CN110197438A - 基于一体化数据结构的继电保护在线整定计算方法 - Google Patents
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Abstract
基于一体化数据结构的继电保护在线整定计算方法，该方法通过整合发电厂继电保护整定计算全过程数据与用户信息数据，建立了继电保护在线整定计算一体化数据平台，通过数据之间的关联关系实现了流程化整定计算。本发明提出的一体化整定计算数据平台的软件***采用B/S模式，总体结构分为界面层、逻辑处理层、应用程序接口、数据转换以及数据层5部分。本发明基于数据平台提供的数据基础，利用自定义图形化建模方法、模板匹配的整定计算以及保护定值特征匹配的定值单输出方式实现了智能化整定计算。整定计算全过程分为图形化建模、短路故障计算、故障配置、整定计算、定值校核以及定值单管理6部分。本发明使用户能够随时随地通过浏览器开展整定计算工作，大幅度提升了整定计算效率。
Description
技术领域
本发明涉及电力***继电保护整定计算领域，特别是涉及一种基于一体化数据结构的继电保护在线整定计算方法。
背景技术
随着数据库与Internet相融合的数字化继电保护信息综合管理***的日益发展与专家***技术的不断应用于整定计算研究中，较大程度上提升了整定计算的自动化程度和保证了整定计算的准确性，对电力***的安全稳定运行具有重要的实际意义。
现有继电保护整定计算***，主要存在三个方面问题，1）：大部分继电保护整定计算***根据具体发电厂各自需求开发，无法满足不同发电厂的继电保护整定计算需求，通用性不强；2）：未对发电厂继电保护整定计算全过程数据进行统一与分类，整定计算各阶段数据与基本数据混杂在一起，对数据储存空间提出了较高的要求，不利于数据的维护与管理；3）：许多继电保护整定计算***没有实现电气图纸、整定计算步骤以及整定计算模板等参数的灵活编辑，***开放性较低。
现有的软件***结构主要有两种，分别为客户端/服务器结构(C/S)、浏览器/服务器结构(B/S)。C/S结构需要安装特定的客户端，软件的信息安全能够得到保证，但软件功能的实现较为困难且很难对软件进行升级；B/S结构无需安装客户端，仅需浏览器软件便可开始运行，对数据的信息安全具有较强的控制力，可嵌入插件完成大部分整定计算软件难以实现的功能，能够实现在线整定计算，并且软件***可无缝升级。
基于上述问题，如何选择软件***结构、设计继电保护一体化整定计算数据结构以及实现智能化整定计算是本领域需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于一体化数据结构的继电保护在线整定计算方法，以提升整定计算效率。
本发明采取的技术方案为：
基于一体化数据结构的继电保护在线整定计算方法，通过整合发电厂继电保护整定计算全过程数据与用户信息数据，建立继电保护一体化整定计算数据平台；结合标准的B/S软件框架与数据平台提供的数据基础，完成了数据平台各功能模块的设计，从而实现了互联网与统一数据背景下的智能化整定计算。
所述方法的软件***采用3层B/S结构，分为界面层、逻辑处理层、应用程序接口、数据转换以及数据层5部分。
1）界面层：为用户提供友好的人机界面，通过浏览器界面登录***可随时随地登录平台，实现了平台各功能模块的在线操作；
2）逻辑处理层：为平台各功能模块的业务请求提供了应用响应程序，是界面层与数据访问层之间的桥梁。
3）应用程序接口：完成业务逻辑层各模块对数据层的访问；
4）数据转换：将不同编程语言传递到业务逻辑层的数据进行统一数据格式转换，以提升数据传输速度与整定计算效率；
5）数据层：定义了用户基本信息数据与发电厂继电保护整定计算全部数据，利用平台提供的人机界面与数据库编辑方式实现了数据的灵活管理。
所述数据平台软件***功能模块分为用户管理、图形化建模、继电保护配置、整定计算以及定值单管理5个功能模块。
1）数据平台利用用户管理模块对用户基本信息进行管理，根据用户权限等级开放相应功能。
2）数据平台利用图形化建模模块形成任意发电厂电气接线图，并在其基础之前自动完成拓扑分析过程。
3）数据平台利用继电保护配置模块为各类电力设备配置继电保护装置。
4）数据平台利用整定计算模块实现自动化整定计算。
5）数据平台利用定值单管理模块实现定值单的灵活扭转。
所述数据平台依据整定计算流程将数据分为用户数据、图形化建模数据、保护配置数据、整定计算数据以及定值单数据5部分。各部分数据分别为：
1）用户数据包括注册了所述数据平台软件***的用户基本信息与用户所建立得整定计算工程项目详细情况，前者为姓名、职位、联系方式、等级权限等，后者为包含了项目描述、项目进度、项目实际针对的电力元件以及项目所选取的参数、公式以及模板等信息。
2）图形化建模数据包括图元模型与图形文件，前者是统一定义了电力元件图元模型，不仅包含了基本属性，如：设备形状、大小等，还包含拓扑分析的参数，如：名称、端口类型等。后者为电气图纸，包括可自动辨识或自定义绘制的图纸文件。
3）继电保护配置数据包括装置信息和电力元件配置情况，前者包含了生产厂家、装置名称以及适用的电力设备等，后者包含了电气设备保护装置配置信息。
4）整定计算数据包括参数、计算公式、规则以及模板等信息。参数分为计算参数与非计算参数，前者通过计算得到或参与计算得到其它参数，如最小动作电流、可靠系数等，后者是经验参数，如过负荷常数、散热常数等。公式包括电路基本原理公式与继电保护整定计算公式。模板针对保护装置的整定项目配置了通用的参数、公式和规则。
5）定值单数据包含保护定值与定值单信息，前者为后者的输出提供了基础，后者通常包括定值单表头信息和定值单内容。表头信息包括保护装置、电气设备类型、发电厂名称等，定值单内容包括整定项目、定值名称以及定值大小等。
所述数据平台通过分析整定计算过程数据流向，结合数据平台提供的数据基础与数据之间的关联关系实现了流程化整定计算。
所述数据平台利用通用的电力设备图元模板建模方法完成了电气图纸的绘制与电力设备参数的自动入库，通过图元自动匹配继电保护装置，装置自动匹配整定计算模板，实现了自动化整定计算，根据保护定值数据的继电保护装置与整定项目特征，自动筛选符合要求的保护定值实现了定值单的全自动输出。
所述数据平台为用户提供了自定义编辑图元模板、整定计算模板以及定值单模板功能，当已有模板无法满足整定计算时，可自主添加相应模板。
所述数据平台整定计算流程分6步。
1）图形化建模：
用户通过所述数据平台定义的电力设备图元自主完成电气图纸的绘制，电力设备通过数据平台自动载入基本参数与运行方式等信息。平台为各类电力设备提供了参数编辑功能，使用户能够自行设置相应参数。
2）短路故障计算：
所述数据平台利用短路故障计算模块配置了多种短路故障模型，用户选取故障类型后，自动调用相应计算模型完成故障计算。
3）保护配置：
所述数据平台保护配置模块为电力设备配置了多种继电保护装置，用户根据具体情况选取继电保护装置与整定项目。
4）整定计算：
所述数据平台利用整定计算模块为继电保护装置配置了整定计算模板，用户根据具体情况自主选择整定项目，利用特征辨识方法自动匹配整定计算模板，根据模板所配置的参数信息与故障计算结果自动完成整定计算。
5）定值校核：
所述数据平台利用定值校核模块对整定计算结果进行在线校核，对不满足要求的定值进行调整直到满足要求为止。
6）定值单管理：
所述数据平台利用定值单管理模块为各类继电保护装置配置了通用的定值单模板，根据继电保护装置自动检索并匹配保护定值，将定值信息从上往下、从左往右自动填入模板，形成定值单。
本发明一种基于一体化数据结构的继电保护在线整定计算方法，优点在于：
（1）；所述方法以整定计算全过程数据为基础，统一基本数据、统一模型、统一规范、统一标准、统一平台，以提升整定计算效率。
（2）：所述数据平台除对数据进行统一管理外，还具有发电厂继电保护一体化整定计算功能，包括图形化建模、继电保护装置配置、整定计算以及定值单管理等功能。
（3）：所述数据平台的软件***采用数据库与登录界面混合验证方式，以保证数据安全性。所述数据平台通过自定义图形化建模方法、模板匹配的整定计算以及保护定值特征匹配的定值单输出方式实现了智能化整定计算。
（4）：所述平台的软件***嵌入了保护定值校核功能，可对整定计算阶段输出的定值进行在线校核。
（5）：本发明使用户能够随时随地通过浏览器开展整定计算工作，大幅度提升了整定计算效率。
附图说明
图1为整定计算一体化数据平台图。
图2为B/S模式的三层架构图。
图3为整定计算一体化数据结构图。
图4为整定计算全过程数据关联关系图。
图5为整定计算流程图。
图6为实体关系模型图。
具体实施方式
基于一体化数据结构的继电保护在线整定计算方法，通过整合发电厂继电保护整定计算全过程数据与用户信息数据，建立了继电保护一体化整定计算数据平台。结合标准的B/S软件框架与数据平台提供的数据基础，完成了数据平台各功能模块的设计，从而实现了互联网与统一数据背景下的智能化整定计算。
所述数据平台软件***采用三层B/S结构，无需安装特定的客户端，用户可随时随地通过浏览器访问数据平台的软件***，总体结构分为界面层、逻辑处理层、应用程序接口、数据转换以及数据层5部分，如图2所示。
1）界面层：为用户提供友好的人机界面，通过浏览器界面登录***可随时随地登录平台，实现了平台各功能模块的在线操作。
2）逻辑处理层：为平台各功能模块的业务请求提供了应用响应程序，是界面层与数据访问层之间的桥梁。
3）应用程序接口：实现业务逻辑层各模块对数据层的访问。
4）数据转换：将不同编程语言传递到业务逻辑层的数据进行统一数据格式转换，以提升数据传输速度与整定计算效率。
5）数据层：定义了用户基本信息数据与发电厂继电保护整定计算全部数据，利用平台提供的人机界面与数据库编辑方式实现了数据的灵活管理。
所述数据平台软件***功能模块分为用户管理、图形化建模、继电保护配置、整定计算以及定值单管理5个功能模块。
1）数据平台利用用户管理模块对用户基本信息进行管理，根据用户权限等级开放相应功能。
2）数据平台利用图形化建模模块形成任意发电厂电气接线图，并在其基础之前自动完成拓扑分析过程。
3）数据平台利用继电保护配置模块为各类电力设备配置继电保护装置。
4）数据平台利用整定计算模块实现自动化整定计算。
5）数据平台利用定值单管理模块实现定值单的灵活扭转。
所述数据平台根据整定计算流程将数据分为用户数据、图形化建模数据、保护配置数据、整定计算数据以及定值单数据5部分，如图3所示。各部分数据定义为：
1）用户数据包括注册了所述数据平台软件***的用户基本信息与用户所建立得整定计算工程项目详细情况，前者为姓名、职位、联系方式、等级权限等，后者为包含了项目描述、项目进度、项目实际针对的电力元件以及项目所选取的参数、公式以及模板等信息。
2）图形化建模数据包括图元模型与图形文件，前者是统一定义了电力元件图元模型，不仅包含了基本属性，如：设备形状、大小等，还包含拓扑分析的参数，如：名称、端口类型等。后者为电气图纸，包括可自动辨识或自定义绘制的图纸文件。
3）继电保护配置数据参数包括装置信息和电力元件配置情况，前者包含了生产厂家、装置名称以及适用的电力设备等，后者包含了电气设备保护装置配置信息。
4）整定计算数据参数包括参数、计算公式、规则以及模板等信息。参数分为计算参数与非计算参数，前者通过计算得到或参与计算得到其它参数，如最小动作电流、可靠系数等，后者是经验参数，如过负荷常数、散热常数等。公式包括电路基本原理公式与继电保护整定计算公式。模板针对保护装置的整定项目配置了通用的参数、公式和规则。
5）定值单数据参数包含保护定值与定值单信息，前者为后者的输出提供了基础，后者通常包括定值单表头信息和定值单内容。表头信息包括保护装置、电气设备类型、发电厂名称等，定值单内容包括整定项目、定值名称以及定值大小等。
所述数据平台通过分析整定计算过程数据流向，结合数据平台提供的数据基础与数据之间的关联关系实现了流程化整定计算，如图4所示。
所述数据平台利用通用电力设备图元模板建模方法完成了电气图纸的绘制与电力设备参数的自动入库，通过图元自动匹配继电保护装置，装置自动匹配整定计算模板，实现了自动化整定计算，根据保护定值数据的继电保护装置与整定项目特征，自动筛选符合要求的保护定值实现了定值单的全自动输出。
所述数据平台为用户提供了自定义编辑图元模板、整定计算模板以及定值单模板功能，当已有模板无法满足整定计算时，可自主添加相应模板。
所述数据平台整定计算全过程分为图形化建模、短路故障计算、故障配置、整定计算、定值校核以及定值单管理6部分。
1）、图形化建模：
用户通过数据平台定义的电力设备图元自主完成电气图纸的绘制，电力设备通过数据平台自动载入基本参数与运行方式等信息。平台为各类电力设备提供了参数编辑功能，使用户能够自行设置相应参数。
2）、短路故障计算：
所述数据平台利用短路故障计算模块配置了多种短路故障模型，用户选取故障类型后，自动调用相应计算模型完成故障计算。
3）、保护配置：
所述数据平台保护配置模块为电力设备配置了多种继电保护装置，用户根据具体情况选取继电保护装置与整定项目。
4）、整定计算：
所述数据平台利用整定计算模块为继电保护装置配置了整定计算模板，用户根据具体情况自主选择整定项目，利用特征辨识方法自动匹配整定计算模板，根据模板所配置的参数信息与故障计算结果自动完成整定计算。
5）、定值校核：
所述数据平台利用定值校核模块对整定计算结果进行在线校核，对不满足要求的定值进行调整直到满足要求为止。
6）、定值单管理：
所述数据平台利用定值单管理模块为各类继电保护装置配置了通用的定值单模板，根据继电保护装置与整定项目信息自动检索符合要求的保护定值，将定值信息从上往下、从左往右自动填入模板，形成定值单。
继电保护整定计算流程图如图5所示。
实施例：
为实现以上功能，本发明实施例数据平台软件***采用标准的三层B/S结构，数据层采用SQL数据库管理***，能够满足大量并发访问和大数据量储存需求；业务逻辑层采用VS2010开发环境的C#编程语言，能够降低开发难度和提升工作效率。界面层采用JQueryeasy UI、Html以及JavaScript编程技术，能够打造出功能丰富并且美观的UI界面。
本发明实施例所述数据平台软件***功能模块包含用户管理、图形化建模、继电保护配置、整定计算以及定值单管理5个功能模块。
本发明实施例基于SQL数据库管理***，建立了依托整定计算全过程一体化数据结构的数据库，为数据平台各功能模块的实现提供了数据基础。所述方法的数据库包括用户信息、图形化建模、保护配置、整定计算以及定值单5部分。
本发明实施例一体化整定计算数据平台利用VG（VisualGraph）插件技术统一定义了统一的电力设备图元模板，用户通过图元辨识或图元绘制两种方法完成任意发电厂电气图纸的绘制，电力设备参数根据图元模板各类参数自动入库。当已有图元模板无法满足电气图纸绘制时，用户通过数据平台提供的自定义编辑图元模板方法添加新的图元模板。
本发明实施例一体化整定计算数据平台根据发电厂各类电力元件，设计了以下图元模板：
（1）发动机（Generator）：反映实际发电厂中发电机的对象类；
（2）双绕组变压器（Transformer2）：反映实际发电厂中双绕组变压器的对象类，通过设置双绕组变压器各类基本参数的不同来反映主变与厂变；
（3）三绕组变压器（Transformer3）：反映实际发电厂中三绕组变压器的对象类；
（4）断路器（Breaker）：反映实际发电厂中断路器的对象类，通过控制断路器的状态组合不同形式的电气接线图；
（5）输电线路（ACLine）：反映实际发电厂中输电线路的对象类；
（6）母线（Bus）：反映实际发电厂中母线的对象类；
（7）负荷（Load）：反映实际发电厂中负荷的对象类。
（8）等值***（EleSysVar）：反映实际发电厂中等值***的对象类；
（9）等值接地支路。
本发明实施例一体化整定计算数据平台根据电力设备类型建立统一的整定计算模板库，包含发电机、变压器、线路等模板，通过辨识模板特征完成模板的匹配。数据平台提供了自主编辑整定计算模板功能，用户能够根据自己需求设置整定计算过程的参数、公式以及整定规则等信息，当已有模板无法满足整定计算时，用户通过该方法完成新模板的添加。
本发明实施例一体化整定计算数据平台定义了通用的定值单模板，通过自动检索保护定值数据方法完成定值结果与当前继电保护装置的匹配，将定值内容从上往下、从左往右自动填入定值单模板，然后将定值单自动送达相关部分进行审核。
本发明实施例整定计算一体化数据平台采用SQL数据库管理***所创建的数据库中的数据代表了实体的若干属性，各实体之间的关系通过特定的编码联系在一起。如图6所示，保护配置表（Protect_Set）中给定某个装置编码（pdevid），通过该pdevid可以在继电保护装置表（Protect_Device）中找到该pdevid所对应的继电保护装置详细信息。同理，通过继电保护装置表（Protect_Device）中的装置编码（ID）对应到保护功能表中的装置编码（pdevid），从而能够找到该继电保护装置编码（ID）所对应保护功能名称（Protect_Name）的详细信息。
Claims (8)
1.基于一体化数据结构的继电保护在线整定计算方法，其特征在于：通过整合发电厂继电保护整定计算全过程数据与用户信息数据，建立继电保护一体化整定计算数据平台；结合标准的B/S软件框架与数据平台提供的数据基础，完成了数据平台各功能模块的设计，从而实现了互联网与统一数据背景下的智能化整定计算。
2.根据权利要求1所述基于一体化数据结构的继电保护在线整定计算方法，其特征在于：所述方法的软件***采用3层B/S结构，分为界面层、逻辑处理层、应用程序接口、数据转换以及数据层5部分；
1）界面层：为用户提供友好的人机界面，通过浏览器界面登录***可随时随地登录平台，实现了平台各功能模块的在线操作；
2）逻辑处理层：为平台各功能模块的业务请求提供了应用响应程序，是界面层与数据访问层之间的桥梁；
3）应用程序接口：完成业务逻辑层各模块对数据层的访问；
4）数据转换：将不同编程语言传递到业务逻辑层的数据进行统一数据格式转换，以提升数据传输速度与整定计算效率；
5）数据层：定义了用户基本信息数据与发电厂继电保护整定计算全部数据，利用平台提供的人机界面与数据库编辑方式实现了数据的灵活管理。
3.根据权利要求1所述基于一体化数据结构的继电保护在线整定计算方法，其特征在于：所述数据平台软件***功能模块分为用户管理、图形化建模、继电保护配置、整定计算以及定值单管理5个功能模块；
1）数据平台利用用户管理模块对用户基本信息进行管理，根据用户权限等级开放相应功能；
2）数据平台利用图形化建模模块形成任意发电厂电气接线图，并在其基础之前自动完成拓扑分析过程；
3）数据平台利用继电保护配置模块为各类电力设备配置继电保护装置；
4）数据平台利用整定计算模块实现自动化整定计算；
5）数据平台利用定值单管理模块实现定值单的灵活扭转。
4.根据权利要求1所述基于一体化数据结构的继电保护在线整定计算方法，其特征在于：所述数据平台依据整定计算流程将数据分为用户数据、图形化建模数据、保护配置数据、整定计算数据以及定值单数据5部分，各部分数据分别为：
1）用户数据包括注册了所述数据平台软件***的用户基本信息与用户所建立得整定计算工程项目详细情况，前者为姓名、职位、联系方式、等级权限，后者为包含了项目描述、项目进度、项目实际针对的电力元件以及项目所选取的参数、公式以及模板等信息；
2）图形化建模数据包括图元模型与图形文件，前者是统一定义了电力元件图元模型，不仅包含了基本属性：设备形状、大小，还包含拓扑分析的参数：名称、端口类型，后者为电气图纸，包括可自动辨识或自定义绘制的图纸文件；
3）继电保护配置数据包括装置信息和电力元件配置情况，前者包含了生产厂家、装置名称以及适用的电力设备等，后者包含了电气设备保护装置配置信息；
4）整定计算数据包括参数、计算公式、规则以及模板等信息；
参数分为计算参数与非计算参数，前者通过计算得到或参与计算得到其它参数，如最小动作电流、可靠系数等，后者是经验参数：过负荷常数、散热常数，公式包括电路基本原理公式与继电保护整定计算公式；
模板针对保护装置的整定项目配置了通用的参数、公式和规则；
5）定值单数据包含保护定值与定值单信息，前者为后者的输出提供了基础，后者通常包括定值单表头信息和定值单内容，表头信息包括保护装置、电气设备类型、发电厂名称等，定值单内容包括整定项目、定值名称以及定值大小等。
5.根据权利要求1所述基于一体化数据结构的继电保护在线整定计算方法，其特征在于：所述数据平台通过分析整定计算过程数据流向，结合数据平台提供的数据基础与数据之间的关联关系实现了流程化整定计算。
6.根据权利要求1所述基于一体化数据结构的继电保护在线整定计算方法，其特征在于：所述数据平台利用通用的电力设备图元模板建模方法完成了电气图纸的绘制与电力设备参数的自动入库，通过图元自动匹配继电保护装置，装置自动匹配整定计算模板，实现了自动化整定计算，根据保护定值数据的继电保护装置与整定项目特征，自动筛选符合要求的保护定值实现了定值单的全自动输出。
7.根据权利要求1所述基于一体化数据结构的继电保护在线整定计算方法，其特征在于：所述数据平台为用户提供了自定义编辑图元模板、整定计算模板以及定值单模板功能，当已有模板无法满足整定计算时，可自主添加相应模板。
8.根据权利要求1所述基于一体化数据结构的继电保护在线整定计算方法，其特征在于：所述数据平台整定计算流程分6步：
1）图形化建模：
用户通过所述数据平台定义的电力设备图元自主完成电气图纸的绘制，电力设备通过数据平台自动载入基本参数与运行方式等信息；
平台为各类电力设备提供了参数编辑功能，使用户能够自行设置相应参数；
2）短路故障计算：
所述数据平台利用短路故障计算模块配置了多种短路故障模型，用户选取故障类型后，自动调用相应计算模型完成故障计算；
3）保护配置：
所述数据平台保护配置模块为电力设备配置了多种继电保护装置，用户根据具体情况选取继电保护装置与整定项目；
4）整定计算：
所述数据平台利用整定计算模块为继电保护装置配置了整定计算模板，用户根据具体情况自主选择整定项目，利用特征辨识方法自动匹配整定计算模板，根据模板所配置的参数信息与故障计算结果自动完成整定计算；
5）定值校核：
所述数据平台利用定值校核模块对整定计算结果进行在线校核，对不满足要求的定值进行调整直到满足要求为止；
6）定值单管理：
所述数据平台利用定值单管理模块为各类继电保护装置配置了通用的定值单模板，根据继电保护装置自动检索并匹配保护定值，将定值信息从上往下、从左往右自动填入模板，形成定值单。
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2019
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