继电保护标准化设计的研究与应用

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2018/5/8来源:《电力设备》2017年第36期文/李祥 朱静阳 马晓乐
[导读]摘要:近年来由于继电保护不当导致电网频频出现安全事故,其重要的原因就是继电保护没有标准化设计。

        (国网河南济源供电公司  济源市  459000)
        摘要:近年来由于继电保护不当导致电网频频出现安全事故,其重要的原因就是继电保护没有标准化设计。因此,本文针对上述的原因基于通用的“IEC61970”标准模型,对继电保护进行标准化设计,并对其在电力系统中的应用进行探究。
        关键词:继电保护;标准化设计;应用研究
        1引言
        随着电力技术的不断发展,继电保护装置以及应用得到了较大的长足发展,智能化数字式的继电保护装置已经取代了传统的电磁式、集成式的电路保护装置,继电保护装置正确动作的概率与效果明显增强,运行的水平也得到了很大的提高 。但是随着国家电网的发展与智能电网的提出与建设,电网对继电保护装置的依赖程度更加的强烈。近年来,因为继电保护装置没有正确动作而造成的电网事故的情况依然还存在,其中一些事人为因素和一些设备因素。但是绝大部分是由于继电保护回路所造成的事故,当前的继电保护中主要出现的问题有:(1)用户的使用需求多样化,从而使得继电保护在设计与施工所依据的原则差别过大;(2)环节的多样化给继电保护的运行带来严重的问题。因此本文针对继电保护标准化进行设计,并对其应用进行综合阐述[1]。
        2 继电保护系统功能需求性分析
        在进行继电保护标准化设计之前,本文充分的进行调研,调研分析出继电保护功能应该满足以下的需求:(1)继电保护标准化设计把B/S作为主要的系统架构,能够基本实现可视化的故障计算、整定计算,这就包括建立基本的设备数据库,同时不断的维持这些设备的属性和连接情况动态分析,从而实现便捷查询与维护;(2)能够实现图形化设备管理模式,建立审核、签发、执行等规范性质的流程;(3)实现以设备为核心的图形化发现缺陷的管理流程,及时的发现设备缺陷并且申报、处理等;(4)实现图形化的以设备为核心的设备校验、反措、设备运行情况统计报表等一系列规范化、流程化的管理模式;(5)同时对设备的各种图纸、资料以及在管理流程中生成的文档进行集中、统一、有效的管理,形成一套相对独立的图纸管理系统;(6)与设备相关的其他管理环节也可以纳入到这个统一的平台里[2]。
        3 继电保护系统多层体系架构分析
        3.1 继电保护数据层
        继电保护管理系统主要包括专业的业务模型和实际应用的数据,这些数据的主要功能是为业务应用平台的管理、维护提供基本的依据。在这些数据中设备台账数据等可以被图形应用平台一起共享和重复的使用。继电保护系统的数据层还存在一些图形数据信息,上述的这些信息可以应用在图形系统的管理与维护。在数据层设计的时候应该遵循以下的设计原则:要有统一的模型和统一的数据信息,这样一来就可以避免多余的数据重复的出现,进而极大的降低了数据信息的维护工作量和复杂程度。
        3.2 继电保护服务层
        继电保护全过程管理系统的服务层主要由业务应用系统服务和图形应用系统服务构成,采用面向服务架构为表现层或第三方系统提供业务应用和图形应用服务。业务应用系统包含故障计算服务、定值整定服务、仿真计算服务、任务调度服务、消息服务、工作流服务、基础业务服务、报表服务、虚拟文件服务等;图形应用系统包含专题图服务、查询定位服务、拓扑分析服务等功能。业务应用系统与图形应用系统利用应用平台对数据展开访问和对底层的数据库进行相互的交换。
        3.3 继电保护表现层
        继电保护全过程管理系统的表现层分为C/S和B/S模式。C/S客户端主要由系统管理员和专职人员使用,基于统一的客户端框架,可实现电网图形编辑、基本数据维护和组织结构及权限维护等高级应用功能。C/S客户端无需配置数据库软件,只需初次安装应用平台客户端,能以HTTP通信方式访问远程应用服务,并可自动升级。B/S客户端为最终用户提供了日常工作中表单填写、流程处理、统计查询、图形浏览等界面,可实现绝大多数业务应用功能。
        4 继电保护系统标准化设计关键技术
        4.1 数学模型的自动生成
        在继电保护标准化系统设计中电气的连接是通过图形建模确立的,相关的软件会把电气设备抽象设定为一个端点,然后自动的拓扑分析,并且为每个支路进行编号,进而生成节点关联矩阵。上述这种方法建立得到的数学模型和应用模型是相互匹配的,此时的用户就即使没有丰富的电力系统的知识,也会进行便捷的操作。
        4.2  故障分析模型
        继电保护系统软件采用多种方法进行故障的某些分析的,通常而言利用成熟的节点来对节点阻抗进行计算,在一些特别的情况之下会运用节点导纳或者是稀疏法,运用不同的故障模型分析的方法建立综合故障分析平台。可在各种运行方式下对电网内各种位置、各种类型的故障继续计算,输出的计算量包括故障点和全网各支路的电气量,电气量的类型包括全电压、全电流、序分量等,除此之外还会计算出整个电力网络的母线等值阻抗。
        4.3  整定计算
        在电力系统中通常会存在各种各样的故障,因此继电保护系统的种类也是各种各样的,那么其进行整定保护所采用的原理也是不相同的。同时在电力系统低压保护的型号选择上会出现各种型号,它们的更新换代的速度也比较快,为了应对这些因素,在继电保护标准化设计系统中采用“专家系统”技术。创新建立了一个标准的继电保护知识体系,这样一来在保护、整定原则计算、整定公式上多层次的描述具体保护过程。
        5 继电保护标准化设计系统应用例子
        系统开发完成后,在进行应用性测试。某公司有自备发电机组12台,经升压后接入110kV变电站,110kV升压站7座,110kV线路23条。首先根据本单位的实际情况建立了电网的一次电气模型和保护二次模型;利用软件提供的故障分析功能对全网各母线处的短路故障进行了计算和校验,结果与人工方法计算的结果吻合,全网各母线等值阻抗计算结果也与以往全部一致;继电保护装置管理和定值单管理,符合现场实际。系统对继电保护专业的利用系统提供的整定计算功能对全网主设备保护和厂用电保护全部进行了整定计算,形成的计算书过程详尽,结果正确。总而言之,系统的功能覆盖了电网继电保护专业的全过程的应用。
        6 结束语
        本文对继电保护标准化过程进行设计,实现了继电保护专业的高级应用,有力地支撑了继电保护工作。提高现场继电保护专业整定计算工作和管理工作的自动化水平,改善了继电保护专业工作的局面,提高继电保护专业整定计算工作的准确性、快速性,推动新技术在电力系统中的应用。
        参考文献:
        [1]徐驰.继电保护设备管理信息系统的开发与应用[J].电力系统自动化,2004.
        [2]宋福海,黄巍,卓枕警.继电保护故障信息系统的实用化建设[J].福建电力与电工,2008.