中低压电网保护定值计算系统研究

孟凡敏，刘恒杰，亓晓燕，侯秋华

（莱芜供电公司，山东 莱芜 271100）

0 引言

随着国民经济的飞速发展，地区电网规模越来越大，电网设备的数量日益增加，设备发生故障的可能性随之增大，但是对于供电可靠性的要求却越来越高，继电保护专业传统的信息管理与整定计算方式逐渐难以适应电网发展的要求。因此，研究新的中低压电网保护定值计算系统，提高继电保护管理水平已经成为迫切任务。

当前，中低压电网保护定值整定主要为手动或简单的本地软件计算，计算所需电网参数为各设备管理单位单独上报电子或纸质文档，定值单及流程管理则需转到其他系统，整个继电保护管理较为混乱。其中，电网参数缺乏统一上报管理平台导致数据可靠性差；保护定值手动计算导致出错几率高，本地计算软件需每台电脑单独部署；定值单及流程转接管理导致中间步骤增多、管理繁复。

简洁灵活、可扩展、可重用、分布式应用的新型中低压电网保护定值计算系统成为继电保护发展的必然需求［1］。本文研究的中低压电网保护定值计算系统基于 web 形式展示［2］，多模块封装、构件集成［3］，采用城区一体化的设计方案，拥有电网参数平台、保护定值计算、定值单管理三大主要模块，并具有用户管理及系统设置功能，三个模块均进行了独立封装，既能独立使用又能有机结合。系统实现了电网参数规范管理、保护定值自动计算［4］与定值单及其流程管理的有机统一，保证了继电保护数据的一致性、统一性、规范性、共享性与可用性，提高了继电保护定值计算的准确度，提升了定值单流程及管理的有效性。

1 电网参数规范管理

1.1 电网参数平台的搭建

电网参数是电网继电保护整定计算的基础数据，其完整性与准确性直接影响保护定值的合理性，规范管理电网参数是保证电网安全的重要手段。本文研究的中低压电网保护定值计算系统建立了一个电网参数上报管理的统一平台，管理员用户可根据设备管理单位设立多个参数维护账户，采用浏览器／服务器（B／S）模式，维护数据实时存入服务器的数据库中，实现了电网参数的集中管理、分布维护及信息共享，加强了电网参数管理与利用率，大大提高电网参数管理水平，为保护整定的准确性打下良好基础。

1.2 电网参数模型的建立

系统电网参数管理模块建立了发电厂、变电站、电容器、线路四个具体管理模型（图1），均在web界面完整展示。

图1 电网参数模型

发电厂参数：按地区维护管理系统中所有的发电厂信息以及每个发电厂各电压等级的母线短路阻抗、变压器及发电机的信息，并可对以上发电厂、变压器及发电机添加维护文档。

电容器参数：按地区维护电容器信息及对电容器添加维护文档。

变电站参数：按地区分电压等级维护管理系统中的所有的变电站信息、每个变电站中各电压等级的母线短路阻抗信息以及变电站中变压器的信息，对变电站及站内变压器添加维护文档信息。

线路参数：分电压等级维护线路及线路分段信息；维护线路文档及线路段的线路拓扑文档，对线路段进行拓扑计算，并可根据维护的线路段信息自动生成线路拓扑图。

2 保护定值自动计算

当前中低压电网保护定值计算主要是依赖整定计算人员根据整定原则手工计算或使用本地化的辅助软件，可扩展性差，适应性不强，导致纰漏发生的可能性较大，尤其对保护定值及配合关系较为复杂的线路保护更是如此，是潜在的安全隐患。

系统提供了中低压电网线路保护定值的自动计算功能，可根据系统维护的设备及参数信息，遵循保护整定原则[6] ，通过用户交互界面，由用户设置各种经验数值，并配置定值配合原则及相应的优先级［6－7］，驱动整个计算过程，按一段、二段、三段原则进行35 kV或110 kV线路保护整定计算，生成保护计算书及配合整定方案书并保存归档。系统线路计算模型基于电网参数中线路拓扑而来，考虑了各拓扑段的线路参数，是一种线路段结构优化的计算模型，简洁高效。此外，系统还可以根据电网各电压等级母线电路电流及短路容量计算生成短路电流计算书，所有计算书均提供查询功能。

3 定值单及其流程管理

定值单是整定计算结果的具体表现形式，每一项的准确与否将关系到保护装置能否正确动作，是电网安全运行的重要保证。

3.1 定值单模板管理

定值单条目繁多，不同的装置定值单各项名称不尽相同［8］，若每次下发定值前根据装置型号编写定值单将会花费大量时间与精力，系统定值单管理模块将提供定值单模板管理功能，可根据不同厂家不同型号的保护装置进行定值单模板的编制与维护，供定值单生成时自动调用。

3.2 定值单编制及流程管理

系统内定值单编制可根据现场保护装置型号选择相应定值单模板进行计算，其中大部分项目可根据电网参数及前面保护定值的计算自动填入，只需人工稍加干预与校核即可完成，可保证定值单编制高效准确完成。

定值单流程管理是定值单有效执行的重要保证，好的流程单流程管理是保证电网安全的必要组成。系统在定值单编制完成后，经相关人员审核后下发到检修单位与调度部门进行执行与核对，最后完成定值单的归档工作（图2）。定值单流程的每一节点对应的对象其权限分别进行设置，严禁出现功能分配的混乱，保证了定值单流转的高效性。此外，系统还支持客户定值单及保护规程单的流转管理功能，各定值单均提供详细的查找功能，方便定值单今后的维护与校核。

图2 定值单流程图

4 系统特色与创新

4.1 高度灵活、独立封装、可扩展性强

系统基于web形式，采用浏览器／服务器（B／S）模式，不需开发客户端软件，灵活性高，易于管理与维护。各主要模块均采取了独立封装，保留数据接口互联，既可单独使用又可相互统一，可扩展性强，便于移植与推广应用。

4.2 优化数据报送流程

优化继电保护整定相关数据报送流程，界定资料报送内容，为保护的整定、资料维护、新设备启动等工作提供资料支持。每个账户独立操作，人员明确，责任清晰，实现了分布式维护、集中管理。

4.3 优化整定算法模型

在整定计算过程中，采用线路分段的形式对电网进行描述，基于线路段结构优化整定计算算法模型，最大程度保证整定计算过程的方便性与计算结果的准确性。

图3 系统功能图

4.4 实现定值单自动生成

实现一体化的保护定值计算与定值单的生成，基于计算书内容，提取相应计算结果，结合定值单模板与计算结果，自动生成word格式的保护定值单，方便定值单的编制与流转。

5 结语

电网参数与保护定值的准确性对电网能否安全稳定运行至关重要，通过对中低压电网继电保护专业领域相关的整定参数、整定原则等技术研究，搭建了标准的电网参数上报管理统一平台，建立了标准、实用、高效的保护定值计算流程，并最终建立一套基于中低压城区负荷终端网络的继电保护计算管理系统。该系统界面友好、功能完善、方便高效，为电网安全运行打下了坚实基础。

［1］Sauer L D， Clay R L，st.Meta－component architecture for software interoperability.Proceedings of International Conference on Software Methods and Tools，2000：75－84.

［2］石志国.ASP动态网站编程［M］.北京：清华大学出版社，2001.

［3］Pressman R S.Software Engineering：A Practitioner’s Approach［M］.北京：机械工业出版社，1999.

［4］陈永琳.电力系统继电保护的计算机整定计算［M］.北京：中国电力出版社，1994.

［5］DL／T584—953－110 kV电网继电保护装置运行整定规程［S］．

［6］于立涛，林涛，李文升，等.电力系统继电保护整定计算与应用实例［M］.北京：化学工业出版社，2012.

［7］陈根永，赵建宾，冯振保.电力系统继电保护整定计算原理与算例［M］.北京：化学工业出版社，2011.

［8］GB／T14285—2006继电保护和安全自动装置技术规程［S］．