基于分布式系統的繼電保護定值自動整定配合計算

李 真，沈 倩，李曉琦，王 浩

（濟南供電公司，山東 濟南 250012）

0 引言

電網繼電保護裝置是電力系統的重要組成部分，保證電力系統安全穩定運行。 當電力系統發生故障或處于異常運行狀態時保護定值是繼電保護裝置迅速、正確動作的有利保障。 繼電保護整定計算是一個繁雜且細致的工作，傳統繼電保護整定配合計算工作通過手工計算完成，從參數收集、錄入、方式設置開始，經過配合計算、裝置定值計算，形成繼電保護裝置說明書所列字段定值單，最后進入一個包含審核、發布、回執、歸檔等環節的流轉過程。此過程計算周期長、勞動強度大、工作效益低。隨著經濟騰飛，電網規模日益壯大，電網結構日益復雜，傳統的手工計算方法已經很難滿足日常整定計算工作的要求，對繼電保護整定計算工作帶來極大的挑戰。

1 現狀

目前濟南地區220 kV線路通過分布式系統已實現聯網整定配合計算［1］，但110 kV及以下線路整定計算一直靠傳統的手工計算。因此研究開發110kV及以下線路繼電保護定值自動計算的智能化模塊很有必要。通過分布式系統平臺的模型拼接功能，將本地區110 kV及以下與之相互聯系的電網連接起來［2］，保證電網結構更加準確，在此基礎之上，根據相關電力標準以及濟南地區實際情況，制定濟南地區110 kV及以下電網整定計算方案［3］，開發基于分布式系統的110 kV及以下線路自動整定計算模塊。建立合理、可靠、安全的體系結構，建立繼電保護專業業務流程，提高濟南電網繼電保護管理質量、管理效率和經濟效益。

2 保護定值自動整定配合計算方法

2.1 整定規則定義

首先在配合規則中定義本地區可能出現的配合場景，可將不同電壓等級的電網以及線變組等情況進行場景歸類，使之適用不同電壓等級的整定規則［4］。定義場景后，在規則定義中定義廠站樣式，可將發電廠、變電站、開關站，以及發電廠、變電站和開關站出現情況做廠站樣式歸類，在整定計算時設置不同的組合條件。 根據本地區相關整定規程錄入整定規則。在不同場景下定義整定配合規則，并通過邏輯確定配合觀測點位置，故障點位置，確定整定配合關系的優先級。 根據不同場景下的整定規則，為每一個整定規則定義配合算法，并確定所需故障類型、中間故障量，考慮的組合條件、靈敏度校驗方法。在整定配合計算時，系統會根據規則定義生成保護安裝點（觀測點）的配合關系。規則定義流程圖見圖1。

圖1 規則定義流程圖

2.2 自動整定配合計算

首先以分布式系統數據平臺的電網結構、設備參數及方式數據為初始數據來源，并初始化電網數據［5］。為提高工作效率，可根據維護范圍將電網分為若干區域，計算時計算一個區域，系統根據配合計算，自動取邊界配合定值。 根據觀測點信息，程序計算過程中自動匹配整定規則，生成配合關系，生成計算案例及計算案例的所有組合條件，然后計算所有計算案例，并根據規則設定的挑選值原則挑選中間數據的極限值，如有排除的組合條件，最終結果條件中需要排除此條件對應的結果［6］。接下來計算定值，自動計算出最優方案定值，判斷是否出現計算死循環，并將死循環情況生成報告供用戶查看，并在圖形中顯著標識死循環中所涉及的觀測點，方便人工調整。 定值計算完畢后自動校驗靈敏度，并與上次方案進行對比，定值變化部分在圖形上用顏色顯著標注起來，靈敏度不滿足的定值在圖形上顯著標識，自動校驗靈敏度過程中顯示整定計算書。自動整定計算結束后，可進入人工干預模式，調整程序默認生成的計算案例，可調整默認的配合關系，排除不需要的組合系統方式，新增默認組合條件方式中不存在的組合方式，確認后程序會自動計算定值并計算所有影響范圍。整點配合流程圖見圖2。

3 整定規則在固化基礎上可人工干預

整定配合計算過程采用自動計算與人工干預相結合的方式，自動計算時程序將按照用戶定義的配合規則自動進行計算，自動計算完成之后用戶可根據自動計算結果結合電網實際情況和用戶經驗進行調整，調整包括調整配合關系、配合計算條件或者最后的定值，調整配合關系時程序會自動檢查出無限循環并提示用戶修改。程序始終遵循人工操作優于計算機操作的原則，即人工調整的結果不會被程序的自動計算過程所修改，且計算過程中用戶所做調整均會記錄。

3.1 自定義整定配合原則

規則定義主要包括了配合規則描述和配合算法的定義。配合規則描述中允許用戶針對不同類型設備定義不同的配合原則（表1），線路和變壓器是分開定義的。配合規則描述還允許用戶對同類設備不同情況定義不同的配合規則，程序通過場景來區分，不同的場景代表不同的情況（如區分聯絡線和終端線），同時對不同的配合規則還可以設置需要考慮的不同方式，且不同的廠站樣式（如變電站、發電廠等）需要考慮的方式允許不同。配合算法主要是定義了不同配合規則的計算方法和取值規則，程序會依據其定義的計算方法和取值規則自動進行計算。

3.2 自定義整定計算范圍

用戶可根據需要在圖形上選擇相應的保護作為本次計算的計算范圍，開始計算時程序會按照用戶選定的范圍進行計算。

3.3 自定義整定計算書

配合定值一旦計算完成程序會自動生成整定計算書，且計算書的格式用戶可自定義，計算書內容包括本保護段需要計算的配合原則、配合保護、計算條件（所要考慮的方式），以及不同的配合原則對應的計算條件的結果和最后的定值。

3.4 自定義配合關系

支持用戶調整配合關系、配合計算條件及定值，同時自動檢測配合關系出現的無限循環，自動檢測失配點，并自動分析出影響的定值范圍。

4 自動生成定值通知單

根據國內主流廠家、主流保護型號定值清單制定相應的定值單模版。定值單的模板分為兩部分內容，一部分是定值信息，定值信息主要包括定值清單中的各種定值項，一部分是附加信息，附加信息主要是指定值通知單的表頭和表尾信息（如廠站名稱、設備名稱、通知單編號等）。定值單模版具有復用功能，減少了用戶制定定值單模板工作量。系統自動計算保護整定配合定值后，自動生成對應型號的保護定值通知單。

表1 整定配合原則

圖2 整定配合流程圖

5 結語

項目在濟南地區推廣以來，實現了基于分布式系統的110 kV及以下線路自動整定計算的功能，并且保護整定配合計算過程可控，計算完成后自動生成相應的保護定值通知單。提高整定計算的準確性和工作效率，保障電網安全穩定運行。

［1］戴偉，連曉華，耿立松.分布式繼電保護整定計算系統［J］.山東電力技術，2010（6）：33-35.

［2］楊向飛.四川電網220kV及以上線路簡化整定計算［J］.四川電力技術，2009，32（2）： 41-43.

［3］張海梁，袁榮湘.電網繼電保護整定計算軟件的專家系統研究［J］.中國農村水利水電，2005（8）：51-53.

［4］劉健，趙海鳴.繼電保護整定計算及定值仿真系統［J］.繼電器，2002，30（9）：47-49.

［5］石昭郡，林小村，文杰，等.電力系統繼電保護配置及定值管理系統［J］.電網技術，1996，20（8）：26-29.

［6］湯大海.變壓器中低壓后備保護與出線保護整定配合的研究［J］.繼電器，2005，33（21）：25-26.