地县一体化继电保护定值在线校核系统的研究及应用

王 祎， 胡铁军，范黎敏， 李雪冬，郑 朋

（1.国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江 宁波 315000；2.北京中恒博瑞数字电力科技有限公司，北京 100085）

地县一体化继电保护定值在线校核系统的研究及应用

王 祎1， 胡铁军1，范黎敏1， 李雪冬2，郑 朋2

（1.国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江 宁波 315000；2.北京中恒博瑞数字电力科技有限公司，北京 100085）

电网实时复杂的运行方式使得传统的定值校核方法存在某些特定情况下定值性能降低的情况；定值采用县调计算、地调复核的应用模式，地县间交界的定值性能需要有一定的手段进行评估。为了解决上述问题，研究了基于地县一体化继电保护定值在线校核系统实现方案。在介绍地县一体化继电保护定值在线校核系统功能体系和定值在线校核数据源获取的基础上，提出了地县一体化交界定值在线校核的策略，重点介绍了地县交界面的智能识别、校核原则设计以及校核原则的智能选择。以宁波电网为例，验证了在线校核系统的正确性及实用性。

继电保护；在线校核；一体化；交界面

0 引言

继电保护作为电网的第一道防线，对电网安全运行起到至关重要的作用。国外多次大停电事故所暴露出的问题，充分说明调度人员随时掌握继电保护动作行为的重要性。为满足电网快速发展及智能电网建设的需求，提高调度对继电保护动作行为的掌控能力，提出了继电保护定值在线校核及预警应用的要求。

继电保护定值在线校核，意在评估实时定值性能，分析灵敏性、选择性是否满足要求。目前，继电保护装置的定值是根据电网特定的运行方式获取的，在电网运行中装置保护定值保持不变，而实际运行方式是不断变化的。当运行方式发生变化时，继电保护的定值仍应能满足可靠性、灵敏度和选择性的要求。如不能继续满足要求，就要对定值进行相应调整，否则就会造成保护装置的误动或拒动。

结合宁波电网的实际运行情况，地调和县调的保护装置定值由各自的调度单位独自管理维护，但交界面处各装置定值又要考虑其选择性，这是地、县定值统一在线校核中的难点。

针对上述问题，重点研究了地、县一体化交界面继电保护定值在线校核系统（简称在线校核系统）的实施策略，详述了地县交界面的智能识别、校核原则设计以及智能选择。

1 在线校核系统功能体系

1.1 系统架构

在线校核系统根据装置保护定值，按设定的校核原则，利用获取的实时数据对装置保护定值进行校核，实现在线校核应用。

如图1所示，在线校核系统的主要功能架构分为系统数据、在线校核和结果显示三大部分。系统基于EMS（电能管理系统）获取电网实时数据信息，对装置继电保护定值进行实时的校核，并按校核类型分析处理校核结果，以不同的形式给出直观显示。

图1 总体架构

1.2 系统参数获取

EMS系统输出CIM_E模型文件、CIM_G格式图形规范的电网运行数据文件，在线校核系统根据接收的这些数据文件，得到当前电网的实时模型，解析获得各电气元件的参数信息，生成当前电网的物理拓扑，并进行在线校核应用。

对于系统设备基本参数等静态数据，设备投入运行后，信息不会发生变化或变化周期较长，可按实际需要有选择性地获取此部分信息。

对于运行方式信息，则必须保证数据的实时性，只有保证了运行方式的实时性，在线校核才有意义。对此在线校核系统支持自动获取从EMS系统输出的电网运行数据，可设置获取周期，以满足在线校核对数据信息实时性的要求；也可手动触发，根据需要获取当前时刻EMS系统输出的实时数据。通过以上2种获取数据手段，满足了数据实时性的要求。

1.3 在线校核

在线校核系统支持从EMS系统获取保护运行定值信息，同时亦可独立维护装置保护定值信息。

途径一：以指定的CIM_E模型文件从EMS系统获取保护运行定值信息，按设备名称、装置名称、安装位置进行精确地匹配，解析为本系统可直接运用的定值信息。

途径二：加载本系统独立维护的设备装置保护定值信息，按设备、装置名称及安装位置，将定值信息从数据存储服务器中导出，并整理为可直接应用的定值缓存信息。

根据获取的实时设备参数、运行方式信息等，设置不同的故障类型进行故障计算，为校核变量的提取提供实时的计算结果，以保证校核结果的实时性。结合校核原则对不同的定值项进行校核，如校核定值的可靠性、灵敏性和选择性等，记录校核结果，并分析保护定值的各种性能是否满足要求。

1.4 校核结果的显示

此功能设计主要是对校核结果进行分析归类，将最终的校核结果，以列表、柱状图、曲线图等图元化形式进行直观地显示。对不同的校核结果，按与校核值的偏差程度，划分为满足校核要求、普通告警、严重告警和紧急告警等不同的校核级别。

在主接线图上，按不同的校核级别给厂站渲染不同的颜色，实时实现保护定值的校验和结果发布，因此各显示图元是实时变化的。所以可直接通过厂站颜色的不同和变化情况看出站内装置保护定值是否需要调整。

2 交界面智能识别

2.1 地县交界面定义

如果某条线路的所属公司为地调（或者县调），然而其管辖公司却是县调（或者地调），即：该线路的所属公司与管辖公司不同时，定义此线路为地、县的交界线，见图2。

图2 交界面示意

在交界线的基础上，交界线与交界线两端所端接的电气设备（主要是变压器）共同构成地县的交界面。交界面是地调和县调的桥梁，亦是定值在线校核的重中之重。

2.2 边界线的判断

在线校核系统的基础数据获取中，对不同调度单位所管辖的电气设备，有不同的公司属性。公司属性的不同为交界面的智能识别提供了依据。系统以不同单位间输电线路为突破口，根据生成的网络结构物理拓扑关系，查找当前线路上、下级所连接的供电、输电设备。画出地县交界面，整定计算需考虑配合关系的电气设备的保护定值。

根据从EMS系统获取的实时电气设备信息，按设备所属类型，辨别出当前电网中的输电线路状况，判断其首末厂站所属，当首厂站与末厂站分属不同的调度时，认定当前线路为边界线，判断逻辑见图3。

2.3 设备智能识别

根据当前识别的边界线，结合网络连接结构，及物理拓扑关系，分别获取首、末厂站内边界线所连母线，即当前边界线的首端母线与末端母线。以端接母线为中介，获得当前母线所连接的其他设备，即边界线上、下级所连设备，也就是继电保护整定定值要与边界线保护定值相互配合的电气设备。

根据边界线及上述确定的上、下一级范围内，进行定值配合的设备需明确交界面的定义，及不同设备之间的配合关系。

如图2所示，大电源供电时，电能由地调厂站输向县调厂站，此时按电流走向，存在两处配合，分别为220 kV厂站的变压器中（低）侧（A处）与边界线（B处）的配合，以及边界线（B处）与110 kV厂站中变压器高压侧（D处）的配合；反之小电源供电，按电流走向也存在两处配合，分别是县调的高压侧（D处）与交界线（C处）配合，以及交界线的（C处）与地调变压器的低（中）压侧（A处）配合。

图3 边界线的判断

3 交界面校核原则设计

3.1 变压器与线路的配合

以大电源供电状态为例，如图2所示，A表示220 kV变压器的中压侧，在线校核系统通过对交界面设备连接的智能分析，为中压侧保护加载与出线保护B的配合原则。以过流保护为例，加载原则描述为与本侧出线过流Ⅲ段配合。

与定值配合的关系式为：

式中：IdzⅢ为本侧过流Ⅲ段定值；Kk为可靠系数，默认取值1.2；Kfz为对本侧出线最大助正序增系数为本侧出线过流Ⅲ段定值。

与时间配合的关系式为：

式中：TbⅢ为本侧出线过流Ⅲ段时间定值；Ta为变压器过流保护时间定值。

3.2 线路与变压器的配合

电流由线路流向受端变压器时，为B加载与相邻变压器（D处）的配合原则。以零序电流保护为例，加载原则描述为与相邻变压器零序过流Ⅰ段时间（时限3）配合。

与定值配合的关系式：

式中：IdzⅡ为本侧零序保护Ⅱ段定值；Kk为可靠系数，默认取值1.2；Kfz为对相邻变压器最大助零序增系数；IdzⅠ为相邻变压器零序过流Ⅰ段定值。

与时间配合的关系式：

式中：TbⅠ为相邻变压器零序过流保护Ⅰ段时间定值；Td为线路零序电流保护时间定值。

3.3 选择性原则的应用

以220 kV变压器的中压侧与其出线的配合关系为例，说明选择性原则在定值校核过程中的应用。选择性校核包含了定值配合和时间配合两方面的内容。

定值的选择性配合要求：由式（1），可见过流保护A的电流保护定值要大于或等于B保护定值折算到A处的定值，说明A的保护范围不能超出B过流Ⅲ段的保护范围。这就保证了在B过流Ⅲ段保护范围外故障，保护A不会发生动作，只有在B过流Ⅲ段保护范围内故障时，A才有可能动作。

时间的选择性配合要求：由式（2），可见过流保护A的时间定值大于B过流Ⅲ段保护的时间定值，动作时间比B保护时间延长一个时间级差。这就保证了只有B拒动时，A才能动作。

由此可见，定值保护范围和动作时间都满足要求时，在B过流Ⅲ段保护内发生故障时，先由B动作，只有B拒动时才由A动作切除故障源，保证电网的安全运行，实现继电保护的选择性，否则认为A的保护定值不满足选择性的要求。

4 应用案例

以宁波电网为例，运用在线校核系统进行校核的范围包括：宁波电网6个500 kV变电站的220 kV终端线路保护装置，45个220 kV变电站和182个110 kV变电站的10 kV及以上电压等级继电保护装置。

通过在线校核系统可校验线路保护、变压器保护等主要继电保护装置定值的适应性，包括启动值、灵敏性、选择性、可靠性等。2015年1月10日某时刻对宁波电网进行了在线校核，校核指标如表1所示。

表1 宁波电网保护装置在线校核指标

从校核结果可以看出：当前继电保护装置的定值基本满足电网当前的运行方式。

为了验证在线校核系统的正确性，人为将220 kV慈溪变电站慈担1382线相间距离Ⅱ段定值由原来的3.25调小为2.1，通过在线评估校验该定值的性能变化。调整前后220 kV慈溪变电站内校核指标如表2所示。

表2 220 kV慈溪变电站内定值调整前后校核指标

通过表2可见，220 kV慈溪变站内保护定值的灵敏性合格率由99.7%降低为97.5%，同时在线校核系统对220 kV慈溪变电站标有告警，原因为慈担1382保护定值的灵敏性不满足要求。

5 结语

在线校核系统基于EMS系统获取的电网实时运行数据，实现了继电保护定值的实时校验和结果发布。在线校核系统结合宁波电网运行的实际情况，设计开发了针对地县交界面的智能校核，使继电保护的选择性得到了有力的保证，为不同单位整定计算人员对交界面处保护装置制定整定计算方式和确定整定计算结果提供参考。与此同时，在线校核系统提高了调度人员对保护动作行为的掌控能力，对电网的安全稳定运行具有重要的意义。

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（本文编辑：陆 莹）

Study and Application of Online Check System of Integrated Prefecture-County Relay Protection Setting Value

WANG Yi1，HU Tiejun1，FAN Limin1，LI Xuedong2，ZHENG Peng2
（1.State Grid Ningbo Power Supply Company，Ningbo Zhejiang 315000，China；2.Beijing Join Bright Digital Power Technology Company，Beijing 100085，China）

The real-time and complicated operation mode of power grid lowers setting performance of setting value check method in particular situations.The setting value is calculated by county-level dispatch and checked by prefecture-level dispatch，and the prefectural-county setting performance needs some method to evaluate.To solve problems above，the paper investigates implementation scheme of online check system of integrated prefecture-county relay protection setting value.On the basis of introducing functional system of online check system of integrated prefecture-county relay protection setting value and access of online check data source，the paper presents a strategy of integrated prefecture-county online setting value check and emphatically introduces intelligent identification of prefecture-county interface，layout and intelligent choosing of check principles.Taking Ningbo power grid as an example，the paper verifies correctness and practicality of online check system.

relay protection；online check；integration；interface

TM77∶TP274

B

1007-1881（2015）05-0023-04

2014-11-05

王 祎（1980），男，工程师，主要研究方向为继电保护及自动远动技术。