中低壓電網(wǎng)保護(hù)定值計算系統(tǒng)研究

孟凡敏，劉恒杰，亓?xí)匝啵钋锶A

（萊蕪供電公司，山東 萊蕪 271100）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，地區(qū)電網(wǎng)規(guī)模越來越大，電網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量日益增加，設(shè)備發(fā)生故障的可能性隨之增大，但是對于供電可靠性的要求卻越來越高，繼電保護(hù)專業(yè)傳統(tǒng)的信息管理與整定計算方式逐漸難以適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的要求。因此，研究新的中低壓電網(wǎng)保護(hù)定值計算系統(tǒng)，提高繼電保護(hù)管理水平已經(jīng)成為迫切任務(wù)。

當(dāng)前，中低壓電網(wǎng)保護(hù)定值整定主要為手動或簡單的本地軟件計算，計算所需電網(wǎng)參數(shù)為各設(shè)備管理單位單獨(dú)上報電子或紙質(zhì)文檔，定值單及流程管理則需轉(zhuǎn)到其他系統(tǒng)，整個繼電保護(hù)管理較為混亂。其中，電網(wǎng)參數(shù)缺乏統(tǒng)一上報管理平臺導(dǎo)致數(shù)據(jù)可靠性差；保護(hù)定值手動計算導(dǎo)致出錯幾率高，本地計算軟件需每臺電腦單獨(dú)部署；定值單及流程轉(zhuǎn)接管理導(dǎo)致中間步驟增多、管理繁復(fù)。

簡潔靈活、可擴(kuò)展、可重用、分布式應(yīng)用的新型中低壓電網(wǎng)保護(hù)定值計算系統(tǒng)成為繼電保護(hù)發(fā)展的必然需求［1］。本文研究的中低壓電網(wǎng)保護(hù)定值計算系統(tǒng)基于 web 形式展示［2］，多模塊封裝、構(gòu)件集成［3］，采用城區(qū)一體化的設(shè)計方案，擁有電網(wǎng)參數(shù)平臺、保護(hù)定值計算、定值單管理三大主要模塊，并具有用戶管理及系統(tǒng)設(shè)置功能，三個模塊均進(jìn)行了獨(dú)立封裝，既能獨(dú)立使用又能有機(jī)結(jié)合。系統(tǒng)實現(xiàn)了電網(wǎng)參數(shù)規(guī)范管理、保護(hù)定值自動計算［4］與定值單及其流程管理的有機(jī)統(tǒng)一，保證了繼電保護(hù)數(shù)據(jù)的一致性、統(tǒng)一性、規(guī)范性、共享性與可用性，提高了繼電保護(hù)定值計算的準(zhǔn)確度，提升了定值單流程及管理的有效性。

1 電網(wǎng)參數(shù)規(guī)范管理

1.1 電網(wǎng)參數(shù)平臺的搭建

電網(wǎng)參數(shù)是電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其完整性與準(zhǔn)確性直接影響保護(hù)定值的合理性，規(guī)范管理電網(wǎng)參數(shù)是保證電網(wǎng)安全的重要手段。本文研究的中低壓電網(wǎng)保護(hù)定值計算系統(tǒng)建立了一個電網(wǎng)參數(shù)上報管理的統(tǒng)一平臺，管理員用戶可根據(jù)設(shè)備管理單位設(shè)立多個參數(shù)維護(hù)賬戶，采用瀏覽器／服務(wù)器（B／S）模式，維護(hù)數(shù)據(jù)實時存入服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)了電網(wǎng)參數(shù)的集中管理、分布維護(hù)及信息共享，加強(qiáng)了電網(wǎng)參數(shù)管理與利用率，大大提高電網(wǎng)參數(shù)管理水平，為保護(hù)整定的準(zhǔn)確性打下良好基礎(chǔ)。

1.2 電網(wǎng)參數(shù)模型的建立

系統(tǒng)電網(wǎng)參數(shù)管理模塊建立了發(fā)電廠、變電站、電容器、線路四個具體管理模型（圖1），均在web界面完整展示。

圖1 電網(wǎng)參數(shù)模型

發(fā)電廠參數(shù)：按地區(qū)維護(hù)管理系統(tǒng)中所有的發(fā)電廠信息以及每個發(fā)電廠各電壓等級的母線短路阻抗、變壓器及發(fā)電機(jī)的信息，并可對以上發(fā)電廠、變壓器及發(fā)電機(jī)添加維護(hù)文檔。

電容器參數(shù)：按地區(qū)維護(hù)電容器信息及對電容器添加維護(hù)文檔。

變電站參數(shù)：按地區(qū)分電壓等級維護(hù)管理系統(tǒng)中的所有的變電站信息、每個變電站中各電壓等級的母線短路阻抗信息以及變電站中變壓器的信息，對變電站及站內(nèi)變壓器添加維護(hù)文檔信息。

線路參數(shù)：分電壓等級維護(hù)線路及線路分段信息；維護(hù)線路文檔及線路段的線路拓?fù)湮臋n，對線路段進(jìn)行拓?fù)溆嬎悖⒖筛鶕?jù)維護(hù)的線路段信息自動生成線路拓?fù)鋱D。

2 保護(hù)定值自動計算

當(dāng)前中低壓電網(wǎng)保護(hù)定值計算主要是依賴整定計算人員根據(jù)整定原則手工計算或使用本地化的輔助軟件，可擴(kuò)展性差，適應(yīng)性不強(qiáng)，導(dǎo)致紕漏發(fā)生的可能性較大，尤其對保護(hù)定值及配合關(guān)系較為復(fù)雜的線路保護(hù)更是如此，是潛在的安全隱患。

系統(tǒng)提供了中低壓電網(wǎng)線路保護(hù)定值的自動計算功能，可根據(jù)系統(tǒng)維護(hù)的設(shè)備及參數(shù)信息，遵循保護(hù)整定原則[6] ，通過用戶交互界面，由用戶設(shè)置各種經(jīng)驗數(shù)值，并配置定值配合原則及相應(yīng)的優(yōu)先級［6－7］，驅(qū)動整個計算過程，按一段、二段、三段原則進(jìn)行35 kV或110 kV線路保護(hù)整定計算，生成保護(hù)計算書及配合整定方案書并保存歸檔。系統(tǒng)線路計算模型基于電網(wǎng)參數(shù)中線路拓?fù)涠鴣恚紤]了各拓?fù)涠蔚木€路參數(shù)，是一種線路段結(jié)構(gòu)優(yōu)化的計算模型，簡潔高效。此外，系統(tǒng)還可以根據(jù)電網(wǎng)各電壓等級母線電路電流及短路容量計算生成短路電流計算書，所有計算書均提供查詢功能。

3 定值單及其流程管理

定值單是整定計算結(jié)果的具體表現(xiàn)形式，每一項的準(zhǔn)確與否將關(guān)系到保護(hù)裝置能否正確動作，是電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要保證。

3.1 定值單模板管理

定值單條目繁多，不同的裝置定值單各項名稱不盡相同［8］，若每次下發(fā)定值前根據(jù)裝置型號編寫定值單將會花費(fèi)大量時間與精力，系統(tǒng)定值單管理模塊將提供定值單模板管理功能，可根據(jù)不同廠家不同型號的保護(hù)裝置進(jìn)行定值單模板的編制與維護(hù)，供定值單生成時自動調(diào)用。

3.2 定值單編制及流程管理

系統(tǒng)內(nèi)定值單編制可根據(jù)現(xiàn)場保護(hù)裝置型號選擇相應(yīng)定值單模板進(jìn)行計算，其中大部分項目可根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)及前面保護(hù)定值的計算自動填入，只需人工稍加干預(yù)與校核即可完成，可保證定值單編制高效準(zhǔn)確完成。

定值單流程管理是定值單有效執(zhí)行的重要保證，好的流程單流程管理是保證電網(wǎng)安全的必要組成。系統(tǒng)在定值單編制完成后，經(jīng)相關(guān)人員審核后下發(fā)到檢修單位與調(diào)度部門進(jìn)行執(zhí)行與核對，最后完成定值單的歸檔工作（圖2）。定值單流程的每一節(jié)點對應(yīng)的對象其權(quán)限分別進(jìn)行設(shè)置，嚴(yán)禁出現(xiàn)功能分配的混亂，保證了定值單流轉(zhuǎn)的高效性。此外，系統(tǒng)還支持客戶定值單及保護(hù)規(guī)程單的流轉(zhuǎn)管理功能，各定值單均提供詳細(xì)的查找功能，方便定值單今后的維護(hù)與校核。

圖2 定值單流程圖

4 系統(tǒng)特色與創(chuàng)新

4.1 高度靈活、獨(dú)立封裝、可擴(kuò)展性強(qiáng)

系統(tǒng)基于web形式，采用瀏覽器／服務(wù)器（B／S）模式，不需開發(fā)客戶端軟件，靈活性高，易于管理與維護(hù)。各主要模塊均采取了獨(dú)立封裝，保留數(shù)據(jù)接口互聯(lián)，既可單獨(dú)使用又可相互統(tǒng)一，可擴(kuò)展性強(qiáng)，便于移植與推廣應(yīng)用。

4.2 優(yōu)化數(shù)據(jù)報送流程

優(yōu)化繼電保護(hù)整定相關(guān)數(shù)據(jù)報送流程，界定資料報送內(nèi)容，為保護(hù)的整定、資料維護(hù)、新設(shè)備啟動等工作提供資料支持。每個賬戶獨(dú)立操作，人員明確，責(zé)任清晰，實現(xiàn)了分布式維護(hù)、集中管理。

4.3 優(yōu)化整定算法模型

在整定計算過程中，采用線路分段的形式對電網(wǎng)進(jìn)行描述，基于線路段結(jié)構(gòu)優(yōu)化整定計算算法模型，最大程度保證整定計算過程的方便性與計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖3 系統(tǒng)功能圖

4.4 實現(xiàn)定值單自動生成

實現(xiàn)一體化的保護(hù)定值計算與定值單的生成，基于計算書內(nèi)容，提取相應(yīng)計算結(jié)果，結(jié)合定值單模板與計算結(jié)果，自動生成word格式的保護(hù)定值單，方便定值單的編制與流轉(zhuǎn)。

5 結(jié)語

電網(wǎng)參數(shù)與保護(hù)定值的準(zhǔn)確性對電網(wǎng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，通過對中低壓電網(wǎng)繼電保護(hù)專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的整定參數(shù)、整定原則等技術(shù)研究，搭建了標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)參數(shù)上報管理統(tǒng)一平臺，建立了標(biāo)準(zhǔn)、實用、高效的保護(hù)定值計算流程，并最終建立一套基于中低壓城區(qū)負(fù)荷終端網(wǎng)絡(luò)的繼電保護(hù)計算管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)界面友好、功能完善、方便高效，為電網(wǎng)安全運(yùn)行打下了堅實基礎(chǔ)。

［1］Sauer L D， Clay R L，st.Meta－component architecture for software interoperability.Proceedings of International Conference on Software Methods and Tools，2000：75－84.

［2］石志國.ASP動態(tài)網(wǎng)站編程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2001.

［3］Pressman R S.Software Engineering：A Practitioner’s Approach［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

［4］陳永琳.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的計算機(jī)整定計算［M］.北京：中國電力出版社，1994.

［5］DL／T584—953－110 kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程［S］．

［6］于立濤，林濤，李文升，等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計算與應(yīng)用實例［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

［7］陳根永，趙建賓，馮振保.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計算原理與算例［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［8］GB／T14285—2006繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程［S］．