繼電保護定值整定系統將隨著智能電網的完善實現自動化整定

電力系統現代化建設取得了豐碩成果，保護整定技術從手動逐漸發展為計算機整定管理，整定效率和準確性都大大提高，借助網絡技術，實現了保護定值的集中管理，但是電力系統發展迅速，當前地區繼電保護定值整定系統難以滿足智能電網的需求，有必要對智能電網地區繼電保護定值整定系統關鍵技術進行研究。

一、概述

（一）智能繼電保護系統現狀

電力設備長期運行過程中會逐漸老化，可能出現各種故障，導致電力中斷，甚至導致大規模電力設備線路燒損，而繼電保護系統則能夠在線路設備故障時及時切除，保護其他線路設備安全。近些年智能電網建設速度加快，更多智能化設備投入生產，電力系統運行管理功能自動化程度進一步增強，繼電保護定值整定系統正是在此基礎上發展起來，初步實現了繼電保護定值在線整定，提高了定值整定的效率和準確性，有效降低了工作人員的勞動強度。

（二）系統結構

智能電網地區繼電保護定值整定系統調度中心和變電站一次、二次設備之間借助現場總線、物聯網等通信網絡技術實現高效數據通信，采集EMS/WAMS數據，基于智能電網統一網絡平臺，進行數據采集、狀態監測、控制、閉環計算管理。系統內數據資源由數據中心進行統一編碼，同一平臺內應用系統能夠共享、互訪問數據，包括實時數據、非實時數據和關系數據等。數據中心還提供多種數據引擎，實現基本數據訪問、智能決策和可視化。繼電保護定值整定系統是智能電網系統平臺下的一個高級管理系統，具有系統拓撲感知、智能整定、定值管理、遠方定值管理、在線監測和告警等功能，滿足智能電網繼電保護設備整定與狀態檢測需求。

（三）統一建模

電網在線整定計算需要一個由電網圖形、電網一二次設備模型組成的統一電網模型，用于進行分析與整定執行。電網圖形可以從智能電網EMS獲取廠站圖與系統接線方案，通過SVG導入將圖像加載到GRS，要求導入圖形需要適當修改簡化其描述規則，按照DL5028自行替換字體、顏色。基于調度中心EMSCIM/XML模型進行電網一次設備建模，借助模型交換技術建立GRS一電網模型，全接線方式下，調度中心EMS更新CIM/XML，GRS也能夠及時更新同步。一、二次設備模型一體化建模，需要擴展CIM現有擴展類、屬性、關聯關系，并建立二次設備模型交換技術規范和基礎數據庫，確保系統滿足通用性需求。

二、繼電保護定值整定系統關鍵技術

（一）網絡拓撲自動獲取/供電方案自動生成

網絡拓撲是保護整定計算的第一步，現階段辦理維護申請是維護拓撲的主要方式，對網絡拓撲結構進行人為修改，勞動強度大，工作效率低，難以滿足智能電網繼電保護定值整定工作的智能化、自動化需求。基于智能電網綜合管理平臺，EMS/WAMS系統采集量都使用了相同的編碼方式，能夠統一共享，借助SCADA就能夠獲得繼電保護定值整定所需拓撲網絡，相關設備職責單位負責源端維護，提高系統參數的真實性。

很多地縣級電網選擇220kv電源輻射供電運行模式，所有110kv變電站都只有單一供電電源，逐漸向網絡末端延伸。調度部門每年都制定年運行方案，保證220kv變電站供電范圍供電正常。繼電保護定值整定計算同樣需要根據供電區域模式進行，為了保證系統歸算阻抗計算結果正確性，需要確定系統內部供電方案分界，自動搜索供電方案。

（二）自動解環/分界拼接

形成供電方案時，自動解環是一個關鍵環節，地縣級電力線路以同等級變電站之間多為三角環、矩形環結構，需要自動解環。首先找尋起點和環形拓撲，之后走遍環內起點和拓撲點之間所有路徑，自動解開環網，繼續向下搜索。地區網絡智能化一體化面臨著一張網拓撲共用維護、多網絡節點系統計算兩個突出問題。可以采用分層分區的思路逐步解決，根據不同調度管轄電壓等級分層，依據設備管轄邊界劃分地、縣、縣級調度分區，從而分割網絡為多個區域，不同區域邊界進行邊界網絡等值整定，整定計算系統無需在每次整定計算時都全網歸算，計算量大大減少，計算速度更快，而且分層分區還給出了明確的區、層邊界，因此可以按照用戶權限，逐層逐區形成供電方案，進行供電方案的多區域動態維護。

（三）自動整定

實現了網絡拓撲自動獲取、供電方案自動生成、自動解環和分界拼接等功能之后，系統已經具備了整定計算條件。智能電網為保護整定系統和繼電保護裝置之間提供了信息接口，智能繼電保護裝置接入網絡后，整定系統能夠通過通信接口直接獲取保護裝置參數配置，無需進行人工配置維護。至于定制單管理，當前不同生產廠家的繼電保護設備定值項目有較大的差別，因此需要分別配置整定原則，隨著智能電網建設的不斷深入，這種情況將得以改變，廠家定值項將逐漸統一，自動設定整定原則也將逐漸成為可能，最終在完全沒有人工干預的情況下自動完成繼電保護定值整定工作，生成標準定值單進行審核審批并待執行，調度員發布執行命令之后，將遠程控制重設保護定值。

GRS自動整定計算模塊在智能電網地區繼電保護定值整定系統快速整定中的應用比較成功，除了分層分區之外，還可以采用原理、裝置相結合的自動整定方案，首先整定線路保護、主變保護原理級保護定值，再進行其他元件保護的原理保護關聯裝置級整定。主變與線路保護原理級整定主要涉及到相間距離、接地距離、零序電流、變壓器閉鎖過電流等定值。所有整定操作都要生成對應計算書，再借助專家系統進行復雜裝置級整定，劃分保護系統為系統、設備、類型、功能、公式五個部分，分別提供可視化交互接口。

（四）繼電保護網絡重構/統一建模

地區網絡沒有較多分布式電源，節點數量相對較少，辦理接入申請之后方可接入電源，對相關保護進行人工調整，確保保護定值能夠滿足電源接入、退出運行方式需求。而智能電網系統內有大量分布式接入小電源，投入切出幾乎隨機，會影響系統潮流，保護裝置使用光纖保護主保護替代三段式保護，三段式保護轉為備用保護，繼電保護整定系統能夠對保護整定值進行實時調整，從而滿足分布式電源投入切出需求，進行在線配置、在線檢測，出現故障自恢復或者重新組合重構，提高繼電保護系統可靠性。