配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核系統(tǒng)優(yōu)化研究

摘 要：為提升配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核精度、提高失配點(diǎn)校核效果，研究設(shè)計(jì)基于保護(hù)重要度的配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核系統(tǒng)。提取繼電保護(hù)相關(guān)信息，通過EMS一體化裝置下發(fā)校核指令，故障計(jì)算模塊按照校核指令，確定故障范圍，在數(shù)據(jù)管理模塊內(nèi)存儲繼電保護(hù)相關(guān)信息與故障信息等；校核模塊通過調(diào)取存儲的信息，計(jì)算故障范圍內(nèi)失配點(diǎn)保護(hù)重要度，結(jié)合校核規(guī)則，生成校核報告，整定計(jì)算模塊依據(jù)校核報告，生成失配點(diǎn)保護(hù)定值單，下發(fā)至系統(tǒng)維護(hù)模塊，實(shí)現(xiàn)失配點(diǎn)校核。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可有效實(shí)現(xiàn)失配點(diǎn)校核，繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核精度最高可達(dá)98.3%，具備較優(yōu)的校核效果。

關(guān)鍵詞：保護(hù)重要度；配網(wǎng)繼電保護(hù)；失配點(diǎn)校核；校核規(guī)則

中圖分類號：

TM771

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

A文章編號：

1001-5922（2024）01-0193-04

Research on the optimization of the distribution network relay protection set point mismatch calibration system

WANG Hongfeng，ZHOU Haicheng

（Pu’er Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co.，Ltd.，Pu’er 665000，Yunnan China）

Abstract：In order to improve the accuracy and effectiveness of calibration of distribution network relay protection set point mismatch，a calibration system for mismatched points in distribution network relay protection settings based on the importance of protection was designed.Relay protection related information was extracted，and verification instructions were issued through the EMS integrated device.The fault calculation module determinedthe fault range according to the verification instructions，and stored relay protection related information and fault information in the data management module.The calibration module calculated the importance of mismatch point protection within the fault range by retrieving stored information，produced a calibration report in combination with calibration rules，generated a value list based on the calibration report and send it to the system maintenance module to achieve mismatch point calibration.The experimental results showed that the system effectively achieved mismatch point calibration，and the highest accuracy of relay protection setting mismatch point calibration could reach 98.3%，which had excellent calibration results.

Key words：importance of protection;distribution network relay protection;mismatch point calibration;calibration rules

因?yàn)榕渚W(wǎng)結(jié)構(gòu)繁瑣，所以整定繼電保護(hù)過程中，會出現(xiàn)部分繼電保護(hù)定值不能配合現(xiàn)象，該現(xiàn)象叫做保護(hù)失配點(diǎn)［1］。通過實(shí)時校核配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)，可及時發(fā)現(xiàn)不合理的繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)，提升繼電保護(hù)運(yùn)行穩(wěn)定性與配網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性。孫莎莎［3］等人提出新能源接入的配電網(wǎng)繼電保護(hù)定值校正方法；翟穎超等人［4］提出基于自適應(yīng)粒子群的配電網(wǎng)繼電保護(hù)定值多目標(biāo)優(yōu)化方法。但這2種方法均未考慮保護(hù)重要度對保護(hù)定值校核的影響，會導(dǎo)致保護(hù)重要度較高的失配點(diǎn)，未被及時校核，影響保護(hù)定值校核效果，降低配網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

為此，研究引入保護(hù)重要度方法，設(shè)計(jì)配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核系統(tǒng)，利用EMS一體化裝置下發(fā)校核指令，計(jì)算故障范圍內(nèi)失配點(diǎn)保護(hù)重要度，生成失配點(diǎn)保護(hù)定值單，實(shí)現(xiàn)失配點(diǎn)校核。

1 失配點(diǎn)校核系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核系統(tǒng)中主要包含系統(tǒng)維護(hù)模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、故障計(jì)算模塊、校核模塊與整定計(jì)算模塊［5］，整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 失配點(diǎn)校核系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 失配點(diǎn)轉(zhuǎn)移原理

（1）失配點(diǎn)選取。

當(dāng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，保護(hù)誤動將優(yōu)先發(fā)生在失配節(jié)點(diǎn)或線路上，失配點(diǎn)數(shù)越多，保護(hù)的誤動作概率越高［6］。因此，電力網(wǎng)絡(luò)中的失配點(diǎn)或者失配線路應(yīng)選擇非重要地位的節(jié)點(diǎn)或支路。

（2）失配點(diǎn)轉(zhuǎn)移的風(fēng)險評估。

保護(hù)失配點(diǎn)選取后，應(yīng)對保護(hù)定值進(jìn)行風(fēng)險評估。將保護(hù)定值狀態(tài)分為正常態(tài)、拒動態(tài)和誤動態(tài)，在一定條件下能夠互相轉(zhuǎn)化。

2.2 失配點(diǎn)校核算法

失配點(diǎn)校核系統(tǒng)核心是通過校核模塊進(jìn)行失配點(diǎn)校核，失配點(diǎn)校核前需要進(jìn)行失配點(diǎn)選擇。在配網(wǎng)繼電保護(hù)內(nèi)選擇失配點(diǎn)時，需避開配網(wǎng)內(nèi)的重要節(jié)點(diǎn)與關(guān)鍵支路。

失配點(diǎn)保護(hù)重要度指標(biāo)指失配點(diǎn)保護(hù)k錯誤動作，導(dǎo)致配網(wǎng)電源孤立風(fēng)險Q1k、配網(wǎng)解列風(fēng)險Q2k、負(fù)荷孤立風(fēng)險Q3k、功角失穩(wěn)風(fēng)險Q4k、線路過載風(fēng)險Q5k的加權(quán)和，公式如下：

Wk=w1Q1k+w2Q2k+w3Q3k+w4Q4k+w5Q5k（1）

其中，Q1k、Q2k、Q3k、Q4k、Q5k對應(yīng)的權(quán)重分別是w1、w2、w3、w4、w5。

繼電保護(hù)失配點(diǎn)保護(hù)k錯誤動作，導(dǎo)致配電的風(fēng)險越高，該失配點(diǎn)保護(hù)重要度指標(biāo)越大，即該失配點(diǎn)越重要。據(jù)此，根據(jù)上述說明，進(jìn)行線路故障狀態(tài)的風(fēng)險函數(shù)設(shè)計(jì)。

（1）配網(wǎng)內(nèi)某條線路出現(xiàn)短路故障情況下，失配點(diǎn)保護(hù)誤動（拒動）時，導(dǎo)致配網(wǎng)內(nèi)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)脫離現(xiàn)象，即電源孤立。Q1k的計(jì)算公式如下：

Q1k=∑Ni=1P1iI1i，k（2）

Q1i=∑Ni=1BiN（3）

I1=∑Ni=1PGiPsN（4）

式中：電源孤立概率是P1i；故障數(shù)量是N；故障編號是i=1，2，…，N；Bi代表電源孤立情況，當(dāng)Bi=1時，那么存在電源孤立情況；當(dāng)Bi=0時，那么無電源孤立情況；電源孤立后果是I1；電源孤立功率損失是PGi；配網(wǎng)總功率是Ps。

（2）配網(wǎng)出現(xiàn)連鎖故障情況下，失配點(diǎn)保護(hù)誤動（拒動）時，導(dǎo)致線路出現(xiàn)連鎖跳閘，引起配網(wǎng)解列，Q2k的計(jì)算公式如下：

Q2k=∑Ni=1P2iI2i，k（5）

P2i=∑Ni=1OiN（6）

I2=∑Ni=1PZiPAN（7）

式中：配網(wǎng)解列概率是P2i；Oi代表配網(wǎng)解列情況，當(dāng)Oi=1時，那么存在配網(wǎng)解列情況，當(dāng)Oi=0時，那么無配網(wǎng)解列情況；配網(wǎng)解列后果是I2；配網(wǎng)解列配網(wǎng)容量損失是PZi；配網(wǎng)總?cè)萘渴荘A。

（3）配網(wǎng)內(nèi)某條線路出現(xiàn)短路故障情況下，失配點(diǎn)保護(hù)誤動（拒動）時，導(dǎo)致配網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷出現(xiàn)脫離現(xiàn)象，即負(fù)荷孤立。Q3k的計(jì)算公式如下：

Q3k=∑Ni=1P3iI3i，k（8）

P3i=∑Ni=1HiN（9）

I3=∑Ni=1PHiPAN（10）

式中：負(fù)荷孤立概率是P3i；Hi代表負(fù)荷孤立情況，當(dāng)Hi=1時，那么存在負(fù)荷孤立情況，當(dāng)Hi=0時，那么無負(fù)荷孤立情況；負(fù)荷孤立后果是I3；負(fù)荷孤立配網(wǎng)的負(fù)荷損失是PHi。

（4）在某條線路出現(xiàn)短路故障情況下，失配點(diǎn)保護(hù)誤動（拒動）時，會導(dǎo)致配網(wǎng)暫態(tài)功角失穩(wěn)，Q4k的計(jì)算公式如下：

Q4k=∑Ni=1P4iI4i，k（11）

P4i=∑Ni=1UiN（12）

I4=∑Ni=1PUiPAN（13）

式中：功角失穩(wěn)概率是P4i，通過模擬大量的隨機(jī)故障事件，并記錄系統(tǒng)是否發(fā)生了暫態(tài)功角失穩(wěn)來估計(jì)概率；Ui代表功角失穩(wěn)情況，當(dāng)Ui=1時，那么存在功角失穩(wěn)情況，當(dāng)Ui=0時，那么無功角失穩(wěn)情況；功角失穩(wěn)后果是I4；功角失穩(wěn)配網(wǎng)功率損失是PZi。

（5）配網(wǎng)出現(xiàn)連鎖故障情況下，失配點(diǎn)保護(hù)誤動（拒動）時，導(dǎo)致線路出現(xiàn)超負(fù)荷現(xiàn)象，引起線路過載，Q5k的計(jì)算公式如下：

Q5k=∑Ni=1P5iI5i，k（14）

P5i=∑Ni=1BiN（15）

I5=∑Ni=1PHiPAN（16）

式中：線路過載概率是P5i；Bi代表線路過載情況，當(dāng)Bi=1時，那么存在線路過載情況，當(dāng)Bi=0時，那么無線路過載情況；線路過載后果是I5。

（6）整合電源孤立、連鎖跳閘、負(fù)荷孤立、暫態(tài)功角失穩(wěn)以及超負(fù)荷狀態(tài)下風(fēng)險矩陣，構(gòu)建失配點(diǎn)風(fēng)險校驗(yàn)函數(shù)為：

Wk′=w1Q1k+w2Q2k+w3Q3k+w4Q4k+w5Q5k=w1∑Ni=1P1iI1i，k+

w2∑Ni=1P2iI2i，k+w3∑Ni=1P3iI3i，k+

w4∑Ni=1P4iI4i，k+w5∑Ni=1P5iI5i，k （17）

然后通過粒子群算法進(jìn)行配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)優(yōu)化。

3 實(shí)驗(yàn)分析

3.1 失配點(diǎn)的保護(hù)重要度計(jì)算

利用系統(tǒng)計(jì)算該區(qū)域繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)的保護(hù)重要度，計(jì)算結(jié)果如表1所示，計(jì)算過程參考式（17）。

由表1可知，本文系統(tǒng)可有效計(jì)算各失配點(diǎn)的保護(hù)重要度，根據(jù)保護(hù)重要度的排序結(jié)果可知，繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核順序?yàn)?7、31、29、4、14、26、8、25、30、12、2、19、6、10、28，按照該順序?qū)κ潼c(diǎn)進(jìn)行校核。

3.2 失配點(diǎn)校核精度對比分析

為了對配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核效果進(jìn)行驗(yàn)證，本文將對定值失配點(diǎn)校核精度進(jìn)行驗(yàn)證，得到結(jié)果如表2所示。

由表2可知，當(dāng)?shù)螖?shù)為1 000時，文獻(xiàn)［3］系統(tǒng)的配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核精度為68.3%，文獻(xiàn)［4］系統(tǒng)的配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核精度為75.2%，提出系統(tǒng)的配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核精度為100%；當(dāng)?shù)螖?shù)為3 000時，文獻(xiàn)［3］系統(tǒng)的配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核精度為69.6%，文獻(xiàn)［4］系統(tǒng)的配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核精度為79.5%，系統(tǒng)的配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核精度為100%；系統(tǒng)下配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核精度始終達(dá)到100%，表明提出的系統(tǒng)具有較好配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核性能。

4 結(jié)語

為提升失配點(diǎn)校核效果，提升配網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)基于保護(hù)重要度的配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核系統(tǒng)，按照失配點(diǎn)保護(hù)重要度由大至小的順序，對配網(wǎng)內(nèi)的繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)進(jìn)行校核。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)的配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核精度最高可達(dá)98.3%，有效提升了系統(tǒng)的配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)校核性能。

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