繼電保護(hù)定值在線預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李宏偉，李洪濤，閆帥榜

（1.國(guó)網(wǎng)鄭州供電公司，河南 鄭州 450006；2.國(guó)網(wǎng)新鄉(xiāng)供電公司，河南 新鄉(xiāng) 453002）

0 引 言

智能電網(wǎng)是未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展主要潮流，可以推動(dòng)世界范圍內(nèi)的節(jié)能減排工程，是完成低碳經(jīng)濟(jì)的重要保證。智能電網(wǎng)的相關(guān)建設(shè)已經(jīng)成為我國(guó)主要的安全戰(zhàn)略措施[1]。因?yàn)槲覈?guó)電網(wǎng)的能源結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所以實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的難度較大[2]。一小部分可再生能源正以直接分布式電流電源的方法輸入低壓配電總網(wǎng)，使配電總網(wǎng)從單方向電源變成多方向電源。電源的總體運(yùn)行方式的變化幅度、速度也在逐漸發(fā)生變化[3]。電子計(jì)算技術(shù)和多媒體通信技術(shù)的快速發(fā)展為繼電保護(hù)定值技術(shù)的進(jìn)程注入了新的“血液”，使繼電保護(hù)定值具備了信息化、無(wú)線化、智能化、保護(hù)化、控壓化、測(cè)繪化和數(shù)據(jù)通信一體化等發(fā)展特點(diǎn)。繼電保護(hù)定值裝置是否滿足電網(wǎng)需要的要求，很大程度上取決于繼電保護(hù)定值計(jì)算的可靠性。規(guī)范、有效地安排繼電保護(hù)定值，是維護(hù)電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要基礎(chǔ)之一。

1 繼電保護(hù)定值在線預(yù)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.1 圖形建模設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)的正常運(yùn)行是整個(gè)系統(tǒng)功能完整實(shí)現(xiàn)的基本和保障，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)庫(kù)中記載了定值計(jì)算所需要的全部資料。系統(tǒng)維護(hù)是整個(gè)電網(wǎng)的重要組成單位之一。它利用主界面進(jìn)行數(shù)據(jù)間的交換，維護(hù)整個(gè)電網(wǎng)的完整運(yùn)行，包括電網(wǎng)資源的輸入、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的調(diào)整等。輸入結(jié)束后，使用者做出對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)。系統(tǒng)則根據(jù)使用者的設(shè)置，合理將電網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)和母線的位置安排妥當(dāng)，利用合理的路徑連接各個(gè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、母線等手段，最后會(huì)自動(dòng)生成電網(wǎng)廠總電路圖、電網(wǎng)拓?fù)鋱D、主要鏈接線圖和保護(hù)裝置圖等，并根據(jù)用戶的不同需求，對(duì)其進(jìn)行即時(shí)改正、打印和輸出等。所有錄入數(shù)據(jù)的具體參數(shù)會(huì)統(tǒng)一保存在單一數(shù)據(jù)庫(kù)單元中進(jìn)行永久保存，這種方式有利于備份和系統(tǒng)恢復(fù)，使工作人員可以隨時(shí)查找到需要的信息。數(shù)據(jù)傳輸如圖1所示。

系統(tǒng)維護(hù)管理的具體功能可以利用工作者來(lái)管理源頭數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨(dú)備份。不同單位的計(jì)算人員也有不同的使用功能權(quán)限，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的使用、管理范圍也是不同的。這種對(duì)權(quán)限的管理安全也是為了保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行，防止數(shù)據(jù)資源在使用過(guò)程中出現(xiàn)亂碼等問(wèn)題。

1.2 故障計(jì)算設(shè)計(jì)

電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖建立在圖形建模版塊的基礎(chǔ)上。圖形建模版塊可以很好地完成編輯、管理、完善和改造電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，可以使圖形的操作手段更加便捷、有效。電力系統(tǒng)中，各個(gè)設(shè)備、裝置若出現(xiàn)短路故障，故障分析版塊可以準(zhǔn)確計(jì)算電流斷流的位置。即使系統(tǒng)中一些裝置出現(xiàn)問(wèn)題而網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)卻沒(méi)有改變或是電力系統(tǒng)的操作手段在一般情況下發(fā)生重大變化時(shí)，其電流故障位置也是可以計(jì)算出來(lái)的。該軟件中的計(jì)算故障方法是牛頓法，對(duì)于計(jì)算結(jié)果有著較準(zhǔn)確的精準(zhǔn)度。

軟件采取系統(tǒng)獲得的電網(wǎng)設(shè)備來(lái)設(shè)置故障點(diǎn)和問(wèn)題類型。采用多故障裝備，用戶使用圖形化的設(shè)定手段，更加直觀地分析故障點(diǎn)的具體問(wèn)題，并利用自身的判斷預(yù)測(cè)故障發(fā)生的原因，提供相對(duì)應(yīng)的保護(hù)手段。在設(shè)定具體的故障并確定位置后，軟件會(huì)自動(dòng)分析故障的位置，利用采集的資源信息和單位數(shù)據(jù)，輸入各種電氣量化情況，最后保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中以備后續(xù)使用。如果電力系統(tǒng)的運(yùn)行手段發(fā)生了意外情況或因其他故障原因造成電力系統(tǒng)改變構(gòu)造時(shí)，用戶可以手動(dòng)添加一個(gè)簡(jiǎn)易裝備圖或直接進(jìn)行一定程度上的轉(zhuǎn)換來(lái)滿足需求的變化。在輸入對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換零部件參數(shù)后，系統(tǒng)會(huì)重新計(jì)算資源電路信息，自動(dòng)獲取新的電路拓?fù)潢P(guān)系的一個(gè)元件或者線路故障的各種電量變化。此類信息會(huì)在配電系統(tǒng)中具體表現(xiàn)出來(lái)。

2 繼電保護(hù)定值在線預(yù)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

目前，EMS、FSA和離線定值計(jì)算中，同一個(gè)物理工作對(duì)象（如站廠、一次設(shè)備等）的名稱表達(dá)上存在諸多差別。建立各單位工作對(duì)象的配置關(guān)系，為開展后續(xù)工作打下了良好基礎(chǔ)。為此，需要對(duì)各運(yùn)行數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行逐一匹配。考慮到電力系統(tǒng)的特殊關(guān)聯(lián)構(gòu)造和拓?fù)滏溄咏Y(jié)構(gòu)，利用編輯長(zhǎng)遠(yuǎn)算法的改變進(jìn)行字符間的逐一匹配，并進(jìn)行拓?fù)錁?gòu)造的校驗(yàn)，提高計(jì)算、匹配結(jié)果的精確度。對(duì)于電力系統(tǒng)的各類裝置的疊加關(guān)系，需注意，F(xiàn)SA中同一線路在首尾兩端廠站中的命名有可能不一樣，需將線路看做是兩個(gè)不同的線路段位。作為首尾兩端廠站內(nèi)的不一樣的一次設(shè)備，分層分類逐級(jí)匹配數(shù)據(jù)，以有效提高運(yùn)行效率，保障匹配結(jié)果的正確性。

3 實(shí)驗(yàn)論證分析

為保證提出的繼電保護(hù)定值在線預(yù)警系統(tǒng)的有效性，進(jìn)行了應(yīng)用論證。采用相同電路預(yù)警系統(tǒng)，將繼電保護(hù)定值在線預(yù)警系統(tǒng)和以往系統(tǒng)方法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，隨時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)工作人員的工作時(shí)間和電網(wǎng)的傳輸效率。實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果曲線如圖2所示。

圖2 繼電保護(hù)定值在線預(yù)警系統(tǒng)和以往系統(tǒng)方法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)

根據(jù)圖2可知，繼電保護(hù)定值法與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)法相比，繼電保護(hù)定值法稍占優(yōu)勢(shì)。從工作時(shí)間上考量，繼電保護(hù)定值具有明顯優(yōu)勢(shì)。當(dāng)總電網(wǎng)傳輸電壓一定的情況下，繼電保護(hù)定值縮短了工作時(shí)間，提高了工作效率。因此，繼電保護(hù)定值法較傳統(tǒng)的繼電保護(hù)法具備一定優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié) 論

對(duì)繼電保護(hù)定值在線預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行分析，依托在線預(yù)警系統(tǒng)機(jī)制，根據(jù)繼電保護(hù)定值數(shù)據(jù)反饋，對(duì)在線預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，設(shè)計(jì)的方法具有很高的有效性。