继电保护定值在线校核及预警应用在华北电网的应用

继电保护定值在线校核及预警应用在华北电网的应用

杨慧敏1王宁1刘一民1杜娟1郑杨斌2毕兆

（1.国家电网华北电力调控分中心北京100000；2.南京南瑞继保电气有限公司江苏南京211102）

摘要：继电保护定值在线预警应用以智能调度支持系统为平台基础，为解决传统继电保护离线整定提出了实时的技术平台。文章从系统构建和功能实现两个方面对继电保护定值在线校核与预警应用的具体功能和实现进行了分析和阐述，并结合华北电网的实际情况，介绍了保护定值在线预警系统的在华北的建设和应用情况。

关键词：保护定值；在线校核；实时断面；灵敏度

0.引言

近年来随着电网规模的不断扩大，电网的基建和改造项目迅速不断的投产，这些项目的投产需要电网方式的做相应的调整来配合。项目不断投产带来的线路、母线陪停、环网解环等非正常的电网运行方式越来越多而且越来越复杂，这给继电保护整定人员的工作带来了巨大的挑战。

智能调度支持系统（D5000）是电网智能化建设和管理的关键，该系统通过其平台向基于平台的应用开发了一体化的模型、运行数据、画面的数据共享。继电保护定值在线校核与预警应用依托D5000开发，是D5000系统的一个应用。该应用从D5000中获取，为解决传统离线定值整定存在的不足提供了技术条件。

1.应用的构建

继电保护定值在线校核与预警应用体系的构建主要是数据交互接口的设计和校核功能的构建。

1.1数据信息交互

继电保护定值在线预警应用需要与D5000智能调度支持系统、继电保护故障分析整定管理及仿真系统进行数据交互，与两大数据源的具体交互信息如下：

与D5000智能调度支持系统的信息交互继电保护定值在线预警应用接收来自D5000D智能调度支持系统发送的CIME格式电网模型、E格式电网运行数据、历史断面、检修计划等电网方式信息，以及SVG格式图形文件，作为图模一体化的基础数据。

与继电保护故障分析整定管理及仿真系统的信息交互从整定计算软件数据库中读取电网一次设备名称和电网设备参数、保护装置与一次设备的关联关系，保护装置模型信息及保护定值单信息。

1.2功能构建

继电保护定值在线校核及预警应用从智能电网调度技术支持系统获得继电保护定值计算需要的电网实时运行信息，结合检修计划及电网方式未来变化，分析继电保护定值的灵敏性和选择性，分析当前运行方式和预想方式下继电保护定值的薄弱环节，动态监测定值的适应性。在线校核线路保护、母线保护、变压器保护等相关保护定值，自动分析调度范围内上下级线路保护之间以及上级线路保护与下级变压器保护之间的配合关系，具体可分为保护定值在线校核以及保护定值离线校核两大模块。保护定值在线校核是针对电网实时断面进行校核，保护定值离线校核是针对电网历史断面进行校核。

2.功能实现

2.1短路电流计算

短路电流计算是继电保护定值在线预警应用进行保护定值在线校核的基础，用来仿真模拟电网在电力一次设备出现短路类型故障时的短路电流情况，并可根据短路电流结果校核相关保护装置的定值。继电保护定值在线预警系统采有动态短路电流计算方法[1]，具有如下功能：

（1）基于电网实时运行数据计算的短路电流可更准确的反映当前电网运行方式（当前的接线方式、发电厂机组开机台数和出力情况、负荷水平）下发生预想故障后短路电流在电网中的分布。

（2）动态短路电流计算方法考虑了一次元件的暂态模型可以计算出短路故障过程中短路电流的动态变化过程。

（3）充分考虑了CIME电网模型和整定计算用电网模型的特点，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。

（4）变压器中性点接地情况的自适应调整。。可使用变压器接地配置工具配置每台变压器各侧的接地情况。若不进行人工配置，则程序根据调度运行规律默认500kV变压器中性点全部接地，一个变电站内的220kV变压器仅一台接地。

2.4保护定值校核功能

继电保护定值在线预警应用根据实时获取的电网运行数据进行在线校核计算，即根据获取的对当前电网运行方式自动进行预想事故分析并校核保护定值在预想事故中的灵敏度和选择性的配合情况。同时在实时方式基础上自动生成元件轮断方式，校核保护定值在元件轮断方式下的适应情况。除了在线校核，继电保护定值在线预警应用也可根据历史的电网运行数据进行离线分析，帮助继电保护人员进行历史事故分析。

保护定值在线校核主要是保护装置定值灵敏度的校核以及保护装置定值配合关系的校核。保护灵敏度的校核是在当前系统运行方式下保护所在线路、变压器、母线等元件内部故障时，校核保护是否能够可靠动作。保护配合关系的校核主要校核当前系统方式下保护所在线路、变压器、母线等元件外部发生故障时，保护上下级装置定值的配合是否正确，不会发生越级动作。

2.5历史断面分析功能

继电保护定值在线校核预警系统可选取任意时段的数据进行计算分析，可以通过改变开关、刀闸的状态实现线路的临时检修/投运或者母线的分列运行情况下的计算分析工作.

为了能够实现对电网历史运行方式和典型方式断面进行保护定值校核分析和研究，决策支持系统根据“远疏近密”的存储原则，开发实现了多周期电网历史断面存储功能。该功能针对年、月、周不同的时间周期采用不同的存储策略，既能够完整保存近期每个电网运行断面，又能够存储历史中长期的典型运行方式的潮流断面。

故障模拟

能自动地模拟事故，校核保护动作情况。

（a）模拟故障情况，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，可方便地建立继电保护装置或安全自动装置的逻辑模型，逻辑模型包含与原理相关的启动（闭锁）元件、测量元件、时间元件及相互间的逻辑关系。

（b）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。

（c）考虑故障时某套保护拒动（误动）等复杂情况。

（d）体现保护动作的时序性，以图形、动画等方式直观展示保护动作情况。

3.保护定值在线预警系统在华北的应用

华北继电保护定值在线预警应用在在电网实时运行方式和轮断方式并基础上对华北调度的保护定值的灵敏度和选择性配合情况进行校核，对于不满足条件的定值进行告警，并通过柱状图、表格、饼图等方式灵活形象的展示了当前电网运行方式下保护定值校核合格率的统计数据。运行结果表明工作人员依据校核结果对于不满足电网方式的保护定值快速地提出整改方案，提高了调度部门继电保护定值的管理水平，对电网的安全稳定运行具有重要的意义。

参考文献：

[1].毕兆东，王宁，夏彦辉，等.基于动态短路电流计算的继电保护定值在线预警系统.电力系统自动化，2012.7.

[2].黄超，李银红，石东源，等.基于风险的继电保护定值薄弱区域在线辨识.电力系统自动化，2012.5.

[3].毕兆东，夏彦辉，周红阳，等.继电保护决策支持系统的研究与开发.电力系统装备，2012.8.

[4].王友怀，杨增力，周虎兵，等.继电保护定值在线校核及预警系统开发与应用[J].电力系统及其自动化学报，2015，27（6）：91-97.

[5]刘勤.基于EMS实时信息的继电保护定值校核研究及系统开发[D].华中科技大学，2011.

作者简介：

杨慧敏（1983－），女，博士，高级工程师，从事电力系统继电保护运行分析工作