1、发电厂短路电流及继电保护整定计算系统摘要：电网结构及大容量机组的系统不断更新应用，对电网和电力设备的安全稳定运行提出了更高的要求。而在电力系统安全体系中发电厂继电保护装置是其中一个重要组成部分。本文将简要阐述了发电厂短路电流及继电保护定值计算系统，结合实际工作经验，分析了该系统的设计特点，以使用户直观地进行短路电流计算，也为根据运行实际需要整定保护定值。 关键词：继电保护；短路电流；主设备；故障分析；保护定值 中图分类号：TM774 文献标识码： A 文章编号： 当发电厂系统出现故障时，继电保护设备可及时检测到异常运行情况或安全性的故障，既可短时间内发出报警信号，也可迅速切除故障。不过，人工计
2、算继电保护定值虽然可信度高，但计算工作量十分繁琐，随着科学技术的快速发展，这显然难以适应时代的发展。据此，本文提出发电厂短路电流及继电保护整定计算系统，一方面提高计算效率，另一方面减轻计算工作人员的劳动强度。 1 发电厂继电保护整定计算工作概述 发电厂继电保护装置种类复杂多样、整定计算工作量大，这要求计算工作人员要有较强的专业知识和相对成熟的实践经验。首先，大部分发电厂继电保护整定计算工作尚处在人工手算的阶段。对发电厂继电保护整定计算系统的开发，将提供不少便利，有着非常重要的实用性。其次，基于继电保护对发电设备故障的多种功能，如切断、报警、隔离、检测。在设计发电厂短路电流及继电保护整定计算系统
3、时，应考虑继电保护运作的基本要求。通过继电保护的要求包括：（1）针对性。即整定计算系统必做是针对某一种故障产生的反应，这才能体现继电保护的功能特点；（2）时效性，发电厂设备故障对电能生产系统的破坏力比较大，这就要求整定计算工作快速运作，计算效率高；（3）稳定性。继电保护装置是发电厂发挥作用的核心指标，这就要求系统运作要稳定、可靠，才能保证继电保护装置的稳定性和安全性。 2 系统的设计构想及功能 本文系统的设计思路在于探讨：在环境、人、机器三者的交互中，能够灵活地根据外部环境的变化而完成相关任务。在设计系统时，特别强调系统的模块化和可视化特点，这是为了方便用户表达自己的整定经验，也满足系统的通用
4、性和扩充性需求。至此，本文的系统设计了一套与之相符合的开发工具和辅助软件。该系统主要实现四大功能。 图 1 发电厂主设备保护整定计算系统的设计结构示意图 2.1 系统管理功能 主要是达到有效管理系统中的数据，以方便用户查看数据。如用户可以按照元件名称、厂站、元件类型、所属地理区域、电压等级、型号、生产厂家等关键字进行精确查询和模糊查询；具体包括储存整定计算书、整定计算定值单、故障计算书以及设备参数等主要数据；也提供数据打印、备份和删除等管理功能。同时，也设置相应的用户权限，对不同用户提供不同使用范围，以保证软件系统的安全运作。 2.2 图形建模设计环节 在系统里，真实的设备以图形（定义为“元件
5、” ）来表示，提供相应的专业绘图工具，把发电厂的系统结构图绘制出来，设备的参数则作为元件的属性输入，实现可视化的故障分析奠定基础。在绘图中，可通过计算机自动识别出元件间的关联关系。系统根据用户的需求，图形建模对 6KV 系统、发变组系统进行故障分析。此设计环节主要为实现可视化的故障计算和保护整定计算提供保障基础。它可提供的功能主要包括：（1）提供输入各元件设备参数和保护配置的人机对话界面；（2）提供发电厂内元件设备工具箱，用户通过此工具进行发电厂的电网结构图的绘制或修改；且允许用户设置各种电压等级的显示颜色；（3）为用户提供系统基准电压和容量的人机对话界面，还可通过阻抗标幺值计算设备参数；（4
6、）软件根据设备在界面上的位置自动?设备间是否关联，以进行自动节点编号，形成节点导纳矩阵；（5）为用户提供几种运行方式，如断路器的“分合” 、外接系统阻抗的大小设置。 2.3 面向保护装置的整定定值选取 本文所确定的整定对象主要包括发变组保护，变压器保护以及发电机保护。此设计环节可实现的操作功能：（1）由程序自动填入诸如额定电流等设备参数；（2）整定计算的可信度提高，因为系统需要通过故障计算获得的数据，用户可选择故障计算的各种条件在故障计算模块中进行计算；（3）需要用户根据自身掌握的实际经验来选择或输入参数，在操作过程中，系统会对选择的范围进行实时提示，并提供默认值；（4）系统的操作过程中，用户
7、只需要保证所有数据都完备且有效，而由程序完成各个数据间的运算关系，实现自动完成整定算计，最终以定值单形式显示整定结果。此外，该保护整定模块还可通过整定计算书把整定过程，以文字形式记录并保存下来，增强系统的实用性。 2.4 故障计算功能 这是短路电流及继电保护整定计算的基础。系统采取可视化界面来分析故障，使操作简便快捷多，有助于提高工作效率。由于当前只能分析被保护设备引出端短路的情况，故需要限定故障点的位置。同时，发变组系统，采取运算曲线法分析、计算故障点；6KV 系统，则采取对称分量法分析故障点。它可实现的具体功能包括：（1）对不对称故障，可自动生成序网图，主要是生成正序、负序、零序这三种序网
8、图；（2）提供设置故障的人机对话接口。故障类型通常包括单相短路、两相短路、两相接地短路。系统可用醒目图形标示故障位置，并通过人机对话接口设置“故障类型、故障相别” ，还可根据系统情况自动选择故障分析方法；（3）故障计算机书，以表格形式输出故障分析结构，出于保护整定时用，可选择输出所有结果，也可选择输出单个计算量。 3 结语 综上所述，发电厂短路电流及继电保护整定计算系统的开发，除了考虑系统的通用性和可视性，还要考虑其干扰因素，这才能更好的维护发电厂的稳定、安全、可靠运行。此外，本文设置的系统虽然方便用户引入大量的整定经验，但在一定程度上约束了系统的自动化程度。所以，建议发电厂在条件允许下，充分发挥计算机网络平台，在电力系统中广泛应用模糊逻辑、进行规划、神经网络、遗传算法等人工智能技术，以创建与时俱进的智能化网络控制系统，引导继电保护装置正常的运作。 参考文献 1 郭谋发,杨耿杰,黄巍,朱治中,康健,洪翠,黄见虹,张嫣,陈亚明.基于模块的发电厂继电保护整定系统J.高电压技术. 2005(09) 2 郑俊良,许冬成,张雷,高巍. 关于 6kV(10kV)异步电机综合保护装置的整定的探讨J. 电机与控制应用. 2008(02) 3 刘洋,吕飞鹏,胡美蓉,谢熹,雷云川,陈冬.基于.NET 智能客户端的继电保护整定计算与定值管理J. 四川电力技术. 2007(03)
