發(fā)電廠短路電流及繼電保護整定計算系統(tǒng)

劉海一 李春娜

【摘 要】當(dāng)發(fā)電廠系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，繼電保護設(shè)備可及時檢測到異常運行情況或安全性的故障，既可短時間內(nèi)發(fā)出報警信號，也可迅速切除故障。不過，人工計算繼電保護定值雖然可信度高，但計算工作量十分繁瑣，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，這顯然難以適應(yīng)時代的發(fā)展。所以，為了預(yù)防事故的發(fā)生以及減輕人工的工作壓力，新開發(fā)的電廠短路電流及繼電保護整定計算系統(tǒng)以其安全性、全面性、高效性被普遍應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電廠;短路電流;繼電保護;整定計算系統(tǒng)

前言

繼電保護整定計算是發(fā)電廠運行的基礎(chǔ)工作之一，事關(guān)電廠的安全穩(wěn)定運行。發(fā)電廠繼電保護裝置種類繁多、計算工作量大，從短路電流計算到整定直至定值單生成核對，這一流程中環(huán)節(jié)眾多、細(xì)節(jié)繁瑣，需要整定計算人員具備優(yōu)良的專業(yè)素養(yǎng)及豐富的專業(yè)經(jīng)驗。將整定計算人員從繁瑣的手工計算工作中解放出來、保證整定計算的可靠性、提高工作效率就成為發(fā)電廠整定計算系統(tǒng)的研發(fā)目標(biāo)。

1、發(fā)電廠繼電保護整定計算工作概述

發(fā)電廠繼電保護裝置種類復(fù)雜多樣、整定計算工作量大，這要求計算工作人員要有較強的專業(yè)知識和相對成熟的實踐經(jīng)驗。首先，大部分發(fā)電廠繼電保護整定計算工作尚處在人工手算的階段。對發(fā)電廠繼電保護整定計算系統(tǒng)的開發(fā)，將提供不少便利，有著非常重要的實用性。其次，基于繼電保護對發(fā)電設(shè)備故障的多種功能，如切斷、報警、隔離、檢測。在設(shè)計發(fā)電廠短路電流及繼電保護整定計算系統(tǒng)時，應(yīng)考慮繼電保護運作的基本要求。通過繼電保護的要求包括：（1）針對性。即整定計算系統(tǒng)必做是針對某一種故障產(chǎn)生的反應(yīng)，這才能體現(xiàn)繼電保護的功能特點;（2）時效性，發(fā)電廠設(shè)備故障對電能生產(chǎn)系統(tǒng)的破壞力比較大，這就要求整定計算工作快速運作，計算效率高;（3）穩(wěn)定性。繼電保護裝置是發(fā)電廠發(fā)揮作用的核心指標(biāo)，這就要求系統(tǒng)運作要穩(wěn)定、可靠，才能保證繼電保護裝置的穩(wěn)定性和安全性。

2、系統(tǒng)架構(gòu)

眾所周知，不同的電廠配置存在一定的差異，其保護裝置也都不一樣。如果只是根據(jù)某一個電廠的配置保護進(jìn)行整定，將具有一定的片面性，導(dǎo)致所開發(fā)的軟件只適用于個別電廠。這樣使得軟件擁有較差的通用性，從而提高了軟件開發(fā)的成本。所以，設(shè)計軟件時應(yīng)當(dāng)給予重視，設(shè)計一種能讓普遍發(fā)電廠都能使用的計算系統(tǒng)。為了改善這一狀況，確保系統(tǒng)具有很好的通用性與擴充性，設(shè)計者在設(shè)計系統(tǒng)時應(yīng)當(dāng)加強系統(tǒng)的模塊化與可視化。可視化指的是將抽象難理解的原理通過文字圖像顯現(xiàn)出來。這一措施使用戶能夠非常容易理解，并且可視化的特點能夠使用戶全程參與，提高了整定結(jié)果的精確度。而模塊化指的是將系統(tǒng)的內(nèi)容設(shè)計成可擴充方式，用戶可以根據(jù)需要增加更多的保護整定模塊。這兩方面的特點能夠更好地幫助用戶使用繼電保護整定計算系統(tǒng)，簡單易上手，安全性高，并且通用于大部分電廠，降低開發(fā)成本。

3、系統(tǒng)功能

發(fā)電廠短路電流及繼電保護整定計算系統(tǒng)以其可視化與模塊化的優(yōu)點普遍被電廠使用。系統(tǒng)主要是由圖形建模、故障計算、元件保護整定和數(shù)據(jù)管理這四部分組成。筆者將通過介紹這四部分內(nèi)容，詳細(xì)分析該系統(tǒng)。

3.1圖形建模模塊

圖形建模指的是通過專業(yè)的繪圖工具將發(fā)電廠的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)繪制出來，然后為每一個真實的設(shè)備繪制一個對應(yīng)的圖形，計算機通過輸入的電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)參數(shù)自動識別網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且建立對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模型。圖形建模能夠更加清晰直觀地看到故障計算機，為保護整定計算打下一定基礎(chǔ)。

工作過程具體如下：

（1）讀取電廠中電氣主接線以及系統(tǒng)圖形文件（圖形文件需采用DWG的格式，如果是其他文件可以通過轉(zhuǎn)換插件進(jìn)行轉(zhuǎn)換）。通常來說，主接線圖和系統(tǒng)圖都選用設(shè)計一開始交付的施工圖和竣工圖。這樣做的目的是為了提高系統(tǒng)辨識的準(zhǔn)確性，還減少文件識別后因內(nèi)容不完整而進(jìn)行修改的工作量;

（2）數(shù)據(jù)處理。在這一階段，將圖形與文字的數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，并安排好圖形與文字之間的位置關(guān)系;

（3）對基本圖形進(jìn)行辨識。系統(tǒng)將對一些如圓、直線、弧線等基本圖形進(jìn)行辨析;

（4）將元件與預(yù)先設(shè)計的電氣設(shè)備圖形符號進(jìn)行匹配，繪制出電氣接線圖或者廠用系統(tǒng)圖;

（5）根據(jù)對應(yīng)的符號，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù);

（6）形成計算模型;

（7）工作人員檢查建立的計算模型，修改不正確的地方。

3.2故障計算模塊

故障計算模塊主要針對發(fā)電廠內(nèi)的主設(shè)備引出端出現(xiàn)各種故障時，模塊能夠通過計算模型完成短路電流的計算。故障計算模塊的運行方式一般可以進(jìn)行設(shè)置，并且能夠計算出非故障處以及故障處的電流電壓。具有以下幾方面特點：

（1）針對不同的故障設(shè)置人機對話接口;

（2）對于不對稱故障自動生成序網(wǎng)圖;

（3）在遇到故障時，系統(tǒng)通過故障計算模塊能夠自動分析故障發(fā)生的原因;

（4）對于故障計算模塊分析出的故障結(jié)果，可以進(jìn)行多種方式輸出，如可以以表格的形式，也可以只輸出單個計算量。

3.3整定計算模塊

所謂保護整定過程，指的是獲得整定原則中所涉及到的數(shù)據(jù)。整定計算模塊包含的保護配置、裝置設(shè)定、整定計算機定值單輸出部分是整定系統(tǒng)的核心。

（1）因為當(dāng)前不同電廠的設(shè)備不同、原理不同，所以保護配置用戶可以根據(jù)具體情況選擇保護工具;

（2）對于裝置設(shè)定，用戶需要根據(jù)時間經(jīng)驗來決定參數(shù)的設(shè)置。用戶提供一個參數(shù)范圍，系統(tǒng)程序自動篩選填入合適的設(shè)備參數(shù);

（3）用戶可以通過故障計算選擇故障計算的各種方式來獲得數(shù)據(jù)，這一方式使得計算的可信度更高。此外，整定計算模塊提供以文字形式記錄整定計算書的功能。這樣可以將數(shù)據(jù)保留，為以后的參考分析提供便利。

3.4系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理模塊

系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理模塊極大方便了用戶對數(shù)據(jù)的管理。用戶可以針對設(shè)備參數(shù)、故障計算等數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。同時，數(shù)據(jù)管理模塊還為用戶提供了數(shù)據(jù)查詢、打印、備份和刪除等功能，為整個系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)存儲、檢索等管理工作提供了很大方便。

4、系統(tǒng)功能的優(yōu)點

4.1便捷性

與人工計算相比，繼電保護整定計算系統(tǒng)更加有效率、更加可靠，用戶可以很方便計算出結(jié)果。同時，該系統(tǒng)將人工與計算的優(yōu)點相結(jié)合，大大縮短了開發(fā)周期，降低了人工勞動的強度。

4.2準(zhǔn)確度高

因為計算結(jié)果是在用戶參與下進(jìn)行的，且數(shù)據(jù)管理模塊使得用戶對數(shù)據(jù)的輸出與分析更加方便，所以計算結(jié)果更加準(zhǔn)確。

4.3通用性廣

因為該軟件不是針對特殊的電廠設(shè)計，所以擁有極強的通行性，從而降低了軟件因不同電廠而要進(jìn)行不同開發(fā)的成本。此外，模塊化的特點使得用戶可以根據(jù)自己需要自行添加模塊，解決了特殊用戶的特殊需求。

4.4維護性強

軟件可視化的設(shè)計思路，使得用戶能夠直觀了解系統(tǒng)各部分的運作情況，為維護打下一定的基礎(chǔ)。同時，故障計算模塊、整定計算模塊，都加強了軟件的可維護性。

5、結(jié)語

綜上所述，發(fā)電廠短路電流及繼電保護整定計算系統(tǒng)的開發(fā)，除了考慮系統(tǒng)的通用性和可視性，還要考慮其干擾因素，這才能更好的維護發(fā)電廠的穩(wěn)定、安全、可靠運行。此外，本文設(shè)置的系統(tǒng)雖然方便用戶引入大量的整定經(jīng)驗，但在一定程度上約束了系統(tǒng)的自動化程度。所以，建議發(fā)電廠在條件允許下，充分發(fā)揮計算機網(wǎng)絡(luò)平臺，在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用模糊邏輯、進(jìn)行規(guī)劃、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等人工智能技術(shù)，以創(chuàng)建與時俱進(jìn)的智能化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，引導(dǎo)繼電保護裝置正常的運作。

參考文獻(xiàn)：

[1]夏成軍，謝奕，邱桂華.可視化地鐵供配電系統(tǒng)繼電保護整定軟件的開發(fā)，電力系統(tǒng)保護與控制，2011，5：116-120.

[2]郝文斌，洪行旅.智能電網(wǎng)地區(qū)繼電保護定值整定系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2011，2：80-82，87.

（作者單位：內(nèi)蒙古錫林郭勒白音華煤電有限責(zé)任公司赤峰新城熱電公司）