繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)的生產(chǎn)應用
對于電力系統(tǒng)而言，繼電保護是重要的安全措施之一。因為繼電保護裝置它的選擇性、靈敏性以及可靠性直接會關(guān)系到電網(wǎng)的運行安全。而衡量繼電保護裝置選擇及靈敏性的一個重要指標就是繼電保護的定值。因為繼電保護正確合理的定值直接會關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運行，所以對于電力工程而言，繼電保護定值的整定計算具有非常重要的意義。
1 引進新型繼電保護整定計算軟件的必要性
在還沒有新型繼電保護整定計算軟件出現(xiàn)的時候，對于繼電保護的整定計算主要還是依賴于人工手算，有時也會輔助于一些計算設(shè)備，但是因為實際工作當中會因為工作量大或者計算費時過長等等原因而造成最后的結(jié)果與實際結(jié)果的偏差較大。短路計算是繼電保護整定計算工作中的前提和基礎(chǔ)，早期的短路電流計算程序還是在DOS操作系統(tǒng)下完成的。這些軟件在早期雖然被用到電流計算中，但是在實際工作當中它還存在著諸多的缺陷，這些缺陷主要突出表現(xiàn)在以下幾個方面，功能、建模方法及管理數(shù)據(jù)庫。
首先系統(tǒng)功能單一。因為該系統(tǒng)只能做好對于部分保護類型的定值計算或者是對故障進行計算，而對于繼電保護專業(yè)管理的工作實際的功能發(fā)揮作用并不大。
其次該建模方法落后。該系統(tǒng)主要利用支路節(jié)點輸入法，在進行支路節(jié)點輸入時它對電網(wǎng)的支路及相關(guān)節(jié)點進行逐一的編號，再以數(shù)據(jù)文件形式輸入，通過這種方式先將電網(wǎng)的原始模型構(gòu)建出來。因為在實際操作過程中這種軟件限制了電網(wǎng)的節(jié)點數(shù)，所以在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復雜的趨勢下很難跟上地區(qū)電網(wǎng)的發(fā)展速度和步伐。
最后該系統(tǒng)不具備完善的繼電保護管理數(shù)據(jù)庫。因為缺乏系統(tǒng)和完善的數(shù)據(jù)庫信息所以很難實現(xiàn)電網(wǎng)繼電保護生產(chǎn)管理工作的有效實施。為此，《繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)》的開發(fā)為解決以上問題提供了新的思路，成為目前許多地區(qū)電網(wǎng)繼電保護生產(chǎn)管理的有效工作平臺。
2 繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)的功能
在研發(fā)《繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)》過程中，嚴格執(zhí)行電網(wǎng)短路計算及整定計算規(guī)程，結(jié)合地區(qū)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點及其運行要求，經(jīng)過大量的運行調(diào)試，不斷充實、修改和完善，經(jīng)過幾次程序升級，如今的軟件系統(tǒng)已經(jīng)趨于全面成熟。該系統(tǒng)基于Windows設(shè)計、基于數(shù)據(jù)庫設(shè)計、基于圖形化設(shè)計、采用了當今先進成熟的計算方法和軟件技術(shù)，構(gòu)成系統(tǒng)的主要模塊如下圖所示。
構(gòu)成繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)由圖形化建模故障分析、繼電保護整定計算、圖開化繼電保護仿真校驗以及繼電保護設(shè)備數(shù)據(jù)庫定值數(shù)據(jù)庫四個主要模塊組成。第一對于圖形化建模故障的分析，因為該系統(tǒng)采用先進的故障分析程序，所以當用戶進行故障分析時就會變得非常簡便，可以在提供的有效圖形環(huán)境里畫出電網(wǎng)接線圖。這樣故障分析程序的結(jié)果將會自動生成并顯示出來;第二對于繼電保護整定計算。系統(tǒng)軟件可以將電網(wǎng)線路上的圖標進行整定然后將其配到電網(wǎng)相應位置上，通過自動整定或手動整定來實現(xiàn)整定計算。整定計算工作完成之后就可以輸出完整的計算書;第三對于圖形化繼電保護仿真校驗。在對繼電保護裝置動作進行仿真校驗時先要設(shè)置對應的運行方式和故障類型。那么系統(tǒng)在這個過程中就可以調(diào)用故障模塊來決定是否跳閘。除此之外該系統(tǒng)還可以實現(xiàn)對開關(guān)制動的模擬進行后備動作的保護行為;第四關(guān)于繼電保護設(shè)備數(shù)據(jù)庫及定值數(shù)據(jù)庫。因為該系統(tǒng)軟件具有優(yōu)于其它的系統(tǒng)軟件的優(yōu)點，它擁有完備的繼電保護裝置數(shù)據(jù)庫和保護定值數(shù)據(jù)庫。所以實現(xiàn)了電網(wǎng)故障分析和整定計算與該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫形成一個整體，突出了它的整體性。
3 繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)的應用
為了加深對繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)的認識，先要了解繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)的應用，拓普電氣結(jié)合實際工作經(jīng)驗對此進行了相關(guān)的應用總結(jié)。
3.1 繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)為生產(chǎn)工作帶來便利
繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)為生產(chǎn)工作帶來了諸多的便捷，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。其一它可以自動生成電網(wǎng)主線圖、序網(wǎng)阻抗圖以及繼電保護配置圖，這個功能加大了生產(chǎn)工作的工作效率;其二它可以使手動整定和自動整定變?yōu)楝F(xiàn)實，在整定工作完成之后還可以直接打出整定書，這樣就可以實現(xiàn)定值的整定配合，大大減少了人員因素而造成的誤差情況;其三它可以通過故障仿真功能檢驗保護動作行為;其四它還可以根據(jù)實際電網(wǎng)數(shù)據(jù)迅速地查電網(wǎng)的具體故障點，為后序工作的開展提供準確和有利的數(shù)據(jù);其五在短路計算過程中可以設(shè)置多種運行方式并且還可以模擬多種故障類型，為故障分析提供更多的數(shù)據(jù)依據(jù);其六該系統(tǒng)管理查詢功能強大，查詢功能為多種運行方式提供了方便。
3.2 繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)在應用中不斷地完善
為了使繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)得到更加廣泛的應用，所以還需要在不斷應用過程中進行不斷的完善，以實現(xiàn)創(chuàng)新思路和創(chuàng)新要求的目的。為此，筆者結(jié)合與其它研發(fā)人員進行的研發(fā)思考做了工作上的改進。主要包括以下幾個方面，因為原來的窗口選擇時靈活性不強所以實際操作起來不是非常的方便，而經(jīng)過工作改進后繪圖使用拉伸命令時增加窗口的靈活性;第二原來元件不能一次性實現(xiàn)復制到指定位置，而經(jīng)過工作改進后在進行繪圖時可以實現(xiàn)直接將元件復制到指定位置;第三早期由于字節(jié)數(shù)受限所以對運行方式的描述不能做到全面和具體，但經(jīng)過后來工作改進增加字節(jié)后就可以呈現(xiàn)更多的運行方式描述，從而使得選用的運行方式更加清晰明白;其四對于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復雜，變電站數(shù)量較多的地區(qū)電網(wǎng)，為了提高整定速度，縮短故障計算時間，可以將大電網(wǎng)分為多個區(qū)域塊電網(wǎng)，每個區(qū)域塊電網(wǎng)定義為一個獨立的子網(wǎng)，利用網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù)對各個區(qū)域塊電網(wǎng)進行等效連接，然后再進行故障計算及整定計算。
3.3 繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)的改進建議
為了繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)能夠在實際工作得到更廣泛的應用和普及，筆者對自己所在地區(qū)繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)的改進工作提出了一些建議，希望同行可以相互借鑒。
其一增加了聯(lián)絡(luò)線兩端繼電保護裝置相繼動作時，校驗保護定值靈敏度的功能;其二在自動整定功能下,若計算的線路零序Ⅳ段定值大于該線路Ⅲ段定值,則零序Ⅳ段定值應自動取為零序Ⅲ段定值;其三修改軟件在故障查詢及仿真校驗時對電網(wǎng)故障過渡電阻的取值,使之計算的電網(wǎng)故障點更加準確;其四故障計算中,應增加查詢主變中性點電流互感器中流過的零序電流,便于準確校核變壓器零序電流保護靈敏度;其五線路零序Ⅳ段保護在與相鄰主變高壓側(cè)(220 kV)零序最后段(零序Ⅲ段保護跳總出口)配時,不能選擇高壓側(cè)零序Ⅲ段,只有中壓側(cè)零序電流可選,建議進一步完善。
4 結(jié)語
科技時代引領(lǐng)下使信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電網(wǎng)生產(chǎn)和電網(wǎng)管理工作中得到廣泛的應用，它的重要性也在電網(wǎng)工作中得到突顯。而這些悄無聲息的變化也正在推動著微機型繼電保護裝置的普及、故障信息系統(tǒng)的廣泛應用以及綜合自動化變電站的不斷建立。對于繼電保護故障分析整定管理以及仿真系統(tǒng)也已經(jīng)在一些區(qū)域電網(wǎng)中得到廣泛的應用。它的廣泛應用不僅在繼電保護整定計算工作效率上是一個很大的提高，而且它還為繼電保護裝置以及繼電保護專業(yè)培訓在線運行提供了新的模擬方法?？偠灾?，繼電保護故障分析整定管理以及仿真系統(tǒng)既為繼電保護專業(yè)信息資源共享提供更加良好的信息平臺，又為繼電保護專業(yè)管理工作提供了更加標準和規(guī)范化的路徑。
信息整理：揚州拓普電氣科技有限公司 信息來源：yzmpos.com
1 引進新型繼電保護整定計算軟件的必要性
在還沒有新型繼電保護整定計算軟件出現(xiàn)的時候，對于繼電保護的整定計算主要還是依賴于人工手算，有時也會輔助于一些計算設(shè)備，但是因為實際工作當中會因為工作量大或者計算費時過長等等原因而造成最后的結(jié)果與實際結(jié)果的偏差較大。短路計算是繼電保護整定計算工作中的前提和基礎(chǔ)，早期的短路電流計算程序還是在DOS操作系統(tǒng)下完成的。這些軟件在早期雖然被用到電流計算中，但是在實際工作當中它還存在著諸多的缺陷，這些缺陷主要突出表現(xiàn)在以下幾個方面，功能、建模方法及管理數(shù)據(jù)庫。
首先系統(tǒng)功能單一。因為該系統(tǒng)只能做好對于部分保護類型的定值計算或者是對故障進行計算，而對于繼電保護專業(yè)管理的工作實際的功能發(fā)揮作用并不大。
其次該建模方法落后。該系統(tǒng)主要利用支路節(jié)點輸入法，在進行支路節(jié)點輸入時它對電網(wǎng)的支路及相關(guān)節(jié)點進行逐一的編號，再以數(shù)據(jù)文件形式輸入，通過這種方式先將電網(wǎng)的原始模型構(gòu)建出來。因為在實際操作過程中這種軟件限制了電網(wǎng)的節(jié)點數(shù)，所以在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復雜的趨勢下很難跟上地區(qū)電網(wǎng)的發(fā)展速度和步伐。
最后該系統(tǒng)不具備完善的繼電保護管理數(shù)據(jù)庫。因為缺乏系統(tǒng)和完善的數(shù)據(jù)庫信息所以很難實現(xiàn)電網(wǎng)繼電保護生產(chǎn)管理工作的有效實施。為此，《繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)》的開發(fā)為解決以上問題提供了新的思路，成為目前許多地區(qū)電網(wǎng)繼電保護生產(chǎn)管理的有效工作平臺。
2 繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)的功能
在研發(fā)《繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)》過程中，嚴格執(zhí)行電網(wǎng)短路計算及整定計算規(guī)程，結(jié)合地區(qū)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點及其運行要求，經(jīng)過大量的運行調(diào)試，不斷充實、修改和完善，經(jīng)過幾次程序升級，如今的軟件系統(tǒng)已經(jīng)趨于全面成熟。該系統(tǒng)基于Windows設(shè)計、基于數(shù)據(jù)庫設(shè)計、基于圖形化設(shè)計、采用了當今先進成熟的計算方法和軟件技術(shù)，構(gòu)成系統(tǒng)的主要模塊如下圖所示。
構(gòu)成繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)由圖形化建模故障分析、繼電保護整定計算、圖開化繼電保護仿真校驗以及繼電保護設(shè)備數(shù)據(jù)庫定值數(shù)據(jù)庫四個主要模塊組成。第一對于圖形化建模故障的分析，因為該系統(tǒng)采用先進的故障分析程序，所以當用戶進行故障分析時就會變得非常簡便，可以在提供的有效圖形環(huán)境里畫出電網(wǎng)接線圖。這樣故障分析程序的結(jié)果將會自動生成并顯示出來;第二對于繼電保護整定計算。系統(tǒng)軟件可以將電網(wǎng)線路上的圖標進行整定然后將其配到電網(wǎng)相應位置上，通過自動整定或手動整定來實現(xiàn)整定計算。整定計算工作完成之后就可以輸出完整的計算書;第三對于圖形化繼電保護仿真校驗。在對繼電保護裝置動作進行仿真校驗時先要設(shè)置對應的運行方式和故障類型。那么系統(tǒng)在這個過程中就可以調(diào)用故障模塊來決定是否跳閘。除此之外該系統(tǒng)還可以實現(xiàn)對開關(guān)制動的模擬進行后備動作的保護行為;第四關(guān)于繼電保護設(shè)備數(shù)據(jù)庫及定值數(shù)據(jù)庫。因為該系統(tǒng)軟件具有優(yōu)于其它的系統(tǒng)軟件的優(yōu)點，它擁有完備的繼電保護裝置數(shù)據(jù)庫和保護定值數(shù)據(jù)庫。所以實現(xiàn)了電網(wǎng)故障分析和整定計算與該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫形成一個整體，突出了它的整體性。
3 繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)的應用
為了加深對繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)的認識，先要了解繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)的應用，拓普電氣結(jié)合實際工作經(jīng)驗對此進行了相關(guān)的應用總結(jié)。
3.1 繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)為生產(chǎn)工作帶來便利
繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)為生產(chǎn)工作帶來了諸多的便捷，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。其一它可以自動生成電網(wǎng)主線圖、序網(wǎng)阻抗圖以及繼電保護配置圖，這個功能加大了生產(chǎn)工作的工作效率;其二它可以使手動整定和自動整定變?yōu)楝F(xiàn)實，在整定工作完成之后還可以直接打出整定書，這樣就可以實現(xiàn)定值的整定配合，大大減少了人員因素而造成的誤差情況;其三它可以通過故障仿真功能檢驗保護動作行為;其四它還可以根據(jù)實際電網(wǎng)數(shù)據(jù)迅速地查電網(wǎng)的具體故障點，為后序工作的開展提供準確和有利的數(shù)據(jù);其五在短路計算過程中可以設(shè)置多種運行方式并且還可以模擬多種故障類型，為故障分析提供更多的數(shù)據(jù)依據(jù);其六該系統(tǒng)管理查詢功能強大，查詢功能為多種運行方式提供了方便。
3.2 繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)在應用中不斷地完善
為了使繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)得到更加廣泛的應用，所以還需要在不斷應用過程中進行不斷的完善，以實現(xiàn)創(chuàng)新思路和創(chuàng)新要求的目的。為此，筆者結(jié)合與其它研發(fā)人員進行的研發(fā)思考做了工作上的改進。主要包括以下幾個方面，因為原來的窗口選擇時靈活性不強所以實際操作起來不是非常的方便，而經(jīng)過工作改進后繪圖使用拉伸命令時增加窗口的靈活性;第二原來元件不能一次性實現(xiàn)復制到指定位置，而經(jīng)過工作改進后在進行繪圖時可以實現(xiàn)直接將元件復制到指定位置;第三早期由于字節(jié)數(shù)受限所以對運行方式的描述不能做到全面和具體，但經(jīng)過后來工作改進增加字節(jié)后就可以呈現(xiàn)更多的運行方式描述，從而使得選用的運行方式更加清晰明白;其四對于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復雜，變電站數(shù)量較多的地區(qū)電網(wǎng)，為了提高整定速度，縮短故障計算時間，可以將大電網(wǎng)分為多個區(qū)域塊電網(wǎng)，每個區(qū)域塊電網(wǎng)定義為一個獨立的子網(wǎng)，利用網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù)對各個區(qū)域塊電網(wǎng)進行等效連接，然后再進行故障計算及整定計算。
3.3 繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)的改進建議
為了繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)能夠在實際工作得到更廣泛的應用和普及，筆者對自己所在地區(qū)繼電保護故障分析整定管理及仿真系統(tǒng)的改進工作提出了一些建議，希望同行可以相互借鑒。
其一增加了聯(lián)絡(luò)線兩端繼電保護裝置相繼動作時，校驗保護定值靈敏度的功能;其二在自動整定功能下,若計算的線路零序Ⅳ段定值大于該線路Ⅲ段定值,則零序Ⅳ段定值應自動取為零序Ⅲ段定值;其三修改軟件在故障查詢及仿真校驗時對電網(wǎng)故障過渡電阻的取值,使之計算的電網(wǎng)故障點更加準確;其四故障計算中,應增加查詢主變中性點電流互感器中流過的零序電流,便于準確校核變壓器零序電流保護靈敏度;其五線路零序Ⅳ段保護在與相鄰主變高壓側(cè)(220 kV)零序最后段(零序Ⅲ段保護跳總出口)配時,不能選擇高壓側(cè)零序Ⅲ段,只有中壓側(cè)零序電流可選,建議進一步完善。
4 結(jié)語
科技時代引領(lǐng)下使信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電網(wǎng)生產(chǎn)和電網(wǎng)管理工作中得到廣泛的應用，它的重要性也在電網(wǎng)工作中得到突顯。而這些悄無聲息的變化也正在推動著微機型繼電保護裝置的普及、故障信息系統(tǒng)的廣泛應用以及綜合自動化變電站的不斷建立。對于繼電保護故障分析整定管理以及仿真系統(tǒng)也已經(jīng)在一些區(qū)域電網(wǎng)中得到廣泛的應用。它的廣泛應用不僅在繼電保護整定計算工作效率上是一個很大的提高，而且它還為繼電保護裝置以及繼電保護專業(yè)培訓在線運行提供了新的模擬方法?？偠灾?，繼電保護故障分析整定管理以及仿真系統(tǒng)既為繼電保護專業(yè)信息資源共享提供更加良好的信息平臺，又為繼電保護專業(yè)管理工作提供了更加標準和規(guī)范化的路徑。
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