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)

解天柱 王妍 合達 史晉 侯瑞雯

（云南電網(wǎng)有限責任公司昆明供電局 云南省昆明市 650000）

智能化技術(shù)的推廣與應用此時傳統(tǒng)管理模式已經(jīng)難以適應于當前發(fā)展背景當中。其中，對于電力系統(tǒng)智能化發(fā)展而言，傳統(tǒng)以手工整定為主的管理方式無法適應于當前智能發(fā)展背景，亟待采取一種新型的技術(shù)手段實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的智能化管理。近些年來，隨著我國網(wǎng)絡化技術(shù)的深入發(fā)展，電力系統(tǒng)在保護定值方面初步實現(xiàn)了集中式管理。但是從客觀角度上來看，保護定值的集中式管理趨勢與未來智能電網(wǎng)的保護整定發(fā)展還是存在一段距離。究其原因，主要是因為網(wǎng)絡整定管理技術(shù)在網(wǎng)絡拓撲及數(shù)據(jù)維護方面表現(xiàn)困難[1]。加上地區(qū)及電網(wǎng)網(wǎng)絡變化較為頻繁，進一步增加了電網(wǎng)參數(shù)維護工作的壓力。如果不加以及時解決，整個區(qū)域網(wǎng)絡定值的準確性將會大打折扣。目前，為全方位提高電力系統(tǒng)智能化整定管理水平，研究人員主張立足于智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢，重點針對繼電保護定值整定系統(tǒng)應用問題進行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署，以確?？梢詮母旧蠈崿F(xiàn)智能電網(wǎng)的安全運行。

1 智能電網(wǎng)地區(qū)級繼電保護定值整定系統(tǒng)架構(gòu)分析

表1 為智能電網(wǎng)地區(qū)級繼電保護定值整定系統(tǒng)的架構(gòu)體系。智能電網(wǎng)地區(qū)及繼電保護定值整定系統(tǒng)中的網(wǎng)絡平臺主要由調(diào)度中心與其他調(diào)度中心間、變電站設備構(gòu)成。系統(tǒng)運行過程中，可通過網(wǎng)絡平臺實現(xiàn)調(diào)度中心之間的高效通信以及現(xiàn)場設備之間的高效通信。同時，該網(wǎng)絡平臺也可以滿足EMS/WAMS 數(shù)據(jù)采集要求。在正式運行過程中，統(tǒng)一網(wǎng)絡平臺在設備數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制方面可以按照智能化管理要求實現(xiàn)對網(wǎng)絡平臺運行工作的全周期管理。在此過程中，數(shù)據(jù)中心可以為系統(tǒng)提供統(tǒng)一編碼的數(shù)據(jù)資源，確保平臺應用系統(tǒng)可以對不同數(shù)據(jù)資源進行針對性處理。

一般來說，數(shù)據(jù)中心所包含的數(shù)據(jù)主要以實時/非實時采集數(shù)據(jù)、關(guān)系數(shù)據(jù)等為主。在對數(shù)據(jù)進行配置與應用的過程中，工作人員可以利用數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)引擎功能，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)資源的整合與分析管理。除此之外，繼電保護整定系統(tǒng)基本上可以視為高級應用軟件系統(tǒng)的領域范疇。在功能應用方面，可以實現(xiàn)對一次系統(tǒng)的拓撲感知以及智能整定功能?？梢哉f，繼電保護整定系統(tǒng)的推廣與應用對我國電力系統(tǒng)繼電保護的智能整定以及狀態(tài)檢測提供了良好的決策支持，具有重要的應用價值[2]。

2 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)研究分析

2.1 網(wǎng)絡拓撲自動獲取

網(wǎng)絡拓撲基本上可以視為智能電網(wǎng)地區(qū)繼電保護定值整定系統(tǒng)實現(xiàn)整定計算的基礎內(nèi)容。鑒于網(wǎng)絡拓撲功能的重要性，研究人員應該針對網(wǎng)絡拓撲自動獲取功能應用問題予以高度重視。而如何做好拓撲維護工作，儼然成為智能電網(wǎng)地區(qū)繼電保護定值整定系統(tǒng)亟待解決的問題。一般來說，拓撲維護工作主要是借助辦理移動申請的方式以及人為管理方式，實現(xiàn)對網(wǎng)絡拓撲的修改處理。

表1：智能電網(wǎng)地區(qū)級繼電保護定值整定系統(tǒng)的架構(gòu)體系

圖1：供電方案形成流程圖

但是由于人為工作效率較慢且維護工作量較大，導致該種方式與智能電網(wǎng)保護整定計算系統(tǒng)運行相悖。結(jié)合當前發(fā)展情況來看，為確保網(wǎng)絡拓撲自動獲取功能得以順利發(fā)揮，研究人員可以在統(tǒng)一智能電網(wǎng)調(diào)度平臺的基礎上，利用EMS/WAMS 系統(tǒng)采集功能，獲取繼保整定所需的拓撲網(wǎng)絡。并根據(jù)拓撲網(wǎng)絡運行情況，對繼保整定計算網(wǎng)絡體系進行合理構(gòu)建。需要注意的是，在系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)試管理方面，應該由責任單位進行遠端維護，以確保參數(shù)數(shù)據(jù)的精準性[3]。

2.2 供電方案形成技術(shù)

結(jié)合當前國內(nèi)的縣級電力網(wǎng)絡構(gòu)建情況來看，每個110kV 變電站在供電方面都是由單一電源進行供電，且此供電方式一直延伸到供電網(wǎng)絡末端位置當中。近些年來，為確保供電運行的安全性與合理性，調(diào)度部門會根據(jù)往年的供電情況制定科學、合理的供電方案，并對各個220kV 變電站的供電規(guī)模以及范圍進行合理確定。其中，在整定計算管理方面，工作人員可以根據(jù)供電方案反饋情況，確定供電區(qū)域模式。但是需要注意的是，為確保供電方案的科學性與合理性，工作人員可利用供電方案自動搜索技術(shù)實現(xiàn)對相關(guān)流程的處理。具體流程可以參照圖1。

2.3 自動解環(huán)技術(shù)

自動解環(huán)技術(shù)基本上可以視為供電方案形成流程到關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在正式應用過程中，工作人員需要根據(jù)地縣級電路線路環(huán)網(wǎng)情況，對自動解環(huán)技術(shù)的應用流程進行合理安排。結(jié)合以往的經(jīng)驗來看，在正式解環(huán)處理過程中，工作人員需要事先確定好起點以及環(huán)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)[4]。環(huán)網(wǎng)自動解開后，系統(tǒng)會根據(jù)預先設定的功能要求繼續(xù)運行工作。有一點需要注意，供電方案解環(huán)期間工作人員可以按照精細化應用原則，對解環(huán)過程進行充分掌握，以確保供電方案路徑的科學性與合理性。

2.4 地縣分界拼接技術(shù)

結(jié)合當前應用發(fā)展情況來看，拓撲共用一張網(wǎng)維護問題與站點較多、網(wǎng)絡節(jié)點較多問題已經(jīng)成為的縣網(wǎng)絡一體化亟待解決的兩點問題。為充分解決這兩點問題，我們可以利用分層分區(qū)概念實現(xiàn)對地縣兩級調(diào)度管轄電壓等級的分層處理。在正式處理過程中，管理人員可以對地縣級、縣級調(diào)度進行合理分區(qū)。其中，在分層分區(qū)的邊界處理方面，應該以設備管轄為邊界。

經(jīng)過分層分區(qū)處理之后，整個網(wǎng)絡基本上可以分割成為若干個區(qū)域。其中，在區(qū)域邊界方面，工作人員可利用邊界網(wǎng)絡等值方法進行合理應用。根據(jù)實際應用反饋情況來看，地縣分界拼接技術(shù)基本上可以為整定計算系統(tǒng)的處理效率提供良好的保障。最重要的是，利用該技術(shù)形成的供電方案可以為用戶權(quán)限的拓展提供良好支持[5]。

2.5 劃分區(qū)域結(jié)構(gòu)

繼電保護應用的可行性主要可以從小區(qū)域以及站域內(nèi)進行研究與分析。結(jié)合當前應用情況來看，為確保智能電網(wǎng)地區(qū)繼電保護定值整定系統(tǒng)得以良好應用，研究人員需要從繼電保護應用方面進行研究與分析。在正式分析過程中，工作人員可以從保護配置冗余度、通信冗余度等方面進行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理研究。其中，重點針對系統(tǒng)內(nèi)測量系統(tǒng)的配置情況以及網(wǎng)絡通信技術(shù)的應用情況進行動態(tài)把握。并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的反饋情況，對繼電保護定值整定系統(tǒng)的應用流程進行合理劃分。除此之外，工作人員可以適當借鑒經(jīng)典變電站結(jié)構(gòu)模型，確保繼電保護在系統(tǒng)范圍內(nèi)具備良好的區(qū)域決策功能，達到分層分布效果。

2.6 自動整定功能

結(jié)合上文所敘述的網(wǎng)絡拓撲自動獲取功能以及供電方案形成等，我們初步可以明確整定計算的具體要求。但是結(jié)合國內(nèi)整定系統(tǒng)應用情況來看，為進一步確保整定系統(tǒng)的應用科學性與合理性，我們還需要對網(wǎng)絡保護配置及定值單制作進行合理應用。從實際角度上來看，在智能電網(wǎng)的決策支持下，保護整定系統(tǒng)與保護裝置之間已經(jīng)具備了互動能力。在相關(guān)保護設備接入系統(tǒng)之后，整定系統(tǒng)可以利用自動化技術(shù)功能主動獲取保護配置，解決人工配置維護存在的不足問題[6]。

與此同時，對于定值單管理問題而言，由于我國保護生產(chǎn)廠家在保護產(chǎn)品定制性方面存在差異過大的問題，導致在整定原則方面應該按照科學合理的方式進行有效配置。舉例而言，在智能電網(wǎng)的支持作用下，國內(nèi)多數(shù)保護生產(chǎn)廠家在定值項方面按照統(tǒng)一的整定原則進行自動設定。在滿足相關(guān)運行條件之后，工作人員可以利用動畫調(diào)試管理方式對整定系統(tǒng)運行情況進行適當整理，并使其具備自動整定計算功能。審批后定植將會進入待執(zhí)行狀態(tài)，在調(diào)度員下令之后，可利用遠程控制方式實現(xiàn)對定值的有效處理。

2.7 繼電保護網(wǎng)絡重構(gòu)技術(shù)

客觀角度上來看，我國的縣級網(wǎng)絡分布式電源布置數(shù)量并不多，節(jié)點數(shù)量方面表現(xiàn)較少。而對于電源能否接入的問題需要當?shù)仉娏ζ髽I(yè)辦理電源接入申請，并按照人工調(diào)整方式進行保護處理，以確保保護定值能夠適應小電源接入及退出的運行管理方式。在當前智能電網(wǎng)的運行條件下，大量小電源在接入方式方面主要以分布式接入為主。為滿足智能電網(wǎng)運行要求，工作人員需要改變以往的保護形式。如將原有的三段式為主的保護方式改變?yōu)槿饫w保護。

與此同時，傳統(tǒng)以人工定值調(diào)整為主的方式已經(jīng)難以適用于智能電網(wǎng)運行管理工作當中。因此在繼電保護整定系統(tǒng)方面，工作人員應該按照實時調(diào)節(jié)保護整定值方式進行針對性處理。這樣一來，智能電網(wǎng)繼電保護定值整定系統(tǒng)可以滿足分布式電源上網(wǎng)的運行需求。最重要的是，該繼電保護裝置可以利用在線自動化辦理功能實現(xiàn)配置操作過程，確保保護元件可以滿足在線檢測要求。需要注意的是，當保護出現(xiàn)異常問題時，工作人員可利用保護的自恢復以及重新組合功能，確保繼電保護系統(tǒng)運行安全性與合理性。

3 結(jié)論

總而言之，智能電網(wǎng)已經(jīng)成為我國電力行業(yè)的主流發(fā)展趨勢。為迎合智能電網(wǎng)的運行發(fā)展需求，行業(yè)內(nèi)部必須從運行模式以及技術(shù)應用方面進行統(tǒng)籌規(guī)劃與創(chuàng)新研究。其中，繼電保護定值整定系統(tǒng)的應用方面，應該充分立足于智能電網(wǎng)的運行特點以及技術(shù)需求，準確構(gòu)建繼電保護定值整定系統(tǒng)模式以及體系內(nèi)容，確保智能電網(wǎng)得以安全穩(wěn)定運行。結(jié)合當前發(fā)展情況來看，我國繼電保護定值整定系統(tǒng)在應用方面還是存在較多不足問題。針對于此，建議研究人員應該主動立足于智能電網(wǎng)的動態(tài)發(fā)展情況，構(gòu)建合理的繼電保護定值整定系統(tǒng)，加強對電力系統(tǒng)的智能整定與決策管理。