繼電保護定值整定系統(tǒng)將隨著智能電網(wǎng)的完善實現(xiàn)自動化整定

電力系統(tǒng)現(xiàn)代化建設(shè)取得了豐碩成果，保護整定技術(shù)從手動逐漸發(fā)展為計算機整定管理，整定效率和準確性都大大提高，借助網(wǎng)絡技術(shù)，實現(xiàn)了保護定值的集中管理，但是電力系統(tǒng)發(fā)展迅速，當前地區(qū)繼電保護定值整定系統(tǒng)難以滿足智能電網(wǎng)的需求，有必要對智能電網(wǎng)地區(qū)繼電保護定值整定系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進行研究。

一、概述

（一）智能繼電保護系統(tǒng)現(xiàn)狀

電力設(shè)備長期運行過程中會逐漸老化，可能出現(xiàn)各種故障，導致電力中斷，甚至導致大規(guī)模電力設(shè)備線路燒損，而繼電保護系統(tǒng)則能夠在線路設(shè)備故障時及時切除，保護其他線路設(shè)備安全。近些年智能電網(wǎng)建設(shè)速度加快，更多智能化設(shè)備投入生產(chǎn)，電力系統(tǒng)運行管理功能自動化程度進一步增強，繼電保護定值整定系統(tǒng)正是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來，初步實現(xiàn)了繼電保護定值在線整定，提高了定值整定的效率和準確性，有效降低了工作人員的勞動強度。

（二）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能電網(wǎng)地區(qū)繼電保護定值整定系統(tǒng)調(diào)度中心和變電站一次、二次設(shè)備之間借助現(xiàn)場總線、物聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)高效數(shù)據(jù)通信，采集EMS/WAMS數(shù)據(jù)，基于智能電網(wǎng)統(tǒng)一網(wǎng)絡平臺，進行數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、控制、閉環(huán)計算管理。系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)資源由數(shù)據(jù)中心進行統(tǒng)一編碼，同一平臺內(nèi)應用系統(tǒng)能夠共享、互訪問數(shù)據(jù)，包括實時數(shù)據(jù)、非實時數(shù)據(jù)和關(guān)系數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)中心還提供多種數(shù)據(jù)引擎，實現(xiàn)基本數(shù)據(jù)訪問、智能決策和可視化。繼電保護定值整定系統(tǒng)是智能電網(wǎng)系統(tǒng)平臺下的一個高級管理系統(tǒng)，具有系統(tǒng)拓撲感知、智能整定、定值管理、遠方定值管理、在線監(jiān)測和告警等功能，滿足智能電網(wǎng)繼電保護設(shè)備整定與狀態(tài)檢測需求。

（三）統(tǒng)一建模

電網(wǎng)在線整定計算需要一個由電網(wǎng)圖形、電網(wǎng)一二次設(shè)備模型組成的統(tǒng)一電網(wǎng)模型，用于進行分析與整定執(zhí)行。電網(wǎng)圖形可以從智能電網(wǎng)EMS獲取廠站圖與系統(tǒng)接線方案，通過SVG導入將圖像加載到GRS，要求導入圖形需要適當修改簡化其描述規(guī)則，按照DL5028自行替換字體、顏色?；谡{(diào)度中心EMSCIM/XML模型進行電網(wǎng)一次設(shè)備建模，借助模型交換技術(shù)建立GRS一電網(wǎng)模型，全接線方式下，調(diào)度中心EMS更新CIM/XML，GRS也能夠及時更新同步。一、二次設(shè)備模型一體化建模，需要擴展CIM現(xiàn)有擴展類、屬性、關(guān)聯(lián)關(guān)系，并建立二次設(shè)備模型交換技術(shù)規(guī)范和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，確保系統(tǒng)滿足通用性需求。

二、繼電保護定值整定系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（一）網(wǎng)絡拓撲自動獲取/供電方案自動生成

網(wǎng)絡拓撲是保護整定計算的第一步，現(xiàn)階段辦理維護申請是維護拓撲的主要方式，對網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)進行人為修改，勞動強度大，工作效率低，難以滿足智能電網(wǎng)繼電保護定值整定工作的智能化、自動化需求。基于智能電網(wǎng)綜合管理平臺，EMS/WAMS系統(tǒng)采集量都使用了相同的編碼方式，能夠統(tǒng)一共享，借助SCADA就能夠獲得繼電保護定值整定所需拓撲網(wǎng)絡，相關(guān)設(shè)備職責單位負責源端維護，提高系統(tǒng)參數(shù)的真實性。

很多地縣級電網(wǎng)選擇220kv電源輻射供電運行模式，所有110kv變電站都只有單一供電電源，逐漸向網(wǎng)絡末端延伸。調(diào)度部門每年都制定年運行方案，保證220kv變電站供電范圍供電正常。繼電保護定值整定計算同樣需要根據(jù)供電區(qū)域模式進行，為了保證系統(tǒng)歸算阻抗計算結(jié)果正確性，需要確定系統(tǒng)內(nèi)部供電方案分界，自動搜索供電方案。

（二）自動解環(huán)/分界拼接

形成供電方案時，自動解環(huán)是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，地縣級電力線路以同等級變電站之間多為三角環(huán)、矩形環(huán)結(jié)構(gòu)，需要自動解環(huán)。首先找尋起點和環(huán)形拓撲，之后走遍環(huán)內(nèi)起點和拓撲點之間所有路徑，自動解開環(huán)網(wǎng)，繼續(xù)向下搜索。地區(qū)網(wǎng)絡智能化一體化面臨著一張網(wǎng)拓撲共用維護、多網(wǎng)絡節(jié)點系統(tǒng)計算兩個突出問題?？梢圆捎梅謱臃謪^(qū)的思路逐步解決，根據(jù)不同調(diào)度管轄電壓等級分層，依據(jù)設(shè)備管轄邊界劃分地、縣、縣級調(diào)度分區(qū)，從而分割網(wǎng)絡為多個區(qū)域，不同區(qū)域邊界進行邊界網(wǎng)絡等值整定，整定計算系統(tǒng)無需在每次整定計算時都全網(wǎng)歸算，計算量大大減少，計算速度更快，而且分層分區(qū)還給出了明確的區(qū)、層邊界，因此可以按照用戶權(quán)限，逐層逐區(qū)形成供電方案，進行供電方案的多區(qū)域動態(tài)維護。

（三）自動整定

實現(xiàn)了網(wǎng)絡拓撲自動獲取、供電方案自動生成、自動解環(huán)和分界拼接等功能之后，系統(tǒng)已經(jīng)具備了整定計算條件。智能電網(wǎng)為保護整定系統(tǒng)和繼電保護裝置之間提供了信息接口，智能繼電保護裝置接入網(wǎng)絡后，整定系統(tǒng)能夠通過通信接口直接獲取保護裝置參數(shù)配置，無需進行人工配置維護。至于定制單管理，當前不同生產(chǎn)廠家的繼電保護設(shè)備定值項目有較大的差別，因此需要分別配置整定原則，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入，這種情況將得以改變，廠家定值項將逐漸統(tǒng)一，自動設(shè)定整定原則也將逐漸成為可能，最終在完全沒有人工干預的情況下自動完成繼電保護定值整定工作，生成標準定值單進行審核審批并待執(zhí)行，調(diào)度員發(fā)布執(zhí)行命令之后，將遠程控制重設(shè)保護定值。

GRS自動整定計算模塊在智能電網(wǎng)地區(qū)繼電保護定值整定系統(tǒng)快速整定中的應用比較成功，除了分層分區(qū)之外，還可以采用原理、裝置相結(jié)合的自動整定方案，首先整定線路保護、主變保護原理級保護定值，再進行其他元件保護的原理保護關(guān)聯(lián)裝置級整定。主變與線路保護原理級整定主要涉及到相間距離、接地距離、零序電流、變壓器閉鎖過電流等定值。所有整定操作都要生成對應計算書，再借助專家系統(tǒng)進行復雜裝置級整定，劃分保護系統(tǒng)為系統(tǒng)、設(shè)備、類型、功能、公式五個部分，分別提供可視化交互接口。

（四）繼電保護網(wǎng)絡重構(gòu)/統(tǒng)一建模

地區(qū)網(wǎng)絡沒有較多分布式電源，節(jié)點數(shù)量相對較少，辦理接入申請之后方可接入電源，對相關(guān)保護進行人工調(diào)整，確保保護定值能夠滿足電源接入、退出運行方式需求。而智能電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)有大量分布式接入小電源，投入切出幾乎隨機，會影響系統(tǒng)潮流，保護裝置使用光纖保護主保護替代三段式保護，三段式保護轉(zhuǎn)為備用保護，繼電保護整定系統(tǒng)能夠?qū)ΡＷo整定值進行實時調(diào)整，從而滿足分布式電源投入切出需求，進行在線配置、在線檢測，出現(xiàn)故障自恢復或者重新組合重構(gòu)，提高繼電保護系統(tǒng)可靠性。

結(jié)語：

對智能電網(wǎng)地區(qū)繼電保護定值整定系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，認為隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展完善，繼電保護定值整定系統(tǒng)將逐步實現(xiàn)真正意義上的自動化整定，從而顯著提高整定效率和工作質(zhì)量。