CN107887879A - 一种继电保护定值在线校核*** - Google Patents

一种继电保护定值在线校核*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种继电保护定值在线校核***，包括位于所述校核***逻辑底层的EMS电网***、位于所述校核***逻辑中层的在线校核及预警***以及位于所述校核***逻辑顶层的可视化人机交互界面，所述EMS电网***向所述在线校核及预警***传输电网图形、电网模型以及电网实时状态。本发明中提供的继电保护定制在线校核***根据电网实时运行方式对保护定值的性能进行在线校核，给出分析结果，对存在隐患的保护定值给出报警信息，为保护人员获悉整个电网保护定值性能提供技术手段，同时提供给调度人员保护的实时状态，为其实现正确的电力调度和***运行方式制定提供技术支撑。

Description

一种继电保护定值在线校核***
技术领域
本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种继电保护定值在线校核***。
背景技术
电网的快速发展和新能源发电的大规模并网，要求提高电网继电保护专业驾驭大电网的能力。随着各区域电网之间的相互依赖和耦合程度越来越高，电网特性由区域主导转向全局模式。传统继电保护采用“事先整定、实时动作、定期校验”的工作模式，但电力***本身是一个参数状态都在不断变化的动态***，特别是随着电网结构的日趋复杂，新能源发电的大规模并网，这一模式越来越难以满足电力***的发展要求。国外多次大停电的事故所暴露出的问题，也是上述内容的充分佐证。
建设统一坚强智能电网，要求提高电网调度的智能化水平。智能电网是当今世界电力***发展变革的最新方向，是电力***的重大科技创新和发展趋势。电网调度是坚强智能电网的重要组成部分，其智能化水平是坚强智能电网技术水平和应用水平的重要体现。
然而，目前尚没有针对实时电网信息对保护定值的在线校核和预警。因此，为满足智能电网和智能调度的建设的需求，提高继电保护人员、电力调度人员、运行方式人员对继电保护动作行为的掌控能力，提出了继电保护定值在线校核及预警***建设的要求。
在国内的调度***中，一般利用潮流、灵敏度、静态安全分析这些功能计算的相关指标进行调度预警与决策，未从保护性能进行***化判断。因此，有必要根据这一情况，对继电保护定值在线校核开展深化研究工作。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种继电保护定值在线校核***。
本发明是以如下技术方案实现的：
一种继电保护定值在线校核***，包括位于所述校核***逻辑底层的EMS电网***、位于所述校核***逻辑中层的在线校核及预警***以及位于所述校核***逻辑顶层的可视化人机交互界面，所述EMS电网***向所述在线校核及预警***传输电网图形、电网模型以及电网实时状态。
进一步地，所述在线校核及预警***包括；
位于所述在线校核及预警***底层的数据缓冲层、位于所述在线校核及预警***中层的基础层以及位于所述在线校核及预警***顶层的应用层。
进一步地，所述应用层用于进行故障电流计算、在线校核、研究态分析、故障分析、装置特性分析和/或维护管理。
进一步地，所述在线校核包括：
实时方式校核；
启动定值校核，所述启动定值校核包括电流启动值、电压启动值或其它启动值；
主保护定值校核，所述主保护定值校核的校核内容包括母差保护定值的灵敏性、线路纵联保护定值的灵敏性以及变压器差动保护定值的灵敏性；
后备保护定值校核，所述后备保护定值校核的校核内容包括：
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。
距离III段定值躲负荷能力在线校核；
失灵保护电流及复压闭锁定值的灵敏性；
零序电流保护的灵敏性和选择性；
变压器过流保护的灵敏性和选择性。
进一步地，所述研究态用于利用在线数据或历史数据分析保护定值的适应性情况，具体用于对电网的各种运行参数进行修改，然后进一步分析参数变化后保护定值的适应性，所述研究态分析包括：CASE断面分析以及人工预想方式分析。
进一步地，所述故障分析适用于各个电压等级的故障计算，且计算过程中能够考虑潮流，并且计算、查看无阻抗元件断路器、母线的电气量，采用规范化的补偿计算方法，支持任意复杂的故障计算，故障计算的电网规模不受限制，并且支持弧光电阻的输入。
进一步地，所述装置特性分析包括差动特性分析以及距离III段躲负荷能力分析。
进一步地，所述维护管理包括用户权限管理、CASE管理、厂站对接、设备对接、参数比对、原则设置、定值展示、校核方式设置以及设备点设置。
进一步地，还能够进行统计分析，所述统计分析的内容包括启动定制合格率、主保护合格率以及后备保护合格率。
进一步地，所述可视化人机交互界面的展示内容包括校核结果、研究态分析结果、故障分析结果以及差动特性分析结果。
本发明的有益效果是：
本发明中提供的继电保护定制在线校核***根据电网实时运行方式对保护定值的性能进行在线校核，给出分析结果，对存在隐患的保护定值给出报警信息，为保护人员获悉整个电网保护定值性能提供技术手段，同时提供给调度人员保护的实时状态，为其实现正确的电力调度和***运行方式制定提供技术支撑。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种继电保护定值在线校核***框图；
图2是本发明实施例提供的应用层逻辑框图；
图3是本发明实施例提供的***的硬件拓扑架构逻辑框图；
图4是本发明实施例提供的分布式计算平台逻辑框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
一种继电保护定值在线校核***，如图1所示，包括位于所述校核***逻辑底层的EMS电网***、位于所述校核***逻辑中层的在线校核及预警***以及位于所述校核***逻辑顶层的可视化人机交互界面，所述EMS电网***向所述在线校核及预警***传输电网图形、电网模型以及电网实时状态。
具体地，所述在线校核及预警***包括；
位于所述在线校核及预警***底层的数据缓冲层、位于所述在线校核及预警***中层的基础层以及位于所述在线校核及预警***顶层的应用层。所述应用层用于进行故障电流计算、在线校核、研究态分析、故障分析、装置特性分析和/或维护管理。
其中，故障电流计算是继电保护定值在线校核的基础，用于模拟、研究各种故障条件下的电力***的行为，校核保护定值的灵敏性、选择性。在线校核故障电流计算方面主要实现以下要求包括：
(1)对故障电流计算方法的要求
可选择考虑潮流影响或不考虑潮流影响的短路电流计算方法。
(2)对故障类型的要求
故障电流计算支持单相接地短路、两相接地短路、两相相间短路、三相短路、断线故障等简单故障；对于各种短路故障，应具备设置过渡电阻的能力；故障点可设置于线路上的任意位置、母线、变压器绕组出口、发电机出口。
(3)对故障计算处理能力的要求
可处理各种特殊的电网结构，如小阻抗支路、母联及分段开关、孤立区域等；可处理多重零序全线互感、部分互感支路；可处理任何元件的方式变更，如线路投运、停运、变压器中性点直接接地、不接地和经阻抗接地等；故障电流计算模块能处理的***的计算规模鞥够根据实际情况确定，并可方便调整。
进一步地，如图2所示，所述在线校核包括：
实时方式校核；
启动定值校核，所述启动定值校核包括电流启动值、电压启动值或其它启动值；
主保护定值校核，所述主保护定值校核的校核内容包括母差保护定值的灵敏性、线路纵联保护定值的灵敏性以及变压器差动保护定值的灵敏性；
后备保护定值校核，所述后备保护定值校核的校核内容包括：
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。
距离III段定值躲负荷能力在线校核；
失灵保护电流及复压闭锁定值的灵敏性；
零序电流保护的灵敏性和选择性；
变压器过流保护的灵敏性和选择性。
所述研究态用于利用在线数据或历史数据分析保护定值的适应性情况，具体用于对电网的各种运行参数进行修改，然后进一步分析参数变化后保护定值的适应性，所述研究态分析包括：CASE断面分析以及人工预想方式分析。
所述故障分析适用于各个电压等级的故障计算，且计算过程中能够考虑潮流，并且计算、查看无阻抗元件断路器、母线的电气量，采用规范化的补偿计算方法，支持任意复杂的故障计算，故障计算的电网规模不受限制，并且支持弧光电阻的输入。
所述装置特性分析包括差动特性分析以及距离III段躲负荷能力分析。
所述维护管理包括用户权限管理、CASE管理、厂站对接、设备对接、参数比对、原则设置、定值展示、校核方式设置以及设备点设置。
进一步地，还能够进行统计分析，所述统计分析的内容包括启动定制合格率、主保护合格率以及后备保护合格率。
进一步地，所述可视化人机交互界面的展示内容包括校核结果、研究态分析结果、故障分析结果以及差动特性分析结果。
为了实现上述功能，所述***的硬件拓扑架构如图3所示，包括：
在线校核主(备)服务器：布置继电保护定值在线校核及预警***的主程序，并作为历史数据文件存储服务器。
在线校核计算服务器：布置继电保护定值在线校核及预警***的计算程序，作为周期校核计算服务器。
工作站：布置继电保护定值在线校核及预警***程序，实现人机交互。
具体地，所述***运行时，各种计算功能由分布式计算平台自动管理，如图4所示，其示出了分布式计算平台架构图。继电保护定值在线校核及预警***分布式计算平台由若干计算机(节点)通过局域网连接的“计算机群”和相应软件组成。通过管理节点的调度和协调功能，平台能高效快速地完成用户提交的大批量在线计算服务。“计算机群”节点是集中的机群节点，计算节点即插即用，加入、退出灵活，充分利用***中所有计算机的计算能力，满足定值在线校核计算需求。
为了提升在线校核速度，本发明实施例相对于传统方法进行下述改进：
根据研究对象，可以利用研究对象所在区域、分割支路、边界母线、新联络线构成了的降阶小模型来反映整个网络。如要计算区域A的电流最值，可以将区域A网络用其简化等值网络来模拟。由于校核计算模型选用节点阻抗矩阵，设大型互联电网包括k个区域电网，每个区域电网包括n个节点，则各区域电网序网阻抗矩阵存储规模的总和为kn2，如果不考虑在各区域中重复出现的边界节点数，则互联电网的节点数为kn，从而其序网阻抗矩阵的存储规模为k2*n2，显然，区域电网越多，按区域电网组织数据的方式其在阻抗矩阵存储规模方面的优越性越大。由于分成了小网络，这样既真实的反映了全网，保证了计算的正确性，又大大缩小了研究模型的规模，极大提高了运算速度。
进一步地，为了考虑在线校核中的N-1、N-2应用，导致计算过程中对节点阻抗矩阵需要多次修正，本***拟采用优化算法以提高速度。首先根据检修支路和与检修支路有互感的支路的节点号，分别增广正序、零序需要计算的节点号形成集合A。对要计算的节点阻抗矩阵中元素进行修正时，除了最后一次的第m次修正外，前m-1次修正每次修正需要计算的元素都是集合A中的元素，而每次对集合A中元素的计算都是以前一次修正的结果进行计算，最后的第m次修正时，则只需要计算对象所对应相关节点进行修正，避免计算模型全网节点元素的修正，由于计算对象相关节点元素远远小于计算模型全网节点元素，从而大大提高速度。
为了进一步提高运算速度，在第一次校核时，按全网模型考虑；而下一次校核时，比较本次方式与上一次方式的差异。确定计算范围规则：本次遥信量中开关状态和第一次有变化的保护周边N级厂站；本次遥测量中负荷电流定值和第一次结果差异超过20％的保护N级周边厂站。同时，按周期进行全网校核结果的刷新，如一月进行一次全网模型的校核。
进一步地，本发明实施例提供自适应的在线校核计算模型：
根据不同的定值校核业务，采用不同的计算模型进行定值的在线校核或预想方式分析。
基于实时方式的在线校核模型：电网一次拓扑取自EMS***，采用厂站对接、设备对接方式与整定计算软件接口，将整定计算软件的一次设备参数(零序参数、互感参数、变压器中性点状态等)、二次设备信息(保护定值、装置特性、CT/PT变比信息等)接入计算模型；从EMS***获取实时开关状态、实时潮流接入计算模型，生成电网实时方式的在线校核模型。
进一步地，本发明实施例提供基于测量阻抗法校核距离保护：
基于定值计算的校核方法，不能正确反映装置的感受阻抗，因此，针对距离保护，采用测量阻抗法。
测量阻抗定义为保护安装处测量电压与测量电流之比：
相间测量阻抗：
接地测量阻抗：其中K：零序补偿系数
有互感时零序电流补偿系数K的计算(圆特性和四边形特性)方式如下：零序互感耦合线路对接地距离保护有影响，使得接地距离保护的零序补偿系数随着互感线路处在不同工况下故障点的位置不同而变化的。如表1所示。
表1零序补偿系数表
注：考虑到零序互阻抗主要是电抗分量，可认为
从继电保护的选择性要求来看，任何时候均不希望保护范围伸长造成保护越级动作，所以零序电流补偿系数一般按
取值，这样K(Kx)取小了，在外部短路时有利于保护不误动，但是内部短路时灵敏度会有所下降，这在工程上是允许的。
对于补偿系数的选择，根据项目单位运行经验进行选择，如果按来选择，在校核原则里，需对相关系数进行修正。
本发明实施例中继电保护定值在线校核***通过继电保护定值在线校核及预警***功能的合理设计，实现了继电保护定值在线校核、研究态校核、故障分析、距离Ⅲ段躲负荷能力分析、差动特性分析等功能。为电力调度、运行、继保等人员提供了先进、实用、高效的电网继电保护定值分析手段，进而提高电力***的生产效率、提高电力***的稳定性。继电保护定值在线校核及预警***的作用总结如下：
(1)电网模型选用、计算方法选择、校核内容、展示方案等从电网实际情况出发，有效利用各种资源；
(2)可及时发现保护定值存在的隐患，为电网运行风险的控制、转移、化解提供技术支持，有效避免事故发生；
(3)大大提高电网一、二次配合的准确性，增加电网运行的可靠性。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种继电保护定值在线校核***，其特征在于：
包括位于所述校核***逻辑底层的EMS电网***、位于所述校核***逻辑中层的在线校核及预警***以及位于所述校核***逻辑顶层的可视化人机交互界面，所述EMS电网***向所述在线校核及预警***传输电网图形、电网模型以及电网实时状态。
2.根据权利要求1所述的一种继电保护定值在线校核***，其特征在于，所述在线校核及预警***包括；
位于所述在线校核及预警***底层的数据缓冲层、位于所述在线校核及预警***中层的基础层以及位于所述在线校核及预警***顶层的应用层。
3.根据权利要求2所述的一种继电保护定值在线校核***，其特征在于：所述应用层用于进行故障电流计算、在线校核、研究态分析、故障分析、装置特性分析和/或维护管理。
4.根据权利要求3所述的一种继电保护定值在线校核***，其特征在于，所述在线校核包括：
实时方式校核；
启动定值校核，所述启动定值校核包括电流启动值、电压启动值或其它启动值；
主保护定值校核，所述主保护定值校核的校核内容包括母差保护定值的灵敏性、线路纵联保护定值的灵敏性以及变压器差动保护定值的灵敏性；
后备保护定值校核，所述后备保护定值校核的校核内容包括：
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；
距离III段定值躲负荷能力在线校核；
失灵保护电流及复压闭锁定值的灵敏性；
零序电流保护的灵敏性和选择性；
变压器过流保护的灵敏性和选择性。
5.根据权利要求3所述的一种继电保护定值在线校核***，其特征在于，所述研究态用于利用在线数据或历史数据分析保护定值的适应性情况，具体用于对电网的各种运行参数进行修改，然后进一步分析参数变化后保护定值的适应性，所述研究态分析包括：CASE断面分析以及人工预想方式分析。
6.根据权利要求3所述的一种继电保护定值在线校核***，其特征在于，所述故障分析适用于各个电压等级的故障计算，且计算过程中能够考虑潮流，并且计算、查看无阻抗元件断路器、母线的电气量，采用规范化的补偿计算方法，支持任意复杂的故障计算，故障计算的电网规模不受限制，并且支持弧光电阻的输入。
7.根据权利要求3所述的一种继电保护定值在线校核***，其特征在于，其特征在于：所述装置特性分析包括差动特性分析以及距离III段躲负荷能力分析。
8.根据权利要求3所述的一种继电保护定值在线校核***，其特征在于，所述维护管理包括用户权限管理、CASE管理、厂站对接、设备对接、参数比对、原则设置、定值展示、校核方式设置以及设备点设置。
9.根据权利要求1所述的一种继电保护定值在线校核***，其特征在于，还能够进行统计分析，所述统计分析的内容包括启动定制合格率、主保护合格率以及后备保护合格率。
10.根据权利要求1所述的一种继电保护定值在线校核***，其特征在于，所述可视化人机交互界面的展示内容包括校核结果、研究态分析结果、故障分析结果以及差动特性分析结果。
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