王 祎， 胡鐵軍，范黎敏， 李雪冬，鄭 朋

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315000；2.北京中恒博瑞數(shù)字電力科技有限公司，北京 100085）

地縣一體化繼電保護(hù)定值在線校核系統(tǒng)的研究及應(yīng)用

王 祎1， 胡鐵軍1，范黎敏1， 李雪冬2，鄭 朋2

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315000；2.北京中恒博瑞數(shù)字電力科技有限公司，北京 100085）

電網(wǎng)實時復(fù)雜的運(yùn)行方式使得傳統(tǒng)的定值校核方法存在某些特定情況下定值性能降低的情況；定值采用縣調(diào)計算、地調(diào)復(fù)核的應(yīng)用模式，地縣間交界的定值性能需要有一定的手段進(jìn)行評估。為了解決上述問題，研究了基于地縣一體化繼電保護(hù)定值在線校核系統(tǒng)實現(xiàn)方案。在介紹地縣一體化繼電保護(hù)定值在線校核系統(tǒng)功能體系和定值在線校核數(shù)據(jù)源獲取的基礎(chǔ)上，提出了地縣一體化交界定值在線校核的策略，重點(diǎn)介紹了地縣交界面的智能識別、校核原則設(shè)計以及校核原則的智能選擇。以寧波電網(wǎng)為例，驗證了在線校核系統(tǒng)的正確性及實用性。

繼電保護(hù)；在線校核；一體化；交界面

0 引言

繼電保護(hù)作為電網(wǎng)的第一道防線，對電網(wǎng)安全運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。國外多次大停電事故所暴露出的問題，充分說明調(diào)度人員隨時掌握繼電保護(hù)動作行為的重要性。為滿足電網(wǎng)快速發(fā)展及智能電網(wǎng)建設(shè)的需求，提高調(diào)度對繼電保護(hù)動作行為的掌控能力，提出了繼電保護(hù)定值在線校核及預(yù)警應(yīng)用的要求。

繼電保護(hù)定值在線校核，意在評估實時定值性能，分析靈敏性、選擇性是否滿足要求。目前，繼電保護(hù)裝置的定值是根據(jù)電網(wǎng)特定的運(yùn)行方式獲取的，在電網(wǎng)運(yùn)行中裝置保護(hù)定值保持不變，而實際運(yùn)行方式是不斷變化的。當(dāng)運(yùn)行方式發(fā)生變化時，繼電保護(hù)的定值仍應(yīng)能滿足可靠性、靈敏度和選擇性的要求。如不能繼續(xù)滿足要求，就要對定值進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，否則就會造成保護(hù)裝置的誤動或拒動。

結(jié)合寧波電網(wǎng)的實際運(yùn)行情況，地調(diào)和縣調(diào)的保護(hù)裝置定值由各自的調(diào)度單位獨(dú)自管理維護(hù)，但交界面處各裝置定值又要考慮其選擇性，這是地、縣定值統(tǒng)一在線校核中的難點(diǎn)。

針對上述問題，重點(diǎn)研究了地、縣一體化交界面繼電保護(hù)定值在線校核系統(tǒng)（簡稱在線校核系統(tǒng)）的實施策略，詳述了地縣交界面的智能識別、校核原則設(shè)計以及智能選擇。

1 在線校核系統(tǒng)功能體系

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

在線校核系統(tǒng)根據(jù)裝置保護(hù)定值，按設(shè)定的校核原則，利用獲取的實時數(shù)據(jù)對裝置保護(hù)定值進(jìn)行校核，實現(xiàn)在線校核應(yīng)用。

如圖1所示，在線校核系統(tǒng)的主要功能架構(gòu)分為系統(tǒng)數(shù)據(jù)、在線校核和結(jié)果顯示三大部分。系統(tǒng)基于EMS（電能管理系統(tǒng)）獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)信息，對裝置繼電保護(hù)定值進(jìn)行實時的校核，并按校核類型分析處理校核結(jié)果，以不同的形式給出直觀顯示。

圖1 總體架構(gòu)

1.2 系統(tǒng)參數(shù)獲取

EMS系統(tǒng)輸出CIM_E模型文件、CIM_G格式圖形規(guī)范的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)文件，在線校核系統(tǒng)根據(jù)接收的這些數(shù)據(jù)文件，得到當(dāng)前電網(wǎng)的實時模型，解析獲得各電氣元件的參數(shù)信息，生成當(dāng)前電網(wǎng)的物理拓?fù)?，并進(jìn)行在線校核應(yīng)用。

對于系統(tǒng)設(shè)備基本參數(shù)等靜態(tài)數(shù)據(jù)，設(shè)備投入運(yùn)行后，信息不會發(fā)生變化或變化周期較長，可按實際需要有選擇性地獲取此部分信息。

對于運(yùn)行方式信息，則必須保證數(shù)據(jù)的實時性，只有保證了運(yùn)行方式的實時性，在線校核才有意義。對此在線校核系統(tǒng)支持自動獲取從EMS系統(tǒng)輸出的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，可設(shè)置獲取周期，以滿足在線校核對數(shù)據(jù)信息實時性的要求；也可手動觸發(fā)，根據(jù)需要獲取當(dāng)前時刻EMS系統(tǒng)輸出的實時數(shù)據(jù)。通過以上2種獲取數(shù)據(jù)手段，滿足了數(shù)據(jù)實時性的要求。

1.3 在線校核

在線校核系統(tǒng)支持從EMS系統(tǒng)獲取保護(hù)運(yùn)行定值信息，同時亦可獨(dú)立維護(hù)裝置保護(hù)定值信息。

途徑一：以指定的CIM_E模型文件從EMS系統(tǒng)獲取保護(hù)運(yùn)行定值信息，按設(shè)備名稱、裝置名稱、安裝位置進(jìn)行精確地匹配，解析為本系統(tǒng)可直接運(yùn)用的定值信息。

途徑二：加載本系統(tǒng)獨(dú)立維護(hù)的設(shè)備裝置保護(hù)定值信息，按設(shè)備、裝置名稱及安裝位置，將定值信息從數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器中導(dǎo)出，并整理為可直接應(yīng)用的定值緩存信息。

根據(jù)獲取的實時設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行方式信息等，設(shè)置不同的故障類型進(jìn)行故障計算，為校核變量的提取提供實時的計算結(jié)果，以保證校核結(jié)果的實時性。結(jié)合校核原則對不同的定值項進(jìn)行校核，如校核定值的可靠性、靈敏性和選擇性等，記錄校核結(jié)果，并分析保護(hù)定值的各種性能是否滿足要求。

1.4 校核結(jié)果的顯示

此功能設(shè)計主要是對校核結(jié)果進(jìn)行分析歸類，將最終的校核結(jié)果，以列表、柱狀圖、曲線圖等圖元化形式進(jìn)行直觀地顯示。對不同的校核結(jié)果，按與校核值的偏差程度，劃分為滿足校核要求、普通告警、嚴(yán)重告警和緊急告警等不同的校核級別。

在主接線圖上，按不同的校核級別給廠站渲染不同的顏色，實時實現(xiàn)保護(hù)定值的校驗和結(jié)果發(fā)布，因此各顯示圖元是實時變化的。所以可直接通過廠站顏色的不同和變化情況看出站內(nèi)裝置保護(hù)定值是否需要調(diào)整。

2 交界面智能識別

2.1 地縣交界面定義

如果某條線路的所屬公司為地調(diào)（或者縣調(diào)），然而其管轄公司卻是縣調(diào)（或者地調(diào)），即：該線路的所屬公司與管轄公司不同時，定義此線路為地、縣的交界線，見圖2。

圖2 交界面示意

在交界線的基礎(chǔ)上，交界線與交界線兩端所端接的電氣設(shè)備（主要是變壓器）共同構(gòu)成地縣的交界面。交界面是地調(diào)和縣調(diào)的橋梁，亦是定值在線校核的重中之重。

2.2 邊界線的判斷

在線校核系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取中，對不同調(diào)度單位所管轄的電氣設(shè)備，有不同的公司屬性。公司屬性的不同為交界面的智能識別提供了依據(jù)。系統(tǒng)以不同單位間輸電線路為突破口，根據(jù)生成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)物理拓?fù)潢P(guān)系，查找當(dāng)前線路上、下級所連接的供電、輸電設(shè)備。畫出地縣交界面，整定計算需考慮配合關(guān)系的電氣設(shè)備的保護(hù)定值。

根據(jù)從EMS系統(tǒng)獲取的實時電氣設(shè)備信息，按設(shè)備所屬類型，辨別出當(dāng)前電網(wǎng)中的輸電線路狀況，判斷其首末廠站所屬，當(dāng)首廠站與末廠站分屬不同的調(diào)度時，認(rèn)定當(dāng)前線路為邊界線，判斷邏輯見圖3。

2.3 設(shè)備智能識別

根據(jù)當(dāng)前識別的邊界線，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)，及物理拓?fù)潢P(guān)系，分別獲取首、末廠站內(nèi)邊界線所連母線，即當(dāng)前邊界線的首端母線與末端母線。以端接母線為中介，獲得當(dāng)前母線所連接的其他設(shè)備，即邊界線上、下級所連設(shè)備，也就是繼電保護(hù)整定定值要與邊界線保護(hù)定值相互配合的電氣設(shè)備。

根據(jù)邊界線及上述確定的上、下一級范圍內(nèi)，進(jìn)行定值配合的設(shè)備需明確交界面的定義，及不同設(shè)備之間的配合關(guān)系。

如圖2所示，大電源供電時，電能由地調(diào)廠站輸向縣調(diào)廠站，此時按電流走向，存在兩處配合，分別為220 kV廠站的變壓器中（低）側(cè)（A處）與邊界線（B處）的配合，以及邊界線（B處）與110 kV廠站中變壓器高壓側(cè)（D處）的配合；反之小電源供電，按電流走向也存在兩處配合，分別是縣調(diào)的高壓側(cè)（D處）與交界線（C處）配合，以及交界線的（C處）與地調(diào)變壓器的低（中）壓側(cè)（A處）配合。

圖3 邊界線的判斷

3 交界面校核原則設(shè)計

3.1 變壓器與線路的配合

以大電源供電狀態(tài)為例，如圖2所示，A表示220 kV變壓器的中壓側(cè)，在線校核系統(tǒng)通過對交界面設(shè)備連接的智能分析，為中壓側(cè)保護(hù)加載與出線保護(hù)B的配合原則。以過流保護(hù)為例，加載原則描述為與本側(cè)出線過流Ⅲ段配合。

與定值配合的關(guān)系式為：

式中：IdzⅢ為本側(cè)過流Ⅲ段定值；Kk為可靠系數(shù)，默認(rèn)取值1.2；Kfz為對本側(cè)出線最大助正序增系數(shù)為本側(cè)出線過流Ⅲ段定值。

與時間配合的關(guān)系式為：

式中：TbⅢ為本側(cè)出線過流Ⅲ段時間定值；Ta為變壓器過流保護(hù)時間定值。

3.2 線路與變壓器的配合

電流由線路流向受端變壓器時，為B加載與相鄰變壓器（D處）的配合原則。以零序電流保護(hù)為例，加載原則描述為與相鄰變壓器零序過流Ⅰ段時間（時限3）配合。

與定值配合的關(guān)系式：

式中：IdzⅡ為本側(cè)零序保護(hù)Ⅱ段定值；Kk為可靠系數(shù)，默認(rèn)取值1.2；Kfz為對相鄰變壓器最大助零序增系數(shù)；IdzⅠ為相鄰變壓器零序過流Ⅰ段定值。

與時間配合的關(guān)系式：

式中：TbⅠ為相鄰變壓器零序過流保護(hù)Ⅰ段時間定值；Td為線路零序電流保護(hù)時間定值。

3.3 選擇性原則的應(yīng)用

以220 kV變壓器的中壓側(cè)與其出線的配合關(guān)系為例，說明選擇性原則在定值校核過程中的應(yīng)用。選擇性校核包含了定值配合和時間配合兩方面的內(nèi)容。

定值的選擇性配合要求：由式（1），可見過流保護(hù)A的電流保護(hù)定值要大于或等于B保護(hù)定值折算到A處的定值，說明A的保護(hù)范圍不能超出B過流Ⅲ段的保護(hù)范圍。這就保證了在B過流Ⅲ段保護(hù)范圍外故障，保護(hù)A不會發(fā)生動作，只有在B過流Ⅲ段保護(hù)范圍內(nèi)故障時，A才有可能動作。

時間的選擇性配合要求：由式（2），可見過流保護(hù)A的時間定值大于B過流Ⅲ段保護(hù)的時間定值，動作時間比B保護(hù)時間延長一個時間級差。這就保證了只有B拒動時，A才能動作。

由此可見，定值保護(hù)范圍和動作時間都滿足要求時，在B過流Ⅲ段保護(hù)內(nèi)發(fā)生故障時，先由B動作，只有B拒動時才由A動作切除故障源，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行，實現(xiàn)繼電保護(hù)的選擇性，否則認(rèn)為A的保護(hù)定值不滿足選擇性的要求。

4 應(yīng)用案例

以寧波電網(wǎng)為例，運(yùn)用在線校核系統(tǒng)進(jìn)行校核的范圍包括：寧波電網(wǎng)6個500 kV變電站的220 kV終端線路保護(hù)裝置，45個220 kV變電站和182個110 kV變電站的10 kV及以上電壓等級繼電保護(hù)裝置。

通過在線校核系統(tǒng)可校驗線路保護(hù)、變壓器保護(hù)等主要繼電保護(hù)裝置定值的適應(yīng)性，包括啟動值、靈敏性、選擇性、可靠性等。2015年1月10日某時刻對寧波電網(wǎng)進(jìn)行了在線校核，校核指標(biāo)如表1所示。

表1 寧波電網(wǎng)保護(hù)裝置在線校核指標(biāo)

從校核結(jié)果可以看出：當(dāng)前繼電保護(hù)裝置的定值基本滿足電網(wǎng)當(dāng)前的運(yùn)行方式。

為了驗證在線校核系統(tǒng)的正確性，人為將220 kV慈溪變電站慈擔(dān)1382線相間距離Ⅱ段定值由原來的3.25調(diào)小為2.1，通過在線評估校驗該定值的性能變化。調(diào)整前后220 kV慈溪變電站內(nèi)校核指標(biāo)如表2所示。

表2 220 kV慈溪變電站內(nèi)定值調(diào)整前后校核指標(biāo)

通過表2可見，220 kV慈溪變站內(nèi)保護(hù)定值的靈敏性合格率由99.7%降低為97.5%，同時在線校核系統(tǒng)對220 kV慈溪變電站標(biāo)有告警，原因為慈擔(dān)1382保護(hù)定值的靈敏性不滿足要求。

5 結(jié)語

在線校核系統(tǒng)基于EMS系統(tǒng)獲取的電網(wǎng)實時運(yùn)行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了繼電保護(hù)定值的實時校驗和結(jié)果發(fā)布。在線校核系統(tǒng)結(jié)合寧波電網(wǎng)運(yùn)行的實際情況，設(shè)計開發(fā)了針對地縣交界面的智能校核，使繼電保護(hù)的選擇性得到了有力的保證，為不同單位整定計算人員對交界面處保護(hù)裝置制定整定計算方式和確定整定計算結(jié)果提供參考。與此同時，在線校核系統(tǒng)提高了調(diào)度人員對保護(hù)動作行為的掌控能力，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。

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（本文編輯：陸 瑩）

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

WANG Yi1，HU Tiejun1，F(xiàn)AN 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，工程師，主要研究方向為繼電保護(hù)及自動遠(yuǎn)動技術(shù)。