网络在线应用模式对于智能电网的继电保护系统的应用刍议

【摘要】 网络在线应用模式的智能电网的继电保护系统有四种功能构成:在线校核、在线整定、运行风险评估以及保护装置定值管理。这种模式弥补了离线系统的一些不足,使得智能电网的运行更加稳定安全。我们简单分析这个系统的结构,然后在研究其技术以及系统功能如何实现,以及系统的一些注意事项。

【关键词】 网络在线 智能电网 继电保护 功能

1 网络在线应用继电保护系统的功能组成

首先,网络在线的应用模式不是说要取代故障信息管理系统以及继电保护整定计算系统,它是将现有的系统提供的信息进行充分的利用,然后结合EMS/SCADA提供的一些实时的电网信息提供给继电保护更丰富的手段及必要的技术支持。网络在线的继电保护系统由这四个功能组成:继电保护值在线校核、继电保护在线整定、继电保护在线运行风险评估以及继电保护装置定值的在线管理。

2 在线应用系统的结构

该系统的主体结构由这些平台构成:在线动态数据、并行运算、在线定值校核、在线整定计算、在线运行风险评估以及装置定值管理等等平台构成。其中,在线动态数据平台能够提供基础数据给其它的所有功能,它是以电网的基础数据库中的数据为基础,利用EMS/SCADA系统所采集的一些信息进行修改,最终形成了动态实时的电网数据。并行计算平台将大批量数据进行计算。在线校核平台、在线运行风险评估平台及在线整定平台实现了在线校核、在线风险评估以及在线整定的功能。

3 基本的技术支持

继电保护系统的网络在线应用模式需要解决电网拓扑结构准确性、数据平台兼容性、计算速度等等一些技术。

3.1 电网拓扑结构的准确性

(1)电网拓扑结构。现在来说,网络拓扑结构采用精确模型(调度范围内电网选用)、等值模型(外网),这是由于调度范围内电网的模型获取比较容易,而外网的数据多获取起来较为困难。继电保护的整定计算需要考虑线路、发电机以及变压器等也就是电网拓扑结构变化,而不考虑电网实施潮流。所以,外网的等值模式如下:编辑电网的数据时,要考虑外网的等值系统的大、小方式,分别由上级的调度单位对外网实际安排方式确定。(2)一次设备状态的描述。继电保护系统的网络在线模式是利用开关状态变化来确定的设备运行状态。在电网中实际上任何的设备运行状态都是由开关来决定的,我们利用一次设备与开关连接情况来建立一次设备/开关关联矩阵,并且还要保证这个矩阵唯一描述一次设备与相关开关的逻辑关系。

3.2 兼容数据平台

电网一次数据在三方面用到:EMS在线分析、离线稳定分析、继电保护离线整定计算。在实际中,即便是相同稳态正序参数也不能同时用到这三方面,有些需要采用经验的参数,有些则需要计算导线的型号。所以,我们必须统一电网的参数来使得计算结果能够一致。线路就需要实测的参数,它包括正序参数以及零序参数;变压器则要试验参数;发电机则需要暂态参数以及稳态参数。

3.3 快速的计算能力

继电保护系统的功能需要非常快的计算速度。为了提高计算的速度,一方面优化整定计算,另一方面采用并行计算的方法来实现提高计算的速度。(1)优化计算。整定计算的速度是由故障计算的速度来决定的,而整定计算是以故障计算作为基础的。整定计算故障量其实就是电压量及电流量,还有就是这两者的组合,它们是通过进行一次故障计算就能够得到的。优化计算的方法我们只需要计算所有需要用到的故障量,不需要进行重复计算。(2)并行计算。在线定值校核以及在线运行风险评估都是对保护装置当前运行的定值分析,各保护定值校核在固定网络拓扑结构都是独立的。在线整定计算在考虑上下级之间定值的配合下进行计算后备保护定值,同时,这些保护之间同样也是独立的。综上所述,我们能够知道整定计算的时间大部分都是被故障量计算所占用,如果能够提高故障量计算速度也就能够加快整定计算速度。

4 系统功能的具体应用

4.1 在线定值校核

它包括两个方面:灵敏度校核、定值选择性校核。灵敏度校核只需要按离线整定灵敏判定就可,选择性校核相对就要复杂很多,它需要校核两个甚至更多的保护。

线路后备的保护延时段跟相邻下级保护存在一定范围的重叠,保证了灵敏性,相邻保护延时动作的时间保证一定级差也能同时保证了选择性。这也是满足选择性的条件:(1)一定重叠的保护范围;(2)动作时间存在一定的级差。定值选择性校核的简单方法为:首先要能能满足保护动作时间选择性,然后就能确定新的保护动作值,将之与实际运行的值进行比较,来判定保护动作值能不能满足选择性。

4.2 在线整定计算

我们把离线整定计算的人工调整经验充分转化到在线整定的自动调整法,来提高其合理性。(1)定值的自动调整。如果整定保护灵敏性以及选择性不能够满足要求,我们调整下相邻保护配合状态或者是其定值,这样就能降低那些不符合要求的保护数目。(2)开环点设置。如果定值自动调整还是不能保证灵敏性以及选择性,那么就选择增加开环点,就能够顺利的进行整定计算。开环点的保护由于强调了定值灵敏性,相应的也就牺牲了选择性。选择开环点必要要满足两个条件:①尽量选择少的开环点;②开环点保护误动不能开断整个输电断面或者全停变电站。(3)切换保护定值。我们在保护装置中设定离线定值区以及在线定值区。通过切换这两个保护定值来进行在线整定计算。离线定值区存放的是离线计算得到的保护定值,在线则是存放在线计算保护定值。

4.3 在线运行风险评估

(1)计算保护误动概率。一般每条输电线路都配备有独立的保护装置,这些保护装置包含着主备保护及后备保护。这些保护的误动都存在有一定的关系,一点保护误动,其开关也会发生误跳就能够造成线路的停运。保护装置误动概率能够通过装置缺陷分析统计计算出来,误动概率则能够计算失配范围获得,在线定值校核则能够进行失配范围的计算。(2)保护误动的严重性。它的衡量是由保护误动造成的负荷损失以及输电断面的功率越限值来进行的,而后者最终还是要利用稳控装置转化成为负荷损失。一般情况下,保护的动作只发生在系统故障时,并且是相邻路线故障时才会发生误动。

5 结语

智能电网的继电保护系统能够使得电网正常的进行工作运转,网络在线的应用能够非常及时的发现电网中存在的问题,并且及时的解决故障;还能够利用装置对电力系统的一些元器件进行及时准确的隔离,保证了电力系统正常工作,最大限度减小停电事故的产生,避免了一定的损失。