全自動保護定值驗算工具設(shè)計應(yīng)用

尤田柱

（吉林省電力有限公司遼源供電公司，吉林 遼源 136200）

電力系統(tǒng)繼電保護的“誤整定”體現(xiàn)在計算管理和現(xiàn)場調(diào)試兩方面。其中：計算管理方面的誤整定與數(shù)據(jù)隔離方式及手動計算過程不無關(guān)系，即計算所需數(shù)據(jù)相對獨立，計算時根據(jù)需要取用，沒有建立起關(guān)聯(lián)關(guān)系；計算過程的每步操作都是人工的，既便是利用整定計算軟件也是人工操控計算。此外，計算過程所用中間數(shù)據(jù)是“四舍五入”后的近似值，多次換算后也會產(chǎn)生一定誤差。這些問題與創(chuàng)新管理的時代要求差距較大，為徹底解決計算過程的誤整定問題，除了需要整定計算人員進一步提高專業(yè)技能和責(zé)任心外，如何保證對保護定值正確性的校驗就成為我們研究的課題。經(jīng)研究，提出了利用保護定值驗算工具實現(xiàn)對定值的整定和校驗的解決方法。這種方法的指導(dǎo)思想是簡單易行、自助管理。

1 保護定值驗算工具結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 總體模塊結(jié)構(gòu)

以Excel 電子表格為平臺，以遼源地區(qū)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和保護配置為背景，建立保護定值驗算工具模型。模型可根據(jù)不同地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和保護配置加以修改，基本算式編程大同小異。總體模塊結(jié)構(gòu)由3部分構(gòu)成（如圖1所示），分別為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護模塊、參考定值生成模塊和保護定值校驗?zāi)K。

圖1 繼電保護定值校驗?zāi)K構(gòu)成圖

模塊間的邏輯關(guān)系是在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護的同時，即已生成參考定值及對參考定值保護性能的分析；將現(xiàn)有保護定值有關(guān)項數(shù)據(jù)植入定值校驗?zāi)K時，即得到保護性能評價結(jié)果。

1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊構(gòu)成

整定計算所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)由6 個模塊組成（如圖2所示），分別為變壓器主參數(shù)、互感器主參數(shù)、線路阻抗參數(shù)、系統(tǒng)阻抗參數(shù)、保護定值有關(guān)項、運行方式說明。

圖2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護模塊構(gòu)成圖

各模塊間沒有直接的關(guān)聯(lián)關(guān)系，屬于相對獨立的數(shù)據(jù)包。每一數(shù)據(jù)可以“數(shù)值”或“算式”之一形式存在?！皵?shù)值”是計算后的具體值，涉及保留有效位；“算式”是對有關(guān)數(shù)值的關(guān)系算式，不涉及保留有效位。當(dāng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新時，定值驗算工具參考值以及保護性能校驗結(jié)果將同步跟隨更新。

每一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包的作用有所區(qū)別，當(dāng)設(shè)備和參數(shù)改變時，工作人員要及時維護更新。各基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包的主要作用如下：

1）變壓器主參數(shù)包括主變（發(fā)電機）、站用變、電容器、電抗器等設(shè)備的有關(guān)參數(shù)值或算式，作為一次“標(biāo)幺值”和“有名值”整定和校驗的數(shù)據(jù)源。

2）互感器主參數(shù)包括電流互感器、電壓互感器的有關(guān)參數(shù)值或算式，主要作為二次“有名值”的換算。個別項（如最大負荷等）也用一次“標(biāo)幺值”和“有名值”。

3）線路阻抗參數(shù)包括配網(wǎng)電源線路、負荷線路的有關(guān)參數(shù)值或算式，主要為一次“標(biāo)幺值”，部分項（如阻抗角等）則為“有名值”（角度或弧度）。隨著線路參數(shù)改變及時進行維護更新。

4）系統(tǒng)阻抗數(shù)據(jù)由各個電源網(wǎng)絡(luò)等效短路阻抗“標(biāo)幺值”組成，區(qū)分最大方式和最小方式，源于上級提供的年度短路（阻抗）電流表，每年跟隨維護變更刷新一次。疊加各電源點變電站的主變阻抗參數(shù)后，折算到配網(wǎng)所需各母線點。

5）保護定值有關(guān)項包括所有與保護裝置有關(guān)的

上下級保護定值配合項，主要為“有名值”，取用時根據(jù)需要可換算成“標(biāo)幺值”。

6）運行方式說明根據(jù)調(diào)度年度方式安排編制，運行方式確定后要保持相對的固定性，以保證編程原則的合理性。正常方式作為定值整定原則方式，事故時的臨時方式僅為校驗。非正常運行方式失配時，需要采取臨時措施（如改臨時定值等）。

1.3 定值生成模塊構(gòu)成

參考定值生成模塊由4 部分組成（如圖3所示），包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、精確計算、參考定值和性能報告。各部分作用關(guān)系如下。

圖3 定值定值生成模塊構(gòu)成圖

1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備是針對每一電氣設(shè)備及其保護配置，從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包工作簿中調(diào)用數(shù)據(jù)到當(dāng)前編程工作簿，并根計算要求形成若干待用數(shù)據(jù)。再加上整定計算所需其他數(shù)據(jù)，如與電壓等級相對應(yīng)的基準(zhǔn)值、計算式等，構(gòu)成運算數(shù)據(jù)。

2）精確計算是按照確定的整定原則、保護裝置構(gòu)成進行算式編輯，主要算式有“三角函數(shù)”、“冪指函數(shù)”、“加減乘數(shù)”、“邏輯函數(shù)”等。其中諸如“對應(yīng)字段顯示函數(shù)”較為特殊，用于顯示與篩選數(shù)據(jù)對應(yīng)的字段，例釋如下：

在C10:F10 區(qū)域篩選最大數(shù)據(jù)；顯示與C10:F10區(qū)域最大數(shù)據(jù)對應(yīng)的C9:F9 字段名。

3）參考定值是精確計算的結(jié)果。

4）保護性能報告是通過對生成參考值的分析所得的結(jié)論。當(dāng)超出設(shè)定值（范圍）時，予以警示。

1.4 定值校驗?zāi)K構(gòu)成

定值校驗?zāi)K由3 部分組成（如圖4所示），即保護定值植入、定值分析、評價報告。

保護定值即在用保護定值，將有關(guān)項植為對應(yīng)數(shù)據(jù)，作為定值分析的數(shù)據(jù)源。定值分析是對所植數(shù)據(jù)進行邏輯分析判斷，判別式根據(jù)整定原則編 程。分析判斷結(jié)果輸出為評價報告，供工作人員借鑒。

圖4 定值校驗?zāi)K構(gòu)成圖

2 結(jié)論

利用Excel 編輯的保護定值驗算工具，相對其他專用編程軟件要簡單易行，整定計算原則、與保護裝置匹配的算式等容易設(shè)定，無須軟件工程師即可完成“升級”修改操作，屬于自助式的。該工具除用于對現(xiàn)用定值進行驗算評價外，也可以當(dāng)做整定計算工具使用，且因算式已編程“固化”在模塊中，無需工作人員逐步計算，計算過程出錯的幾率得以消除。因精算模塊以算式取代數(shù)值，不僅保證了運算結(jié)果的精確程度，更主要是容易實現(xiàn)對特征值的實用分析和復(fù)雜驗算，如四邊形阻抗特性的靈敏度雙值求算和篩選，常規(guī)算法就很難實現(xiàn)對靈敏度的電抗分量和電阻分量的甄別和采信，常規(guī)的“模數(shù)”算法用來整定“向量”類定值是自欺欺人的做法，應(yīng)予摒棄。

用保護定值驗算工具對保護定值進行校驗評價，可發(fā)現(xiàn)隱性問題，對電網(wǎng)安全運行具有重要意義。

此工具需要根據(jù)參數(shù)變化及時維護基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)或保護裝置變化時需要做相應(yīng)的自助完善更新。