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，唐　浩２，郑杨斌２，毕兆东２

（；）国家电网公司华北分部，北京１南京南瑞继保电气有限公司，江苏南京２１．０００００２．１１１０２

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供了实时

的技术平台。鉴于此，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在华北电网的建设和应用情况。

关键词　保护定值；在线校核；实时断面；灵敏度中图分类号　ＴＭ７７　

／ＤＯＩ０．１９７６９．ｚｄｈ．２０１９．０５．０３２　１ｊｙ

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地投产，这些项目的投产需要电网方式母的做相应的调整来配合。项目不断投产带来的线路、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，为了合理协调保护的灵敏性、选择性、速使保护达到最佳的配合状态、就必须对电动性和可靠性，

网的各种方式进行反复而周密的计算、这使得当前的整定计算软件的离线工作方式难以适应，给继电保护整定

］１３－。人员的工作带来了巨大的挑战［

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、电力调度管理系统（进行数据交ＯＭＳ系统）互，与两大数据源的具体交互信息如下。

１．１．１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、历史断面等电网方式信息，以及ＳＶＧ格式图作为图模一体化的基础数据。形文件，

１．１．２与继电保护故障分析整定管理及仿真系统的信息交互

　　继电保护故障分析整定管理及仿真系统是目前全国使用比较广泛的离线整定软件。继电保护定值在线预警应用从该系统数据库中读取电网一次设备名称和电网设原理级保护的模型信息，定值信息，以及与一次备参数、

设备的关联关系。本应用接收到上述信息后，将一次设将备参数数据作为短路电流计算的设备参数基础数据，读取到的原理级保护数据整合到Ｄ５０００提供的一次设备信息数据下。

智能调度支持系统（是电网智能化建设和管Ｄ５０００）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Ｄ是Ｄ５０００开发，５０００系统的一个应用。该应用以Ｄ并在此基础上开５０００为平台，发了与离线整定计算软件的接口和ＯＭＳ系统的定值单及检修计划接口，将继电保护部门使用的一次设备参数、定值单和检修计划任务导入本应用中，建立了基于实时方式数据的一二次设备综合模型，目的在于解决目前存在的定值不适应实时运行方式、临时定值核算工作量大等问题。

建设继电保护定值在线校核与预警应用能够全面跟运行情况，从智能电网调度技术支持系统取踪电网检修、

电力系统的实时运行状态，自动实现继电保护定值的在危险情况自动预警，避免继电保护装置线实时校核计算，

误动或拒动，对电网的安全稳定运行具有重要的现实意为解决传统离线定值整定存在的不足提供了技术义，

］４７－。条件［

１．１．３与电力调度管理系统的信息交互

继电保护定值在线预警应用接收来自电力调度关系系统中的已执行的所有定值单信息和检修计划。

继电保护定值在线预警应用获取的定值单信息除了包含保护装置信息和定值信息外，还包含定值单关联的一次设备及厂站信息。本应用接收上述信息后自动将提取到的保护装置数据及模型与Ｄ５０００提供的一次设备数据信息进行整合。

继电保护定值在线预警应用获取到检修计划后，结合当天Ｄ对获取到的全５０００提供的电网运行方式数据，网定值单数据进行检修方式的校核。

１继电保护定值在线预警应用的构建

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。

１．２功能构建

继电保护定值的在线校核工作以及预警功能的运用

收稿日期：２０１８１２０３－－，作者简介：杨慧敏（女，博士，高级工程师，从事电力系统继电保护运行分析工作。１９８３－）

０１９年第０５期８２　　　２

能够从电网系统中收集到相关的信息，通过计算得知电网的实际运行状况，然后在对电网检修计划进行有效结合的基础上，对继电保护定值的灵敏度以及选择性进行分析，最终分析出电网运行存在的薄弱环节。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动态短路电流计算

短路电流计算一般采用静态网络阻抗等值方法，为了计算的简便性，

这种方法一般对系统数据作大量近似假设。而基于暂态仿真的短路电流在线动态计算方法，可以从能量管理系统（ＥＭＳ）实时取电力系统的真实运行状态，

进行各类短路故障计算，可以更加全面地给出电网各处短路电流的动态变化过程信息。

动态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，本应用采用该算法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与预警应用采用动态短路电流计

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地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

）在有效结合电网模型以及整定计算特征的基础上，对电网结构进行有效的优化和改良，比如对母线及阻抗的调整。

（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。

２．２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，即根据获取的数据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

自动监测与安防管理　自动化应用

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，使其不会发生越级动作。

２．３历史断面分析功能

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，继电保护定值在线预警应用提供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的运行断面，又能够存储历史中长期的典型运行方式的潮流断面。

用户可以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，继电保护定值在线预警应用根据“远疏近密”的存储原则，开发并实现了多周期电网历史断面存储功能。

２．４故障模拟功能

故障模型计算可以自动地模拟事故，校核保护动作情况。

（１

）实现故障发生的完整模拟，然后通过对故障保护动作情况的模拟，分析并构建继电保护装置模型。

（２

）对继电保护装置的典型动作逻辑进行模拟，如距离保护的阻抗圆（阻抗四边形）、母线保护的复压闭锁等。（３）对故障发生后保护误动的状况进行分析，探讨其影响。

（４

）对保护动作出现的时序性进行有效体现，运用图表的直观形式来对保护动作进行直观的体现。

２．５距离Ⅲ段测量阻抗校核

静态短路电流计算方法无法考虑线路断开后的潮流转移对邻近元件的影响，因此基于该方法整定的定值有潜在的风险。

距离Ⅲ段测量阻抗校核功能采用动态短路电流计算方法，对用户指定的故障模型计算指定电网运行下，故障过程中保护安装处测量阻抗的变化轨迹，并通过分析计算结果，提供阻抗圆、四边形等可视化告警信息。该功能可重点用于校核电网内的长距离重载线路，大电源送出线路，重要输电断面及稳定问题比较突出的线路，避免在电网发生功率振荡或发生“Ｎ－１”“Ｎ－２

”等故障潮流发生转移时，后备保护动作引发连锁反应，扩大电网事故。

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电网实时运行方式

２０１９年第０５期　　８３　

自动化应用　自动监测与安防管理

和轮断方式，并在此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地展示了当前电网运行方式下保护定值校核合格率的统工作人员能依据校核结果对不计数据。运行结果表明，

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

［］毕兆，王宁，夏彦辉，等．基于动态短路电流计算的继电保１

］：护定值在线校核系统［电力系统自动化，Ｊ．２０１２，３６（７）８１８５．－［］毕兆东，夏彦辉，周红阳，等．继电保护决策支持系统的研２

］（）：电力系统装备，究与开发［Ｊ．２０１２８５６６０．－［］冷贵峰，方胜文，王荣，等．继电保护定值在线整定软件开３

］（）：发与实践［电力大数据，Ｊ．２０１８，２１５７８８１．－［］黄超，李银红，石东源，等．基于风险的继电保护定值薄弱４

］（）：区域在线辨识［电力系统自动化．Ｊ．２０１２，３６５７７８１．－［］王友怀，杨增力，周虎兵，等．继电保护定值在线校核及预５

］警系统开发与应用［电力系统及其自动化学报，Ｊ．２０１５，（）：２７６９１９７．－［］刘勤．基于ＥＭ６Ｓ实时信息的继电保护定值校核研究及系

武汉：华中科技大学，统开发［Ｄ］．２０１１．

［］仝晓非．面向智能电网的大同市变电站智能运营平台建设７

［北京：华北电力大学，Ｄ］．２０１５．

（上接第７８页）

运行的变频器－空压机组的变频器运行频率。“电机转是指当前运行的空压机电机转速。“变频器故障”给速”

出变频器发生故障时的故障代码，没有故障时，故障代码为０。空压机远程监控平台如图３所示。

５结语

利用ＰＬＣ以及ＣＡＮ通信技术实现的空压机远程监控平台，提高了空压机的运行效率，保证了全厂安全生产，同时将操作人员从恶劣的环境中出来，改善了操作人员的工作环境。所设计的空压机远程监控平台已经完成工业性试验，结果表明，该平台运行安全、稳定、使用效果较好。

参考文献

［］吉祥．基于Ｐ１ＬＣ的煤矿空压机远程监测方案设计

］（）：，研究［能源与环保，Ｊ．２０１８，４０８１５８１６０１６４．－［］冯宇，何敏．基于Ｓ２７３００ＰＬＣ的空压机在线监控系统－］（）：煤矿机械，设计［Ｊ．２０１３，３４１２１９１１９３．－［］张大伟．］基于Ｐ矿山机３ＬＣ的煤矿压风机智能监控系统［Ｊ．

（）：械，２０１５，４３２１４２１４４．－［］鲍卫宁，何凤有，汤玚，等．无人职守的矿山空压机监控系４

］（）：统设计［煤炭工程，Ｊ．２０１０２６８．－图３　空压机远程监控平台

［］石进水，刘佃祥．基于Ｓ５７３００ＰＬＣ的空压机监控系统的设－］（）：工矿自动化，计［Ｊ．２００９，３５２５１－５３．［李明航，刘小平，等．压风机集中控制系统的６］赵振华，］（）：应用［煤矿机电，Ｊ．２００８４９１９３．－０１９年第０５期８４　　　２