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继电保护定值在线校核及预警系统的研究与实践发布时间：2022-05-08T00:54:46.285Z 来源：《福光技术》2022年9期作者：车鑫[导读] 继电保护设备定值核校直接与继电保护设备动作行为能否满足电力系统“四性”要求相关，所以继电保护定值校核及预警成为保障电力系统安全运行的关键。
本研究设计一种继电保护定值在线校核及预警系统，以期实现电力系统继电保护定值在线核校与保护连锁动作预警。
基于此，本文章对继电保护定值在线校核及预警系统的研究与实践进行探讨，以供相关从业人员参考。
车鑫大唐国际股份有限公司张家口发电厂河北省张家口市 075131摘要：继电保护设备定值核校直接与继电保护设备动作行为能否满足电力系统“四性”要求相关，所以继电保护定值校核及预警成为保障电力系统安全运行的关键。
本研究设计一种继电保护定值在线校核及预警系统，以期实现电力系统继电保护定值在线核校与保护连锁动作预警。
基于此，本文章对继电保护定值在线校核及预警系统的研究与实践进行探讨，以供相关从业人员参考。
关键词：继电保护；定值在线校核；预警系统；研究；实践引言继电保护系统作为维持电力系统安全可靠运行的第一道防线，继电保护装置的可靠、选择、速动、灵敏等动作特征能很大程度地减少事故对电力设备的损坏。
国内外无数实例证明，许多涉及停电范围较广的大型系统事故都与继电保护的不正确动作有直接或间接的关系。
因此，全方位研究电力系统在不同运行环境下的继电保护动作特性，找到合理有效的继电保护整定计算方法，对提升电力系统稳定运行具有重要意义一、继电保护的基本构成继电保护主要通过通感技术和网络技术来实现对电网系统内部的实时监控，及时地对收集信息进行整理和分析，然后将分析结果通过网络输送到控制中心，由控制中心给予及时地解决。
继电保护装置的工作原理是通过收集电网的内部信息，并将信息反馈给控制中心，然后由控制中心根据反馈信息对故障点进行及时修复，从而保证整个电网的安全运转。
试析电力系统继电保护定值的在线校核【摘要】本文主要对继电保护在线校核的概念以及相应的方法进行简要的说明与论述，并继而介绍继电保护在线校核的基本的结构、工作模式等。
【关键词】继电保护；在线校核；保护范围；选择性1、引言随着社会的发展，人们更加注重电力系统运行的安全问题，继电保护装置非常重要，在电力系统中发挥着重要的作用。
无论是国内还是国际上的一些实际事件证明，一般的，如果发生停电的范围较大，且是大型设备引起的故障，其中重要的原因就是继电保护装置设置设置不合理，没能达到相关的要求。
在实际的操作运作中，继电保护装置的定值和各项性能指标是在其不运行的状态下获得的最大值与最小值，一般在运行中不进行调整。
可是，在系统实际的运行过程中，系统的运作不断发生变化，特别是在比较特殊的运作情况下，系统中设定的一些固定的标准与数据有可能不够灵敏，同时也不符合当时的运行状况，这样就有可能增加发生安全隐患的可能。
数据或者标准如果不能及时调整或者变化，就有可能发生更大规模的停电事故。
所以，要真正保证电力系统安全有序的运行，我们引进与采用了在线校核的方式与程序。
所谓的在线校核就是指以实际的运行数据与依据，对实时的运行状况进行针对性的保护性能的核准，从而能够保证系统运行的安全性。
随着人们生活质量的提高，人们对电力电网的质量要求也越来越高，在电力工程中已经建设了电网专有的数据传输系统和电网自动调节系统，系统能够对电网实际的运行数据与信息进行比较详细的记录与采集，从而，为在线校核准备了数据依据。
并且，当前，计算机技术水平不断提高，硬件也日益发展，这就使软件开发变得快捷且便利。
在上述这样的环境下，给在线校核提供了可靠的依据与前提，并保证了外部条件的充足。
2、在线校核的概念及其校验方法所谓的在线校核就是在电力系统的工作状态下，获取随时的运行信息与数据，对运行的系统中的各种继电保护定值的性能进行相应的实时的校验。
其校验的内容涵盖继电保护的范畴以及选择性；一旦发现不安全的因素就会发出报警信号，及时提醒技术人员作出实际的解决措施，保证整个工程的安全运行，在这种情况下，为电能调度及健康运行提供了有利的条件和因素。
试析电力系统继电保护定值的在线校核摘要：随着人们生活质量的提高，人们对电力电网的质量要求也越来越高，在电力工程中已经建设了电网专有的数据传输系统和电网自动调节系统，系统能够对电网实际的运行数据与信息进行比较详细的记录与采集，从而，为在线校核准备了数据依据。
并且，当前，计算机技术水平不断提高，硬件也日益发展，这就使软件开发变得快捷且便利。
在上述这样的环境下，给在线校核提供了可靠的依据与前提，并保证了外部条件的充足。
因此，本文对电力系统继电保护定值的在线校核进行分析讨论。
关键词：电力系统；继电保护定值；在线校核继电保护装置是电力系统最重要的二次设备之一，是电力系统安全运行的保障。
国内外无数实例证明，涉及停电范围较广的大型系统事故，大都与继电保护装置的小正确动作有直接或问接的关系。
为了进一步提高电力系统安全保障体系的可靠性，我们引入了基于故障录波器数据对定值进行在线校验的方法，即根据故障录波器测得的实时数据，对当前运行方式下的保护性能进行校核，提高系统运行的安全性。
1继电保护作用当系统出现了某些故障时，不单单是对整体或者局部的整体电网产生不良影响，持续的故障状态对于电气元件本身也有一定的损害。
继电保护装置的作用就是在故障产生的时候，通过比较判断，找出故障点，通过和断路器的配合及时有效的将故障元件切除，这样不但可以减少故障对于电网的整体影响，也可以保护元件本身。
在电力系统的被保护设备发生故障时，继电保护装置应能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，以保证无故障部分迅速恢复正常运行，并使故障元件免于继续遭受损害。
2继电保护器的定值在线校核的研究现状在进行现实操作运作时，继电保护器的定值与每一项性能指标都是在设备停止运行状态下获取的最大值和最小值，通常在运行过程中不会调整。
但是，系统在运行时会出现变化，尤其是在相对特殊的运行状况下，系统中设置的固定标注和数据缺乏灵感，不能满足运行需求，在此种情况下就很可能发生安全事故。
电力系统继电保护定值的在线校核曾耿晖，李银红，段献忠（华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉430074）摘要：为了进一步提高电力系统安全保障体系的可靠性，提出了继电保护在线校核的概念及其实现方法，其中重点阐述了线路保护选择性的校验方法，同时就在线校核系统的基本结构、工作模式等问题进行了详细探讨。
关键词：继电保护；在线校核；保护范围；选择性中图分类号：TM77文献标识码：A文章编号：l003-4897（2002）0l-0022-03l引言继电保护装置是电力系统最重要的二次设备之一，是电力系统安全运行的保障。
国内外无数实例证明［l］［2］，涉及停电范围较广的大型系统事故，大都与继电保护装置的不正确动作有直接或间接的关系。
因此，合理安排继电保护定值，提高继电保护运行管理水平，是保障电网安全运行的重要条件。
目前，继电保护装置的定值和各项性能指标是在离线状态下根据系统的最大运行方式和最小运行方式获得的，在系统运行中保持不变。
但是，在系统实际运行中，其运行方式是不断变化的，当系统处于某些特殊的运行状态时，系统中部分保护的定值可能不能满足灵敏度和选择性的要求，存在保护误动的事故隐患，如果不能及时发现并进行调整，可能造成大范围的停电事故。
为了进一步提高电力系统安全保障体系的可靠性，我们引入了在线校核的概念。
在线校核即利用电力系统实时数据，对当前运行方式下保护性能进行校核，提高系统运行的安全性。
现阶段，为了适应电力工业的发展和电网运行的需要，电力系统建设发展了电网专用数据传送通道和电网调度自动化系统，电网运行实时信息能够有效和准确的采集，为在线校核提供了系统运行数据。
同时，计算机软硬件水平的飞速发展，大大简化了各类应用软件的开发。
在这样的时代背景下，在线校核系统的开发已经具备了所需的外部条件。
本文提出了继电保护在线校核的概念和校验方法，并对在线校核系统的基本结构、工作模式等问题进行了初步探讨。
2在线校核的概念及其校验方法在线校核是获取电力系统实时数据，对当前系统中各种继电保护定值的性能进行在线校验的过程。
基于电网实时信息的继电保护定值在线校核系统的应用研究传统的继电保护定值“离线整定，在线运行”的模式，已不能满足现代电网安全稳定运行的需要。
本文面向智能电网、基于电网实时数据对继电保护定值在线校核系统进行研究，并完成系统设计和开发。
介绍了定值在线校核系统的功能设计和划分，给出定值在线校核系统的硬件和软件设计系统图，说明了EMS实时数据的获取和处理方法、定值校核原则，给出主校核程序的流程图。
重点建立了“预想事故集”，并依此进行故障和校核计算，提出并分析研究保护定值的“安全水平”。
所开发的系统，经在某地区电网的实际运行，效果良好。
标签：继电保护；定值；在线校核；事故预想；安全水平0 引言随着特高压直流、交流输电工程的相继投运、风电、光伏发电等分布式电源的大规模接入、大量电力电子设备的使用，使我国电网总规模极其庞大、电网拓扑结构特别复杂，电网的安全稳定运行面临严峻挑战。
在这样的大背景下，电力系统继电保护定值的传统“离线整定计算，在线运行”模式弊端凸显，已不能适应现代电网安全可靠运行的需要。
现代计算机和通信技术的长足进步，为继电保护定值的在线整定计算和校核提供了技术基础。
目前，已有研究人员就保护定值在线校核进行了尝试性的研究和开发工作，并取得了有借鉴和参考意义的成果[1-2]。
在文献[3]中，王增平等人依托故障信息系统或定值整定通信单元建立了远方定值自动整定系统，可完成定值单内容的解析和比对，通过远程下发装置定值修改命令实现在线整定，并依照电力系统信息安全防护规定，建立了E语言格式的定值单描述规范。
但是，该文的研究工作，没有涉及到与EMS接口以获取电网实时信息的问题。
文献[4]中，陶佳燕的研究工作，重点涉及了进行继电保护定值在线校核时，与EMS的实时数据匹配问题，并且对断点问题进行了研究。
1 在线校核系统1.1 关于在线校核继电保护定值在线校核系统过专门的数据接口，从SCADA/EMS系统获取电网的实时运行参数，并建立实时计算模型，对当前运行的保护定值的在各种恶劣工况下的灵敏性和安全裕度进行校验。
一种基于分项综合指标继电保护定值在线校核的新方法孙冬;薛勇【摘要】为了更好地解决继电保护定值可靠性的问题,提出了基于分项综合指标的继电保护定值在线校核方法,该方法在国家电网相关规程的基础上,将保护选择性、灵敏性和速动性分项校核,统一规划,以更好地解决地区电网结构复杂、保护配置繁多的问题,使运行维护人员得到直观的分析结果和及时的预警信息.将该方法应用到所设计的通化地区电网在线校核系统中,取得了良好的效果.【期刊名称】《电力科学与工程》【年(卷),期】2018(034)005【总页数】5页(P42-46)【关键词】分项指标;继电保护;定值在线校核【作者】孙冬;薛勇【作者单位】国网吉林省电力有限公司通化供电公司,吉林通化134001;国网吉林省电力有限公司通化供电公司,吉林通化134001【正文语种】中文【中图分类】TM730 引言继电保护可靠性的内涵包括两个方面：保护定值准确性和保护装置稳定性。
其中，保护装置的稳定性取决于保护装置本身的制造质量、保护回路的设计、运行、维护的水平，还可通过态检修技术进行提高。
而保护定值的准确性除了依赖合理的整定计算以外，还需要在线校核技术的配合。
实时的在线校核可以保证在电网运行方式变化的情况下，检验保护整定项(整定值和动作时间)，使定值仍能保持选择性、灵敏性和速动性。
上世纪70年代，我国科研人员就开始深入研究继电保护定值在线校核技术[1-3]。
当前继电保护定值在线校核较多应用配置在省级较大电网中[4]，主要偏重保护灵敏度以及距离III段避免过负荷的校核，对于小地区的复杂电网结构并不适用。
继电保护定值在线校核方法有很多其中基于故障点集的校核方法是以故障点为中心进行多项保护校核，但该方法容易出现遗漏现象；基于综合定值比较和保护范围比较的一二次系统联合仿真校核方法在全面校核定值全面性方面有欠缺[5]。
基于保护重要度的继电保护定值在线校核方法，将线路重要度等条件考虑到了校核方法中，但由于线路重要度的情况在地方电网中变化很大导致其不具备适普性[6～8]。
专利名称：一种继电保护定值在线校核的计算方法及系统专利类型：发明专利
发明人：李本瑜,石恒初,游昊,陈剑平,罗吉,翟海燕,王子琪,陈金富
申请号：CN201610965216.0
申请日：20161028
公开号：CN106530126A
公开日：
20170322
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种继电保护定值在线校核的计算方法及系统。
该并行计算方法包括：根据继电保护定值的在线校核请求，获得在线校核任务；根据继电保护定值及其所属继电保护装置的类型，以及并行计算服务器的负载，将所述在线校核任务分配至并行计算服务器中不同的计算中枢；所述继电保护装置包括线路、变压器以及母线；所述并行计算服务器根据计算参数，获得继电保护定值；根据所述继电保护定值，获得在线校核结果。
本发明通过将计算任务分配为并行任务，使得在线校核请求相关的电网运行参数能迅速获得，在不扩大问题的求解规模的情况下，提高了继电保护定值在线校核速率，有效的解决了定值在线校核中大型而复杂的计算问题。
申请人：云南电网有限责任公司,华中科技大学
地址：650041 云南省昆明市官渡区拓东路73号电力大厦
国籍：CN
代理机构：华中科技大学专利中心
代理人：朱仁玲
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第27卷 第3期2006年3月电 力 建 设Electric Power Constructi onVol.27 No.3Mar,2006电力系统继电保护中一种新型在线校核方法的研究吕 静1,陈 青1,魏 华2(1.山东大学,济南市,250061; 2.山东日照供电公司,山东省日照市,276826)[摘 要] 传统的继电保护装置的定值和各项性能指标,是在离线状态下根据系统的最大运行方式和最小运行方式获得的,在系统运行中保持不变。
当系统处于某些特殊的运行状态时,存在保护误动的事故隐患。
基于故障录波数据对保护定值进行在线校核的在线校核系统,为运行人员(或整定人员)提供参考依据,可提高电力系统安全保障体系的安全性。
其进一步的发展方向是在线整定系统的实用化。
[关键词] 继电保护 在线校核 故障录波数据 整定计算中图分类号:T M77 文献标识码:B 文章编号:1000-7229(2006)03-0063-03Study on A Ne w On-line Check Method in Relay Pr otecti on of Power SystemLüJ ing1,Chen Q ing1,W ei Hua2(1.Shandong University,Jinan City,250061; 2.Shandong R izhao Power Supp ly Company,R izhao City Shandong Pr ovince,276826)[Abstract] The settings and all perfor mance indexes of traditi onal relay p r otecti on are obtained under off-line according t o the maxi m um and m ini m um operati on modes,which are the constant values in operati on of the syste m.W hile the system is under certain s pecial operati on condi2 ti ons,the hidden failure of p r otecti on m is-operati on will be exists.The on-line check system based on failure wave recording data f or check of the p r otecti on settings will offer the reference t o operat ors(or setting operat or)t o i m p r ove the safety of the power system.A further p r ogress of the method will be p ractical f or the on-line setting system.[Keywords] relay p r otecti on;on-line check;failure wave recording data;setting calculati on1 问题的提出传统的继电保护装置的定值和各项性能指标,是在离线状态下根据系统的最大运行方式和最小运行方式获得的,在系统运行中保持不变。
但是,在系统实际运行中,其运行方式是在不断变化的。
当系统处于某些特殊的运行状态时,系统中部分保护的定值可能不满足灵敏度和选择性的要求,存在保护误动的事故隐患。
如果不能及时发现并进行调整,可能会造成大范围的停电事故。
因此,我们要对系统定值进行校验。
近几年来,故障录波器在电网中广泛使用,在电力系统发生故障时,保护和故障录波器均具备了以数据方式向电网调度中心传输故障信息的可能。
故障信息管理系统的提出,就是为了提高电网安全运行的调度系统信息化、智能化水平,在电网发生故障时,为调度提供实时故障信息,有效地快速恢复系统。
为了进一步提高电力系统安全保障体系的可靠性,我们引入了基于故障录波器数据对定值进行在线校验的方法,即根据故障录波器测得的实时数据,对当前运行方式下的保护性能进行校核,提高系统运行的安全性,同时对这种在线校核系统的基本结构、工作模式等问题进行初步探讨。
2 在线校核系统在线校核是为了获取电力系统实时数据,对当前系统中各种继电保护的定值和性能进行在线校验的过程。
在线校核系统是根据故障录波器采集的电力系统实时数据(包括系统拓扑结构、系统运行方式、保护配置、定值等),实时判别系统所有保护的性能,对保护定值进行校验,看其是否满足当前运行方式下所要求的灵敏度,并同时对其进行在线整定。
3 系统的构成方案3.1 系统要解决的问题将变电站内微机保护、自动装置、故障录波器等收稿日期:2005-11-29・56・电 力 建 设第27卷输出的各种信息集中、分类处理,以满足调度中心对电网正常运行及故障情况下各种信息的需求。
在调度中心侧,具备保护设备管理及故障计算、整定计算、故障测距、录波数据分析等故障综合分析处理功能,实现继电保护运行、管理的网络化和自动化。
3.2 功能要求3.2.1 系统应借助广域通信网络,采集、获取电网的实时运行信息,在线计算、校核保护装置的定值。
在条件允许的情况下,可实现在线修改保护定值、选择保护装置的投停,以适应运行方式的要求,保证保护装置在各种运行方式下的选择性、可靠性和灵敏性。
3.2.2 优化整定值。
系统应借助整定程序来优化电网各级保护装置的整定值,使整个电网的保护定值更加合理。
3.2.3 研究现场实时数据的传送方式。
实现保护装置的自适应功能,需要范围广泛的大量现场实时数据支持,应根据继电保护装置的特点和当前电力系统通信技术的现状,研究、确定可靠获取和传送这些数据的方式。
3.2.4 利用GPS 对各保护、自动装置及故障录波器等进行对时。
3.3 系统的结构3.3.1 系统由多个子系统组成,形成一个完整的分层、分布式结构,如图1所示。
图中虚线左边的系统主要负责监视、采集站内各保护装置、自动装置、直流系统以及故障录波器的运行状态、告警信息、动作信息和相应的故障录波数据,将获得的信息根据优先级别和不同的使用对象,经数据通道传输至当地监控系统、集控中心等主要站点。
这个系统将采集来的信息根据其应用范围,进行转换。
图1 系统结构图3.3.2 保护管理机采用工控机组成,在物理连线上支持RS -232,RS -485,以太网等方式与保护装置、自动装置、录波器等相连,将各种设备的数据转换成统一的数据格式。
对于非微机保护,可通过测控装置将非微机保护的结点信号收集到保护管理机中。
3.3.3 故障录波器对接收到的故障信息再进行数据转换,使其能够适应后面整定计算程序的需要。
整定计算系统根据当前故障的运行方式以及测得的故障信息进行计算,对保护定值进行校验。
3.3.4 保护管理机利用接收到的GPS 对时信号,对全站保护、自动装置、故障录波器进行广播对时,实现时间同步。
3.3.5 通信服务器完成主系统和下面各子系统之间的通信和数据交换功能,采用双机备用的方式。
4 系统的关键技术4.1 信息分类电网发生故障时,如果所有的报警信息都不加区分地显示在调度人员面前,调度人员根本无法迅速对故障做出处理决策。
必须按照自检信息、保护事件、故障报告、保护定值、模拟量、开关量、脉冲量、录波数据等信息类型,对搜集的数据进行合理分类,并根据故障信息的类别而组成不同的信息表,使调度人员一目了然地了解故障信息。
4.2 系统的主要应用模块4.2.1 录波数据分析模块该模块具有综合计算分析功能,可根据录波数据对故障时的模拟量等信息进行任意组合分析:对称分量分析可得到正、负、零序分量的大小和相位,并能逐点显示故障前后各分量电压、电流的变化量;谐波分析包括基波和各高次谐波的电压、电流、有功和无功功率的分析,可以分别显示各个波形,并计算各次谐波量的有效值、峰值以及瞬时值等;阻抗分析能求出阻抗,并画出阻抗矢量图;频率分析能显示和分析瞬时功率、平均功率、频率变化等波形。
4.2.2 短路计算模块短路计算是继电保护整定计算和定值校核的基础,本模块能实现系统各种简单故障、任意复杂故障、各种特殊网络结构下的故障、直流系统各种典型故障及任意规模电网的故障计算。
4.2.3 整定计算和定值校核模块整定计算模块能完成对电网、变电站所装设的继电保护设备的整定计算。
整定计算过程结束后,可根据计算结果数据库扫描需要更改定值的保护装置,并自动生成定值通知单,定值通知单可以以word 文档或超文本格式输出。
定值校核模块利用给定系统的运行数据(包括・66・第3期电力系统继电保护中一种新型在线校核方法的研究基本参数和状态参数),校核线路保护定值是否能满足某些系统特定运行方式的需要,包括定值是否满足灵敏度和选择性的要求。
4.2.4 故障综合统计及装置动作行为分析模块故障综合统计模块的功能:对于关心区域内发生故障的次数,能够按时间,按局、站、厂进行统计,并提供各种查询和检索功能。
能方便地进行不同条件的查询,可以地区名、厂站名、设备名称、线路编号和时间为关键词查询相关的故障信息以及对应的录波信息,并输出查询结果的报表,以及实现查询后的转存备份、统计分析、打印历史纪录等工作。
并可统计保护正确动作率,可以用于上报和存档。
装置动作行为分析模块综合所有的故障信息,评判保护动作、断路器工作及重合闸工作的正确性,真实记录保护装置存在的问题,并给出相应的处理措施,为保护装置的管理(如检修等)提供参考依据。
4.2.5 设备基本信息和运行信息管理模块本模块提供全图形化的设备管理,并具备对保护的运行信息进行查询、统计以及事件提示、报警等功能。
4.3 全系统的时钟同步系统必须利用GPS定时对所有设备精确对时,实现全网数据时钟统一。
5 系统的工作模式系统工作于在线模式,可以作为电力系统运行状况实时检测的一部分。
在线模式下,系统的状态参数为电力系统实时运行数据。
系统实时实现保护定值的校验和结果发布,可以作为调度人员制定正常运行方案及故障发生时紧急处理的决策参考。
此外,系统还可以工作于离线模式,此时系统的状态参数由用户任意给定,系统可以离线对用户给定的保护定值进行判断,确定所给保护定值的合理性。
此功能可以实现整定计算工作中的定值校验功能,亦可作为整定计算工作人员的训练工具。
6 结束语随着信息技术和网络技术的进一步发展和电力系统的逐步数字化,在线校核系统的研制已经具备了条件。
同时,在线校核系统的研制还应注意以下问题:(1)在线校核系统可以成为E MS系统的组成部分,其数据来自E MS系统,其校核结果也将发布到E MS系统中,为调度运行人员实时决策提供保护运行信息。
