全自动保护定值验算工具的设计应用电气新

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为消除继电保护“误整定”的环节因素，提高保护定值工程计算的精准度，解决方法是设计研发一套全自动保护定值验算工具以替代人工操作。

它以EXCEL电子表格软件为平台、以基础数据库数据为内容、以保护定值生成计算程式和定值校验计算程式为核心，基础数据的维护作为定值计算的触发条件，在维护基础数据时即已自动生成精算参考值；输入现用定值数据时，即可输出对定值性能的分析评价结果。

电力系统继电保护的“误整定”体现在计算管理和现场调试两方面。其中：计算管理方面的误整定与数据隔离方式及手动计算过程不无关系，即计算所需数据相对独立，计算时根据需要取用，没有建立起关联关系；计算过程的每步操作都是人工的，即便是利用整定计算软件也是人工操控计算。

此外，计算过程所用中间数据是“四舍五入”后的近似值，多次换算后也会产生一定误差。这些问题与创新管理的时代要求差距较大，为彻底解决计算过程的误整定问题，除了需要整定计算人员进一步提高专业技能和责任心外，如何保证对保护定值正确性的校验就成为我们研究的课题。经研究，提出了利用保护定值验算工具实现对定值的整定和校验的解决方法。这种方法的指导思想是简单易行、自助管理。

1保护定值验算工具结构设计

1.1总体模块结构

以EXCEL电子表格为平台，以辽源地区配电网结构和保护配置为背景，建立保护定值验算工具模型。模型可根据不同地区电网结构和保护配置加以修改，基本算式编程大同小异。总体模块结构由三部分构成(如图1所示)，分别为：基础数据维护模块、参考定值生成模块和保护定值校验模块。

图1继电保护定值校验模块构成图

模块间的逻辑关系是：基础数据维护的同时，即已生成参考定值及对参考定值保护性能的分析；将现有保护定值有关项数据植入定值校验模块时，即得到保护性能评价结果。

1.2基础数据模块构成

整定计算所需基础数据由六个模块组成(如图2所示)，分别为：变压器主参数、互感器主参数、线路阻抗参数、系统阻抗参数、保护定值有关项、运行方式说明。

图2基础数据维护模块构成图

各模块间没有直接的关联关系，属于相对独立的数据包。每一数据可以“数值”或“算式”之一形式存在。“数值”是计算后的具体值，涉及保留有效位；“算式”是对有关数值的关系算式，不涉及保留有效位。当基础数据更新时，定值验算工具参考值以及保护性能校验结果将同步跟随更新。

每一基础数据包的作用有所区别，当设备和参数改变时，工作人员要及时维护更新。各基础数据包的主要作用如下：

变压器主参数包括主变（发电机）、站用变、电容器、电抗器等设备的有关参数值或算式，作为一次“标幺值”和“有名值”整定和校验的数据源。

互感器主参数包括电流互感器、电压互感器的有关参数值或算式，主要作为二次“有名值”的换算。个别项(如最大负荷等)也用一次“标幺值”和“有名值”。

线路阻抗参数包括配网电源线路、负荷线路的有关参数值或算式，主要为一次“标幺值”，部分项(如阻抗角等)则为“有名值”(角度或弧度)。随着线路参数改变及时进行维护更新。

系统阻抗数据由各个电源网络等效短路阻抗“标幺值”组成，区分最大方式和最小方式，源于上级提供的年度短路(阻抗)电流表，每年跟随维护变更刷新一次。叠加各电源点变电站的主变阻抗参数后，折算到配网所需各母线点。

保护定值有关项包括所有与保护装置有关的上下级保护定值配合项，主要为“有名值”，取用时根据需要可换算成“标幺值”。

运行方式说明根据调度年度方式安排编制，运行方式确定后要保持相对的固定性，以保证编程原则的合理性。正常方式作为定值整定原则方式，事故时的临时方式仅为校验。非正常运行方式失配时，需要采取临时措施(如：改临时定值等)。

1.3定值生成模块构成

参考定值生成模块由四部分组成(如图3所示)，包括：数据准备、精确计算、参考定值和性能报告。各部分作用关系如下：

图3定值生成模块构成图

数据准备是针对每一电气设备及其保护配置，从基础数据包工作簿中调用数据到当前编程工作簿，并根计算要求形成若干待用数据。再加上整定计算所需其他数据，如与电压等级相对应的基准值、计算式等，构成运算数据。

精确计算是按照确定的整定原则、保护装置构成进行算式编辑，主要算式有“三角函数”、“幂指函数”、“加减乘数”、“逻辑函数”等。其中诸如“对应字段显示函数”较为特殊，用于显示与筛选数据对应的字段，例释如下：

在C10:F10区域筛选最大数据；显示与C10:F10区域最大数据对应的C9:F9字段名。

参考定值是精确计算的结果；保护性能报告是通过对生成参考值的分析所得的结论。当超出设定值(范围)时，予以警示。

1.4定值校验模块构成

定值校验模块由三部分组成(如图4所示)，即：保护定值植入、定值分析、评价报告。之间的关系为：

图4定值校验模块构成图

保护定值即在用保护定值，将有关项植为对应数据，作为定值分析的数据源。定值分析是对数据进行逻辑分析判断，判别式根据整定原则编程。分析判断结果输出为评价报告，供工作人员借鉴。

2结论

利用EXCEL编辑的保护定值验算工具，相对其他专用编程软件要简单易行，整定计算原则、与保护装置匹配的算式等容易设定，无需软件工程师即可完成“升级”修改操作，属于自助式的。该工具除用于对现用定值进行验算评价外，也可以当做整定计算工具使用，且因算式已编程“固化”在模块中，无需工作人员逐步计算，计算过程出错的几率得以消除。

因精算模块以算式取代数值，不仅保证了运算结果的精确程度，更主要是容易实现对特征值的实用分析和复杂验算，如四边形阻抗特性的灵敏度双值求算和筛选，常规算法就很难实现对灵敏度的电抗分量和电阻分量的甄别和采信，常规的“模数”算法用来整定“向量”类定值是自欺欺人的做法，应予摒弃。

用保护定值验算工具对保护定值进行校验评价，可发现隐性问题，对电网安全运行具有重要意义。此工具需要根据参数变化及时维护基础数据，电网结构或保护装置变化时需要做相应的自助完善更新。

本文编自《电气技术》，作者为尤田柱。