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電力檢測技術

繼電保護故障分析整定管理及仿真系統的應用探析

時間：2013-08-01

摘要：隨著時代的發展，電網也在向大容量、超高壓方向發展，面對這樣的形勢所趨，如何實現對于繼電保護故障分析整定管理及仿真系統的開發和應用。實際工作實踐對此進行了相關的探討。本文首先簡單討論了引進新型繼電保護整定計算軟件的必要性，繼而對繼電保護故障分析整定管理及仿真系統的功能進行了論述，最后總結了繼電保護故障分析整定管理及仿真系統在電力工作中的實際應用。對于電力系統而言，繼電保護是重要的安全措施之一。因為繼電保護裝置它的選擇性、靈敏性以及可靠性直接會關系到電網的運行安全。而衡量繼電保護裝置選擇及靈敏性的一個重要指標就是繼電保護的定值。因為繼電保護正確合理的定值直接會關系到電力系統的安全運行，所以對于電力工程而言，繼電保護定值的整定計算具有非常重要的意義。
　　1 引進新型繼電保護整定計算軟件的必要性
　　在還沒有新型繼電保護整定計算軟件出現的時候，對于繼電保護的整定計算主要還是依賴于人工手算，有時也會輔助于一些計算設備，但是因為實際工作當中會因為工作量大或者計算費時過長等等原因而造成最后的結果與實際結果的偏差較大。短路計算是繼電保護整定計算工作中的前提和基礎，早期的短路電流計算程序還是在DOS操作系統下完成的。這些軟件在早期雖然被用到電流計算中，但是在實際工作當中它還存在著諸多的缺陷，這些缺陷主要突出表現在以下幾個方面，功能、建模方法及管理數據庫。
　　首先系統功能單一。因為該系統只能做好對于部分保護類型的定值計算或者是對故障進行計算，而對于繼電保護專業管理的工作實際的功能發揮作用并不大。
　　其次該建模方法落后。該系統主要利用支路節點輸入法，在進行支路節點輸入時它對電網的支路及相關節點進行逐一的編號，再以數據文件形式輸入，通過這種方式先將電網的原始模型構建出來。因為在實際操作過程中這種軟件限制了電網的節點數，所以在網架結構復雜的趨勢下很難跟上地區電網的發展速度和步伐。
　　最后該系統不具備完善的繼電保護管理數據庫。因為缺乏系統和完善的數據庫信息所以很難實現電網繼電保護生產管理工作的有效實施。為此，《繼電保護故障分析整定管理及仿真系統》的開發為解決以上問題提供了新的思路，成為目前許多地區電網繼電保護生產管理的有效工作平臺。
　　2 繼電保護故障分析整定管理及仿真系統的功能
　　在研發《繼電保護故障分析整定管理及仿真系統》過程中，嚴格執行電網短路計算及整定計算規程，結合地區電網的結構特點及其運行要求，經過大量的運行調試，不斷充實、修改和完善，經過幾次程序升級，如今的軟件系統已經趨于全面成熟。該系統基于Windows設計、基于數據庫設計、基于圖形化設計、采用了當今先進成熟的計算方法和軟件技術，構成系統的主要模塊如下圖所示。　　構成繼電保護故障分析整定管理及仿真系統由圖形化建模故障分析、繼電保護整定計算、圖開化繼電保護仿真校驗以及繼電保護設備數據庫定值數據庫四個主要模塊組成。第一對于圖形化建模故障的分析，因為該系統采用先進的故障分析程序，所以當用戶進行故障分析時就會變得非常簡便，可以在提供的有效圖形環境里畫出電網接線圖。這樣故障分析程序的結果將會自動生成并顯示出來；第二對于繼電保護整定計算。系統軟件可以將電網線路上的圖標進行整定然后將其配到電網相應位置上，通過自動整定或手動整定來實現整定計算。整定計算工作完成之后就可以輸出完整的計算書；第三對于圖形化繼電保護仿真校驗。在對繼電保護裝置動作進行仿真校驗時先要設置對應的運行方式和故障類型。那么系統在這個過程中就可以調用故障模塊來決定是否跳閘。除此之外該系統還可以實現對開關制動的模擬進行后備動作的保護行為；第四關于繼電保護設備數據庫及定值數據庫。因為該系統軟件具有優于其它的系統軟件的優點，它擁有完備的繼電保護裝置數據庫和保護定值數據庫。所以實現了電網故障分析和整定計算與該系統數據庫形成一個整體，突出了它的整體性。
　　3 繼電保護故障分析整定管理及仿真系統的應用
　　為了加深對繼電保護故障分析整定管理及仿真系統的認識，先要了解繼電保護故障分析整定管理及仿真系統的應用，筆者結合實際工作經驗對此進行了相關的應用總結。
　　3.1 繼電保護故障分析整定管理及仿真系統為生產工作帶來便利
　　繼電保護故障分析整定管理及仿真系統為生產工作帶來了諸多的便捷，主要體現在以下幾個方面。其一它可以自動生成電網主線圖、序網阻抗圖以及繼電保護配置圖，這個功能加大了生產工作的工作效率；其二它可以使手動整定和自動整定變為現實，在整定工作完成之后還可以直接打出整定書，這樣就可以實現定值的整定配合，大大減少了人員因素而造成的誤差情況；其三它可以通過故障仿真功能檢驗保護動作行為；其四它還可以根據實際電網數據迅速地查電網的具體故障點，為后序工作的開展提供準確和有利的數據；其五在短路計算過程中可以設置多種運行方式并且還可以模擬多種故障類型，為故障分析提供更多的數據依據；其六該系統管理查詢功能強大，查詢功能為多種運行方式提供了方便。
　　3.2 繼電保護故障分析整定管理及仿真系統在應用中不斷地完善
　　為了使繼電保護故障分析整定管理及仿真系統得到更加廣泛的應用，所以還需要在不斷應用過程中進行不斷的完善，以實現創新思路和創新要求的目的。為此，筆者結合與其它研發人員進行的研發思考做了工作上的改進。主要包括以下幾個方面，因為原來的窗口選擇時靈活性不強所以實際操作起來不是非常的方便，而經過工作改進后繪圖使用拉伸命令時增加窗口的靈活性；第二原來元件不能一次性實現復制到指定位置，而經過工作改進后在進行繪圖時可以實現直接將元件復制到指定位置；第三早期由于字節數受限所以對運行方式的描述不能做到全面和具體，但經過后來工作改進增加字節后就可以呈現更多的運行方式描述，從而使得選用的運行方式更加清晰明白；其四對于網架結構復雜，變電站數量較多的地區電網，為了提高整定速度，縮短故障計算時間，可以將大電網分為多個區域塊電網，每個區域塊電網定義為一個獨立的子網，利用網絡等值參數對各個區域塊電網進行等效連接，然后再進行故障計算及整定計算。
　　3.3 繼電保護故障分析整定管理及仿真系統的改進建議
　　為了繼電保護故障分析整定管理及仿真系統能夠在實際工作得到更廣泛的應用和普及，筆者對自己所在地區繼電保護故障分析整定管理及仿真系統的改進工作提出了一些建議，希望同行可以相互借鑒。
　　其一增加了聯絡線兩端繼電保護裝置相繼動作時，校驗保護定值靈敏度的功能；其二在自動整定功能下，若計算的線路零序Ⅳ段定值大于該線路Ⅲ段定值，則零序Ⅳ段定值應自動取為零序Ⅲ段定值；其三修改軟件在故障查詢及仿真校驗時對電網故障過渡電阻的取值，使之計算的電網故障點更加準確；其四故障計算中,應增加查詢主變中性點電流互感器中流過的零序電流，便于準確校核變壓器零序電流保護靈敏度；其五線路零序Ⅳ段保護在與相鄰主變高壓側(220 kV)零序最后段(零序Ⅲ段保護跳總出口)配時，不能選擇高壓側零序Ⅲ段，只有中壓側零序電流可選，建議進一步完善。
　　4 結語
　　科技時代引領下使信息網絡技術在電網生產和電網管理工作中得到廣泛的應用，它的重要性也在電網工作中得到突顯。而這些悄無聲息的變化也正在推動著微機型繼電保護裝置的普及、故障信息系統的廣泛應用以及綜合自動化變電站的不斷建立。對于繼電保護故障分析整定管理以及仿真系統也已經在一些區域電網中得到廣泛的應用。它的廣泛應用不僅在繼電保護整定計算工作效率上是一個很大的提高，而且它還為繼電保護裝置以及繼電保護專業培訓在線運行提供了新的模擬方法。總而言之，繼電保護故障分析整定管理以及仿真系統既為繼電保護專業信息資源共享提供更加良好的信息平臺，又為繼電保護專業管理工作提供了更加標準和規范化的路徑。