智能电网继电保护在线整定系统探析

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摘要：基于一体化继电保护整定系统的相关技术，结合继电保护的作用，本文对智能电网继电保护在线整定系统的功能、硬件基础及关键技术进行了分析，以期能保障智能电网的稳定、可靠运行。

关键词：智能电网；继电保护；在线整定系统；开发

0引言

随着社会经济高速发展，电力系统运行环境的日趋复杂，传统电力网络面临着严峻挑战。随着电网规模不断扩大，传统继电保护的离线整定模式存在不足：离线整定模式下，无法准确地反映不断变化的动态电网特点，对于大多数运行方式并不是最佳的整定值，保护定值要比在线整定大得多，降低了保护性能，与相邻线路配合的失配率高。随着电网结构的日趋复杂，新能源发电的大规模并网，这一模式也越发难以满足要求。

1在线整定系统的硬件基础及主要功能

智能电网继电保护在线整定系统(GRS)的硬件基础由主站系统和子站系统组成。子站系统是整个系统处理实时数据的基础，将置于厂站端，与现场装置通信，发送实时数据和接收实时数据;主站系统将置于调度端，接收子站系统的实时数据，根据实时数据计算保护定值，并将新定值实时反馈给现场的保护装置。其硬件配置如图1所示。

图1在线整定系统的基础结构

除了实现整定计算系统的内部功能，主要包括实时数据接口、状态估计功能、电网统一建模、系统保护配置、定值单管理和整定计算功能。同时，还实现定值整定的远方导入。其软件结构功能如图2所示。

图2在线整定系统软件结构

2关键技术

2.1EMS结构技术

实现智能电网继电保护在线整定系统，获得实时数据，并在快速整定计算的基础上最终实现定值的远方导入，首要问题就是与EMS的接口问题，即需要解决如何从EMS中获取电网的一次模型及稳态数据，在GRS整定完成后如何将定值远程植入。结合相关研究，GRS系统与EMS的信息交互可通过WebService技术，利用IEB统一接口实现。

2.2电网统一建模

若要实现对智能电网继电保护的在线整定，就需做好电网统一建模。这主要是利用EMS提供系统接线图和厂站图，再通过SVG导入功能图形导入GRS系统中。在这个过程中，可根据实际需求适当简化图形的描述规则，为建模提供便利。以电网一次设备建模为例，主要是在调度中心发布的XML/CIM模型基础上，结合相应的模型交换技术，构建GRS系统一次电网模型。系统提供了全接线方式，可根据实际需求进行选择，确保GRS系统中的电网一次设备模型能实现与EMS调度中心XML/CIM模型的同步更新。

2.3状态估计

实时数据接收与分析是在线整定功能实现的关键，为了提高数据的精度和可靠性，在线整定系统在进行在线整定之前要对SCADA数据进行状态估计，根据电力系统状态估计的功能及整定计算需求。网络拓扑分析的实质就是对实时数据进行处理，依照统一模型及刀开关的实际状态对电网接线方式进行判别，构建起相应的电网模式，分析系统中设备数量、构成及是否带电等，通过不同颜色可将其在图形上准确表示出来。为了确保状态估计的有效性，还需对状态估计的结果进行分析和识别，找出其中存在的可疑数据，创建相应的可疑数据表，对其持续时间进行统计分析，然后将相应的实时状态修正数据导出，以Excel表格的形式进行存储，为电网继电保护工作提供参考依据。

量测支路包括线路和变压器，支路潮流状态估计采用快速分解法实现。快速分解法状态估计流程图如图3所示。

2.4整定计算

进行线路保护和主变压器保护的原理级保护定值整定，再结合与之相关的方式开展其它元件保护的装置级整定。前者的整定计算包括了接地距离保护、过电流保护、距离保护、零序电流保护等；后者的整定计算不仅包括了原理保护定值，也包括了装置内部的辅助定值，可实现对保护装置中控制字的整定，生成相应的整定计算书。分布式计算方法的技术方案是:采用分层分区的方法，建立分级的用户权限体系，对所属公司的电网进行内部等值和边界等值，对不同的运行方式确定供电方案。在线整定计算环节，需关注两个比较关键的问题。一是定值的修改范围。当电网运行方式改变时，短路电流会重新分布，保护定值也会受到影响，此时可结合节点阻抗矩阵，对保护短路电流的动态变化进行分析，继而确定定值修改的范围。如果短路电流的变化比超过预定值，那么认为运行方式的变化明显，纳入定值修改范围，反之则不纳入修改范围。需根据系统的实际需求进行选择，保证在线定值整定的实时性和高效性。结合电网预测Agent，可在非故障情况下对未来一段时间内电网结构进行预测，结合预整定计算及时对保护定值进行更改，保证定值整定的及时性和有效性。

图3快速分解法状态估计流程图

3结束语

智能电网中的继电保护在线整定系统关系着电力系统的运行安全，需得到足够的重视。结合先进技术，可实现GRS系统的开发，促进继电保护整定计算水平和电网调度决策水平，推动电网的安全稳定运行。这些技术能够很好地解决实时数据获取的接口、设备建模及正确判断运行状态等问题，为智能电网继电保护在线整定系统的开发应用提供了很好的技术支持，提高了调度决策水平和整定计算水平，对保证电网安全运行有积极意义。

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