地區電網繼保系統在線自整定與評估預警方法

陳青松，李華

地區電網繼保系統在線自整定與評估預警方法

陳青松，李華

地區電網作為電力用戶供電的核心，其承擔著盡可能多的吸納新能源、給用戶提供可靠經濟電能的責任，是現代智能電網重點發展的環節。針對地區級電網的實際情況，重點研究繼電保護在線整定計算以及繼電保護在線評估與預警，解決地區電網中繼電保護定值與電網的適應性問題，同時，針對石家莊地區電網的實際情況研究實現地縣繼電保護整定計算與定值管理一體化系統，對提升繼電保護的性能具有重要的理論意義及實用價值。

地區電網；繼電保護；在線自整定；評估警報

0 引言

智能電網作為世界電網發展的趨勢，可以促進節能減排、實現低碳經濟，智能電網的建設工作已經成為我國的國家戰略[1-3]。考慮到我國的能源分布與國民經濟發展的實際特點，大量電能將從西部向東部輸送，特高壓遠距離交直流混合輸電是我國電網的重要特征，這使得我國電網的結構將更加復雜，安全穩定運行的難度也更大。同時，一部分可再生能源以分布式電源的方式接入低壓配電網，使得配電網由單電源系統變成多電源系統，電源運行方式變化幅度大、速度快，電網的拓撲結構更加復雜，交直流混合輸電、長短線路交織，所有這些問題都給繼電保護帶來了嚴峻挑戰[4-5]。

地區電網作為用戶供電的主體，承擔著盡可能多的吸納新能源、給用戶提供可靠經濟電能的責任，是智能電網重點發展的環節。地區電網電壓等級盡管相對較低，但與高壓電網相比，其不規范接線較多，繼電保護配置方式多樣，有一定的特殊性[6-8]。具體表現在：

（1）地區電網中各不同線路的保護配置方式及其限制條件不一定相同，在不同類型的保護裝置之間還需要相互配合。不同地區電網的整定原則也會因為當地繼電保護工作者習慣不同而不同，地區電網的繼電保護配合工作較高壓電網復雜。

（2）隨著大量新能源接入地區電網，使得地區電網的復雜程度日益增加，分布式電源接入配電網使地區電網由傳統的舉側電源變成多側電源，導致地區電網的運行方式發生了很大變化。

地區電網作為用戶供電的主體，承擔著盡可能多的吸納新能源、給用戶提供可靠經濟電能的責任，是智能電網重點發展的環節。針對地區級電網的實際情況，重點研究繼電保護在線整定計算以及繼電保護在線評估與預警，解決地區電網中繼電保護定值與電網的適應性問題，同時針對石家莊地區電網的實際情況研究實現地縣繼電保護整定計算與定值管理一體化系統，對提升繼電保護的性能具有重要的理論意義及實用價值。

1 地區電網繼保系統模型

地區電網繼電保護在線自整定系統結構如圖1所示：

圖1 地區電網繼電保護在線自整定系統結構

該系統包含主站系統、子站系統和保護裝置3大部分，其中主站系統置于調度端，子站系統置于廠站端。各個層次功能如下：

（1）保護裝置

就地整定。根據其所在位置檢測信息，判斷保護定值是否發生變更，如需要變更，則計算保護定值并直接更改保護運行定值。根據遠程控制信息調整保護定值。

（2）子站系統

子站整定。根據子站中各個保護裝置的檢測信息以及子站內斷路器、隔離開關的狀態，判斷子站內保護定值是否發生變更，如需要變更，則計算保護定值并發送到各個保護裝置中，更改保護運行定值。

（3）主站系統

集中整定。根據所有子站的上傳信息判斷系統當前狀態（直接從系統中獲取實時網絡狀態分析結果），實現保護的集中整定。完成集中整定后，對于需要變更的保護，通過子站控制中心將新定值發送給各個保護。

2 評估預警結果判據

運行方式發生改變時，繼電保護的原定值不再適應，甚至會導致繼電保護不正確動作，從而給電網帶來安全隱患。所以需要定量評估繼電保護定值不合理對電網安全的影響，確定電網中保護定值不合理的薄弱環節，以便釆取措施消除故障隱患。本文采取風險評價矩陣法，定量評估繼電保護隱患對電網安全的影響，實現在線評估和預警。

風險分析方法如FMEA、事件樹等，大多數風險分析方法都有一定的缺陷。其中 FMEA法只考慮非危險性失效因素，浪費時間，一般不能考慮各種實效的綜合因素；事件樹法不易理解，在數學上往往非單一解，并且包含復雜的邏輯關系。綜合考慮，釆用風險評價矩陣法，使風險分析結果更直觀、精確。110kV定值校驗規則如表1所示：

表1110kV定值校驗規則

3 整定系統的工作流程

考慮到用于故障信息子主站之間通訊的規約并不支持定值修改以及文件下裝功能，故系統研發時在原有基礎上擴展了規約的定義。基于故障信息主站建設的裝置定值遠方在線自動整定系統，可以獲取 XML格式定值單的主要內容，將其與裝置內部定值對比，差異顯示不一致定值，同時，在遠端在線修改裝置為定值。假若用戶需要就地自動整定裝置定值時，可通過主站將XML格式定值單下裝至子站，利用裝置廠家調試軟件實現裝置定值就地自動整定。

定值自動校核功能的處理流程如圖2所示：

圖2 定值自動校核功能的處理流程

具體如下：

（1）核對XML定值單的合法性。首先，將XML格式定值單中的定值內容依次提取出來并置于一個結構體化的緩沖區中，使用SAX對XML文件進行解析上來，并將當前緩沖區中的模板描述與召喚上來的裝置版本、類型進行比較，如果一致則進入到定值的轉換部分，否則系統進行報錯。

（2）定值轉換校驗。將各種類型（16進制類型、整數類型、浮點類型等）的定值轉換成相應裝置能夠辨識的數值；比較對定值的有效性，查看各個定值是否越界，若出現越界行為，當整個比較結束后，給出比較結果。

（3）下傳裝置定值。對比 XML定值單內定值與裝置定值后，差異顯示不一致項，經用戶確認后，采取規約進行定值傳輸，主站僅下傳需修改的定值，子站完成修改裝置定值工作。就地自動整定時，這些工作均由廠家調試軟件完成。修改結束后，再次召喚定值與緩沖區中定位進行比對，如果返回確則成功完成裝置定值自動整定。

4 繼電保護在線整定的實現

隨著電網事故分析、處理的應用要求的提高，故障信總系統在調度自動化系統中的地位越來越重要。鑒于電網發生事故時，對不同類型信總時效性、完整性需求的差界，該系統采取了信息的分層處理，通過信息主站與子站間完成的故障記錄、故障錄波、故障分析與故障結果處理等信息的交可.，為電網事故分析、處現提供有效的幫助。

在線自整定系統通過故障信息通道，結合專用定值整定單元或故障信息系統完成與站端保護的通信，實現系統的定值在線整定功能，其基本結構如圖3所示：

圖3 在線整定系統功能框圖

在線整定避免了運行方式的不確定性對保護定值性能的不利影響，可以明顯提高保護的性能。對某地區電網在線整定的定值和原有的離線整定定值進行了統計比較，結果如圖4所示：

圖4 在線整定與離線整定比較

圖4中：白色豎條表示在線整定結果，黑色豎條表示離線整定結果。可以看出，在線整定定值比離線整定定值的靈敏度高、失配保護少、延時短。

5 總結

為了滿足電網對繼電保護提出的4個特性（可靠性、選擇性、快速性、靈敏性）的要求，充分發揮繼電保護裝置的效能，本文針對地區電網繼電保護在線整定與評估預警關鍵技術進行了研究，取得了如下結論：

（1）本文所述保護定值在線整定系統采用精確的故障計算模型，并且通過沿線逐點計算來確定定值，避免了離線整定中引入分支系數帶來的計算誤差。

（2）通過分析電網局部變化對保護定值的影響以及實際算例，說明各種電網局部變化對保護定值的影響都是局部的。在線自整定技術提高了繼電保護系統的動作速度和精度。

[1]張文亮,湯廣福,查鯤鵬,等.先進電力電子技術在智能電網中的應用[J].中國電機工程學報,2010,30(4):1-7.

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[5]李銀紅,段獻忠.繼電保護整定計算中形成簡單回路的方法[J].中國電機工程學報,2003,23(2):21-25.

[6]李林琳,邢順濤.電力系統改構時繼電保護運行整定方法的研究[J].長春工程學院學報(自然科學版),2005,6(3):39-41.

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Online Self-tuning Grid Relay Protection System and Assessment Method

Chen Qingsong, Li Hua
(Foshan power supply bureau of Guangdong power grid company, Foshan528000, China)

As the core of power supplier, regional power grid takes responsibility for absorbing energy as much as possible and providing consumers with reliable economical electric energy. It is the key link in the development of modern smart grids. For the current situation of regional grid, this paper focuses on the online setting calculation, evaluation and forewarning of reply protection. It solves the contradiction between set value of reply protection and grid’s adaptability in the regional grid. At the same time, it also researches and realizes the integration between setting calculation and management of the prefectural and county reply protection for the realities of regional grid at Shijiazhuang. It has important theoretical significance and practical value for the improvement of reply protection.

Regional Network; Relay Protection; Online Self-turning; AssessAlert

TM46

A

2015.02.08）

1007-757X(2015)05-0061-02

陳青松（1984-），男，廣東電網公司佛山供電局，工程師，碩士，研究方向：變電運行、繼電保護等，佛山，528000李 華（1988-），女，廣東電網公司佛山供電局，助理工程師，學士，研究方向：變電運行、繼電保護等，佛山，528000