相配合時(shí)，B站和C站的廠站方式發(fā)生變化，線路是N-1，但不要將C站#4處的開關(guān)斷掉，同時(shí)不伸出B站變壓器中低壓側(cè)的母線，這時(shí)計(jì)算的時(shí)間應(yīng)固定在0.7 s。當(dāng)配合相鄰線路零序電流后備段時(shí)，同樣B站和C站的廠站方式都發(fā)生了變化，線路仍是N-1，并且可以考慮將C站#4的開關(guān)斷掉，但是B站變壓器中低壓側(cè)的母線不伸出，計(jì)算的時(shí)間要在與零序電流后備段配合的時(shí)候。

(6）對(duì)零序電流的Ⅳ段應(yīng)采用同一個(gè)固定值，而固定值可以選擇在40 s的時(shí)候，電流為300 A。

通過(guò)這些計(jì)算方案的設(shè)定與實(shí)際操作，可以使電網(wǎng)繼電保護(hù)的整定計(jì)算更加精確、快速并且方便，管理起來(lái)也更加容易。目前已在調(diào)度、運(yùn)方等部門得到了廣泛的應(yīng)用，不僅為其他程序的開發(fā)節(jié)省了大量的精力和時(shí)間，還為繼電保護(hù)以及故障錄波信息處理系統(tǒng)提供了完整的、必需的數(shù)據(jù)支撐，大大提高了繼電保護(hù)整定計(jì)算和運(yùn)行的管理水平。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，各行業(yè)對(duì)電力的需求量不斷增大，而電力運(yùn)行的故障問(wèn)題時(shí)常出現(xiàn)，給人們正常的生產(chǎn)生活帶來(lái)了很大的壓力和挑戰(zhàn)。而電廠的繼電保護(hù)裝置非常多樣，增加了繼電保護(hù)整定人員的工作量，給電力系統(tǒng)的維護(hù)帶來(lái)了很大的困難。通過(guò)研究傳統(tǒng)的繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)存在的問(wèn)題，找出問(wèn)題產(chǎn)生的原因，得出“省、地一體化繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)”能夠較好地解決這些問(wèn)題，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)安全生產(chǎn)和管理的要求。

[1]李蓉.談電網(wǎng)中的繼電保護(hù)整定計(jì)算應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究:電子版，2011(23）

[2]鄧豐強(qiáng)，呂飛鵬，張向亮，等.面向?qū)ο蟮碾娋W(wǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算管理系統(tǒng)[J].華北電力大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2012(4）

[3]丁正芳.探討繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)的應(yīng)用及其發(fā)展[J].科技與企業(yè)，2014(1）

2014-09-15

黃昀(1987—），女，廣東河源人，助理工程師，研究方向:電網(wǎng)繼電保護(hù)。