火力發(fā)電技術(shù)研究院 李 哲 趙梓邑

繼電保護(hù)裝置是發(fā)電廠的重要組成之一，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要,為了保證繼電保護(hù)裝置能夠正確發(fā)揮作用，按照規(guī)定需定期對(duì)繼電保護(hù)定值進(jìn)行整定校核計(jì)算。為保證整定工作的正確性和準(zhǔn)確性，在每次整定工作開(kāi)展前需收集系統(tǒng)歸算阻抗變化、發(fā)電廠內(nèi)部運(yùn)行方式變化、設(shè)備變更、保護(hù)改造等因素，進(jìn)行全面的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、計(jì)算，形成整定計(jì)算書(shū)、通知單并進(jìn)行必要的校驗(yàn)及審核，最后將整個(gè)工作歸檔記錄管理。目前整定計(jì)算書(shū)、通知單的形成主要依靠電網(wǎng)拓?fù)洹⑷斯び?jì)算方式開(kāi)展，存在著工作量大、效率低、易出錯(cuò)和整定計(jì)算不規(guī)范等問(wèn)題，為此需相關(guān)軟件系統(tǒng)介入來(lái)加強(qiáng)對(duì)整定工作的管理。

1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

基于SVG 的矢量圖形在線展示。采用SVG格式對(duì)電廠拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行在線展示，可實(shí)現(xiàn)矢量縮放并能對(duì)所有設(shè)備信息實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)。提供可視化建模方式，基于發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、刀閘、電動(dòng)機(jī)、系統(tǒng)等值電源等電力標(biāo)準(zhǔn)圖元，實(shí)現(xiàn)在線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的更新與維護(hù)。拓?fù)錁?gòu)建有兩種方式，通過(guò)指定發(fā)電廠拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)鍵要素，如接線方式、機(jī)組數(shù)量、勵(lì)磁方式等，系統(tǒng)自動(dòng)繪制整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；或通過(guò)拖拽標(biāo)準(zhǔn)圖元手動(dòng)繪制拓?fù)鋱D；編輯過(guò)程提供標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則校驗(yàn)及連接異常的提示，以及能夠?qū)С鐾負(fù)渚W(wǎng)表文件和符合SVG 規(guī)范的模型文件。

基于模型、模板的數(shù)據(jù)展示和輸出。電廠拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用網(wǎng)表進(jìn)行數(shù)字化存儲(chǔ)，并采用矩陣變換模型實(shí)現(xiàn)所有開(kāi)關(guān)開(kāi)閉模式下路徑模式獲取，實(shí)現(xiàn)短路電流計(jì)算。整定報(bào)告采用Office VBA 技術(shù)，按照預(yù)定義整定報(bào)告模板，渲染整定計(jì)算過(guò)程數(shù)據(jù)、圖文，生成規(guī)范化整定報(bào)告和定值通知單。整定報(bào)告中數(shù)學(xué)公式管理基于MathML,采用JavaScript、DOM 等技術(shù)及MathJax 數(shù)學(xué)符號(hào)渲染引擎來(lái)展示，編輯規(guī)范采用LaTeX 排版系統(tǒng)，公式多種展示格式的存儲(chǔ)，友好的支持了web 端和office 文檔的展示。采用Lucene 搜索引擎實(shí)現(xiàn)平臺(tái)內(nèi)資源檢索，并按照分類、標(biāo)簽等技術(shù)實(shí)現(xiàn)多維度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)展示。

面向SOA 架構(gòu)的整定算法集成。對(duì)短路電流和整定計(jì)算算法進(jìn)行服務(wù)封裝并進(jìn)行版本化管理，實(shí)現(xiàn)算法的安全可控、可升級(jí)與擴(kuò)展，為專業(yè)人員提供算法管理。根據(jù)發(fā)電廠電氣設(shè)備的保護(hù)原理，系統(tǒng)配置出不同保護(hù)方案。接線方式、設(shè)備、保護(hù)裝置變更后，用戶進(jìn)行相關(guān)的配置調(diào)整即可生成一種新的保護(hù)方案。系統(tǒng)根據(jù)用戶配置展示各種原理保護(hù)的整定交互頁(yè)面，同時(shí)提供在線幫助，方便用戶了解整定原理和整定過(guò)程，并以整定計(jì)算書(shū)和定值單形式將整定過(guò)程完整記錄。

2 總體功能

2.1 總體應(yīng)用模式

管理人員通過(guò)系統(tǒng)管理設(shè)備信息、設(shè)備廠家信息、保護(hù)裝置等基礎(chǔ)信息。整定人員對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等進(jìn)行維護(hù)與更新，并按規(guī)定開(kāi)啟整定任務(wù)，系統(tǒng)調(diào)用整定計(jì)算服務(wù)完成整定計(jì)算，生成整定報(bào)告與定值通知單，經(jīng)相關(guān)負(fù)責(zé)人審核確認(rèn)后，將整定通知單下發(fā)至發(fā)電廠運(yùn)維部門(mén)。

2.2 功能模塊

2.2.1 拓?fù)浣?/p>

拓?fù)淠Ｐ蜆?gòu)建。圖形建模是可視化編程的一種體現(xiàn)，通過(guò)圖形操作界面輸入電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)參數(shù)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)需要建立相應(yīng)的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型。圖形建模是實(shí)現(xiàn)可視化的故障分析和保護(hù)整定計(jì)算的基礎(chǔ)。拓?fù)浣＝缑姘üδ軈^(qū)、工具欄區(qū)、工作區(qū)及圖層關(guān)系展示區(qū)等；拓?fù)鋵蛹?jí)管理。有層級(jí)需求的模型構(gòu)建能夠?qū)崿F(xiàn)逐層構(gòu)建，并能清晰的展示出各層級(jí)之間的關(guān)系和各層級(jí)中設(shè)備之間的關(guān)系；拓?fù)淠Ｐ驼故?。提供完整的拓?fù)淠Ｐ驼故緟^(qū)域，能夠清晰的顯示出發(fā)電廠拓?fù)淠Ｐ偷慕Y(jié)構(gòu)，并能夠輸出標(biāo)準(zhǔn)SVG 模板文件。展示區(qū)域提供放大、縮小、最大化、最小化等功能。無(wú)層級(jí)關(guān)系的拓?fù)淠Ｐ蛨D可以無(wú)極縮放顯示，有層級(jí)關(guān)系的拓?fù)淠Ｐ蛨D應(yīng)首先展示頂層模型圖，模型展示提供模型圖的導(dǎo)出功能。

2.2.2 整定計(jì)算

繼電保護(hù)整定過(guò)程的實(shí)質(zhì)就是如何獲得整定原則中所涉及到的數(shù)據(jù)，現(xiàn)按照數(shù)據(jù)來(lái)源介紹保護(hù)整定功能的實(shí)現(xiàn)。整定計(jì)算模塊以《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則》為整定標(biāo)準(zhǔn)，將給用戶提供一個(gè)能結(jié)合自己實(shí)際保護(hù)需要和整定經(jīng)驗(yàn)，并能方便直觀地干預(yù)整個(gè)計(jì)算過(guò)程的工作平臺(tái)，該模塊通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)與可視化的圖形建模緊密結(jié)合，并利用接口與故障分析模塊傳輸故障分析數(shù)據(jù)。

網(wǎng)表生成。用戶使用拓?fù)浣９ぞ呔幹仆負(fù)浣Y(jié)構(gòu)模型，基于設(shè)備圖元等信息構(gòu)建拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型，用戶可根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)決定的參數(shù)（如可靠系數(shù)等）由用戶選擇輸入，對(duì)選擇的范圍和一般情況進(jìn)行實(shí)時(shí)提示并給出默認(rèn)值，設(shè)備參數(shù)（如額定電流等）由程序自動(dòng)填入。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型構(gòu)建支持分層建模。首先構(gòu)建一次電路等效圖，在一次電路等效圖基礎(chǔ)上設(shè)置短路點(diǎn)及各故障點(diǎn)的保護(hù)類型，然后生成基于故障點(diǎn)的等效阻抗圖，配置完成后最終生成網(wǎng)表文件并輸出。

短路電流計(jì)算。把網(wǎng)表文件傳輸?shù)揭延械亩搪冯娏饔?jì)算模塊進(jìn)行短路電流計(jì)算，最終從短路電流計(jì)算模塊得到各故障點(diǎn)的短路電流值。

整定計(jì)算。將已獲取到的各故障點(diǎn)的短路電流和其他整定計(jì)算相關(guān)信息傳輸?shù)揭延械恼ㄓ?jì)算模塊進(jìn)行整定計(jì)算，最終從整定計(jì)算模塊得到整定計(jì)算結(jié)果。各數(shù)據(jù)間的運(yùn)算關(guān)系由程序完成，用戶只需保證所有數(shù)據(jù)都完備且有效，整定計(jì)算過(guò)程將自動(dòng)完成。

報(bào)告輸出。系統(tǒng)提供整定報(bào)告及整定通知單的生成功能，基于報(bào)告模板把整定任務(wù)相關(guān)信息及短路電流計(jì)算過(guò)程、整定計(jì)算過(guò)程和整定結(jié)果等信息自動(dòng)渲染到預(yù)定義報(bào)告模板中，整定報(bào)告是以圖文形式把整定過(guò)程記錄并形成文件保存。

2.2.3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理模塊是實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)數(shù)據(jù)的有效管理功能。提供廠家信息、設(shè)備信息、設(shè)備類型、標(biāo)準(zhǔn)圖元等的編輯、分類展示、檢索、輸入輸出等功能，并提供設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)圖元文件的上傳和導(dǎo)出功能。

2.2.4 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊主要是為系統(tǒng)運(yùn)行提供配置和管理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行支撐：組織機(jī)構(gòu)管理。提供組織機(jī)構(gòu)信息及層級(jí)關(guān)系維護(hù)和組織機(jī)構(gòu)人員組成管理；用戶信息管理。提供用戶信息的管理和維護(hù)；角色權(quán)限管理。實(shí)現(xiàn)用戶角色定義，系統(tǒng)角色維護(hù)，系統(tǒng)角色瀏覽展示，系統(tǒng)角色權(quán)限分配；數(shù)據(jù)字典管理。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)信息維護(hù)。主要包括常用選項(xiàng)管理如性別、方位等，可根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行自定義；系統(tǒng)日志管理。系統(tǒng)日志主要記錄了所有用戶登錄、操作的時(shí)間及主要內(nèi)容，為了保證系統(tǒng)的可追溯及數(shù)據(jù)恢復(fù)的比對(duì)。

3 結(jié)結(jié)

該系統(tǒng)減輕了電廠繼電保護(hù)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，能夠?qū)l(fā)電廠的繼電保護(hù)整定人員擺脫繁重的人工計(jì)算，提高了工作效率和保護(hù)裝置安全水平，降低了保護(hù)發(fā)生拒動(dòng)或誤動(dòng)的概率和繼電保護(hù)中的人為失誤，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保障。在有效提高整定工作效率的同時(shí)還加強(qiáng)了對(duì)整定工作的管理。因此，系統(tǒng)的研發(fā)是非常有必要的，具有積極的實(shí)用意義和市場(chǎng)前景。