继电保护定值自动校核方法初探

继电保护定值自动校核方法初探

赵夏 王玉娟 徐兵

国网临沂供电公司，山东省临沂市， 276000

【摘要】本文主要以继电保护定值自动校核方法为重点进行阐述。首先分析传统的变电站继电保护设备在定值整定和修改过程中存在的问题，其次介绍继电保护定值自动校核系统及该系统硬件组成、数据架构和业务功能，最后从并行运算、与调度自动化系统交互、保护装置建模方法、基于保护装置特性的定值校核方法等几个方面深入说明，探讨继电保护定值自动校核方法，旨意在为相关研究提供参考资料。

【关键词】继电保护；定值；自动校核

近年来，随着电网的迅速发展，投运的智能变电站数量快速增加。传统的变电站继电保护设备定值的设定和修改流程是由继电保护专业管理人员通过离线计算软件整定出继电保护设备定值，再将定值单发给基层继电保护专业检修班组，继电保护检修人员在变电站内通过操作继电保护面板逐项整改定值，整定完毕后再进行人工复核确认。人工修改、复核定值时不可避免会出现整定错误，保护装置定值整定出错，对设备及电网运行的稳定性和安全性构成很大的威胁^{【1】【2】}。如何规避继电保护定值整定错误带来的风险，为此，笔者进行具体研究。

一、传统变电站继电保护设备定值设定和修改存在的问题

(一)工作量大、传统模式效率低。一是地区电网因特高压直流、交流的大规模接入，特高压交直流站周边220kV线路及主变的定值全部需要进行优化（重新整定）^【3】。二是由于高铁牵引站的建设，地区电网结构变化较大，涉及相关改定值工作量剧增。三是继电保护检修人员在变电站内通过操作继电保护面板逐项设定整定值，设定完毕后进行人工核对确认，该模式不仅需占用大量的人力物力资源，且整体过程效率偏低^{【4】【5】}。

(二)人工手动设定整定值及校验的方式易出现疏漏，给电网运行带来隐患。一是整定人员仅根据定值单进行整定，存在专业限制，不能较好的掌握电网的运行方式，无法及时判断现场定值是否合适^【6】。二是人工手动设定整定值及校验的方式易出现疏漏，给电网运行带来隐患。

因此，有必要根据目前的现状，开展继电保护定值自动校核系统的建设，实现定值的在线校核及预警等应用功能。

二、继电保护定值自动校核系统

继电保护定值自动校核系统的硬件部分主要是由继电保护装置、在线校核系统两部分组成，二者通过站控层网络建立通讯。在线校核系统数据架构由数据输入和数据输出组成，继电保护定值自动校核系统计算所需数据主要从调度自动化系统和继电保护定值整定软件来获取，通过标准的数据接口，输出各类继电保护定值在线校核及预警信息^【7】。

在线校核系统业务功能主要包括定值校核内容、在线校核模式。

（一）定值校核内容

1. 启动定值校核

启动定值校核包括：

1. 电压启动值；

2. 电流启动值。

2. 主保护定值校核

主保护定值（如动作定值、闭锁定值等）的校核包含以下内容：

1. 母差保护定值的灵敏性；

2. 线路纵联保护定值的灵敏性；

3. 变压器差动保护定值的灵敏性。

3. 后备保护校核

1. 距离保护的灵敏性和选择性，校核接地距离保护考虑零序补偿系数的影响。

2. 距离III段定值躲负荷能力在线校核（重要断面线路在N-k潮流转移后是否会造成距离III段保护动作）。

3. 失灵保护电流及复压闭锁定值的灵敏性。

4. 零序电流保护的灵敏性和选择性。

5. 变压器过流保护的灵敏性和选择性。

（二）在线校核模式

继电保护定值自动校核系统可利用电网运行数据自动对当前运行方式下的主保护与后备保护的相关定值进行校核。

以一种典型运行方式（实时方式）下进行定值的校核评估为例，给出保护定值在线校核的流程，如图1所示。

图1 在线校核流程图

三、继电保护定值自动校核方法

（一）与调度自动化系统交互技术。分析电网模型、电网运行方式和保护定值等基础数据的存储位置和存储结构，制定安全、可靠的基础信息获取方案，研究可视化展示定值校核结果的方法，并开发相应的接口程序，实现与调度自动化系统的信息交互。

（二）定值在线校核的并行计算。对大电网进行继电保护定值在线校核及预警，必须考虑到应用的时效性。为了快速实现定值校核，考虑采用并行计算技术。并行计算首先需要解决的任务是将校核任务分解成若干个独立计算单元，这些计算单元承担着不同类型数据的计算任务，并将这些不同类型的数据和计算任务交给适当的计算节点处理机，最后将每个计算任务的结果合并形成整体的校核任务结果。在程序实现上，校核启动后，在线校核控制中心接收到在线校核终端的请求后，根据校核任务组织并行计算参数，这些并行计算参数是将校核任务分解成若干个计算单元的依据，并将并行计算参数发送给基础平台的并行计算平台，并行计算平台根据并行计算参数分配并行计算任务。首先初始化并行计算，然后将计算任务单元分配给各计算节点，计算节点调用在线校核服务执行校核计算，最后，在线校核控制中心接收并汇总各计算节点的计算结果，形成校核结果和告警信息，并推送到在线校核终端和智能告警终端展示

^【8】。

（三）用于定值校核的保护装置通用建模方法。继电保护定值自动校核系统中，应能方便地建立继电保护装置或安全自动装置的逻辑模型，逻辑模型应包含与原理定值相关的启动（闭锁）元件、测量元件、时间元件及其相互间的逻辑关系；应能模拟继电保护装置的典型动作逻辑，如距离保护的阻抗圆（阻抗四边形）、母线保护的复压闭锁等；从而分析保护（快速保护、距离保护、零序保护、失灵保护等）的动作情况^【9】。

(四)基于保护装置特性的定值校核方法。根据装置特性，如考虑圆特性或四边形特性，接地距离计算方式及零序补偿系统，考虑电阻分量、电抗分量，全面实现主保护和后备保护各段定值、躲负荷的灵敏性与选择性以及躲事故与过负荷能力的校核。

（五）继电保护定值在线校核计算算法。研究通过电网实时运行信息，结合检修计划，分析继电保护定值的选择性和灵敏性，分析保护定值薄弱环节。在线校核保护配合关系，可以根据各段保护的定值自动校核线路上不同位置发生故障后，现有定值能否保证故障在不同安装地点保护的配合下正确切除。动态监测定值适应性，提高保护定值的准确性和配合关系的准确性。

四、结束语

综上所述，通过应用继电保护定值在线校核系统，可极大提高继电保护定值风险的管理水平，提高保护装置实际运行定值的正确性和安全性，防止因运行方式变化而导致的继电保护不正确动作，规避继电保护定值带来的风险，保证电网安全。改变继电保护现有整定计算工作模式，提高调度决策水平和整定计算水平，促进继电保护专业向信息化、互动化、智能化方向发展，并能大幅度提高继电保护运行的可靠性和系统运行的安全性，是对当前智能电网研究建设的一种有益的探索。

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