淺談繼電保護整定計算方式及計算機應(yīng)用

張月

摘?要：隨著我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)性升級、機組數(shù)量不斷增加，整個電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對繼電保護要求更為嚴(yán)格，而繼電保護整定計算作為繼電保護的核心支撐，只有確保整定計算的準(zhǔn)確率和工作效率，才能發(fā)揮其電網(wǎng)的第一道防線作用，從而滿足電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的健康持續(xù)發(fā)展。本文將分析繼電保護現(xiàn)有的整定計算方式，并對整定計算的全計算機應(yīng)用進(jìn)行說明，旨在提高繼電保護整定計算的工作效率，確保電力系統(tǒng)的安全運行。

關(guān)鍵詞：繼電保護;整定計算;全計算機應(yīng)用

隨著電子行業(yè)的不斷發(fā)展，繼電保護原理更加趨于完善，繼電保護整定計算方式作為核心技術(shù)支撐，得到了海內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。為了適應(yīng)電力系統(tǒng)繼電保護的發(fā)展需要，從事繼電保護整定計算的工作人員應(yīng)對現(xiàn)有的繼電保護方式進(jìn)行了解，又要通過不斷的學(xué)習(xí)，使自己在具備扎實的繼電保護理論知識的同時，掌握新的計算機應(yīng)用技術(shù)，從而應(yīng)對未來繼電保護的種種挑戰(zhàn)。

1 繼電保護整定計算方式

1.1 全人工繼電保護整定計算

繼電保護整定計算的早期方式采用全人工計算，通過對故障電流的檢測分析，計算出當(dāng)前電路系統(tǒng)需要的保護定值，整個過程全部靠人員手工計算完成。為了簡化計算過程，計算人員采取假設(shè)電路短路的方式進(jìn)行計算，也就是對需要整定的各類短路電流進(jìn)行預(yù)先假設(shè)，并對其進(jìn)行Y/Δ變換，將計算得到的電流值進(jìn)行整定。但是這種方法，就要求工作人員有較強的計算能力，同時還要對整個電路系統(tǒng)較為熟悉。隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)性升級和機組的數(shù)量不斷激增，單純依靠人工計算，會導(dǎo)致該計算過程效率低下、準(zhǔn)確率降低，而且如此巨大的人工計算量，實現(xiàn)起來也較為困難。

1.2 半人工繼電保護整定計算

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)的復(fù)雜程度越來越高，人工計算的整定速度和正確率無法再滿足當(dāng)前電網(wǎng)互聯(lián)的需求。為了解決這一難題，此領(lǐng)域的專家學(xué)者采用計算機進(jìn)行短路電流的計算，但是對于一些復(fù)雜問題，諸如各個裝置之間的配合，以及內(nèi)部各功能模塊單位之間的配合，仍然需要人工計算，因此該階段繼電保護整定計算方式稱為半人工方式，即計算機負(fù)責(zé)簡單的短路電流的計算過程，對于過程復(fù)雜的定值計算部分和配合系數(shù)的選擇，仍通過人工計算。這種計算方式雖然在一定程度上減少了人工計算的工作量，但是對于整定計算工作的全自動化仍然處于過渡階段。

1.3 全計算機繼電保護整定計算

隨著電力系統(tǒng)的運行自動化，而繼電保護計算也隨之更為成熟，為了進(jìn)一步提高工作效率，電力工作者設(shè)計了全計算機的整定計算系統(tǒng)，即整定計算過程中的定值計算部分、短路電流計算部分以及配合系數(shù)選取部分全部交由計算機來完成，對復(fù)雜電網(wǎng)的計算，需要按照一定的規(guī)則進(jìn)行融合計算，在滿足系統(tǒng)要求的基礎(chǔ)上充分發(fā)揮保護裝置的效能。該計算方式用于電力系統(tǒng)上，可以提高工作效率和準(zhǔn)確率，這對于整個繼電保護整定計算領(lǐng)域是一個質(zhì)的飛躍。

2 繼電保護的計算機技術(shù)應(yīng)用

2.1 自適應(yīng)技術(shù)

在早期的全計算機繼電保護計算方式中，電力工作人員采用自定規(guī)則的方式進(jìn)行計算，依據(jù)一些特定要求整定適用于自身的定值計算方法，但該方法普適性較差，不能應(yīng)對變化性較大的電網(wǎng)。為了滿足這種需求，研究人員將自適應(yīng)技術(shù)引入整定計算過程中，通過分析電網(wǎng)變化的可能性故障，調(diào)整繼電保護性能，從而滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的要求。這一技術(shù)不僅可以提高整定計算的工作效率，降低整定的繁瑣程度，還在一定程度上提高了電網(wǎng)運行的抗干擾能力，并對整個電網(wǎng)用電的可靠性也大大加強。該技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展對整個整定計算領(lǐng)域帶來了新的突破。

2.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)也處于物聯(lián)網(wǎng)中重要的一環(huán)，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用也是必不可少的，通過提高電網(wǎng)系統(tǒng)的硬件水平，能夠滿足大數(shù)據(jù)的可靠存儲及快速讀取，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)可將電網(wǎng)的基本參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)、故障類型、保護整定原則以及配合系數(shù)等數(shù)據(jù)都可進(jìn)行實時存儲讀取，將電網(wǎng)的實時狀態(tài)反饋到全計算機整定系統(tǒng)中去，這就為繼電保護整定自動化帶來了極大的方便，為繼電保護整定計算領(lǐng)域進(jìn)一步的深入研究，提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.3 人工智能技術(shù)

近年來，人工智能技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，在某些領(lǐng)域己經(jīng)成功實現(xiàn)了人工智能代替人類解決復(fù)雜問題，同樣在繼電保護領(lǐng)域也可享受到人工智能帶來的便利，其中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)的應(yīng)用最為普遍。在大數(shù)據(jù)支撐的基礎(chǔ)上，將繼電保護計算過程進(jìn)行優(yōu)化，建立最優(yōu)計算模型，模仿人類推理和決策過程，從而實現(xiàn)繼電保護計算系統(tǒng)的智能化。利用人工智能技術(shù)，復(fù)雜的整定計算方法和過程可得到有效的解決，可用計算機系統(tǒng)代替電力系統(tǒng)繼電保護整定計算人員，對電網(wǎng)進(jìn)行整定計算，既高效又準(zhǔn)確。通過人工智能將繼電保護計算的理論依據(jù)和專家經(jīng)驗有效結(jié)合起來，構(gòu)成新的專家知識庫，并將整定計算流程融入到專家系統(tǒng)的推理機中，使得整定計算系統(tǒng)具備推理決策能力，從而高效可靠的處理計算工作。這一技術(shù)的實現(xiàn)和應(yīng)用，將大大減輕電力人員的工作量，同時還可根據(jù)不同電路系統(tǒng)進(jìn)行自身優(yōu)化調(diào)整，將分析結(jié)果供工作人員參考，并進(jìn)行二次修正，這一技術(shù)的實現(xiàn)將整定工作變得更加可靠和適用，并對電力系統(tǒng)的安全運行具有重大的經(jīng)濟效益和社會效益。

2.4 人機交互技術(shù)

為了實現(xiàn)電力工作人員可實時觀測到繼電保護裝置在電網(wǎng)中的運行狀況，研究人員引入了基于可視化圖像的人機交互技術(shù)。該技術(shù)可以將電力人員的計算結(jié)果進(jìn)行高效直觀的展示，并且電網(wǎng)信息和電廠運行情況以圖形的方式顯示，從而方便工作人員對研究對象進(jìn)行特征提取并直觀看出其變化規(guī)律，進(jìn)一步提高了定值整定計算的工作效率，并且還為調(diào)整計算軟件提供了良好的人機交互界面。近年來，人機交互技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到多方面的應(yīng)用，未來也將成為電力系統(tǒng)繼電保護整定計算軟件的主要發(fā)展方向。

3 結(jié)語

電力系統(tǒng)的安全運行離不開繼電保護系統(tǒng)，繼電保護整定計算作為這一系統(tǒng)的核心技術(shù)，已經(jīng)由傳統(tǒng)的人工方式逐步轉(zhuǎn)向全計算機方式，通過對各項技術(shù)的深入應(yīng)用，實現(xiàn)技術(shù)手段的融合，從而提高現(xiàn)有的繼電保護整定計算的工作效率和準(zhǔn)確率，保障電氣工程系統(tǒng)運行的高效性、安全性與穩(wěn)定性，未來發(fā)展的方向還是要實現(xiàn)繼電保護系統(tǒng)的可交互化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。

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