适应智能电网继电保护定值的在线管控方案

适应智能电网继电保护定值的在线管控方案

侯骁

（国网保定供电公司河北保定071000）

摘要：我国电力系统目前在继电保护方面，对于继电保护中的定值的管控和灵敏度在线校验依旧是处于一种离线计算的模式，这种模式虽然能够对保护装置的定值进行管控，但是每当电力系统的运行方式发生变化时，对于保护的定值是否要修正一直是困扰管控人员的一个问题。在此基础之上，本文就对电力系统在随着网络接线变化之中，系统继电保护定值的在线管控原理和软件进行探讨。

关键词：继电保护定值；在线管控校验；灵敏度

引言：在现有电网的运行方式上，由于其运行方式的复杂、多变，目前只能采用电网最大、最小、检修等这几种运行方式来对所有的运行方式下的保护定值进行计算，同时在系统运行的过程中保持不变的状态。但是这种离线管控、校验的方式存在着很大、很多的问题，在管控人员探讨、寻找更为有效的途径中，在电力系统的安全保障系统不断提高的基础上，在线管控、校验就引入到继电保护之中了。

1.在线管控校验在继电保护中的实际应用

1.1电力系统的网络拓扑功能

电力系统中所具有的网络拓扑功能实际上就是指对网络结构的搜索功能。在很多应用程序中，继电保护的定值都是以网络结点的导纳矩阵为基础的，所以对于继电保护的定值在线管控首先要解决的问题就是看其网络的接线能否建立导纳矩阵，但是这些矩阵不是单独存在的，而是对于每一个矩阵的子系统都要进行分别的计算，这就要对子系统进行搜索，此时运用了电力系统的中的网络拓扑功能。

网络拓扑所包含的系统设备有很多种，其根本的任务就是对系统设备中的开关、母线、发电机等进行连通性的识别，对开关信息的变化进行在线处理。自动划分子系统的数量和计算用的结点数，以此形成新的网络接线，为有关的应用程序提供这种新网络接线中的信息和数据。通过网络拓扑所具有的任务就能发现，网络拓扑能够快速、准确的对大量的继电保护定值进行复杂的逻辑运算，同时还能提供在线潮流、短路电流的在线计算和在线状态下定值的估计，对于继电保护定值的在线管控具有很强的实用性[1]。

1.2短路电流的在线计算

电力系统的短路类型主要有两相短路和三相短路，同时在大接地电流系统中还有一相接地短路和两相接地短路[2]。通常电力系统对短路电流的计算都是在三相平衡的条件下运行的，由于三相之间的关系都相同，其等值电路中每相的电流、电压有相互的独立，所以可以在计算的过程中就可以选取其中的一相进行研究计算。在系统发生三相不对称故障时，由于发生故障电路的三相不对称，就会导致三相电流不平衡，因此电力网络元件所流过的三相电流也是不对称的，这样就可以通过相分量和对称分量这两种方法来进行研究。对于不对称故障的存在，三相平衡下的任取一相的算法遇到困难都可以采用对称分量法进行计算。

1.3实时结点导纳矩阵的形成

在网络中某个开关发生变位后，系统就有可能分成若干个子系统，如此情况下对于这些转变后所形成的实时结点矩阵就要对其进行逐一的计算。对于任何一个结点来说，若此结点在当前所要计算的子系统中，那么就要对这个结点进行重新编号，以剔除不参加要计算的结点，避免出现系统中对角线元素量为零的情况，这时对结点进行重新编号的过程中就可以通过在线程序来设定。

1.4继保网络重构技术

鉴于当前市县级网络分布式电源相对较少，节点也不多，要通过提出电源接入要求才能接入电源，借助于保护的人工调整，尽量实现保护定值与小电源接入、推出模式相吻合。实现智能电网环境与条件之后，小电源分布式接入较多，投入与否具有较大的随机性，影响系统潮流。以光纤保护作为主保护、三段式保护备护的形式进行保护配置，借助于光纤提升连通性。在这样的背景下人工定值调整难以适应电网运行实际需求，应当保证继电保护整定系统能够对保护整定值进行实时调节，顺应分布式电源上网的途径变换。继电保护装置还能够实现在线操作与检测系统状况，一旦出现异常情况能够实施保护自恢复，重构继电保护系统，保障和支撑整个电力网络系统的安全运行。

2.继电保护定值的在线管控及灵敏度在线校验

对于电力系统在进行继电保护装置的各种定值在线管控和其灵敏度在线校验的过程中本文将以零序一段和零序二段来对其步骤进行详细的讲解[3]。

零序一段：查找需要配置的零序一段中的保护编号→查找在此保护范围内所有的支路→查找在此保护范围内所有支路中相邻的结点中的对侧结点号→根据此结点单相和两相接地时所产生的短路时的结果来选取此支路中最大零序电流3I0*max→按照相关的原则进行管控。

零序二段：查找需要配置的零序二段中的保护编号→查找和此保护配合中的保护编号以及此保护中的零序一段值→检查与此保护所相邻的结点是否具有中性点的接地变压器→对于结有变压器的按照相关管控的原则进行相关的计算，对于没有结有变压器的和此保护中的零序一段进行配合管控→对修订后的保护定值进行灵敏度校验。

在零序二段中对灵敏度的在线校验：查找需要进行零序二段灵敏度的在线校验中的保护编号→查找在此继电保护中所在的支路→查找在此继电保护中所在的支路中所相邻的结点中的对侧节点号→按照此结点在单相和两相进行接地短路时的结果来选取此支路中最小的那个零序电流→选取最开始的继电保护定值，按照相关的原则进行校验。

3.网络在线应用继电保护系统的功能组成

首先,网络在线的应用模式不是说要取代故障信息管理系统以及继电保护整定计算系统,它是将现有的系统提供的信息进行充分的利用,然后结合EMS/SCADA提供的一些实时的电网信息提供给继电保护更丰富的手段及必要的技术支持。网络在线的继电保护系统由这四个功能组成:继电保护值在线管控、继电保护在线整定、继电保护在线运行风险评估以及继电保护装置定值的在线管理。

4.在线应用系统的结构

该系统的主体结构由这些平台构成:在线动态数据、并行运算、在线定值管控、在线整定计算、在线运行风险评估以及装置定值管理等等平台构成。其中,在线动态数据平台能够提供基础数据给其它的所有功能,它是以电网的基础数据库中的数据为基础,利用EMS/SCADA系统所采集的一些信息进行修改,最终形成了动态实时的电网数据。并行计算平台将大批量数据进行计算。在线管控平台、在线运行风险评估平台及在线整定平台实现了在线管控、在线风险评估以及在线整定的功能。

总结：在实际的操作运作中，继电保护装置的定值和各项性能指标是在其不运行的状态下获得的最大值与最小值，一般在运行中不进行调整。可是，在系统实际的运行过程中，系统的运作不断发生变化，特别是在比较特殊的运作情况下，系统中设定的一些固定的标准与数据有可能不够灵敏，同时也不符合当时的运行状况，这样就有可能增加发生安全隐患的可能。数据或者标准如果不能及时调整或者变化，就有可能发生更大规模的停电事故。所以，要真正保证电力系统安全有序的运行，我们引进与采用了在线管控的方式与程序。所谓的在线管控就是指以实际的运行数据与依据，对实时的运行状况进行针对性的保护性能的核准，从而能够保证系统运行的安全性。

参考文献：

[1]葛耀中，赵梦华，彭鹏，吴雪峰，叶曙光，田又涵.微机式自适应馈线保护的研究和开发[J].电力系统自动化，1999，（03）.

[2]吴晨曦，盛四清，杜振奎，熊中行.地区电网继电保护整定计算智能系统的研究[J].继电器，2004，（07）.

[3]朱永利.宋少群.朱国强.地区电网保护定值在线校验智能系统[J].电力系统自动化，2009（06）：59-61.