變電站繼電保護運行參數自動控制系統研究

2024-04-03 12:06:20黃瑞雯

黑龍江科學 2024年6期

黃瑞雯

(國網武漢供電公司漢陽供電中心,武漢 430000)

0 引言

目前,可再生能源中應用最廣泛的是風力發電與太陽能發電[1]。分布式發電并入電網會導致電力系統的不穩定,與變電站繼電保護配合會出現復雜的問題[2-5],因此當分布式發電在配電網層面并入電網時,短路點的多側饋入可能造成緊急模式和機電暫態的出現。

國內外已有大量針對分布式電源接入電網時與繼電保護相關配合方面的研究。文獻[6]考慮了主動配電網中具有相對選擇性的分步保護的實施特點,指出傳統的最大電流保護及距離保護設計存在的問題。在某些情況下,當電源為弱電源時,最大電流保護的靈敏度最高可降低1.7倍,距離保護后備段的動作范圍最高可增大2倍。

可再生能源具有間歇性。文獻[6-7]中提出了使用差動保護和自適應后備保護。為了實現可再生能源配電網的保護,文獻[8]提出了一種動態自適應保護方案,該方案包括離線和在線兩個階段。在離線模式下確定可能的網絡拓撲結構,包括主動網絡管理(斷開線路、斷開發電機),使用差分搜索算法和非線性優化方法優化繼電保護定值,按組順序存儲。基于模糊邏輯的自適應方法識別網絡拓撲組,將相應的激活參數報告給各個保護裝置。

目前有兩種方法來自動修改定值。第一種是軟、硬件配合對網絡運行方式和繼電保護裝置運行參數進行離線計算,根據開關矩陣對先前計算的定值進行切換。第二種是軟硬件綜合體對繼電保護裝置運行模式進行計算,實時計算和更改參數。

對于電壓等級為6～35 kV的中壓電網,由于采用了更復雜的繼電保護裝置,電流型情況的可變性更大,保護計算可能更為復雜。本研究考慮開發第二種類型的軟件和硬件綜合體,用于自動計算和改變配電網繼電保護裝置的運行參數。開發了一個用于計算和協調繼電保護設置變化服務的微服務軟件包和一個用于計算繼電保護裝置設置的軟件模塊原型,使得以CIM模型格式表示的電力系統繼電保護定值的自動計算成為可能。

1 微服務架構的主體結構

設定值計算和協調服務是基于Java編程語言編寫的幾個獨立的服務操作,這些服務實現了計算和協調設定值所必需的邏輯運算。

自動計算設定值的微服務架構由若干模塊(服務)組成:①計算和協調設定值變化的中心服務(CCS)是執行腳本生成服務、模式計算服務、聚類服務及腳本啟動模塊的順序啟動服務,屬于中心CSS服務的一部分。②場景生成服務。它開發了方案的幾種變體,進一步確定了最大和最小模式。③模式計算服務。計算正常和緊急模式下支路中的電流和電路節點中的電壓服務。④聚類服務。一種確定保護計算順序的服務。⑤腳本啟動模塊。運行繼電保護定值計算腳本并將結果上傳到數據庫(DB)模塊。

微服務架構如圖1所示。

如在計算出整定值后需確定正確的整定值裝入保護端子的順序,這種情況下,經典的從負荷到發電源的順序是不合適的,因為在模式變化情況下,通過保護安裝地點的電流可以工作,從而斷開所有的消費者,而定值協調和更改服務從靠近消費者的終端開始裝載定值,可能沒有時間將定值裝載到頭部保護,因此采用了這樣的假設:將設置點加載到終端,從靠近發電源的保護開始,隊列中的第一個是與更強大的發電源相鄰的保護。

在直接分配發送保護定值的序列號之前,從數據庫中加載具有計算序列的保護。要了解哪種保護與更強大的發電源相鄰,就需要比較具體的保護與發電源的發電量價值。為此,創建了一個字典,其關鍵是保護的名稱,價值是生成源的功率價值。創建了一個列表,在算法的最后將填充發送保護設置到終端的序列編號。

由于計算保護的順序是以1,2,2,2,3 ……N的格式表示,其中第一個序列號為距離發電源(最后對它們的設置進行計算)最近的保護,N為距離發電源(先計算它們的設置)最遠的保護編號,因此保護的枚舉將從最后一次計算設置開始。考慮具有相同計算次數的保護,如果其中存在與生成源相鄰的保護,則將該保護的名稱和與之相鄰的生成源的功率記錄在字典中。如果所考慮的保護組中沒有與源相鄰的保護,那么保護的名稱和零功率值將被記錄在字典中。經過相同序號的所有防御之后,該字典按照生成源的能量降序排列,防御也將被排序。保護的名稱按排序順序添加到列表中,所描述的動作序列將一直持續到所有的保護都通過為止。

當所有保護都通過時,按照(其中記錄了從字典中得到的保護排序名稱)列表中保護條目的編號順序將每個保護的定值發送到終端的順序編號中,記錄在數據庫中。圖2為所開發算法的程序。