继电保护整定计算及定值仿真系统

继电保护整定计算及定值仿真系统

李文浩

兖矿能源铁路运输处  山东 济宁  273500

摘要：继电保护整定计算及定值仿真系统的开发涵盖了继电保护整定计算与定值管理的全过程，有效解决了保护定值计算中过程繁杂、管理困难问题。定值模拟功能能提前判断定值是否正确合理，还可模拟电网实际故障等。

关键词：继电保护；整定计算；定值仿真

继电保护整定计算及定值模拟系统的开发应用，使整定计算人员从繁重的手工劳动中解放出来，从而提高了电网继电保护整定值的可靠性，方便优化保护定值。基于此，本文重点论述了继电保护整定计算及定值仿真系统。

一、继电保护下整定计算具备的特点

随着时代发展步伐，继电保护在理论和实践上都有了不小进步，同时，组成继电保护配置的零件、原料等都有了很大变化。继电保护装置不再是先前那些笨拙、费事的样式，而是已慢慢向智能化、自动化、电子化、各种环节一体化方向发展。继电保护有如此大的进步，因此整定计算工作也需配合继电保护的变化，努力寻求不一样方式，解决配合中出现的新问题。如何才能更好地完成配合呢?很大程度上取决于整定计算工作人员，为保证工作正常完成，应对工作人员加强职业教育，增强他们的责任感，更为重要的是加强对电力系统知识的学习，确保全方位掌握继电保护相关知识。继电保护构建下的整定计算会变化，这是由于所有保护装置习惯电力系统工作变化能力不是无限的。电力系统运作时不是固定的，有时会不可避免地逾越原先的范围，这时就要适当改变整定计算。为得到最合适的解决方案，要平衡继电保护各方面性能，这样看来，对继电保护的整定计算需结合多方面配置。

二、继电保护整定计算要求

由于继电保护整定计算工作不能独立于继电保护工作，所以整定计算工作也必须满足“四性”要求。即“可靠性”、“选择性”、“快速性”和“灵敏性”。这“四性”既相辅相成、相互统一，又相互制约、互相矛盾。继电保护整定计算在完成“四性”要求时，必须统筹考虑，不能片面强调一项而忽视另一项，以致“顾此失彼”。

三、软件的核心功能

1、图形建模功能。通过选择定义好的线路及各种电气设备模块，方便绘制各种电气元件，包括断路器、刀闸、线路、发电机、二卷变、三卷变、自耦变压器、电抗器、分裂电抗器、电容器、母线、外部等效系统、接地标志、连线等。按提示菜单方便输入各种参数，出错时，软件设置的模糊识别功能会立即发出强烈的告警信息。绘制图形时，能任意缩放、旋转、自动捕捉、块复制等功能，有效防止连接不良，提高建模速度。

同时，可直接从电网图中获取元件所有信息，如参数、定值、保护型号等。考虑到计算机技术的快速发展，各种数据可自动升级，有效提高资源利用率。

2、网络故障计算功能。该系统能自动分析网络拓扑结构，建立电网模型和输入参数后，即可进行计算，省去了编制网络接点和支路的复杂工作。可计算简单故障、复杂故障、网络等值、分支系数、助增系数、支路短路电流、各序电流、任意多个接线、零序互感线路等；灵活方便地实现各种运行模式；故障点、故障类型、过渡电阻可任意设定；计算可自动进行，也可通过对计算过程的控制，实现特殊要求下的计算工作。

计算结果可通过查看单个量或所有数量来查看每个支路的各序量和相电流值，或母线各序量和相电压值等，包括标幺值及有名值。

3、序网图自动生成功能。能根据建立的一次电网模型的网络结构自动生成各序网图，并能方便地查看或打印各序网图，提高了工作效率。

4、优化整定值功能。整定工程师经验非常宝贵，他们有时只需调整一个定值，就能使整个电网保护整定非常合理。因此，综合整定工程师的宝贵经验，借助整定程序优化电网各级继电保护装置的整定值，是该系统的关键。

给予整定计算人员一定编程权限，无疑是解决上述问题的新思路，但在实际应用中会遇到很大困难。①若对某一过程进行编程处理，即使过程再简单，计算、校核、审核等人员也必须先核对其思想正确性，是否符合相关规定，然后核对程序是否正确，以及如何与原程序工作的连接等，这将增加工作量。②由于整定计算是一项有很多限制的工作，只有在规章制度允许情况下才能进行，赋予整定计算人员随意使用的权限，不仅无太多实际意义，而且极易出错。③整定工程师的经验通常会综合各种知识来优化整定值，极易用口头或一般文字表达清楚。但要通过编程实现，工作量大，甚至不可能实现。

因此，结合基本整定原则及满足各种特殊要求的特殊原则相结合的整定原则，能轻松控制计算过程，能方便融入整定工程师宝贵经验优化电网整定值，而且安全可靠、方便快捷。

例如，根据某电网整定的一般要求，通过选择确定的基本整定原则被设为默认值，因此在以后整定计算中无需再次选择整定原则。若需要优化根据该原则计算的定值，根据整定工程师经验，优化局部或全网整定值，以获得最佳整定值。

此外，针对一次系统的局部变化或特殊运行方式，通过限制电网保护定值的变化范围和强制配合，进行局部电网的整定计算，以防止失配现象，很好地解决这类问题。

5、保护的仿真功能。该系统解决了多年来困扰整定计算的问题，即在系统发生故障前无法验证计算出的整定值。同时，可分析继电保护装置在故障中的动作行为、事故预想等，提高工作效率及质量，为继电保护提供先进的管理手段。

对已建成的一次网络，可根据需要在母线或线路的任何位置设置任何类型的故障，进行保护定值模拟，以校验继电保护定值，从而防止运行中出现继电保护定值失配和灵敏度不足等问题。检查仿真时，可设置搜索全网、本线路、上下两级保护动作情况。

通过将模拟故障的计算结果与继电保护定值进行比较，判断继电保护动作行为。各种保护可分别判断，若动作条件满足(包括动作值和延时等，阶段式、纵联、重合闸等均可模拟)则跳开相应断路器，重新进行故障计算，继续搜索，直到故障切除。可根据需要设置仿真定时器的间隔、时间段长度、故障存在的时间、过渡电阻、开关拒绝操作、误动等。仿真完成后，将自动生成完整的仿真报告，包括系统运行方式、故障位置与类型、各故障量、保护定值、动作时间、开关状态等，并在电网一次接线图上显示保护和开关动作情况。

例如，在电网故障情况下，保护装置动作行为相对复杂，可设置系统发生故障时的实际运行模式，在已知故障点模拟相同类型的故障和开关变位等，观察保护动作情况，分析保护装置在故障中的动作行为是否正确。

根据事故预想方案，调度员可利用仿真系统在相应故障点处设置故障，了解保护装置和断路器在不同情况下的动作，作为事故预想依据，使事故预想方案更符合实际。

6、管理功能

①自动生成定值单。系统整定配合完成后，进入定值单生成模块。程序可根据保护装置类型自动提供装置整定值单模板，定值项值自动取自整定值。定值单可修改、保存和打印。

②自动生成计算书。定值整定的整个过程自动记录在计算书中。手工整定计算时，计算书同步显示，清晰显示每一步操作，非常方便。计算书可查看、保存和打印。

③定值单管理功能。可显示生成的所有系统定值单，也可显示四种状态的定值单：整定、待执行、已执行和已作废。可查阅各定值表对应的装置型号、保护对象、定值单编号等。可通过点击将要执行定值单转换为已执行定值单，并自动添加执行日期。可点击将执行定值单转换为已作废定值单，并自动记录作废日期。对已作废定值单可设置保留期限，到期后自动删除。

④数据库查询功能。在日常保护管理中，可根据需要随时查阅以下相关数据：一次设备参数、保护装置配置型号、保护装置整定值、短路电流值、母线等效阻抗、分支系数等，电网参数、保护配置、保护定值、统计数据等。

四、计算及仿真依据和原则

在计算和仿真中，此软件严格遵循DL/T559《220～500kV电网继电保护装置运行整定规程》和DL/T584《3～110kV电网继电保护装置运行整定规程》，结合电网特点，保证了计算和仿真结果的正确性及实用性。该系统解决了整定计算中的许多实际问题，有效减少了整个继电保护整定计算工作量。

参考文献：

[1]赵海鸣.继电保护整定计算及定值仿真系统[J].继电器，2016(09).