繼電保護整定計算模塊的設(shè)計方案

1、繼電保護整定計算模塊的設(shè)計-電氣論文 繼電保護整定計算模塊的設(shè)計 劉凡齊，張秀霞，王君瑞，張新聞 （北方民族大學電氣信息工程學院，寧夏銀川750021） 摘要：繼電保護整定計算是保障配電網(wǎng)穩(wěn)定運行的主要辦法與措施。設(shè)計 了利用專家系統(tǒng)的繼電保護整定計算系統(tǒng)，其中知識庫的表征方式采用產(chǎn)生式 表征法、面向?qū)ο蟊碚鞣ê涂蚣鼙碚鞣ㄏ嗳诤系姆椒?，增強了整定計算知識庫 的完整性；系統(tǒng)推理機方式采用正向與反向推理的混合方式，有效提高了整定 計算系統(tǒng)的計算速率。利用專家系統(tǒng)改進知識庫的表征方法與推理機的混合工 作原理，設(shè)計了繼電保護整定計算模塊，并針對實際電廠模型，驗證了設(shè)計系 統(tǒng)的準確性。 關(guān)鍵詞：繼電保護

2、；知識庫；推理機；整定計算 中圖分類號：TN702?34 文獻標識碼： A文章編號：1004?373X （2015）18?0049?04 收稿日期：2015?03?06 基金工程：國家自然科學基金：基于制備納 M薄膜和機械刷提高太陽能 電池光電轉(zhuǎn)換效率的機理研究（51365001 ）;寧夏自然科學基金：變速恒頻 雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)軟并網(wǎng)控制策略的研究（NZ14106） 本文設(shè)計了利用專家系統(tǒng)的繼電保護整定計算系統(tǒng)，其中知識庫利用產(chǎn)生 式表征法、面對對象表征法和框架表征法相融合方法做模塊設(shè)計，推理機運用 正向和反向相結(jié)合的混合推理方法，在整定功能的實現(xiàn)方式上，分別提供了手 動和自動兩種方式，以此來

3、滿足電廠操作人員的工作要求 1專家系統(tǒng)知識庫的設(shè)計 專家系統(tǒng)的知識庫的表征方法利用產(chǎn)生表征法、面向?qū)ο蟊碚鞣ā⒖蚣鼙?征法相結(jié)合的方式，通過分級分步驟的方式對繼電保護整定計算做詳細描述。 其中知識庫的流程步驟如圖1所示。 2專家系統(tǒng)推理機的設(shè)計 系統(tǒng)推理機方式采用正向與反向推理相融合的推理方式。推理方式首先采 用正向推理法對動作電流進行計算，但因為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中故障計算模塊求解的 流過保護短路電流不止一項，例如單相接地短路、兩相短路、三相短路，所以 推理機會提供多個短路電流值，不能進一步做篩選。而當添加反向推理法后， 從短路電流目標中集中選定最大故障電流，作為下一步計算的原始數(shù)據(jù)，可計 算出最合

4、適的動作電流值大小。 b!l叨 1 呵叩匕粘卜|.： T mux Ik.llklx Jhl I、二相飆甩 從操作人員給定的具體實際問題出發(fā)，通過設(shè)計模塊進行推理求解，總結(jié) 出會出現(xiàn)的幾種計算情況，如下： （1）當針對所給定的實際問題沒有找到相應(yīng)的目標結(jié)果時，則模塊需調(diào) 用報錯步驟 （2 ）當針對所給定的實際問題只找到惟一的目標結(jié)果時，即最理想的模 塊運行狀態(tài)，則模塊直接輸出計算結(jié)果或繼續(xù)執(zhí)行相應(yīng)操作。 （3 ）當針對所給定的實際問題能夠找到多個目標結(jié)果時，需要進一步做 判定，從諸多目標結(jié)果中選定最優(yōu)解。 3整定計算數(shù)學模型 在整定計算原則中的任何一個保護定值在公式層中都有與之相對應(yīng)的整定 方程

5、式，且整定方程式在相應(yīng)的整定變量層中都含有定值變量集（R ） V，經(jīng)數(shù) 學分析，保護裝置的定值變量集（R ） V的數(shù)學模型： RVS = f （k1,k2 ,，kn ,x1,x2 ,，xn , y1,y2 ,，yn ,z1,z2 ,，zn ）, n N 式中：yj （ j n）代表整定計算公式中含有的系數(shù)和常量，如可靠系數(shù)、 進行整定計算工作人員的經(jīng)驗系數(shù)和返回系數(shù)等，具體數(shù)值由用戶人員通過輸 入的方式存儲到模塊知識庫中；（j zjn）代表以上3類變量以外的其余變 量。 利用上述數(shù)學模型，對繁瑣的定值變量分類做知識存儲，其中定值變量集 所包含的變量均為離散型數(shù)據(jù)，當中的任何一個整定計算變量值變

6、化后，僅僅 是該變量發(fā)生了改變，但不會致使該整定計算變量所在的整定方程式中的其他 變量發(fā)生數(shù)值變化；且整定計算方程式也具有離散型，整定計算方程式是跟隨 者整定計算變量的變化而變化的，所以無論系統(tǒng)所含設(shè)備的參數(shù)變化，或是發(fā) 生其他故障類型，都可以準確求解出被保護設(shè)備的整定值，體現(xiàn)了繼電保護裝 置整定值的可靠性。 4整定計算模塊設(shè)計 在對系統(tǒng)做整定計算前，需要對其中一部分故障參數(shù)做計算存儲，因為在 進行整定計算原則中涉及了大量的故障參數(shù)，其中有一部分數(shù)值可以在整定過 程中直接提取，這樣就能夠縮短整定計算的運作時間。在所涉及的系統(tǒng)中，設(shè) 定了手動與自動整定兩種功能，系統(tǒng)用戶可以根據(jù)特定的工作環(huán)境與要

7、求自行 選擇，整定計算視圖如2所示。 整定計算過程為自動運行，整個計算過程不需要工作人員的任何操作，并 能直接輸出計算書，可以實現(xiàn)任務(wù)書的保存與管理功能。在手動整定計算過程 中，需要工作人員在相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置界面對系統(tǒng)參數(shù)進行選定和設(shè)置，如圖3 所示。 S2 整崔計耳莉*國 圖3 電決J崔陸追宅樓拓 計算書對于電廠實際操作人員是非常重要的，其中不僅包括相應(yīng)繼電保護 裝置對保護設(shè)備定值的設(shè)置，也包括整定原則。針對廠用變壓器相間短路故障 的備用保護，模塊自動進行整定計算，并輸出計算書與定制單，具體如圖 圖5所示 5整定計算模塊仿真解讀 為了驗證本文設(shè)計的繼電保護整定計算模塊的準確性，這里建立了電廠一

8、 次主接線系統(tǒng)圖并設(shè)置了相關(guān)參數(shù)，如圖 6所示。 分-4- -i *- - 壯I. i：-J 】一 f ；話 煜七 bl t- 5* 1 A 11 175a A JXt I A E C*胃A A irikl 耳 血 -lb 專 J3 IBM. A |祈 :.F- : I 汩 3 ttti 訃總口 - lb VVIi Er i證 4七說與 03 曲曲牛*1- s X： 1于y 6 1廠 i A muni _ _ 1 心 峠 X 1 * 1 i t t 4| 1 I 11 i * * 1 1 1 1 0 (U !tr! 1誦1 : H 射 蘭1 斗li存 * M 4 哼誓：J 1 1 : 4 g

9、* E * i隔 1 | tt 5 6 電廠曷郵堵曲邂 當完成電廠主接線圖的設(shè)定后，針對該系統(tǒng)添加6KVIIB段母線A, B兩 相相間短路故障，并做故障量計算，圖7顯示為2號高廠變故障量 廠菲奸HiV f K 湖7 屯廣2號廣吏設(shè)諄醸咔視國 將電廠繼電保護原則逐一錄入并完成繼電保護裝置的設(shè)定工作，對系統(tǒng)全 部設(shè)備做整定計算，將計算結(jié)果與電廠工作人員做整定值檢驗。檢驗結(jié)果顯示 大部分計算結(jié)果與電廠實際運行結(jié)果完全相同，只有小部分存在數(shù)值誤差，具 體誤差如表1所示 *1 含有逞差的魏據(jù) 2.33 234 意旣也鎧舉尹出扎 -LS3 -1,76 史卓牛討也鍛黑護 100 5.67 電祝過熱摧聲系it

10、 0.7 0.&5 簡述誤差產(chǎn)生的主要原因如下： （1 ）近似因素。整定計算過程中，數(shù)值大部分都是以小數(shù)形式存在，為 了降低計算的繁冗度，計算過程中將小數(shù)數(shù)值保存到小數(shù)點后2位。不同的 是，計算機在做計算過程中，不進行近似計算，而是在最終的計算結(jié)果顯示的 時候，保留小數(shù)點后1位，所以電廠實際工作人員的手動計算與計算機整定的 最終結(jié)果略有差別。 （2 ）取整因素。在繼電保護整定計算的過程中，需要設(shè)置保護定值，幾 乎全部設(shè)置為整數(shù)，當遇到小數(shù)時需要進位成整數(shù)，所以，定值的設(shè)置與計算 機的計算值之間也存在一定的誤差。 （3）繼保裝置退保護因素。表1中，2號高廠零序過電流保護的整定值 設(shè)置為100，當

11、該保護裝置停止工作時，也就不對高廠變起任何保護作用，所 以退保護因素是影響整定結(jié)果的主要因素之一。 經(jīng)上述理論分析可得，除以上原因引起的誤差外，繼電保護整定計算模塊 的計算結(jié)果誤差率如表 2所示。 計H培瑕傻差 擢律鸞炭計算琨壟 已恃護政！Mb.,謹41%電件異顒班拭；咲業(yè)乜點 辻屯忑；堤r,. 故律電4 0.61 It值蚤定；變豪0.9% 通過上述結(jié)果可以看出，通過本文設(shè)計的繼電保護整定計算模塊得出的結(jié) 果同發(fā)電廠原始數(shù)據(jù)相差不大，誤差的大小在電廠穩(wěn)定運行的允許范圍內(nèi)，且 整定模塊的計算速率足夠快，能夠滿足實際操作人員的要求。 6結(jié)語 本文通過專家系統(tǒng)設(shè)定了整定計算模塊，建立了火電廠繼電保護

12、整定計算 所需的知識庫，將產(chǎn)生表示法、面向?qū)ο蟊硎痉?、框架表示法相互結(jié)合的知識 表征方式與通過混合推理方法，分別從正向和反向做為推理機原理的專家系統(tǒng) 設(shè)計，優(yōu)化了電力系統(tǒng)繼電保護整定計算速率與結(jié)果的準確度。通過實際測 驗，驗證了設(shè)計的整定模塊的準確性與可維護性。 參考文獻 1 張偉繼電保護整定計算軟件的應(yīng)用開發(fā)D保定：河北農(nóng)業(yè)大學， 2011 . 2 陸賢群.微機繼電保護的發(fā)展趨勢分析J.科技信息，2011 (9): 733?734 . 3 LIU T ，ZHU Q S， LI W D. Conception of the new power sys?tem operating status

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