CN112260213B - 一种远程在线继电保护定值校核***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种远程在线继电保护定值校核***及方法，其特征在于，该***包括：图形建模模块，用于采用可视化方法，根据实际待测电网的结构，建立待测电网模型；数据获取模块，用于获取待测电网的实时运行参数以及所有开关的闭合状态，自动监测待测电网的运行状态；故障分析计算模块，用于采用短路电流计算方法，基于获取的实时运行参数，在当前运行状态下对待测电网模型进行实时故障仿真和预警，得到待测电网的参数；保护整定校核模块，用于根据待测电网的运行状态和故障分析计算结果，校核待测电网模型的继电保护设备的保护整定值是否合理，并采用远程在线整定方式对不合理的保护整定值进行修正，本发明可广泛用于海上油田电网运行控制领域中。

Description

一种远程在线继电保护定值校核***及方法

技术领域

本发明是关于一种远程在线继电保护定值校核***及方法，属于海上油田电网运行控制领域。

背景技术

近年来，为实现油田主电站共享备用和提高供电可靠性，中国构建了多个海上多平台互联电力***，但是随着海上多平台互联电网结构的复杂，运行状态灵活多变，电网结构薄弱，极易诱发电力故障，而各区域保护不够协调，容易导致保护误动等危害。海上电力***的继电保护整定工作开展是否科学合理，对海上电网安全可靠的运行和作业生产起到重要的作用。

然而，现有技术中的定值校核***主要应用于大型陆地电网，尚未有能够应用于海上油田群电网的定值校核***，而由于海上油田群电网较大型陆地电网的变化更加频繁，稳定性要求更高，因此现有技术中的定值校核***在海上油田群电网中无法适用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够提高海上油田群电网运行可靠性的远程在线继电保护定值校核***及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种远程在线继电保护定值校核***，包括：

图形建模模块，用于采用可视化方法，根据实际待测电网的结构，建立待测电网模型；

数据获取模块，用于获取待测电网的实时运行参数以及所有开关的闭合状态，并映射到待测电网模型的对应设备中进行实时分析，自动监测待测电网的运行状态；

故障分析计算模块，用于采用短路电流计算方法，基于获取的实时运行参数，在当前运行状态下对待测电网模型进行实时故障仿真和预警，得到待测电网的故障分析结果；

保护整定校核模块，用于根据待测电网的运行状态和故障分析计算结果，校核待测电网模型的继电保护设备的保护整定值是否合理，并采用远程在线整定方式对不合理的保护整定值进行修正。

进一步地，所述图形建模模块包括：

可视化单线图构建模块，用于采用可视化方法，根据实际待测电网的结构，建立待测电网的可视化单线图模型；

电网模型确定模块，用于在建立的可视化单线图模型中输入性能参数和设置继电保护设备的保护整定值，确定待测电网模型，以图形的方式显示待测电网的各属性和运行状态。

进一步地，所述数据获取模块包括：

运行参数获取模块，用于从待测电网的EMS***中获取待测电网的实时运行参数以及待测电网所有开关的闭合状态；

映射模块，用于通过数据标签，将获取的实时运行参数以及待测电网所有开关的闭合状态映射到待测电网模型的对应设备中；

潮流计算模块，用于对映射后的待测电网模型进行潮流计算，得到待测电网的运行状态。

进一步地，所述保护整定校核模块包括：

视图生成模块，用于选定待测电网模型中设定继电保护的单个设备或一组设备生成STAR视图；

模拟故障***模块，用于在待测电网模型中的任意位置***故障条件；

校核模块，用于在***模拟故障条件后，根据继电保护设备的设备损坏曲线以及设备运行曲线，校核继电保护设备的保护整定值是否合理；

远程在线整定模块，用于远程在线调整不合理的继电保护设备的TCC曲线，对不合理的继电保护设备的保护整定值进行修正，得到合理的保护整定值。

进一步地，所述保护整定校核模块的启动判据条件为待测电网的开关变位和线路电流变化。

一种远程在线继电保护定值校核方法，包括以下内容：

1)图形建模模块采用可视化方法，根据实际待测电网的结构，建立待测电网模型；

2)数据获取模块获取待测电网的实时运行参数，并映射到待测电网模型的对应设备中进行实时分析，自动监视待测电网的运行状态；

3)当数据获取模块监测到待测电网的运行状态发生变化时，发送信号至故障分析计算模块和保护整定校核模块，故障分析计算模块13和保护整定校核模块自动启动；

4)故障分析计算模块采用短路电流计算方法，基于获取的实时运行参数，在当前运行状态下对待测电网模型进行实时故障仿真和预警，得到得到待测电网的故障分析结果；

5)保护整定校核模块根据故障分析计算结果，校核待测电网模型的继电保护设备的保护整定值是否合理，并采用远程在线整定方式对不合理的继电保护设备的保护整定值进行修正，完成待测电网中继电保护设备的保护整定值的校核。

进一步地，所述步骤1)的具体过程为：

1.1)可视化单线图构建模块采用可视化方法，根据实际待测电网的结构，建立待测电网的可视化单线图模型；

1.2)电网模型确定模块在建立的可视化单线图模型中输入性能参数和设置继电保护设备的保护整定值，确定待测电网模型，以图形的方式显示待测电网的各属性和运行状态。

进一步地，所述步骤2)的具体过程为：

2.1)运行参数获取模块从待测电网的EMS***中获取待测电网的实时运行参数以及待测电网所有开关的闭合状态；

2.2)映射模块通过数据标签，将获取的实时运行参数以及待测电网所有开关的闭合状态映射到待测电网模型的对应设备中，其中，待测电网模型的每一设备均设置有对应的标签；

2.3)潮流计算模块对映射后的待测电网模型进行潮流计算，得到待测电网的运行状态。

进一步地，所述步骤3)中保护整定校核模块的启动判据条件为待测电网的开关变位和线路电流变化。

进一步地，所述步骤5)的具体过程为：

5.1)视图生成模块选定待测电网模型中设定继电保护的单个设备或一组设备生成STAR视图；

5.2)模拟故障***模块用在待测电网模型中的任意位置***故障条件；

5.3)校核模块在***模拟故障条件后，通过判断继电保护设备的TCC曲线是否同时处于继电保护设备的设备损坏曲线的左下方和继电保护设备的设备运行曲线的右上方，校核继电保护设备的保护整定值是否合理；

5.4)远程在线整定模块远程在线调整不合理的继电保护设备的TCC曲线，对不合理的继电保护设备的保护整定值进行修正，得到合理的保护整定值。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、为更好地提升海上多平台互联电力***的安全稳定性，本发明能够实时判别待测电网中所有保护的性能参数，对待测电网当前运行状态下的保护性能进行实时校核，能够及时判定继电保护设备的保护性能是否满足要求并远程在线整定，能够有效地预防因保护误动导致的大面积停电事故，提高电力***运行可靠性。

2、本发明由于设置有实时故障分析模块和保护整定校核模块，能够有效监测和管理待测电网的运行状态及参数设置，实时更正待测电网在不同运行状态下继电保护设备的继电保护整定值的不合理性，保证海上多平台互联电力***更加安全稳定运行，为海上电网智能化提供支撑，可以广泛应用于海上油田群电网运行控制领域中。

附图说明

图1是本发明校核***的结构示意图；

图2是本发明校核方法的流程图；

图3是本发明实施例中STAR视图的TCC曲线示意图，其中，横坐标为电流值(kA)，纵坐标为时间(s)。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种远程在线继电保护定值校核***包括实时故障分析模块1和保护整定校核模块2，其中，实时故障分析模块1包括图形建模模块11、数据获取模块12和故障分析计算模块13。

图形建模模块11用于采用可视化方法，根据实际待测电网的结构，建立待测电网模型，以图形的方式显示待测电网的各属性和运行状态，其中，待测电网的各属性包括待测电网中所有设备的电压、电流和功率等电气运行参数属性，待测电网的运行状态为待测电网中所有开关设备的工作状态。

数据获取模块12用于从待测电网的EMS***(能量管理***，Energy ManagementSystem)中获取待测电网的实时运行参数以及所有开关的闭合状态，并映射到待测电网模型的对应设备中进行实时分析，自动监测待测电网的运行状态，其中，待测电网的实时运行参数包括电压、电流、有功功率、无功功率、频率和功率因数等，获取参数的时间间隔可以根据具体情况自由设置。

故障分析计算模块13用于采用短路电流计算方法，基于获取的实时运行参数，在当前运行状态下对待测电网模型进行实时故障仿真和预警，模拟各种故障条件下待测电网的状况，得到待测电网的故障分析结果，即各母线等值阻抗、各分支系数和短路电流等电网故障状态参数，其中，故障条件包括单相短路、两相短路、两相接地和三相短路故障等多种类型，根据业务计算需求，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。

保护整定校核模块2用于根据待测电网的运行状态和故障分析计算结果，校核待测电网模型的继电保护设备的保护整定值是否合理，并采用远程在线整定方式对不合理的保护整定值进行修正。

在一个优选的实施例中，图形建模模块11包括可视化单线图构建模块和电网模型确定模块。

可视化单线图构建模块用于采用可视化方法，根据实际待测电网的结构，建立待测电网的可视化单线图模型。

电网模型确定模块用于在建立的可视化单线图模型中输入性能参数和设置继电保护设备的保护整定值，确定待测电网模型，以图形的方式显示待测电网的各属性和运行状态，其中，性能参数包括额定电压、额定电流和额定阻抗等能够表征待测电网中设备性能的基本参数。

在一个优选的实施例中，数据获取模块12包括运行参数获取模块、映射模块和潮流计算模块。

运行参数获取模块用于从待测电网的EMS***中获取待测电网的实时运行参数以及待测电网所有开关的闭合状态。

映射模块用于通过数据标签，将获取的实时运行参数以及待测电网所有开关的闭合状态映射到待测电网模型的对应设备(包括开关)中。

潮流计算模块用于对映射后的待测电网模型进行潮流计算，得到待测电网的运行状态，以保证建立的待测电网模型与实际待测电网一致。

在一个优选的实施例中，保护整定校核模块2包括视图生成模块21、模拟故障***模块22、校核模块23和远程在线整定模块24。

视图生成模块21用于选定待测电网模型中设定继电保护的单个设备或一组设备生成STAR视图(继电保护模块配合视图)。

模拟故障***模块22用于在待测电网模型中的任意位置***模拟故障条件。

校核模块23用于在***模拟故障条件后，根据继电保护设备的设备损坏曲线以及设备运行曲线，校核继电保护设备的保护整定值是否合理，其中，设备损坏曲线为继电保护设备本身具备的，设备运行曲线为通过监测继电保护设备运行过程中电流随着时间变化的情况得到的。

远程在线整定模块24用于远程在线调整不合理的继电保护设备的TCC曲线，对不合理的继电保护设备的保护整定值进行修正，即移动TCC曲线使TCC曲线同时处于设备损坏曲线的左下方和设备运行曲线的右上方，得到合理的保护整定值，其中，合理的继电保护设备为继电保护设备的TCC曲线同时处于设备损坏曲线的左下方和设备运行曲线的右上方，不合理的继电保护设备为继电保护设备的TCC曲线不同时处于设备损坏曲线的左下方和设备运行曲线的右上方。

在一个优选的实施例中，保护整定校核模块2的启动判据条件为待测电网的开关变位和线路电流变化。

实施例二

如图2所示，本实施例提供一种远程在线继电保护定值校核方法，包括以下步骤：

1)图形建模模块11采用可视化方法，根据实际待测电网的结构，建立待测电网模型，以图形的方式显示待测电网的各属性和运行状态，具体为：

1.1)可视化单线图构建模块采用可视化方法，根据实际待测电网的结构，建立待测电网的可视化单线图模型。

1.2)电网模型确定模块在建立的可视化单线图模型中输入性能参数和设置继电保护设备的保护整定值，确定待测电网模型，以图形的方式显示待测电网的各属性和运行状态。

2)数据获取模块12从待测电网的EMS***中获取待测电网的实时运行参数以及所有开关的闭合状态，并映射到待测电网模型的对应设备中进行实时分析，自动监视待测电网的运行状态，具体为：

2.1)运行参数获取模块从待测电网的EMS***中获取待测电网的实时运行参数以及待测电网所有开关的闭合状态。

2.2)映射模块通过数据标签，将获取的实时运行参数以及待测电网所有开关的闭合状态经OPC(OLE for Process Control，一种工业标准)接口映射到待测电网模型的对应设备中，其中，待测电网模型的每一设备均设置有对应的标签。

2.3)潮流计算模块对映射后的待测电网模型进行潮流计算，得到待测电网的运行状态。

3)当数据获取模块12监测到待测电网的运行状态发生变化时，发送信号至故障分析计算模块13和保护整定校核模块2，故障分析计算模块13和保护整定校核模块2自动启动，其中，保护整定校核模块2的启动判据条件为待测电网的开关变位和线路电流变化：

如果待测电网的开关变位和线路电流变化，将会影响到待测电网中继电保护设备的保护整定值的设定，一方面，待测电网的机组、主变等设备的投入和退出运行，或者因为故障发生的跳闸，将直接影响到待测电网的运行状态，这类原因主要体现在开关和刀闸开合状态的改变；另一方面，待测电网的负荷与机组等潮流量的变化，也会对继电保护设备的保护整定值产生很大影响。因此，启动保护整定校核模块2的判据条件为开关变位和线路电流变化。

4)故障分析计算模块13采用短路计算方法，基于获取的实时运行参数，在当前运行状态下对待测电网模型进行实时故障仿真和预警，模拟各种故障条件下待测电网的状况，得到待测电网的故障分析结果，即电力***的各母线等值阻抗、各分支系数和短路电流等电网故障状态参数，具体为：

4.1)故障分析计算模块13采用短路计算方法，基于获取的实时运行参数，在当前运行状态下对待测电网模型进行实时故障仿真，模拟各种故障条件下待测电网的状况，得到待测电网的各母线等值阻抗、各分支系数和短路电流等性能参数，其中，短路计算方法为现有技术公开的方法，具体过程在此不多做赘述。

4.2)若进行短路计算后，待测电网模型的电压、电流等电气参数超过预先设定的合理值，则进行预警。

5)保护整定校核模块2根据故障分析计算结果，校核待测电网模型的继电保护设备的保护整定值是否合理，并采用远程在线整定方式对不合理的继电保护设备的保护整定值进行修正，完成待测电网中继电保护设备的保护整定值的校核，具体为：

5.1)视图生成模块21选定待测电网模型中设定继电保护的单个设备或一组设备生成STAR视图，以运用STAR视图中的TCC曲线对选定的继电保护设备进行保护配合。

5.2)模拟故障***模块22用在待测电网模型中的任意位置***故障条件。

5.3)校核模块23在***模拟故障条件后，通过判断继电保护设备的TCC曲线是否同时处于继电保护设备的设备损坏曲线的左下方和继电保护设备的设备运行曲线的右上方，校核继电保护设备的保护整定值是否合理，如图3所示，变压器保护设备的TCC曲线处于变压器损坏曲线的左下方。

5.4)远程在线整定模块24远程在线调整不合理(即继电保护设备的TCC曲线不同时处于继电保护设备的设备损坏曲线的左下方和继电保护设备的设备运行曲线的右上方)的继电保护设备的TCC曲线，对不合理的继电保护设备的保护整定值进行修正，得到合理的保护整定值。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种远程在线继电保护定值校核***，其特征在于，包括：

图形建模模块，用于采用可视化方法，根据实际待测电网的结构，建立待测电网模型；

数据获取模块，用于获取待测电网的实时运行参数以及所有开关的闭合状态，并映射到待测电网模型的对应设备中进行实时分析，自动监测待测电网的运行状态；

故障分析计算模块，用于采用短路电流计算方法，基于获取的实时运行参数，在当前运行状态下对待测电网模型进行实时故障仿真和预警，得到待测电网的故障分析结果；

保护整定校核模块，用于根据待测电网的运行状态和故障分析计算结果，校核待测电网模型的继电保护设备的保护整定值是否合理，并采用远程在线整定方式对不合理的保护整定值进行修正，所述保护整定校核模块包括：

视图生成模块，用于选定待测电网模型中设定继电保护的单个设备或一组设备生成STAR视图；

模拟故障***模块，用于在待测电网模型中的任意位置***故障条件；

校核模块，用于在***模拟故障条件后，根据继电保护设备的设备损坏曲线以及设备运行曲线，校核继电保护设备的保护整定值是否合理；

远程在线整定模块，用于远程在线调整不合理的继电保护设备的TCC曲线，对不合理的继电保护设备的保护整定值进行修正，得到合理的保护整定值。

2.如权利要求1所述的一种远程在线继电保护定值校核***，其特征在于，所述图形建模模块包括：

可视化单线图构建模块，用于采用可视化方法，根据实际待测电网的结构，建立待测电网的可视化单线图模型；

电网模型确定模块，用于在建立的可视化单线图模型中输入性能参数和设置继电保护设备的保护整定值，确定待测电网模型，以图形的方式显示待测电网的各属性和运行状态。

3.如权利要求1所述的一种远程在线继电保护定值校核***，其特征在于，所述数据获取模块包括：

运行参数获取模块，用于从待测电网的EMS***中获取待测电网的实时运行参数以及待测电网所有开关的闭合状态；

映射模块，用于通过数据标签，将获取的实时运行参数以及待测电网所有开关的闭合状态映射到待测电网模型的对应设备中；

潮流计算模块，用于对映射后的待测电网模型进行潮流计算，得到待测电网的运行状态。

4.如权利要求1所述的一种远程在线继电保护定值校核***，其特征在于，所述保护整定校核模块的启动判据条件为待测电网的开关变位和线路电流变化。

5.一种远程在线继电保护定值校核方法，其特征在于，包括以下内容：

步骤1)图形建模模块采用可视化方法，根据实际待测电网的结构，建立待测电网模型；

步骤2)数据获取模块获取待测电网的实时运行参数，并映射到待测电网模型的对应设备中进行实时分析，自动监视待测电网的运行状态；

步骤3)当数据获取模块监测到待测电网的运行状态发生变化时，发送信号至故障分析计算模块和保护整定校核模块，故障分析计算模块和保护整定校核模块自动启动；

步骤4)故障分析计算模块采用短路电流计算方法，基于获取的实时运行参数，在当前运行状态下对待测电网模型进行实时故障仿真和预警，得到待测电网的故障分析结果；

步骤5)保护整定校核模块根据故障分析计算结果，校核待测电网模型的继电保护设备的保护整定值是否合理，并采用远程在线整定方式对不合理的继电保护设备的保护整定值进行修正，完成待测电网中继电保护设备的保护整定值的校核。

6.如权利要求5所述的一种远程在线继电保护定值校核方法，其特征在于，所述步骤1)的具体过程为：

1.1)可视化单线图构建模块采用可视化方法，根据实际待测电网的结构，建立待测电网的可视化单线图模型；

1.2)电网模型确定模块在建立的可视化单线图模型中输入性能参数和设置继电保护设备的保护整定值，确定待测电网模型，以图形的方式显示待测电网的各属性和运行状态。

7.如权利要求5所述的一种远程在线继电保护定值校核方法，其特征在于，所述步骤2)的具体过程为：

2.1)运行参数获取模块从待测电网的EMS***中获取待测电网的实时运行参数以及待测电网所有开关的闭合状态；

2.2)映射模块通过数据标签，将获取的实时运行参数以及待测电网所有开关的闭合状态映射到待测电网模型的对应设备中，其中，待测电网模型的每一设备均设置有对应的标签；

2.3)潮流计算模块对映射后的待测电网模型进行潮流计算，得到待测电网的运行状态。

8.如权利要求5所述的一种远程在线继电保护定值校核方法，其特征在于，所述步骤3)中保护整定校核模块的启动判据条件为待测电网的开关变位和线路电流变化。

9.如权利要求5所述的一种远程在线继电保护定值校核方法，其特征在于，所述步骤5)的具体过程为：

5.1)视图生成模块选定待测电网模型中设定继电保护的单个设备或一组设备生成STAR视图；

5.2)模拟故障***模块用在待测电网模型中的任意位置***故障条件；

5.3)校核模块在***模拟故障条件后，通过判断继电保护设备的TCC曲线是否同时处于继电保护设备的设备损坏曲线的左下方和继电保护设备的设备运行曲线的右上方，校核继电保护设备的保护整定值是否合理；

5.4)远程在线整定模块远程在线调整不合理的继电保护设备的TCC曲线，对不合理的继电保护设备的保护整定值进行修正，得到合理的保护整定值。

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