电厂继电保护整定计算及故障仿真系统开发

刘丽萍 辽河油田电力集团 辽宁省盘锦市 124022

电厂继电保护整定计算及故障仿真系统开发

刘丽萍 辽河油田电力集团 辽宁省盘锦市 124022

继电保护整定计算及故障仿真系统的开发，涵盖了继电保护整定计算及定值管理工作的全过程，切实解决了多年来保护定值计算中，过程繁杂、不易管理的问题。其定值仿真功能更能提前发现定值是否正确、合理，还可以进行电网实际故障模拟等工作。

The relay protection installation computation and the breakdown simulation system's development, has covered the relay protection installation computation and the definite value supervisory work entire process, has solved for many years to protect in earnestly the definite value computation, the process numerous and diverse, is not easy the question which manages.Its definite value simulation function can discover ahead of time the definite value is whether correct, is reasonable, but may also carry on work and so on electrical network actual fault simulation.

1 引言

由于电厂的运行方式多种多样，目前只能采用电厂最大、最小、检修等几种运行方式来简单概括所有运行方式的方法计算保护定值。而选择合理的运行方式进行计算，对保证继电保护装置的可靠运行以及充分发挥继电保护装置的性能具有十分重要的作用。否则会保护范围过大或过小，失配多,动作时限长等，严重影响了保护性能。另外，对于局部新设备的投产，一般只能进行局部电网保护定值的整定计算。但目前的整定计算程序都不能很好地处理这些问题。

由于整定计算出的定值无法通过实际故障来验证其选择性和灵敏度，目前的整定计算程序只能校验保护定值的远、近后备的灵敏度。但当保护范围伸得较远时，与其他线路或电气保护的配合关系则无法验证。

整定计算及管理工作内容非常繁杂，并且责任重大，对安全性要求很高。目前，继电保护定值整定计算程序，大多停留在整定计算工作全过程中的一个阶段——整定计算阶段，缺少整定计算过程中其他环节，如：参数、保护配置、保护定值、分析计算、各种保护装置的定值计算、统计分析等的管理。

针对以上问题，研制了一套以图形建模方法为基础的电力系统继电保护整定计算、管理及仿真系统。借助整定程序优化电网各级继电保护装置的整定值，以实现不同电网结构及不同运行方式下的最佳整定方案，最大限度发挥继电保护装置的性能。通过灵活的电力系统故障仿真，实现对全网继电保护定值的仿真校验，摆脱目前继电保护装置动作行为只能在其动作后才能判断是否正确的被动状况，提高电网的安全运行水平和灵活性。

2 软件的核心功能

2.1 图形建模功能

可以通过选择已定义好的线路和各种电气设备的模块，方便地绘制各种电气元件，按提示菜单，方便地输入各种参数，在绘制图形时，可以任意缩放、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。

2.2 网络故障计算功能

本系统能自动分析网络拓扑结构。建立了电网模型、输入参数后，即可以进行计算工作，省去了编制网络接点、支路等繁杂工作。可以进行简单故障、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T接线、零序互感线路等的计算；灵活、方便地实现各种运行方式；故障点、故障类型、过渡电阻大小等可以任意设定；计算可以自动进行，也可以通过对计算过程的控制，实现特殊要求时的计算工作。

2.3 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，并可以方便地查看或打印各序网图，大大提高了工作效率。

2.4 优化整定值功能

整定工程师的经验是极为宝贵的财富，他们有时仅需调整一个定值，就可以使整个电网的保护定值非常合理。因此融入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本系统的一个重点。

给予整定计算人员一定的编程权限，无疑是解决上述问题的一种新思路，采用基本整定原则（如国标）和满足多种特殊要求的特殊原则（如各地的特殊要求）相结合的整定原则（各种整定原则可根据需要进行选用），可以方便地对计算过程进行控制的方案，不但可以方便地融入整定工程师的宝贵经验优化电网整定值，而且安全、可靠、方便、快捷。

另外，针对一次系统局部发生变化或者出现特殊运行方式，采用限制电网保护定值变化区域，强制配合等手段，进行局部电网的整定计算工作，防止发生失配现象，很好地解决了这类问题。

2.5 保护的仿真功能

本系统解决了困扰整定计算工作多年的计算出的整定值在系统故障前无法验证其正确与否的问题，同时可以进行故障中继电保护装置动作行为的分析和事故预想等。可以大幅度提高工作效率和工作质量，为继电保护工作提供了先进的管理手段。

对已建成的一次网络可根据需要在母线或线路各处设置任意类型的故障，进行保护定值仿真，对继电保护的定值进行校验，防止运行中继电保护定值失配及灵敏度不足等问题。检查仿真时可以设置搜索全网、也可以搜索本线路及上下两级的保护动作情况。

根据模拟故障的计算结果与继电保护定值进行比较来判断继电保护的动作行为。可以对各种保护分别进行判断，若动作条件满足（包括动作值及延时等，阶段式、纵联、重合闸等均可以模拟）则跳开相应的断路器，并重新进行故障计算，继续搜索，直到故障切除。仿真定时器的间隔、仿真时间段的长度以及故障存在的时间、过渡电阻、哪些开关拒动、误动等都可根据需要设置。当仿真完成后，自动生成完整的仿真报告，包括系统运行方式、故障地点、故障类型、相别、各故障量、保护定值、动作时间、开关状态等，并能在电网一次结线图上显示保护、开关的动作情况。

调度员可根据事故预想方案，利用仿真系统在相应的故障点处设置故障，了解保护装置及断路器在不同情况下的动作情况，作为事故预想的根据，使事故预想的方案更符合实际。

2.6 管理功能

(1) 定值单的自动生成功能

(2) 计算书自动生成功能

(3) 定值单管理功能

(4) 数据库查询功能

3 计算及仿真依据和原则

该软件在计算及仿真过程中严格遵循DL/T 559-94《220～500 [KG*4]kV电网继电保护装置运行整定规程》,DL/T 584-95《3～110 [KG*4]kV电网继电保护装置运行整定规程》，结合我厂特点，确保了计算及仿真结果的正确性和实用性。

4 应用情况

该系统于2009年10月在我厂开始试用，从使用情况看，该系统思路新颖，界面友好，操作简便，方便灵活，功能齐全，性能稳定，可扩展性强，解决了整定计算工作中的许多实际问题，有效地减轻了整个继电保护整定计算工作的工作量。

5 结论

该软件的开发应用，不仅将整定计算人员从繁重的手工劳动中解放了出来，而且可以很好地融入整定工程师的宝贵经验。这样不仅大大提高了电网继电保护整定值的可靠性，而且可以很方便地优化保护定值。故障仿真的应用更使继电保护整定计算工作得到了进一步升华，整定计算人员可以提前发现整定计算中的错误，从而为电网的安全稳定运行打下坚实的基础。代表了当前继电保护整定计算、管理及仿真技术的最新发展方向。标志着已经实现了用计算机完成继电保护整定计算的全过程——定值计算、定值优化、定值仿真及各种管理工作，有效地促进了电网安全生产和管理的现代化。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.03.023

刘丽萍,性别：女,学历：大学,现任职务：电气专责,职称：工程师,单位：辽河油田电力集团,部门：生产技术部,专业：电力系统自动化。

继电保护；整定计算；定值仿真