李春杰1，王東海1，王敏珍2，陳 東1
(1.國網上海浦東供電公司，上海 200122；2.國網上海市南供電公司，上海 200233)
摘 要： 繼電保護是電力系統的重要組成部分,是保證電網安全穩定運行的重要技術手段。正確合理的繼電保護定值是繼電保護正確動作的前提條件。為避免繼電保護定值成為隱含故障源，本文通過建立定值模塊、定值智能邏輯庫等方法，提出對繼電保護定值智能化校驗的設計思路，探討研究保護定值閥值風險智能化預警、保護定值上下級自動校驗，以及校驗結果圖形化等功能，以精確定位保護定值的風險點，消除安全隱患點，提高電網異常、事故時保護設備動作及時性、準確性和有效性，進一步提高工作質量、減輕工作負荷和提升保護定值的管理能力。
0 引言
繼電保護作為保障電力系統安全穩定的第一道防線，世界各地發生的停電事故中，多次事故的擴大都與繼電保護有關，保護定值不正確被認為是繼電保護系統中的一類重要隱含故障源[1-3]。伴隨著電網規模不斷更新擴大，結構日趨復雜，電網間的聯系也日趨密切，為適應工業的不斷發展，電力工業也加快了電網的建設和改造。因此，電網的安全穩定運行也越來越受到人們關注，而作為保證電網安全穩定運行的重要技術保障，繼電保護也就顯得尤為重要，相應的對繼電保護的整定工作要求也越來越高，難度和工作量也越來越大。
繼電保護整定計算是一項復雜的工作，主要包括主保護和后備保護兩部分整定工作。主保護的整定計算涉及的定值往往僅與保護的設備相關，基本不需要上下級配合，計算相對簡單。后備保護的整定計算涉及到的定值往往需要上下級保護之間的相互配合，主要包括過電流保護、零序電流保護、相間距離保護和接地距離保護的各段定值，計算比較復雜，往往需要較多的人工參與，且工作量較大。本文結合繼電保護定值特點，通過研究建立上下級保護定值配合和定值邊界智能邏輯庫，利用定值自動校驗、曲線自動化，快速定位定值隱藏風險點，以提高電網故障時保護設備動作的及時性、準確性和有效性。
1 現狀分析
由于上下級定值的配合關系沒有實現信息系統化，應用模式缺少自動化、智能化功能，上下級定值配合是否正確往往需要花費大量的時間來進行定值校驗工作，生產效率較低。
雖然國內部分電網針對地區電網的繼保定值管理都有了一定的研究，但由于不同電網的結構特點和發展水平不同，各級調度對繼保定值管理的方式也有所區別。對繼保定值管理的多數研究主要是基于主配分離的應用模式，往往研究對象僅僅是保護設備本身，同時針對繼保定值曲線信息化管理缺乏相應的理論研究[4]。
總的來說，現有定值管理上下級定值配合系統關聯性弱，需要多系統、多界面調用等缺點，定值配合曲線大多采用紙質繪圖方式，自動化、智能化有待加強。
2 定值智能化校驗功能設計
以上海地調現有技術支持系統OMS中的本地化特色需求為導向，在保留現有繼保管理信息化成果基礎上，對地調定值系統進行優化設計，系統定值優化設計圖如圖1所示。
定值智能化校驗功能設計主要分四大模塊:定值模塊、定值邏輯庫、定值智能校驗、定值校驗圖形化。
2.1 定值模塊設計
(1)定值字段化存儲
定值內容字段化存儲方式模塊是實現定值智能
化校驗的關鍵。定值內容字段化存儲方式，具備復制、剪切、粘貼全部定值或部分定值內容功能；具備基于網格化的填報界面；利用定值單類型，直觀、方便、迅速按照模板生成定值單信息。
(2)定值模板管理
定值模板管理可實現定值項的可解析性，便于與其他系統統一規范接口方式，實現定值單內容和形式的完全自定義，適應不同地區調度管理需求。改變以往對定值管理基礎數據的依賴關系，促進基礎數據質量的改善，并在工作完成進度等方面提出更高的要求，提高系統模塊的實用性。
2.2 定值邏輯庫設計
根據智能邏輯庫中的公式將各保護項統一轉換成電流保護，所述的過流保護或零流保護包含電流值和時間值，在定值自動校驗前需要創建自動校驗所采用的邏輯庫。除開電流保護，其他需要轉換的保護項主要包含：距離保護、電壓保護等，按照不同保護類型和不同電壓等級的轉換公式如表1所示[5]。
2.3 定值智能化校驗設計
對新投設備開展保護整定工作、上下級定值發生變化、配合事故分析以及各類專項定值普查等工作時，需要對區域內定值進行校驗，通過定值模塊中已字段化的定值和定值邏輯庫中轉換規約，對經處理的統一規范的定值進行智能化校核。
（1）定值邊界校驗
在定值管理的過程中，依據被保護的電壓等級、保護類型等，將定值項整定經驗值設置成定值閾值，在繼電保護人員開展整定工作時，如果保護定值超過所設定的定值閾值，則通過系統閾值預警以作提醒。
以圖2變電站為例，該變電站內含兩個主變，主變高壓側（A）、主變低壓側（B），以及線路1（C）～10都配置繼電保護。
由圖可得，主變低壓側B處設置的繼電保護為所供I段和II段母線出線的上級保護，設定主變低壓側后備過流保護定值為（IA=3 234 A，TA=2.3 s），則根據式（1）和式（2）[6-7]，其下級所有出線后備保護的上限閾值應該設定為（IB=2 940 A，TB=2 s），如果下級線路后備保護定值超過該閾值，校驗結果警示“整定錯誤”，以達到自動校驗的功能。
IA≥K×IB（1）
式中,IA為上級保護定值，IB為下級保護定值，K為可靠系數，一般K≥1.1
TA≥TB+△t（2）
式中,IA為上級保護時間，IB為下級保護時間，△t≥0.3。
（2）定值上下級配合校驗
隨著電網短路容量的變更，定期會有大量的定值普查工作，而且為了配合事故分析，需要高質量、高效率的完成校驗工作，以確定保護是否動作正確。通過定值邏輯庫規定的轉換公式，將所涵蓋的不同保護類型轉換成電流保護，利用公式1和公式2，對該站主變高壓側、低壓側、所有出線的上下級保護定值進行校驗（如圖2中的A、B、C處配置的保護定值），而且通過圖1中設備模型關聯功能，可以將整個電網上下級設備的后備保護（不同電壓等級、不同設備）定值進行快速普查，極大提高工作效率，提升電網安全。
3 定值校驗可視化
隨著電網邊界的擴大，定值單數量的增加，采用手工繪圖和儲存的方法已經不能滿足發展的需要。基于定值智能化校驗的基礎上，將結果更直觀、形象的以曲線形式展示，達到可視化的效果，提供保護定值門檻風險提示，有效警示上下級定值配合問題，幫助整定人員敏銳覺察上下級定值配合中的電網風險，為電網穩定、可靠運行提供了科學的技術手段。
通過圖1中校驗圖形化（定義保護的電流、時間的圖形化）模塊設計，采用手動繪制曲線和自動繪制曲線兩種方式將保護定值形成定值曲線。
（1）手動繪制定值曲線
以主變低壓側保護B（IB=2940A，TB=2 s）,線路保護C（定時限：IC=2240A，TC=0.5 s；一般反時限：I0P=560A，T=0.2 s）為例，輸入定時限和反時限定值，依據可選擇的保護類型（反時限、定時限、距離、電壓保護等）生成定值曲線，實現多個曲線對比，效果圖如圖3所示。
（2）自動繪制定值曲線
利用一、二次設備關聯關系以及設備網絡拓撲關系進行電網多個設備的定值普查和曲線繪制，減少員工的工作量、避免設備參數信息重復查找，確保工作高效率的完成，自動繪制邏輯圖如圖4所示。
4 總結
隨著計算機技術及其相關領域的進一步發展，特別是智能技術的不斷發展，實現繼電保護定值校驗的智能化。本文提出對繼電保護定值邊界校驗、定值上下級配合校驗，以及校驗結果圖形化等功能的研究，以提高整定人員的工作效率和工作質量，減少定值不配合帶來的各種電網事故，具有良好的實用價值和應用前景。
參考文獻
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