李巍威 李晨 金巧 余文强 程鑫
国网随州供电公司 湖北 随州 441300
摘要：随着电网基建、电网改造项目大量建设投产，引起的母线陪停、线路陪停、电网断环方式越来越复杂，电网非正常运行方式明显增多，加之新能源项目投产日益增加，电网安全稳定问题也日益凸显，特别是针对电网运行方式的N-2及以上故障方式、短期超大潮流转移等情况出现，开展继电保护定值在线校核及预警系统的应用是很有必要的。。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。
关键词：继电保护定值；在线校核；预警系统；运行方式
1继电保护定值在线校核及预警系统的总体结构
继电保护定值在线校核及预警系统的应用建立在电网调度端，在线获取电网实时运行信息，对当前电网方式下继电保护定值的灵敏性、选择性进行实时校核计算，并实现在线预警，满足电网自动化、信息化、智能化的需求。继电保护定值在线校核及预警系统的应用对电网实时运行、继电保护整定计算、电网检修等工作提供技术支撑。
继电保护定值在线校核及预警系统的总体结构如图1所示，它的主要结构包括了电网综合拼接、运行方式获取及其信息融合、运行定值获取及其信息融合、运行方式预想、故障计算、潮流计算、校核计算以及校核结果输出等。
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2.继电保护定值在线校核与预警系统技术标准
继电保护定值在线校核及预警系统满足以下技术原则：
（1）继电保护定值在线校核及预警系统与继电保护定值离线整定遵循统一标准，满足DL/T 559、DL/T584的要求；
（2）故障电流计算结果准确性满足GB/T 15544的要求；
（3）继电保护定值在线校核及预警系统的数据处理速度满足电网实时运行需求。
3.继电保护定值在线校核与预警系统的构建
继电保护定值在线校核与预警系统的构建主要是数据交互接口的设计和校核功能的构建。
3.1数据信息交互
继电保护定值在线校核及预警系统需要与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：
（1）与D5000智能调度支持系统的信息交互。继电保护定值在线校核及预警系统接收来自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。
（2）与继电保护故障分析整定管理及仿真系统的信息交互。继电保护定值在线校核及预警系统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。
3.2功能构建
继电保护定值在线校核及预警系统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。
4.继电保护定值在线校核与预警系统的主要功能实现
4.1短路电流计算
故障电流计算是在线保护定值校核的基础，用于模拟、研究各种故障条件下的电力系统的行为，校核保护定值的灵敏性、选择性。
故障电流计算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。继电保护定值在线校核及预警应用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。
4.2保护定值在线校核及预警功能
继电保护定值在线校核及预警应用系统可利用电网运行数据自动对当前方式下主保护及后备保护的相关定值进行校核。可实现对同一变电站、同一送电断面内的元件进行轮断，自动生成“N-k”（k可以设置）故障集等比较严重的电网运行方式。实现主保护定值校核、后备保护校核、预想方式分析、定值预警等功能。
继电保护定值在线校核及预警应用系统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，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【2】。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。
4.3历史断面分析功能
继电保护定值在线校核及预警应用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。
4.4故障分析功能
继电保护定值在线校核及预警应用系统应根据电网实时断面或历史数据，模拟故障发生的过程，可查询故障后电气量分布情况。
（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。
5.总结
综上所述，有效地应用继电保护定值在线校核及预警系统对继电保护具有十分重要的作用和意义，整定计算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]王友怀,杨增力,周虎兵.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(006):91-97.
[2]王立晶.智能调度技术支持系统下继电保护定值在线校核及预警系统的研究与实践[J].电气工程应用,2015(1):57-62.