电力系统继电保护校验与评估系统分析

2014-12-23黄兴隆

中国科技纵横 2014年24期

关键词：图形化校验保护装置

黄兴隆

(国网福建尤溪县供电有限公司,福建尤溪 365100)

电力系统继电保护校验与评估系统分析

黄兴隆

(国网福建尤溪县供电有限公司,福建尤溪 365100)

随着经济的快速发展和和谐社会的构建,电力企业的发展越来越快,在同时电力系统的结构也越来越复杂,电力系统对继电保护的要求也越来越高,电力系统继电保护具有选择性、灵敏性、速动性、可靠性等特点,当系统发生故障后,能及时将故障点隔离开来,防止设备受到破坏,从而保证非故障区域电力设备能安全稳定的运行,同时电力设备出现运行异常的现象时,会发出动作信号,做出跳闸或者减负荷的动作,因此,确保电力系统继电保护的稳定运行有十分重要的意义。文章重点分析了电力系统继电保护评估系统级校验。

继电保护评估校验

继电保护对电力系统的稳定运行有十分重要的意义,同时继电保护是一门十分严谨的学科,任何继电保护原理都需要经过大量的验证后,才能正式的投入系统运行中,目前,研究人员在验证继电保护的新保护原理时,有两种方法,一种是通过分析电力系统故障仿真系统的故障状态,从而验证保护原理的正确性,另一种是采用工控机做出保护装置,然后采用C语言编制出相应的软件,通过动模试验验证保护算法的正确性。这两种研究方法都存在过程不清晰,不利于寻找问题的现象,因此,要设计一套功能完善,实用性强的电力系统继电保护校验与评估系统来进行实际保护装置模拟,从而有效地提高继电保护装置的功能。

1 系统总体方案设计

1.1 系统具备的功能

电力系统继电保护校验与评估系统的设计具有很强的针对性,它能帮助现场保护人员对继电保护装置的运行情况进行分析,提高现场保护人员的理论知识水平,减轻保护人员的工作强度,提高保护人员的工作效率。电力系统继电保护校验与评估系统能利用一次仿真系统建立的系统接线图,对一次设备在二次图形化仿真支撑平台上相对应的配置进行保护,然后选择需要校验的内容,进行校验,其校验方式有离线校验、实时闭环校验、故障录波数据校验等三种方式,工作人员可以根据实际应用条件选择合理的校验方式。在进行仿真条件设置时,可以在一次实时数字仿真系统中进行,这样不仅能对电力系统的正常运行状态及故障状态进行仿真,还能准确的模拟跨线故障、转换性故障、系统振荡再故障、重合闸的等复杂情况,从而为继电保护装置全面校验提供可靠的数据。

1.2 继电保护配置

继电保护配置是电力系统继电保护校验与评估的基础,是选用合理的方法构建与实际继电保护装置相同的软保护。由于生产继电保护装置的厂家有很多,而继电保护装置的种类也有很多,因此,需要对当前主要的继电保护装置进行详细的分析,从而找出继电保护构成的最小元素,结合实际继电保护装置,开发出继电保护配置的通用工具,满足实际工程的需求。继电保护配置要与实际继电保护装置的原理、逻辑程序、动作、算法、进程、定值清单等完全一致,同时还要保证在继电保护校验时,能直接投入运行。

1.3 微机继电保护专用培训、分析与评估工具

微机继电保护专用培训、分析与评估工具可以和保护校验、仿真数据等形成故障波录数据、报告,连接在通用微机保护试验装置上,通过保护校验对闭环校验报告、一次实时仿真系统的数据、故障波录数据、校验系统与以太网的传输数据等进行规约,形成评估系统,从而对所有数据进行保护校验、分析,得出评价结论。

1.4 二次图形化仿真支撑平台

图形化仿真支撑平台系统是利用先进的计算机图形技术,开发出具有强大的图形建模、图形绘制、图形化调试等功能的仿真支撑平台系统,这个系统能为用户提供一个十分方便、直观的图形化模型构建工具,用户只需要将算法从算法库中拖到建模区,就可以形成一个新的模块,然后将相应的模块连线连接好,就能构建出一个新的模型,并且各模块的连线输出量和输入量的修改十分方便。二次图形化仿真支持平台系统在构建模型时,能很轻松的切换到模型运行状态,掌握该模型的运行情况,还能通过改变模型的变量数据来控制模型的运行状态,同时还可以利用曲线来监视各模型变量数据的相关变化情况。

2 软保护层构建

2.1 模块分层

按照电力系统继电保护对象分,可以将继电保护分成主设备保护、线路保护两种情况,其中主设备保护包括母线保护、电动机保护、变压器保护、发电机保护等,线路保护包括差动保护、距离保护、电流电压保护等。对各种继电保护装置,按电路构成及功能逐层向下分解,可以发现有很多保护装置的功能要素很相似,如果将这些功能要素进行整合,归纳成一种或几种特殊的功能单元,然后将这些功能单元分离出来,成为单独的具有某种功能的独立单元,这就能得到系统分解的通用模块雏形。在进行模块分层时,选择的模块不仅容易与系统分离,还要容易与系统组合,从而便于验证单独的保护模块功能和整套保护组合。将系统分解成模块时,要将分解点选在接口少、弱的位置,模块的内聚度要大,从而便于模块接口。

2.2 微机保护的分层

将微机保护分成保护动作逻辑层、动作特性和保护判断层、保护的基本功能元件、采样数据预处理等四层,其中保护动作逻辑层能根据各种保护功能模块,构建相应的保护装置,并且完成保护任务,从而满足实际应用的需求;动作特性和保护判断层是各种具体保护功能的动作判断和动作特性,如CT断线、不完全纵差保护、PT断线、零序各段动作判断等;保护的基本功能元件是按照保护原理所需的功能划分,保证各元件的相互独立;采样数据预处理主要有滤波、滤序、电压、电流的计算以及数据采样和模数转换。

3 线路保护校验

以110kV线路保护为例,搭建线路软保护,对零序、距离、重合闸等进行搭接和校验,零序保护用到的特殊模块有PT断线元件、零序方向元件;距离保护用到的特殊模块有阻抗特性元件、阻抗测量元件、闭锁开放元件;重合闸用到的特殊模块有同期检测,将所有用到的模块采用FORTRAN进行编写翻译,构建动脑袋链接库,并建立与动态链接库文件相同的信息文件,然后按功能对所有的保护模块进行分类。采用数字实时仿真系统构建电网系统模型,对110kV线路短路故障进行模拟,然后查看保护装置是否能快速的启动,并通过相应的元件判断故障点,通过查看运行过程中模块输入输出数据及波形,判断模块算法是否与实际情况相符合。