可視化的繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng).doc

目 錄摘要1關(guān)鍵詞1Abstract：1Key words1Key words21 繼電保護(hù)及其整定計(jì)算的概述21.1繼電保護(hù)的重要性21.2對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求31.3繼電保護(hù)整定計(jì)算的發(fā)展歷程41.4繼電保護(hù)整定計(jì)算的現(xiàn)狀51.4.1繼電保護(hù)整定計(jì)算方法存在的問(wèn)題51.4.2繼電保護(hù)整定計(jì)算的危險(xiǎn)點(diǎn)分析52整定計(jì)算的解析62.1繼電保護(hù)整定計(jì)算的特點(diǎn)62.2繼電保護(hù)整定計(jì)算的任務(wù)62.3繼電保護(hù)整定計(jì)算軟件的分析82.4整定計(jì)算系統(tǒng)通用性和實(shí)用性研究92.4.1線(xiàn)路保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)存在的問(wèn)題92.4.2整定計(jì)算系統(tǒng)通用性和實(shí)用性93 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)103.1圖形建模模塊113.2故障分析模塊123.3整定計(jì)算模塊123.4故障仿真模塊153.5數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊154 結(jié)論15致謝16參考文獻(xiàn):17附錄：DBMS的介紹18可視化的繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)摘要：隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大和繼電保護(hù)技術(shù)的迅速發(fā)展，繼電保護(hù)工作越來(lái)越復(fù)雜。系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變、設(shè)備檢修、新設(shè)備的投運(yùn)等，都會(huì)引起保護(hù)配置和定值的改變。數(shù)據(jù)量龐大且維護(hù)工作枯燥、復(fù)雜、容易出錯(cuò)。這些都使繼電保護(hù)整定值的計(jì)算與配合的工作量增多，復(fù)雜程度也大大提高。鑒于上述問(wèn)題，本文對(duì)發(fā)電廠繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行了通用性和實(shí)用性研究，繼而對(duì)其進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)和功能分析。通用的電廠繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)通過(guò)可視化的方法，使用戶(hù)可以直觀地進(jìn)行故障分析并結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行保護(hù)定值的整定。該設(shè)計(jì)對(duì)于提高整定計(jì)算的速率及效率，保證計(jì)算結(jié)果的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和解除整定計(jì)算人員繁重的勞動(dòng)具有重要意義。關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；整定計(jì)算；通用性；可視化Visualization of the relay setting calculation systemAbstract：With the increasing size of power system expansion and the rapid development of relay technology, relay protection work has become increasingly sophisticated. Changes in system operation, equipment maintenance, new equipment put into operation and so on, would give rise to the protection of the configuration and set the value of change.Huge amount of data and maintenance of dry, complex, prone to error. Which have allowed the value of relay setting calculation and with the increased workload, the complexity of which has greatly improved. In view of the above problems, In this paper, power plant relay setting calculation system for the versatility and usefulness of research, then their analysis of the overall design and functionality. Generic relay setting calculation power system, through the method of visualization, so that users can intuitively fault analysis and experience combined with the protection of their own valuation of the entire set. The design for improving the setting of the rate and efficiency, and ensure real-time results, accuracy, and the lifting of heavy setting staff work of great significance.Key words：Relay Protection; Setting calculation; General; Visualization引言 正確的繼電保護(hù)定值是防止事故發(fā)生和擴(kuò)大的基礎(chǔ)。目前，發(fā)電廠短路電流及主設(shè)備保護(hù)整定計(jì)算工作，大都還采用人工進(jìn)行手算，這顯然與當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展的時(shí)代不相適應(yīng)。通用的電廠繼保整定計(jì)算系統(tǒng)是為簡(jiǎn)化繼電保護(hù)整定工作人員的工作而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的，它應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使原來(lái)枯燥的短路電流計(jì)算和保護(hù)整定計(jì)算變得形象具體，有利于提高工作效率。與電網(wǎng)相比，發(fā)電廠的設(shè)備種類(lèi)很多，而且每一種設(shè)備所配置的保護(hù)原理也多，尤其是主設(shè)備,這么多原理的保護(hù)不僅整定工作復(fù)雜，而且定值的管理工作難度大1。又由于主設(shè)備內(nèi)部故障，各種故障電量和非電量的分析非常復(fù)雜，目前的故障分析水平還只限于設(shè)備引出端，所以整定過(guò)程必然需要整定人員的經(jīng)驗(yàn)，而每一個(gè)整定人員的經(jīng)驗(yàn)是有區(qū)別的。這些因素增加了開(kāi)發(fā)發(fā)電廠保護(hù)整定軟件的難度。但具體到某一個(gè)保護(hù)，因不需要考慮與相鄰保護(hù)的配合關(guān)系，它的整定過(guò)程要相對(duì)簡(jiǎn)單，所以在另一方面又降低了軟件開(kāi)發(fā)的難度。為了提高整定計(jì)算工作的效率，提高整定計(jì)算結(jié)果的正確性和合理性，有必要研制新的線(xiàn)路保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路保護(hù)、整定計(jì)算等全過(guò)程的自動(dòng)化，從根本上將整定計(jì)算人員從繁雜的計(jì)算工作中解放出來(lái)。本文提出了電力系統(tǒng)線(xiàn)路保護(hù)整定計(jì)算一體化系統(tǒng)的研制構(gòu)想，詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和功能劃分，并對(duì)其中存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了討論。1 繼電保護(hù)及其整定計(jì)算的概述1.1繼電保護(hù)的重要性電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（Power System Protection）一詞泛指繼電保護(hù)技術(shù)和由各種繼電保護(hù)裝置組成的繼電保護(hù)系統(tǒng)，包括繼電保護(hù)的原理設(shè)計(jì)、配置、整定、調(diào)試等技術(shù)，也包括由獲取電量信息的電壓、電流互感器二次回路，經(jīng)過(guò)繼電保護(hù)裝置到斷路器跳閘線(xiàn)圈的一整套具體設(shè)備，如果需要利用通信手段傳送信息，還包括通信設(shè)備。一般繼電保護(hù)裝置由測(cè)量比較元件、邏輯判斷元件和執(zhí)行輸出元件三部分組成2，如圖1所示。相應(yīng)輸入量跳閘或信號(hào)測(cè)量比較元件邏輯判斷元件執(zhí)行輸出元件圖1繼電保護(hù)裝置的組成框圖1測(cè)量比較元件測(cè)量比較元件測(cè)量通過(guò)被保護(hù)的電力元件的物理參量，并與給定的值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，輸出“是”、“非”、“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)裝置是否應(yīng)該啟動(dòng)。根據(jù)需要繼電保護(hù)裝置往往有一個(gè)或多個(gè)測(cè)量比較元件。2邏輯判斷元件邏輯判斷元件根據(jù)測(cè)量比較元件輸出邏輯信號(hào)的性質(zhì)、先后順序、持續(xù)時(shí)間等，使保護(hù)裝置按一定得邏輯關(guān)系判定故障的類(lèi)型和范圍，最后確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘、發(fā)出信號(hào)或不動(dòng)作，并將對(duì)應(yīng)的指令傳給執(zhí)行輸出部分。3執(zhí)行輸出元件執(zhí)行輸出元件根據(jù)邏輯判斷部分傳來(lái)的指令，發(fā)出跳開(kāi)斷路器的跳閘脈沖及相應(yīng)的動(dòng)作信息、發(fā)出警報(bào)或不動(dòng)作。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性的切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有效方法之一。切除故障的時(shí)間常常要求小到十分之幾甚至百分之幾秒，實(shí)踐證明只有裝設(shè)在每個(gè)電氣元件上的保護(hù)裝置才有可能滿(mǎn)足這個(gè)要求。而這種保護(hù)裝置直到目前為止，大都是由單個(gè)繼電器或者繼電器與其附屬設(shè)備的組合構(gòu)成的，因而稱(chēng)之繼電保護(hù)裝置。其基本任務(wù)是3。（1）自動(dòng)、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行；（2）反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件，而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)，減負(fù)荷或跳閘。此時(shí)一般不要求迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定得延時(shí)，以免短暫的運(yùn)行波動(dòng)造成不必要的動(dòng)作和干擾引起的勿動(dòng)。可見(jiàn)，繼電保護(hù)對(duì)保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，阻止故障的擴(kuò)大和事故的發(fā)生，發(fā)揮著極其重要的作用。因此，合理配置繼電保護(hù)裝置，提高整定和校核工作的快速性和準(zhǔn)確性，以滿(mǎn)足現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，理應(yīng)得到我們的重視。1.2對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿(mǎn)足四個(gè)基本要求4，即選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性；（1）可靠性對(duì)繼電保護(hù)的一個(gè)最根本的要求,當(dāng)保護(hù)該動(dòng)作時(shí)不應(yīng)拒動(dòng),不該動(dòng)作時(shí)不應(yīng)誤動(dòng)作,反之使保護(hù)本身成為事故的根源,造成事故的擴(kuò)大,其主要原因是制造安裝質(zhì)量問(wèn)題以及運(yùn)行維護(hù)管理不當(dāng),配置整定不合理等,這就要求從業(yè)人員技術(shù)強(qiáng),熟知其性能。經(jīng)驗(yàn)證明在滿(mǎn)足其要求的前提下,采用較為簡(jiǎn)單的保護(hù)方式。（2）靈敏性保護(hù)對(duì)異常現(xiàn)象及故障的反應(yīng)能力,這種反應(yīng)能力一般通過(guò)被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)的實(shí)際參數(shù)與保護(hù)裝置動(dòng)作參數(shù)的比較來(lái)確定,即靈敏系數(shù),靈敏系數(shù)越高,表明反應(yīng)能力越強(qiáng)。但對(duì)靈敏系數(shù)的要求均大于1 。在繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)程中明確規(guī)定一般不小于1.2 。（3）速動(dòng)性繼電保護(hù)的速動(dòng)性是指盡可能快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶(hù)在大短路電流、低電壓下運(yùn)行的時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度，提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。一些必須快速切除的故障有：（1） 使發(fā)電廠或重要用戶(hù)的母線(xiàn)電壓低于允許值（一般為0.7倍的額定電壓）；（2） 大容量的發(fā)電機(jī)、變壓器和電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生的故障；（3） 中、低壓線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)截面過(guò)小，為避免過(guò)熱不允許延時(shí)切除的故障；（4） 可能危及人身安全、對(duì)通信系統(tǒng)或鐵路信號(hào)系統(tǒng)有強(qiáng)烈干擾的故障。要求繼電保護(hù)快速動(dòng)作,以盡可能短的時(shí)間將故障與系統(tǒng)切除。以提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性減少電壓降低工作時(shí)間,減輕電弧對(duì)故障設(shè)備的破壞,加速系統(tǒng)電壓的恢復(fù),少受故障影響,防止故障的擴(kuò)大發(fā)展。（4）選擇性繼電保護(hù)的選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障從電力系統(tǒng)中斷開(kāi)，最大限度地保證系統(tǒng)中無(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。它包含兩種意思：其一是只應(yīng)由裝在故障元件上的保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障；其二是要力爭(zhēng)相鄰元件的保護(hù)裝置對(duì)它起后備保護(hù)作用。系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),繼電保護(hù)裝置有選擇地切除故障設(shè)備,非故障部分繼續(xù)運(yùn)行,從而將事故影響限制在最小范圍內(nèi)。它通過(guò)正確地制定上下級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限和電氣動(dòng)作值的大小來(lái)達(dá)到配合,使下一級(jí)開(kāi)關(guān)比上一級(jí)開(kāi)關(guān)先動(dòng)作。1.3繼電保護(hù)整定計(jì)算的發(fā)展歷程繼電保護(hù)裝置(以下簡(jiǎn)稱(chēng)繼電保護(hù))屬于二次系統(tǒng)，但它是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。它對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定地運(yùn)行起著極為重要的作用。繼電保護(hù)整定計(jì)算是繼電保護(hù)工作中的一項(xiàng)重要工作。在電力生產(chǎn)運(yùn)行工作中，繼電保護(hù)整定計(jì)算是一項(xiàng)必不可少的內(nèi)容，不同的部門(mén)其整定計(jì)算的目的不同。電力系統(tǒng)的各級(jí)調(diào)度部門(mén)，其整定計(jì)算的目的是對(duì)電力系統(tǒng)中已配置安裝好的各種繼電保護(hù)，按照具體電力系統(tǒng)的參數(shù)和運(yùn)行要求，通過(guò)計(jì)算分析給出所需的各項(xiàng)整定值，使全系統(tǒng)各種繼電保護(hù)有機(jī)協(xié)調(diào)地布置，正確地發(fā)揮作用。繼電保護(hù)整定計(jì)算的工具和方法隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步而不斷地改進(jìn)。無(wú)論國(guó)際還是國(guó)內(nèi)，就其發(fā)展歷程而言，大致可歸納為三個(gè)階段5。 （1）人工計(jì)算：70 年代及以前, 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)還非常簡(jiǎn)單,220kV 及以上線(xiàn)路配有一套晶體管高頻保護(hù)和一套相間距離、零序電流保護(hù)。由于晶體管元件受溫度、濕度等環(huán)境的影響,性能非常不穩(wěn)定,所以系統(tǒng)故障主要是靠電流保護(hù)和阻抗保護(hù)來(lái)切除。其保護(hù)整定計(jì)算全為人工計(jì)算,通過(guò)YP 變換簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò),計(jì)算出分支系數(shù)和短路電流。因?yàn)橹鞅Ｗo(hù)的薄弱,后備保護(hù)對(duì)選擇性和靈敏性的要求就非常高。具體來(lái)講,就是在保護(hù)范圍和時(shí)間上必須嚴(yán)格地配合?？紤]各種運(yùn)行方式及檢修情況,計(jì)算工作相當(dāng)繁瑣,加之當(dāng)時(shí)計(jì)算工具十分落后,繼保人員只有依靠計(jì)算尺等簡(jiǎn)單工具的幫助,其工作難度很大。每計(jì)算完一個(gè)工程,就會(huì)有一大疊計(jì)算紙和草稿紙,工作效率十分低下。（2）人工計(jì)算+電流程序：從80 年代90 年代初期,計(jì)算機(jī)應(yīng)用逐漸廣泛,出現(xiàn)了不少成熟的短路電流計(jì)算程序。這時(shí)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也逐漸復(fù)雜和龐大,其中大環(huán)、小環(huán)相互重疊,長(zhǎng)線(xiàn)、短線(xiàn)交錯(cuò)連接的狀態(tài)越來(lái)越普遍,單靠人工來(lái)計(jì)算保護(hù)定值已經(jīng)不能滿(mǎn)足系統(tǒng)的需要了。于是使用了短路電流程序來(lái)計(jì)算全網(wǎng)任意一點(diǎn)在各種故障類(lèi)型時(shí)的短路電流和分支系數(shù),依照繼電保護(hù)整定計(jì)算規(guī)程中的原則進(jìn)行人工計(jì)算,選出保護(hù)定值。在不能同時(shí)滿(mǎn)足靈敏性和選擇性的情況時(shí),設(shè)立解裂點(diǎn)(規(guī)程許可) 。另外,運(yùn)行方式的考慮必須人為干預(yù)。由于零序電流受系統(tǒng)方式的變化而相差很大,所以,在正常運(yùn)行檢修方式下計(jì)算出的零序電流保護(hù)定值不能滿(mǎn)足某些特殊運(yùn)行方式的需要,繼保人員經(jīng)常要事先對(duì)某些可能出現(xiàn)的特殊方式作好預(yù)算,準(zhǔn)備各套特殊運(yùn)行方式的保護(hù)定值方案?jìng)溆?運(yùn)行人員在遇到此種情況時(shí)照方案修改現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù)定值。特別是在長(zhǎng)、短線(xiàn)路相連,而高頻保護(hù)又退出運(yùn)行時(shí),零序電流I段保護(hù)很容易越級(jí)動(dòng)作。（3）計(jì)算機(jī)整定：到了90 年代中期, 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來(lái)越緊密,保護(hù)配置通過(guò)幾年的更新改造,達(dá)到了較為完善的狀況。主網(wǎng)線(xiàn)路保護(hù)均采用了雙套的微機(jī)高頻保護(hù)和后備保護(hù),特別是接地距離保護(hù)得到了普遍的采用,這使得在整定零序電流保護(hù)時(shí),原則上可以?xún)?yōu)先考慮選擇性,其次再考慮靈敏性,這大大減小了運(yùn)行方式對(duì)保護(hù)定值的影響,給運(yùn)行帶來(lái)了很大的方便。同時(shí),在整定工具方面,逐漸使用了較為成熟可靠的整定計(jì)算程序。到目前為止,計(jì)算機(jī)已能夠根據(jù)具體整定原則,自動(dòng)打印出距離保護(hù)、零序電流保護(hù)定值的計(jì)算結(jié)果,大大提高了工作效率。當(dāng)然,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,必定會(huì)在工作中不斷地改進(jìn)和完善整定計(jì)算的工具和方法,使繼電保護(hù)整定計(jì)算工作更為準(zhǔn)確和快捷。隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展, 微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)整定計(jì)算的要求不斷提高, 除了保護(hù)、計(jì)算的基本功能外, 還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間, 快速的數(shù)據(jù)處理功能, 強(qiáng)大的通信能力, 與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力, 高級(jí)語(yǔ)言編程等。1.4繼電保護(hù)整定計(jì)算的現(xiàn)狀1.4.1繼電保護(hù)整定計(jì)算方法存在的問(wèn)題高壓電網(wǎng)中廣泛使用的反應(yīng)單側(cè)電氣量的繼電保護(hù)，如零序電流保護(hù)、相間電流保護(hù)、相間距離保護(hù)和接地距離保護(hù)等，是一種具有固定動(dòng)作特性的非自適應(yīng)繼電保護(hù)，其整定值通過(guò)離線(xiàn)計(jì)算獲得并在運(yùn)行中保持不變。根據(jù)繼電保護(hù)整定計(jì)算原則，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行這類(lèi)繼電保護(hù)整定計(jì)算的步驟為6： 采用相分量法或序分量法計(jì)算電力系統(tǒng)故障時(shí)的電氣量； 利用故障時(shí)的電氣量計(jì)算繼電保護(hù)的整定值。為確保繼電保護(hù)能適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化，在整定計(jì)算過(guò)程中不得不按每套繼電保護(hù)對(duì)應(yīng)的電力系統(tǒng)最大運(yùn)行方式計(jì)算保護(hù)的動(dòng)作值，按每套繼電保護(hù)對(duì)應(yīng)的電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式校驗(yàn)保護(hù)的靈敏度，且對(duì)延時(shí)動(dòng)作的繼電保護(hù)II 段、III 段和IV 段，在動(dòng)作時(shí)間上要滿(mǎn)足嚴(yán)格的配合關(guān)系?；谶@種原則利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算的現(xiàn)有方法主要存在6個(gè)方面的問(wèn)題：（1）計(jì)算非全相振蕩時(shí)正序網(wǎng)斷相口的開(kāi)路電壓未計(jì)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響，造成計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)嚴(yán)重的計(jì)算誤差；（2）計(jì)算繼電保護(hù)延時(shí)段的動(dòng)作值引入分支系數(shù)，造成動(dòng)作值計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)誤差；（3）計(jì)算分支系數(shù)時(shí)未全面考慮電力系統(tǒng)中分布電源運(yùn)行方式的變化，導(dǎo)致分支系數(shù)本身存在計(jì)算誤差；（4）繼電保護(hù)整定計(jì)算過(guò)程中采用線(xiàn)性流程，造成多次重復(fù)計(jì)算同一分支系數(shù)；（5）繼電保護(hù)整定計(jì)算過(guò)程中僅輪流開(kāi)斷保護(hù)所在線(xiàn)路母線(xiàn)上所連接的線(xiàn)路，可能查找不到電力系統(tǒng)最不利的運(yùn)行方式;(6)按保護(hù)裝置循環(huán)安排繼電保護(hù)整定計(jì)算順序，造成多次重復(fù)開(kāi)斷同一條線(xiàn)路。問(wèn)題（1）-（3）造成繼電保護(hù)整定計(jì)算結(jié)果不正確；問(wèn)題（4）和(6)降低了繼電保護(hù)整定計(jì)算的速度和效率；問(wèn)題（5）可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)故障時(shí)擴(kuò)大事故范圍。1.4.2繼電保護(hù)整定計(jì)算的危險(xiǎn)點(diǎn)分析（1）系統(tǒng)建模。一個(gè)符合電網(wǎng)實(shí)際的、描述完整、正確無(wú)誤的電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，是一切計(jì)算的基礎(chǔ)。我們可以完成繼電保護(hù)計(jì)算及管理的大部分工作。對(duì)于日常的整定計(jì)算工作不需要我們?nèi)ブ匦麻_(kāi)發(fā)軟和構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)撲連接，只需要我們把每一項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)搞準(zhǔn)確，并正確的將數(shù)據(jù)填充，就能夠做到建立一個(gè)完整的符合電網(wǎng)實(shí)際的數(shù)據(jù)模型。但是，在實(shí)際工作中，往往會(huì)有各種各樣的原因使得我們的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理出現(xiàn)漏洞。所以，我認(rèn)為電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理這一環(huán)節(jié)是繼電保護(hù)整定計(jì)算工作的危險(xiǎn)點(diǎn)。（2）故障計(jì)算。短路電流計(jì)算是整定計(jì)算工作中非常重要的基礎(chǔ)性工作，它的正確與否決定著整定計(jì)算的正確與否。而短路電流計(jì)算的正確與否又取決于合理地選擇運(yùn)行方式和變壓器的接地方式。合理地選擇運(yùn)行方式是改善保護(hù)效果，充分發(fā)揮保護(hù)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵之一。但選擇運(yùn)行方式應(yīng)與運(yùn)行方式部門(mén)進(jìn)行充分溝通，考慮各方面的因素才能決定。在進(jìn)行故障計(jì)算時(shí)我們還應(yīng)注意以下兩點(diǎn)7：就是我們假設(shè)電網(wǎng)的三相系統(tǒng)完全對(duì)稱(chēng)。若系統(tǒng)是不對(duì)稱(chēng)的，那么不能用對(duì)稱(chēng)分量法來(lái)分析化簡(jiǎn)，進(jìn)行計(jì)算。除了母線(xiàn)故障和線(xiàn)路出口故障外，故障點(diǎn)的電流、電壓量與保護(hù)安裝處感受到的電流、電壓量是不同的。我們分析的是保護(hù)安裝處的電氣量的變化規(guī)律。（3）配合系數(shù)的選擇。配合系數(shù)包括了零序網(wǎng)絡(luò)的分支系數(shù)和正序網(wǎng)絡(luò)的助增系數(shù)。分支系數(shù)（或助增系數(shù)）的正確選取，直接影響零序保護(hù)（或距離保護(hù)）定值和保護(hù)范圍的大小，也影響保護(hù)各段的相互配合及靈敏度。分支系數(shù)（或助增系數(shù)）的計(jì)算與故障計(jì)算無(wú)關(guān)，而與電工基礎(chǔ)有關(guān)，即電路的串、并聯(lián)關(guān)系決定了電流的分布，決定了分支系數(shù)（或助增系數(shù)）的大小。2 整定計(jì)算的解析2.1繼電保護(hù)整定計(jì)算的特點(diǎn)繼電保護(hù)整定計(jì)算工作是繼電保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分。它要求從事該工作的人員既要有強(qiáng)烈的責(zé)任心，又要有扎實(shí)的電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)和繼電保護(hù)系統(tǒng)理論知識(shí)。電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展給繼電保護(hù)系統(tǒng)提出了越來(lái)越高的要求，而電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展又給繼電保護(hù)系統(tǒng)注入了新的活力。整定計(jì)算工作也應(yīng)適應(yīng)繼電保護(hù)的發(fā)展需要，研究新方法，解決新問(wèn)題。從事繼電保護(hù)整定計(jì)算的人員必須熟悉微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的硬件、軟件。對(duì)繼電保護(hù)整定計(jì)算的要求:由于繼電保護(hù)整定計(jì)算工作不能獨(dú)立于繼電保護(hù)之外，所以整定計(jì)算也必須滿(mǎn)足“四性”的要求。即“可靠性”“選擇性”“快速性”和“靈敏性”。這“四性”既相輔相成、相互統(tǒng)一，又相互制約、互相矛盾。繼電保護(hù)整定計(jì)算在完成“四性”的要求時(shí)，必須統(tǒng)籌考慮，不能片面強(qiáng)調(diào)一項(xiàng)而忽視另一項(xiàng)，以致“顧此失彼”。2.2繼電保護(hù)整定計(jì)算的任務(wù)繼電保護(hù)確定計(jì)算的基本任務(wù)，就是要對(duì)各種繼電保護(hù)給出整定值；而對(duì)電力系統(tǒng)中的全部繼電保護(hù)來(lái)說(shuō)，則需編制出一個(gè)整定方案。整定計(jì)算方案通常可按電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)或設(shè)備來(lái)編制，還可按繼電保護(hù)的功能劃分方案分別進(jìn)行。各種繼電保護(hù)適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行變化的能力都是有限的，因而繼電保護(hù)方案也不是一成不變的。隨著電力系統(tǒng)運(yùn)行情況的變化(包括建設(shè)發(fā)展和運(yùn)行方式變化)，當(dāng)超出預(yù)定的適應(yīng)范圍時(shí)，就需要對(duì)全部或部分繼電保護(hù)重新進(jìn)行整定，以滿(mǎn)足新的運(yùn)行需要。必須注意，任何一種保護(hù)裝置的性能都是有限的，即任何一種保護(hù)裝置對(duì)電力系統(tǒng)的適應(yīng)能力都是有限的。當(dāng)電力系統(tǒng)的要求超出該種保護(hù)裝置所能承擔(dān)的最大變化限度時(shí)，該保護(hù)裝置便不能完成保護(hù)任務(wù)。當(dāng)繼電保護(hù)的配置和選型均難以滿(mǎn)足電力系統(tǒng)的特殊需要時(shí)，必須考慮暫時(shí)改變電力系統(tǒng)的需要或采取某些臨時(shí)措施加以解決。繼電保護(hù)整定計(jì)算既有自身的整定問(wèn)題，又有繼電保護(hù)的配置與選型問(wèn)題，還有電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行問(wèn)題。因此，整定計(jì)算要綜合、辨證，統(tǒng)一的運(yùn)用。（一）確定保護(hù)方案。目前，市場(chǎng)上定型的微機(jī)保護(hù)產(chǎn)品往往是保護(hù)裝置的生產(chǎn)廠家為了滿(mǎn)足不同客戶(hù)的需要，配置了功能十分齊全的保護(hù)功能塊。整定計(jì)算人員就應(yīng)根據(jù)我們地區(qū)電網(wǎng)的實(shí)際情況，根據(jù)我們的變壓器特點(diǎn)來(lái)決定用該套變壓器保護(hù)中的哪個(gè)功能塊，用哪個(gè)功能塊來(lái)完成哪項(xiàng)功能。（二） 確定各保護(hù)功能之間的配合關(guān)系。其中包含了兩個(gè)方面的意義:（1）裝置內(nèi)部各功能單位之間的配合關(guān)系。在由幾個(gè)電氣量組成的一套保護(hù)裝置內(nèi)部，各元件的作用不同，其靈敏度和選擇性要求也不相同。對(duì)于主要元件的要求是既要保證選擇性又要保證靈敏性，而作為輔助元件則只要求有足夠的靈敏性，并不要求有選擇性。在整定配合上，要求輔助元件的靈敏度要高于主要元件的靈敏度。輔助元件在保護(hù)構(gòu)成中，按作用分為以下三種8：判別作用。為了保護(hù)的選擇性而裝設(shè)的。如方向過(guò)流保護(hù)中的方向元件。閉鎖作用。為了防止正常負(fù)荷下的誤動(dòng)而裝設(shè)的。如母差保護(hù)中的電壓閉鎖元件。起動(dòng)作用。為了在故障情況下，將整套保護(hù)起動(dòng)起來(lái)進(jìn)行工作而裝設(shè)的。目前微機(jī)保護(hù)裝置反映的是離散化的數(shù)字量，以上功能均由軟件實(shí)現(xiàn)。雖然，微機(jī)保護(hù)裝置中各元件的意義與過(guò)去不盡相同，但它們所起的作用卻無(wú)本質(zhì)上的區(qū)別。繼電保護(hù)整定計(jì)算人員必須認(rèn)真分析各功能塊的動(dòng)作特性，各功能塊之間的邏輯關(guān)系，并結(jié)合被保護(hù)設(shè)備的故障特征來(lái)綜合進(jìn)行考慮，確定保護(hù)裝置內(nèi)部各功能塊之間的配合關(guān)系，并以整定值的形式將配合關(guān)系實(shí)現(xiàn)。（2）裝置之間的協(xié)調(diào)配合關(guān)系。這也就是我們一般意義上的繼電保護(hù)整定計(jì)算需要做的工作。通過(guò)短路電流計(jì)算，將某一保護(hù)裝置與相鄰的保護(hù)裝置在靈敏度與動(dòng)作時(shí)間兩方面相配合，從而保證選擇性。即當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，故障線(xiàn)路的保護(hù)必須比上一級(jí)相鄰線(xiàn)路更靈敏，動(dòng)作更快，兩者缺一不可。若要提高靈敏度就要延長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間；若要提高動(dòng)作速度就要限制其靈敏度，這實(shí)際上是在遵循反時(shí)限的原則。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，特別是現(xiàn)代超高壓電網(wǎng)要求保護(hù)裝置不但要做到不“誤動(dòng)”更要做到不“拒動(dòng)”。要達(dá)到繼電保護(hù)“四性”的要求，不應(yīng)由一套保護(hù)來(lái)完成的。就一套保護(hù)而言，它并不能完全具備“四性”的要求，而必須由一個(gè)保護(hù)系統(tǒng)來(lái)完成。我們?cè)谶M(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，必須樹(shù)立“系統(tǒng)保護(hù)”的概念，多角度、全過(guò)程地考慮各個(gè)功能塊之間的配合關(guān)系。（三）保護(hù)方案的準(zhǔn)確表述。這其中除了包括編制整定計(jì)算方案和給出繼電保護(hù)定值，還有一項(xiàng)就是編制運(yùn)行規(guī)定。整定計(jì)算工作者往往十分重視前兩項(xiàng)工作，而忽視編制運(yùn)行規(guī)定。需知，用準(zhǔn)確的語(yǔ)言告訴運(yùn)行人員某個(gè)保護(hù)功能塊在什么情況下用，做什么用，這也是十分重要的。編制繼電保護(hù)整定計(jì)算方案及給出保護(hù)定值并不是整定計(jì)算工作的最終目的，整定計(jì)算工作的最終目的在于通過(guò)保護(hù)定值使得繼電保護(hù)裝置在系統(tǒng)故障或異常狀態(tài)下能按預(yù)定的行為進(jìn)行動(dòng)作，從而保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行、將被保護(hù)設(shè)備的損害降至最低以及縮小停電范圍。整定計(jì)算的具體任務(wù)：(1)繪制電力系統(tǒng)接線(xiàn)圖。(2)繪制電力系統(tǒng)阻抗圖。(3)建立電力系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)表。(4)建立電流、電壓互感器參數(shù)表。(5)確定繼電保護(hù)整定需要滿(mǎn)足的電力系統(tǒng)規(guī)模及運(yùn)行方式變化限度。(6)電力系統(tǒng)各點(diǎn)短路計(jì)算結(jié)果列表。(7)建立各種繼電保護(hù)整定計(jì)算表。(8)按繼電保護(hù)功能分類(lèi)，分別繪制出整定值。(9)編寫(xiě)整定方案報(bào)告書(shū)，著重說(shuō)明整定原則、結(jié)果評(píng)價(jià)、存在的問(wèn)題及采取的對(duì)策等。目前，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大和繼電保護(hù)技術(shù)的迅速發(fā)展，繼電保護(hù)工作越來(lái)越復(fù)雜。系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變、設(shè)備檢修、新設(shè)備的投運(yùn)等，都會(huì)引起保護(hù)配置和定值的改變。數(shù)據(jù)量龐大且維護(hù)工作枯燥、復(fù)雜、容易出錯(cuò)。這些都使繼電保護(hù)整定值的計(jì)算與配合的工作量增多，復(fù)雜程度也大大提高，傳統(tǒng)的手工整定方法無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前電力系統(tǒng)的需求。因而采用先進(jìn)的計(jì)算工具，對(duì)于提高整定計(jì)算的速率及效率，保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和解除整定計(jì)算人員繁重的勞動(dòng)具有重要意義。2.3繼電保護(hù)整定計(jì)算軟件的分析隨著整定計(jì)算技術(shù)研究的深入,整定系統(tǒng)的功能逐漸豐富起來(lái)。早期的系統(tǒng)往往只強(qiáng)調(diào)整定計(jì)算階段而缺少其它環(huán)節(jié),目前的整定計(jì)算一般都是一體化的系統(tǒng),通常包括電網(wǎng)圖形的繪制、設(shè)備參數(shù)和保護(hù)配置的錄入與管理、故障計(jì)算、整定計(jì)算、保護(hù)定值通知單的生成與管理等功能。（1）提供定值校正功能整定計(jì)算結(jié)果是否正確除靈敏度校驗(yàn)外,主要依靠校核人員進(jìn)行人工校核。雖然也有軟件提出用保護(hù)定值動(dòng)作仿真功能對(duì)保護(hù)定值進(jìn)行檢驗(yàn),但這種檢驗(yàn)并不徹底。因?yàn)檫@種仿真需要用戶(hù)設(shè)置故障條件(尤其是故障位置) ,也就是只能對(duì)定值在某種故障情況下的動(dòng)作正確性進(jìn)行檢驗(yàn),而沒(méi)法顯式地給出保護(hù)定值間是否存在失配的情況。定值校正可作為整定計(jì)算結(jié)果的校驗(yàn)工具,檢驗(yàn)整定結(jié)果在某些整定計(jì)算中沒(méi)有考慮到的特殊運(yùn)行方式下是否適合,并對(duì)定值進(jìn)行調(diào)整或糾正;而且特別適合于新建或擴(kuò)建電網(wǎng)時(shí)校核原電網(wǎng)設(shè)備上所安裝的保護(hù)定值是否仍然合適,若不合適則進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。定值校正的不足之處是一次只能針對(duì)一種運(yùn)行方式進(jìn)行,但這正是其實(shí)現(xiàn)容易的原因。（2）進(jìn)行交互設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)的可用性9直接影響用戶(hù)使用的就是交互設(shè)計(jì)，用戶(hù)與軟件是通過(guò)界面來(lái)傳遞彼此的信息,因此交互設(shè)計(jì)很容易被誤認(rèn)為是界面設(shè)計(jì),而實(shí)質(zhì)上界面設(shè)計(jì)只是交互設(shè)計(jì)的最后一步。因?yàn)榻缑嬖O(shè)計(jì)只是打扮界面,界面上要傳遞的信息都已確定;而交互設(shè)計(jì)首先需要進(jìn)行概念設(shè)計(jì),提煉出對(duì)用戶(hù)有價(jià)值的東西,然后用行為設(shè)計(jì)表達(dá)軟件各元素如何動(dòng)作和通信以實(shí)現(xiàn)概念設(shè)計(jì),最后才是界面設(shè)計(jì),用界面布置達(dá)到行為設(shè)計(jì)的要求。整定軟件通過(guò)交互設(shè)計(jì),不僅使軟件易學(xué)易用,而且提高了智能水平。整定軟件不是人工手算和管理過(guò)程的簡(jiǎn)單復(fù)制,而是應(yīng)該對(duì)過(guò)程進(jìn)行分析、抽象和重新設(shè)計(jì)。如整定計(jì)算過(guò)程,盡管用戶(hù)可以參與,但不應(yīng)把所有要思考的問(wèn)題都推給用戶(hù),而應(yīng)根據(jù)具體情況合理縮小用戶(hù)參與的工作量,甚至在可能的情況下可以不需要用戶(hù)參與。軟件的智能水平還包括對(duì)用戶(hù)要考慮的一些問(wèn)題,能自動(dòng)地提供問(wèn)題解決范圍,幫助用戶(hù)思考和決策。2.4整定計(jì)算系統(tǒng)通用性和實(shí)用性研究2.4.1線(xiàn)路保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)存在的問(wèn)題線(xiàn)路保護(hù)整定計(jì)算是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算工作中最復(fù)雜、考慮因素最多、耗費(fèi)時(shí)間最長(zhǎng)的整定計(jì)算工作之一。廣大科研人員相繼推出了一批繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)，以減輕工作人員負(fù)擔(dān)，提高工作效率。但仍存在一些不完善的地方10：a.沒(méi)有實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路保護(hù)整定計(jì)算全過(guò)程的自動(dòng)化。目前的線(xiàn)路保護(hù)整定計(jì)算通常只完成了線(xiàn)路零序電流保護(hù)、相間距離保護(hù)和接地距離保護(hù)的整定計(jì)算。線(xiàn)路保護(hù)裝置中其他整定項(xiàng)目的整定，如啟動(dòng)量、控制字等，仍然需要用戶(hù)通過(guò)一定的計(jì)算工具完成；整定結(jié)果仍然需要用戶(hù)手工輸入到定值通知單中；通知單已經(jīng)執(zhí)行的線(xiàn)路保護(hù)新定值仍然需要用戶(hù)手工錄入到線(xiàn)路保護(hù)整定計(jì)算軟件中，作為保護(hù)的當(dāng)前運(yùn)行定值。這種工作模式需要用戶(hù)進(jìn)行大量的手工轉(zhuǎn)換工作，加重了整定計(jì)算人員的工作負(fù)擔(dān)。b.在零序電流保護(hù)、相間距離保護(hù)、接地距離保護(hù)的整定中，沒(méi)有考慮實(shí)際線(xiàn)路保護(hù)裝置中這些保護(hù)的配置情況。隨著微機(jī)保護(hù)的發(fā)展和國(guó)外保護(hù)的引進(jìn)，許多線(xiàn)路保護(hù)裝置都配置了兩段式零序保護(hù)、反時(shí)限零序保護(hù)、四段式距離保護(hù)等比較特殊的保護(hù)。而目前大多數(shù)線(xiàn)路保護(hù)整定計(jì)算只考慮了段式零序電流保護(hù)、 段式相間距離保護(hù)和接地距離保護(hù)這些常規(guī)固定段式保護(hù)的整定，沒(méi)有考慮實(shí)際線(xiàn)路保護(hù)裝置中保護(hù)配置的特殊情況，所得整定配合結(jié)果是不正確、不合理的。2.4.2整定計(jì)算系統(tǒng)通用性和實(shí)用性考慮到發(fā)電廠設(shè)備保護(hù)配置的復(fù)雜性，不同的廠家生產(chǎn)的保護(hù)裝置其整定過(guò)程存在差異性以及整定過(guò)程中需要用戶(hù)的經(jīng)驗(yàn)等現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出一種具有良好通用性和實(shí)用性的電廠繼保整定計(jì)算系統(tǒng)才能滿(mǎn)足實(shí)際要求。（一）通用性研究具有通用性的繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)應(yīng)該能適應(yīng)不同的電廠結(jié)構(gòu)，適應(yīng)不同電氣設(shè)備配置的不同保護(hù)，適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理的保護(hù)裝置，適應(yīng)不同用戶(hù)的特殊情況等。要滿(mǎn)足這些要求，需要解決：（1）允許用戶(hù)自行確定運(yùn)行方式。（2）管理各類(lèi)不同保護(hù)裝置的定值，以及計(jì)算這些定值所需要的各種數(shù)據(jù)。（3）按規(guī)程規(guī)定的一般要求、電廠主接線(xiàn)的實(shí)際情況和保護(hù)裝置的類(lèi)型計(jì)算保護(hù)定值。（二）實(shí)用性研究 一個(gè)實(shí)用的繼電保護(hù)整定計(jì)算軟件，除了需要解決上面提到的通用性問(wèn)題外，還要考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。 （1）具有處理繼電保護(hù)整定計(jì)算整個(gè)過(guò)程中全部工作的能力。繼電保護(hù)整定計(jì)算工作室一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其包括多個(gè)環(huán)節(jié)，一般有一次系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集和管理、一次系統(tǒng)數(shù)據(jù)的再處理、故障計(jì)算分析、保護(hù)配合計(jì)算、保護(hù)配置和保護(hù)裝置特性數(shù)據(jù)的管理、保護(hù)裝置定值計(jì)算、定值管理和傳送等。如果只有或缺少某一環(huán)節(jié)，將使程序的實(shí)用性受到很大影響。 （2）要保證數(shù)據(jù)的一致性、繼承性和安全性。繼電保護(hù)整定計(jì)算涉及到多種數(shù)據(jù)，如一次系統(tǒng)數(shù)據(jù)、保護(hù)配置數(shù)據(jù)、保護(hù)定值數(shù)據(jù)等，各類(lèi)數(shù)據(jù)之間既有聯(lián)系又各不相同。這些數(shù)據(jù)的安全性、各數(shù)據(jù)之間的一致性，前、后數(shù)據(jù)的繼承性問(wèn)題，都是實(shí)用性要考慮的重點(diǎn)。（3）要偶一個(gè)方便、直觀、協(xié)調(diào)一致的用戶(hù)操作環(huán)境。繼電保護(hù)整定計(jì)算程序一般由多個(gè)模塊組成，因此要考慮各模塊之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行，盡量減少用戶(hù)界面，在主界面上應(yīng)可以調(diào)用其他功能模塊，盡可能采用內(nèi)嵌模塊的方式，保持所有界面的顯示、操作風(fēng)格一致，使其具有較強(qiáng)的整體感。在適當(dāng)?shù)牡胤讲捎脠D形界面，使用戶(hù)界面更直觀、更清晰。（4）另外還要考慮對(duì)運(yùn)行環(huán)境的要求、可維護(hù)性和個(gè)性化問(wèn)題等。3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)為了提高整定計(jì)算工作的效率，提高整定計(jì)算結(jié)果的正確性和合理性，有必要研制新的線(xiàn)路保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路保護(hù)、整定計(jì)算等全過(guò)程的自動(dòng)化，從根本上將整定計(jì)算人員從繁雜的計(jì)算工作中解放出來(lái)。本文提出了電力系統(tǒng)線(xiàn)路保護(hù)整定計(jì)算一體化系統(tǒng)的研制構(gòu)想，詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和功能劃分，并對(duì)其中存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了討論。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，特別強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)模塊化特點(diǎn)和可視化特點(diǎn)。模塊化特點(diǎn)使得系統(tǒng)的內(nèi)容易于擴(kuò)充，系統(tǒng)提供盡可能多的保護(hù)整定模塊以滿(mǎn)足大多數(shù)電廠用戶(hù)的需要?？梢暬奶攸c(diǎn)，就是將抽象的原理以圖形、文字等直觀易懂的方式表示出來(lái)，它不僅方便用戶(hù)理解保護(hù)的整定原理，而且整定原則是依據(jù)大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則，可以確保整定過(guò)程的正確性。同時(shí)整定過(guò)程是在用戶(hù)參與下完成的，增加了整定結(jié)果的可信度11。該系統(tǒng)提供一個(gè)開(kāi)放的平臺(tái)，用戶(hù)可利用這個(gè)平臺(tái)去進(jìn)行發(fā)電廠的故障分析和設(shè)備的保護(hù)整定。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)有五個(gè)模塊組成：圖形建模模塊、故障分析模、整定計(jì)算模塊、故障仿真模塊及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DBMS模塊12。各模塊又有多個(gè)子模塊組成，如下圖所示： DBMS模塊圖形建模模塊整定計(jì)算模塊故障仿真模塊故障分析模塊參數(shù)輸入保護(hù)選擇繪制圖形保護(hù)特性仿真故障仿真不對(duì)稱(chēng)故障對(duì)稱(chēng)故障失磁失步過(guò)流過(guò)負(fù)荷差動(dòng)保護(hù)圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖DBMS模塊是一個(gè)具有中樞作用的模塊，其它各模塊都需要與其進(jìn)行雙向信息的交互。圖形建模模塊中的各子模塊需要將各種信息如各種元件的原始參數(shù)信息、保護(hù)配置的信息等存放于數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)用戶(hù)需要查看某些信息時(shí)，可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出通過(guò)人機(jī)界面與用戶(hù)交流。故障分析模塊需要將短路計(jì)算結(jié)果存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，而故障分析所需的元件原始參數(shù)需要從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得。整定計(jì)算模塊也需要將用戶(hù)選定的各種保護(hù)的整定計(jì)算結(jié)果存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)進(jìn)行定值輸出的時(shí)候再?gòu)闹凶x取。故障仿真模塊在進(jìn)行仿真時(shí)首先需要從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取元件的原始參數(shù)，再把仿真后的結(jié)果存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便為保護(hù)的配置、保護(hù)定值的靈敏度校驗(yàn)提供參考。圖形建模通過(guò)操作界面與用戶(hù)直接交互信息，除了與數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊的聯(lián)系外，與其它各模塊的聯(lián)系也非常緊密。因?yàn)槊總€(gè)模塊都需要用戶(hù)實(shí)際的參與和決策，用戶(hù)的決策將通過(guò)人機(jī)界面反映在整定系統(tǒng)中，最終的參與結(jié)果又將通過(guò)人機(jī)界面反饋給用戶(hù)。用戶(hù)可以不斷的通過(guò)人機(jī)交互設(shè)定所需參數(shù)，直到結(jié)果滿(mǎn)意為止。故障分析模塊、整定計(jì)算模塊和故障仿真模塊是整定計(jì)算系統(tǒng)的最核心的三個(gè)部分、故障分析模塊為整定計(jì)算模塊提供短路電流的數(shù)據(jù)，故障仿真模塊為整定計(jì)算提供保護(hù)參數(shù)和靈敏度校驗(yàn)參考。系統(tǒng)選用Window2000作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用AutoCAD作為繪圖工具，繪制的圖紙以AutoCAD通用接口DXF文件格式存儲(chǔ)13，用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法編制接口程序，讀取AutoCAD的DXF文件，將圖紙?jiān)赩isual Basic6.0編制的圖形編輯環(huán)境下重新繪制，形成以元件為基本單元的圖形數(shù)據(jù)庫(kù)?？紤]到發(fā)電廠設(shè)備整定計(jì)算公式具有形式簡(jiǎn)單、數(shù)量多、同種保護(hù)類(lèi)型計(jì)算公式相同的特點(diǎn)，可將每一種保護(hù)定義為一個(gè)類(lèi)，用XML編寫(xiě)整定計(jì)算公式，利用VB編程從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)即可算出整定結(jié)果。由于整定計(jì)算中涉及到很多設(shè)備參數(shù)和故障分析、整定計(jì)算、故障仿真的中間結(jié)果和最后結(jié)果，系統(tǒng)采用SQL Server2000作為可編程的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。上述的五個(gè)模塊分別完成特定的任務(wù)，同時(shí)又相互聯(lián)系相互依賴(lài)，組成一個(gè)有機(jī)整體。3.1圖形建模模塊圖形建模是可視化編程的一種體現(xiàn)。它提供一個(gè)專(zhuān)用的繪圖工具，用戶(hù)可以通過(guò)圖形操作界面繪制系統(tǒng)圖、輸入原始參數(shù)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)需要建立相應(yīng)的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型。通過(guò)人機(jī)界面，用戶(hù)可以選擇保護(hù)配置，設(shè)定故障類(lèi)型和故障點(diǎn)，選擇保護(hù)用到的TA /TV信息14。圖形建模是實(shí)現(xiàn)可視化的故障分析和整定計(jì)算的基礎(chǔ)。在圖形建模中實(shí)現(xiàn)的功能有：（1）提供發(fā)電廠內(nèi)元件設(shè)備工具箱，用戶(hù)通過(guò)使用工具箱里的工具就可以繪制或修改發(fā)電廠的主接線(xiàn)圖。（2）系統(tǒng)圖全局操作。包括系統(tǒng)圖的新建、保存、另存、刪除、滾動(dòng)、縮放等。（3）圖形設(shè)備一般編輯操作。包括圖元的選中、新建、剪切、復(fù)制、粘貼、刪除、移動(dòng)、縮放、排列等常規(guī)操作。（4）對(duì)設(shè)備能輸入或修改參數(shù)，并能配置保護(hù)。輸入或修改完畢，數(shù)據(jù)就進(jìn)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并對(duì)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)幺值計(jì)算。刪除設(shè)備時(shí)也就從數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除了相應(yīng)的數(shù)據(jù)。（5）設(shè)備連接功能。設(shè)備之間連接有友好的操作提示，符合電力系統(tǒng)接線(xiàn)的連接規(guī)范，如兩點(diǎn)連接電壓等級(jí)是否一致的檢測(cè)，避免錯(cuò)誤或無(wú)效的連接。根據(jù)設(shè)備之間的連接關(guān)系，可以建立連接系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為自動(dòng)形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣及短路計(jì)算做準(zhǔn)備。（6）圖元維護(hù)。每一種設(shè)備類(lèi)型對(duì)應(yīng)一個(gè)圖元，系統(tǒng)提供圖元的編輯操作，主要有：圖元瀏覽、圖元外觀編輯、圖元對(duì)應(yīng)設(shè)備連接端點(diǎn)的設(shè)置，圖元對(duì)應(yīng)設(shè)備類(lèi)型的選擇等。（7）設(shè)置運(yùn)行方式。允許用戶(hù)通過(guò)設(shè)置外接系統(tǒng)阻抗的大小和斷路器的分、合狀態(tài)設(shè)置系統(tǒng)的幾種運(yùn)行方式。（8）設(shè)置系統(tǒng)圖間的所屬關(guān)系。發(fā)電廠的系統(tǒng)圖不可能在一個(gè)界面上全部表示，尤其是廠用電系統(tǒng)，為此，允許用戶(hù)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)之間的所屬關(guān)系。3.2故障分析模塊故障分析模塊主要為了實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠設(shè)備引出端發(fā)生各種類(lèi)型的故障時(shí)計(jì)算短路電流的功能。具體實(shí)現(xiàn)的功能有：（1）提供設(shè)置故障的人機(jī)對(duì)話(huà)接口。故障位置用醒目圖形標(biāo)示，而故障類(lèi)型、故障相別通過(guò)人機(jī)對(duì)話(huà)接口設(shè)置，故障類(lèi)型包括三相短路、單向短路兩相短路、兩相接地短路。（2）允許一次設(shè)置多種簡(jiǎn)單故障，如單個(gè)故障點(diǎn)有多種故障類(lèi)型或同種類(lèi)型在許多故障點(diǎn)發(fā)生，以滿(mǎn)足用戶(hù)選擇和比較計(jì)算結(jié)果的要求。（3）自動(dòng)根據(jù)所屬系統(tǒng)的性質(zhì)選擇故障分析方法進(jìn)行故障分析。對(duì)廠用電系統(tǒng)還可以計(jì)算母線(xiàn)自啟動(dòng)情況下的各種數(shù)據(jù)。（4）自動(dòng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)編號(hào)和阻抗圖顯示及打印。（5）自動(dòng)生成序網(wǎng)圖。對(duì)于不對(duì)稱(chēng)的故障，自動(dòng)生成正序負(fù)序零序三序序網(wǎng)圖。輸出故障分析結(jié)果，可以選擇輸出所有結(jié)果，即故障計(jì)算書(shū)表格形式，也可以選擇輸出單個(gè)計(jì)算量，以供保護(hù)整定使用。3.3整定計(jì)算模塊整定計(jì)算模塊是整定系統(tǒng)的核心，它根據(jù)保護(hù)配置情況，從原始參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)提取與整定計(jì)算相關(guān)的原始數(shù)據(jù)，根據(jù)保護(hù)裝置整定原則，計(jì)算保護(hù)定值，整定結(jié)果存入定值數(shù)據(jù)庫(kù)以備查詢(xún)和輸出。（一）整定計(jì)算模塊的功能（1）需要用戶(hù)根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)決定的參數(shù)（如可靠系數(shù)等）由用戶(hù)選擇或輸入，對(duì)選擇的范圍和一般情況進(jìn)行實(shí)時(shí)提示，并給出默認(rèn)值。（2）設(shè)備參數(shù)（如額定電流等）由程序自動(dòng)填入。（3）需要通過(guò)短路計(jì)算獲得的數(shù)據(jù)，由用戶(hù)選擇短路計(jì)算的條件，在故障分析模塊中進(jìn)行計(jì)算。（4）各個(gè)數(shù)據(jù)間的運(yùn)算關(guān)系由程序完成，用戶(hù)只需保證所有數(shù)據(jù)都完備且有效，整定計(jì)算自動(dòng)完成，整定結(jié)果以定值單形式顯示。（二）整定計(jì)算的一般過(guò)程整定計(jì)算是已知電網(wǎng)各種可能的運(yùn)行方式來(lái)確定保護(hù)定值, 要求保護(hù)定值滿(mǎn)足選擇性、靈敏性和速動(dòng)性。其過(guò)程一般包括以下步驟:（1）確定計(jì)算時(shí)要考慮的各種常見(jiàn)系統(tǒng)運(yùn)行方式。（2）針對(duì)（1）確定的運(yùn)行方式, 局部考慮整定設(shè)備的外部系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變, 進(jìn)行故障分析,獲得整定計(jì)算需要的電流量、阻抗量、分支系數(shù)等。（3）計(jì)算保護(hù)的各段定值, 需要配合計(jì)算的必須首先確定主/后備保護(hù)對(duì), 然后分別配合, 最終定值按所有主/后備保護(hù)對(duì)都能保證選擇性取。（4）校驗(yàn)定值的靈敏度。若靈敏度不滿(mǎn)足要求, 回到（3）重新計(jì)算, 即重新選擇配合段和配合時(shí)間等, 直到計(jì)算得到的保護(hù)定值滿(mǎn)足靈敏度的要求。（5）對(duì)特殊運(yùn)行方式進(jìn)行補(bǔ)算, 對(duì)（4）中得到的定值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。（三）運(yùn)行方式的選擇原則繼電保護(hù)整定計(jì)算用的運(yùn)行方式，是在電力系統(tǒng)確定好運(yùn)行方式的基礎(chǔ)上，在不影響繼電保護(hù)的保護(hù)效果的前提下，為提高繼電保護(hù)對(duì)運(yùn)行方式變化的適應(yīng)能力而進(jìn)一步選擇的，特別是有些問(wèn)題主要由繼電保護(hù)方面考慮決定的。如變壓器中性點(diǎn)是否接地運(yùn)行，變壓器絕緣忭能有否特殊規(guī)定。整定計(jì)算用的運(yùn)行方式選擇合理與否，不僅影響繼電保護(hù)的保護(hù)效果，也會(huì)影響繼電保護(hù)配置和選型的正確性。確定運(yùn)行方式的限度，就是確定最大和最小運(yùn)行方式，它應(yīng)以滿(mǎn)足常見(jiàn)運(yùn)行方式為基礎(chǔ)，在不影響保護(hù)效果的前提下，適當(dāng)加大變化范圍。電流，電壓保護(hù)整定計(jì)算一般原則如下：(1)保護(hù)區(qū)及靈敏度保護(hù)裝置的第1段，要求無(wú)時(shí)限動(dòng)作，保護(hù)區(qū)不小于線(xiàn)路全長(zhǎng)的20；第段應(yīng)能保護(hù)線(xiàn)路的全長(zhǎng)；第段除作為本線(xiàn)路后備外，還應(yīng)作相鄰線(xiàn)路的遠(yuǎn)后備，如果遠(yuǎn)后備靈敏度不夠，在技術(shù)上又有困難時(shí)，允許按下列原則處理：如果要求切除下列短路點(diǎn)，保護(hù)過(guò)于復(fù)雜或難以實(shí)現(xiàn)，允許縮短后備區(qū)。a.當(dāng)相鄰線(xiàn)上短路時(shí)，在大電源助增影響下，保護(hù)不起動(dòng)。b.當(dāng)相鄰線(xiàn)很長(zhǎng)，在末端短路時(shí)，保護(hù)不起動(dòng)。c.當(dāng)在變壓器后及帶電抗器的線(xiàn)路上短路時(shí)，保護(hù)不起動(dòng)?？砂闯Ｒ?jiàn)的方式及故障類(lèi)型校驗(yàn)后備靈敏度。后備保護(hù)按非選擇性動(dòng)作整定，并用重合閘或備用電源自投補(bǔ)救。(2)定值配合及動(dòng)作時(shí)間保護(hù)定值的配合，包括電流、電壓元件定值的配合及動(dòng)作時(shí)間的配合。電流、電壓元件定值的配合由可靠系數(shù)保證。動(dòng)作時(shí)間定值的配合由時(shí)間差保證。保護(hù)的第1段一般不與相鄰線(xiàn)路配合。第段一般與相鄰線(xiàn)路的第1段配合。第段與相鄰線(xiàn)路(或變壓器)第段配合，當(dāng)靈敏度足夠時(shí)，為了降低第段動(dòng)作時(shí)間，也可以與相鄰線(xiàn)路第段配合整定。(3)計(jì)算用運(yùn)行方式及短路電流保護(hù)定值計(jì)算、靈敏度校驗(yàn)及運(yùn)行方式選擇，均采用實(shí)際可能的最大、最小方式及一般故障類(lèi)型。對(duì)于電廠直饋線(xiàn)或接近電廠的帶較長(zhǎng)時(shí)間的保護(hù)，整定計(jì)算時(shí)要考慮短路電流衰減。對(duì)于無(wú)時(shí)限動(dòng)作或遠(yuǎn)離電廠的保護(hù)，整定計(jì)算時(shí)不考慮短路電流的衰減。（四）整定計(jì)算模式繼電保護(hù)在線(xiàn)整定計(jì)算是指根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和繼電保護(hù)裝置的定值, 在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí), 在線(xiàn)自動(dòng)確定繼電保護(hù)的新定值, 并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)改變各裝置的定值15。這種模式的實(shí)現(xiàn), 可以提高繼電保護(hù)的定值性能, 甚至可以計(jì)及負(fù)荷潮流變化對(duì)于定值性能的影響, 對(duì)于短時(shí)間重負(fù)荷潮流線(xiàn)路的定值改善具有一定的意義。這一模式在實(shí)施中必須解決以下問(wèn)題（1）從系統(tǒng)中獲取電力系統(tǒng)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài), 由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化啟動(dòng)整定計(jì)算,且整定計(jì)算必須是自動(dòng)擴(kuò)大范圍模式, 由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓幹鸺?jí)向外搜索。（2）在線(xiàn)整定的前提條件是繼電保護(hù)裝置是可以由外部自動(dòng)修改定值的數(shù)字化設(shè)備。如果系統(tǒng)中存在不滿(mǎn)足條件的設(shè)備, 則在在線(xiàn)整定計(jì)算算法中必須考慮這些設(shè)備的定值限制。（3）從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖兊叫露ㄖ档挠?jì)算完成及自動(dòng)修改, 需要一定的時(shí)間?？梢圆扇∫韵路椒ń鉀Q這段時(shí)間內(nèi)保護(hù)動(dòng)作的正確性問(wèn)題能檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖兊难b置自動(dòng)啟用備用定值, 備用定值采用傳統(tǒng)的離線(xiàn)整定計(jì)算模式給出或由在線(xiàn)整定計(jì)算系統(tǒng)給出信號(hào)實(shí)現(xiàn)定值切換。（五）整定計(jì)算數(shù)學(xué)模型（1）零序電流保護(hù)整定計(jì)算原則零序電流保護(hù)III 段按線(xiàn)路末端最小短路時(shí)有2 的靈敏度整定動(dòng)作電流。時(shí)間: T = T + $t(T 本開(kāi)關(guān)接地距離III 段動(dòng)作時(shí)間)零序電流保護(hù)IV 段全網(wǎng)取統(tǒng)一定值:動(dòng)作電流: 一次值為240A動(dòng)作時(shí)間: 取5.5當(dāng)零序電流保護(hù)段定值小于240A時(shí), 該開(kāi)關(guān)IV 段定值可整定為: 一次值120A。（2）接地距離保護(hù)整定計(jì)算原則接地距離I 段Z = 0.7Z1Z線(xiàn)路正序阻抗接地距離II 段Z = Z+ KkKb Z或Z = Z+ KkKb Z式中Z 相鄰線(xiàn)路接地距離I 段; Kb取正序、零序中的小值Z 相鄰線(xiàn)路接地距離I 段動(dòng)作時(shí)間: t = t + $t 或T = t + $t式中t 相鄰線(xiàn)路接地距離I 段動(dòng)作時(shí)間t 相鄰線(xiàn)路接地距離II 段動(dòng)作時(shí)間靈敏度一般要求114, 當(dāng)不滿(mǎn)足要求時(shí), 則進(jìn)一步延伸保護(hù)范圍, 使之與相鄰線(xiàn)的接地距離 段配合。接地距離II段Z= Z + KkKb Z 或Z = Z + KkKb ZZ相鄰線(xiàn)路接地距離II 段Z相鄰線(xiàn)路接地距離III 段動(dòng)作時(shí)間: t = t + $t或T = t + $tt 相鄰線(xiàn)路接地距離II 段動(dòng)作時(shí)間t相鄰線(xiàn)路接地距離III 段動(dòng)作時(shí)間（3）相間距離保護(hù)整定計(jì)算原則相間距離I 段Z = 0.185 Z1Z1線(xiàn)路正序阻抗相間距離II、III 段整定原則同接地距離,只是Kk為0.18。3.4故障仿真模塊對(duì)已建成的主接線(xiàn)圖,故障仿真模塊可根據(jù)需要在母線(xiàn)或設(shè)備引出端設(shè)置任意類(lèi)型的故障,進(jìn)行保護(hù)定值失配及靈敏度不足等問(wèn)題,并可根據(jù)模擬故障的計(jì)算結(jié)果與繼電保護(hù)定值進(jìn)行比較來(lái)判斷,繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作行為,仿真完成后,自動(dòng)生成完整的仿真報(bào)告,包括系統(tǒng)運(yùn)行方式、故障地點(diǎn)、故障類(lèi)型、相別、各故障量、保護(hù)定值、動(dòng)作時(shí)間等。故障仿真模塊