煤矿高压电网继电保护整定计算研究

[摘 要]首先介绍了煤矿供配电系统高压部分的特点，在此基础上根据煤矿继电保护整定计算的实际情况，提出了煤矿高压电网继电保护整定计算软件的总体设计，最后应用面向对象程序设计方法，利用Delphi高级编程语言和Access数据库对整个软件进行了实现。

[关键词]煤矿高压电网 继电保护 故障计算 整定计算

中图分类号：TD611 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0109-01

0 引言

煤矿高压电网是整个煤矿生产的主要动力源泉，而继电保护是高压电网安全运行的重要保障；它可以保证煤矿电网及负荷安全稳定地运行，并且在其出现事故时能够迅速；准确地切除故障元件。煤矿继电保护装置应满足可靠性、灵敏性、选择性和速动性这四个基本要求，而继电保护计算是确保“四性”的主要手段之。

目前煤矿电气技术人员进行继电保护计算的手段还比较落后；；基本上仍然沿用传统的手工计算方法；这种落后的现状势必造成煤矿电气专业技术人员工作效率和管理水平的低下。随着计算机软硬件技术的迅猛发展，依靠计算机进行继电保护计算，已成为提高煤矿企业整体现代化水平、将 煤矿电气技术人员从繁重的日常工作中解脱出来、降低相关人员劳动强度的必要手段。

1 煤矿高压电网整定计算的特点

煤矿企业电网分为低压（额定电压小于等于l 140＼V）和高压（额定电压大于1140V）两部分。低压系统结构比较简单，一般为单电源辐射状接线，其继电保护整定计算比较简单；而高压电闷的可能接线方式有单电源辐射状接线；多电源（包含附加电源）放射状接线和多电源环状接线。煤矿高压电网继电保护整定计算软件进行计算时具有以下特点：

（1）煤矿高压电应具有两个或两个以上的电源；而在正常情况卞这些电源应采用分列运行的方式，即有一路或几路电源处于运行状态，其余的一路或几路电源为带电备用状态。在这种供电情况下，煤矿内部一般不出现环状网络，即使个别存在有环状结构，也可以考虑为开环运行；

（2）本软件可以对煤矿高压电网各种电气设备的保护装置进行整定计算，在具体计算过程中整定计算面向“被保护对象”设计，根据被保护的电气元件种类的不伺采用不同保护的方式和计算规则；

（3）整定计算过程就是计算煤矿电网各种保护装置的整定值，并使它们相互配合的过程。上、下级保护装置的整定遵循逐级配合的原则，即当下一级元件故障时，其继电保护整定值必须在灵敏度和动作时间上与上一级元件的继电保护整定值相配合；

（4）整定计算时考虑的运行方式比较简单，即主要考虑煤矿企业正常的运行方式。运行方式的改变主要体现在煤，矿电气元件参数的改变、负荷电流的改变和电源元件的投退。在本软件的整定计算过程中，没有考虑多种运行方式的组合情况。

2 软件开发工具的选择

煤矿高压电网继电保护整定计算软件是在煤矿企业故障计算和继电保护整定计算基础上，采用面向对象程序设计方法实现的。整个开发过程以Windows操作系统为开发平台，应用面向对象的编程语言Delphi7.0；和关系型数据库Ac-cess为主要开发工具；实现了数值计算与逻辑推理的有效结合，具有应用灵活；运用性强、易于维护等优点。Windows操作系统是一个32位的多任务操作系统，它具有友好用户界面是一种适用于多种任务和环境的桌面操作系统。Delphi7.0是Borland公司推出；的基于Windows操作系统，Obiect Pascal语言为核心，快速开发应用程序的可视化开发工具。Access是微软Office系列办公系统中专门用于数据处理的数据库管理软件，是优秀桌面数据管理和开发工具。它功能强大、处理方便、易于上手，是运行于Windpws环境的关系型数据库语言。Delphi语言开发出的数据库应用软件可以非常快捷地操作Access数据库。

3 继电保护整定计算软件的结构与实现

根据煤矿高压电网继电保护整定计算软件的功能，本软件在结构上包含10个基本组成模块，分别为人机界面、绘图模块；信息输入模块、拓扑分析；故障计算模块；整定计算模块；数据库系统、输出模块；文件管理和帮助。它们分别完成特定的任务，组成一个有机的整体。

3.1人机界面

人机界面提供了用户与软件之间的对话机制，建立了各个模块之间的联系。它提供系统的主菜单及选单功能，控制各模块的协调运行。本软件利用Delphi7.0开发于基于Win―dows风格的良好的图形界面。

3.2 绘图模块

绘图模块是一个面向对象的绘图工具栏，性能优良并且具有图形编辑功能。本软件根据煤矿高压电网继电保护整定计算中需要使用舶电气元件，定制了一套标准化的图形元件库；用户只需在电力设备库工具栏中用鼠标左键点击相应的按钮，就亩以激活相应功能。

3.3 拓扑分析模块

拓扑分析模块具有使计算机识别煤矿电网结构的功能。本模块采用人工智能中深度搜索技术，以每一个电源元件为搜索的开始点，依次搜索与其相连的电气元件直至搜索全网，最终形成描述煤矿电网结构的数据表，为故障计算和整定计算做准备。

3.4 信息输入模块

而电气元件信息输入子模块是用户实现元件属性设置功能的部件，用户通过点击电气元件的图元即可弹出该元件的属性信息输入窗口，完成窗口项目的填写后，该元件的基本属性信息即被存人数据库中相应的数据表内。该模块也是由Delphi7.0编程实现。

3.5 数据库系统

综合数据库系统是实现数据信息的存储并对其进行管理的模块。它用来存放本软件进行故障计算和整定计算过程中的所有原始信息、中间结果和最终结论。该部分由Access数据库实现。

3.6 故障计算模块

本模块提供强大的故障计算功能，是本软件的核心组成部分之一，主要完成煤矿高压电网最大、最小运行方式或特定运行方式下，三相短路和两相短路甩流值的计算功能。故障计算的、方法是采用节点导纳矩阵和正序等效定则求解故障电流值。最后计算的结果以报表形式输出，本模块完全由DeIphi7.0编程实现。

3.7 继电保护整定计算模块

煤矿高压电网继电保护整定计算模块是实现本软件的另一个核心组成部分，它可以对各种煤矿高压电气元件（包括线路；变压器、电容器：电动机等）进行保护装置的整定值计算。本模块也完全由Delphi7.0进行开发。

3.8 文件管理模块

主要负责煤矿电网继电保护计算初始数据文件、图形文件和临时中间文件的管理，具有文件的打开、新建和存储等功能。

3.9 输出模块

可以实现图形和报表文件的打印功能。该模块功能强大，全面支持缩放打印及所有打印机和打印纸的设置。

3.10 帮助模块

它是为了方便用户了解、使用本软件的辅程序文件。用户可以在软件的使用过程中启动，为用户提供软件的使用说明；注意事项等做出必要的解释说明。

4 结论

煤矿高压电网继电保护整定计算软件在开发过程中采用可视化技术和面向对象程序设计的方法，是一个具有良好人机交互界面、专门为煤矿企业整定计算工作开发的计算机程序系统。本软件的推广应用可以为煤矿企业高压电网继电保护的计算工作和数据信息管理工作提供一个现代化的工具，把煤矿电气技术人员从繁重的故障计算和整定计算工作中解脱出来，努力避免因电气设备继电保护装置整定值不合适而造成的越级跳闸事故，从而提高了继电保护系统的运行管理水平，确保了故障计算值和保护整定值的准确性，对煤矿高压电网的安全稳定运行具有极其重要的现实意义。