電廠繼電保護(hù)整定計(jì)算及故障仿真系統(tǒng)開發(fā)

劉麗萍 遼河油田電力集團(tuán) 遼寧省盤錦市 124022

電廠繼電保護(hù)整定計(jì)算及故障仿真系統(tǒng)開發(fā)

劉麗萍 遼河油田電力集團(tuán) 遼寧省盤錦市 124022

繼電保護(hù)整定計(jì)算及故障仿真系統(tǒng)的開發(fā)，涵蓋了繼電保護(hù)整定計(jì)算及定值管理工作的全過程，切實(shí)解決了多年來保護(hù)定值計(jì)算中，過程繁雜、不易管理的問題。其定值仿真功能更能提前發(fā)現(xiàn)定值是否正確、合理，還可以進(jìn)行電網(wǎng)實(shí)際故障模擬等工作。

The relay protection installation computation and the breakdown simulation system's development, has covered the relay protection installation computation and the definite value supervisory work entire process, has solved for many years to protect in earnestly the definite value computation, the process numerous and diverse, is not easy the question which manages.Its definite value simulation function can discover ahead of time the definite value is whether correct, is reasonable, but may also carry on work and so on electrical network actual fault simulation.

1 引言

由于電廠的運(yùn)行方式多種多樣，目前只能采用電廠最大、最小、檢修等幾種運(yùn)行方式來簡單概括所有運(yùn)行方式的方法計(jì)算保護(hù)定值。而選擇合理的運(yùn)行方式進(jìn)行計(jì)算，對保證繼電保護(hù)裝置的可靠運(yùn)行以及充分發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的性能具有十分重要的作用。否則會保護(hù)范圍過大或過小，失配多,動作時限長等，嚴(yán)重影響了保護(hù)性能。另外，對于局部新設(shè)備的投產(chǎn)，一般只能進(jìn)行局部電網(wǎng)保護(hù)定值的整定計(jì)算。但目前的整定計(jì)算程序都不能很好地處理這些問題。

由于整定計(jì)算出的定值無法通過實(shí)際故障來驗(yàn)證其選擇性和靈敏度，目前的整定計(jì)算程序只能校驗(yàn)保護(hù)定值的遠(yuǎn)、近后備的靈敏度。但當(dāng)保護(hù)范圍伸得較遠(yuǎn)時，與其他線路或電氣保護(hù)的配合關(guān)系則無法驗(yàn)證。

整定計(jì)算及管理工作內(nèi)容非常繁雜，并且責(zé)任重大，對安全性要求很高。目前，繼電保護(hù)定值整定計(jì)算程序，大多停留在整定計(jì)算工作全過程中的一個階段——整定計(jì)算階段，缺少整定計(jì)算過程中其他環(huán)節(jié)，如：參數(shù)、保護(hù)配置、保護(hù)定值、分析計(jì)算、各種保護(hù)裝置的定值計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析等的管理。

針對以上問題，研制了一套以圖形建模方法為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算、管理及仿真系統(tǒng)。借助整定程序優(yōu)化電網(wǎng)各級繼電保護(hù)裝置的整定值，以實(shí)現(xiàn)不同電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及不同運(yùn)行方式下的最佳整定方案，最大限度發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的性能。通過靈活的電力系統(tǒng)故障仿真，實(shí)現(xiàn)對全網(wǎng)繼電保護(hù)定值的仿真校驗(yàn)，擺脫目前繼電保護(hù)裝置動作行為只能在其動作后才能判斷是否正確的被動狀況，提高電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平和靈活性。

2 軟件的核心功能

2.1 圖形建模功能

可以通過選擇已定義好的線路和各種電氣設(shè)備的模塊，方便地繪制各種電氣元件，按提示菜單，方便地輸入各種參數(shù)，在繪制圖形時，可以任意縮放、旋轉(zhuǎn)、自動捕捉、塊復(fù)制等功能，有效防止連接不良，提高建模速度。

2.2 網(wǎng)絡(luò)故障計(jì)算功能

本系統(tǒng)能自動分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。建立了電網(wǎng)模型、輸入?yún)?shù)后，即可以進(jìn)行計(jì)算工作，省去了編制網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)、支路等繁雜工作?？梢赃M(jìn)行簡單故障、復(fù)雜故障、網(wǎng)絡(luò)等值、分支系數(shù)、助增系數(shù)、支路短路電流、各序電流、任意多個T接線、零序互感線路等的計(jì)算；靈活、方便地實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)行方式；故障點(diǎn)、故障類型、過渡電阻大小等可以任意設(shè)定；計(jì)算可以自動進(jìn)行，也可以通過對計(jì)算過程的控制，實(shí)現(xiàn)特殊要求時的計(jì)算工作。

2.3 序網(wǎng)圖自動生成功能

能根據(jù)建立的一次電網(wǎng)模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)自動生成各序網(wǎng)圖，并可以方便地查看或打印各序網(wǎng)圖，大大提高了工作效率。

2.4 優(yōu)化整定值功能

整定工程師的經(jīng)驗(yàn)是極為寶貴的財富，他們有時僅需調(diào)整一個定值，就可以使整個電網(wǎng)的保護(hù)定值非常合理。因此融入整定工程師的寶貴經(jīng)驗(yàn)，借助整定程序優(yōu)化電網(wǎng)各級繼電保護(hù)裝置的整定值是本系統(tǒng)的一個重點(diǎn)。

給予整定計(jì)算人員一定的編程權(quán)限，無疑是解決上述問題的一種新思路，采用基本整定原則（如國標(biāo)）和滿足多種特殊要求的特殊原則（如各地的特殊要求）相結(jié)合的整定原則（各種整定原則可根據(jù)需要進(jìn)行選用），可以方便地對計(jì)算過程進(jìn)行控制的方案，不但可以方便地融入整定工程師的寶貴經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化電網(wǎng)整定值，而且安全、可靠、方便、快捷。

另外，針對一次系統(tǒng)局部發(fā)生變化或者出現(xiàn)特殊運(yùn)行方式，采用限制電網(wǎng)保護(hù)定值變化區(qū)域，強(qiáng)制配合等手段，進(jìn)行局部電網(wǎng)的整定計(jì)算工作，防止發(fā)生失配現(xiàn)象，很好地解決了這類問題。

2.5 保護(hù)的仿真功能

本系統(tǒng)解決了困擾整定計(jì)算工作多年的計(jì)算出的整定值在系統(tǒng)故障前無法驗(yàn)證其正確與否的問題，同時可以進(jìn)行故障中繼電保護(hù)裝置動作行為的分析和事故預(yù)想等?？梢源蠓忍岣吖ぷ餍屎凸ぷ髻|(zhì)量，為繼電保護(hù)工作提供了先進(jìn)的管理手段。

對已建成的一次網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)需要在母線或線路各處設(shè)置任意類型的故障，進(jìn)行保護(hù)定值仿真，對繼電保護(hù)的定值進(jìn)行校驗(yàn)，防止運(yùn)行中繼電保護(hù)定值失配及靈敏度不足等問題。檢查仿真時可以設(shè)置搜索全網(wǎng)、也可以搜索本線路及上下兩級的保護(hù)動作情況。

根據(jù)模擬故障的計(jì)算結(jié)果與繼電保護(hù)定值進(jìn)行比較來判斷繼電保護(hù)的動作行為。可以對各種保護(hù)分別進(jìn)行判斷，若動作條件滿足（包括動作值及延時等，階段式、縱聯(lián)、重合閘等均可以模擬）則跳開相應(yīng)的斷路器，并重新進(jìn)行故障計(jì)算，繼續(xù)搜索，直到故障切除。仿真定時器的間隔、仿真時間段的長度以及故障存在的時間、過渡電阻、哪些開關(guān)拒動、誤動等都可根據(jù)需要設(shè)置。當(dāng)仿真完成后，自動生成完整的仿真報告，包括系統(tǒng)運(yùn)行方式、故障地點(diǎn)、故障類型、相別、各故障量、保護(hù)定值、動作時間、開關(guān)狀態(tài)等，并能在電網(wǎng)一次結(jié)線圖上顯示保護(hù)、開關(guān)的動作情況。

調(diào)度員可根據(jù)事故預(yù)想方案，利用仿真系統(tǒng)在相應(yīng)的故障點(diǎn)處設(shè)置故障，了解保護(hù)裝置及斷路器在不同情況下的動作情況，作為事故預(yù)想的根據(jù)，使事故預(yù)想的方案更符合實(shí)際。

2.6 管理功能

(1) 定值單的自動生成功能

(2) 計(jì)算書自動生成功能

(3) 定值單管理功能

(4) 數(shù)據(jù)庫查詢功能

3 計(jì)算及仿真依據(jù)和原則

該軟件在計(jì)算及仿真過程中嚴(yán)格遵循DL/T 559-94《220～500 [KG*4]kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》,DL/T 584-95《3～110 [KG*4]kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》，結(jié)合我廠特點(diǎn)，確保了計(jì)算及仿真結(jié)果的正確性和實(shí)用性。

4 應(yīng)用情況

該系統(tǒng)于2009年10月在我廠開始試用，從使用情況看，該系統(tǒng)思路新穎，界面友好，操作簡便，方便靈活，功能齊全，性能穩(wěn)定，可擴(kuò)展性強(qiáng)，解決了整定計(jì)算工作中的許多實(shí)際問題，有效地減輕了整個繼電保護(hù)整定計(jì)算工作的工作量。

5 結(jié)論

該軟件的開發(fā)應(yīng)用，不僅將整定計(jì)算人員從繁重的手工勞動中解放了出來，而且可以很好地融入整定工程師的寶貴經(jīng)驗(yàn)。這樣不僅大大提高了電網(wǎng)繼電保護(hù)整定值的可靠性，而且可以很方便地優(yōu)化保護(hù)定值。故障仿真的應(yīng)用更使繼電保護(hù)整定計(jì)算工作得到了進(jìn)一步升華，整定計(jì)算人員可以提前發(fā)現(xiàn)整定計(jì)算中的錯誤，從而為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。代表了當(dāng)前繼電保護(hù)整定計(jì)算、管理及仿真技術(shù)的最新發(fā)展方向。標(biāo)志著已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)完成繼電保護(hù)整定計(jì)算的全過程——定值計(jì)算、定值優(yōu)化、定值仿真及各種管理工作，有效地促進(jìn)了電網(wǎng)安全生產(chǎn)和管理的現(xiàn)代化。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.03.023

劉麗萍,性別：女,學(xué)歷：大學(xué),現(xiàn)任職務(wù)：電氣專責(zé),職稱：工程師,單位：遼河油田電力集團(tuán),部門：生產(chǎn)技術(shù)部,專業(yè)：電力系統(tǒng)自動化。

繼電保護(hù)；整定計(jì)算；定值仿真