繼電保護設備整定方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種繼電保護設備整定方法及裝置，所述方法包括：從EMS獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)；獲得電網(wǎng)中電力元件的連接關系和上下級關系并獲取對應的等值電路；對所述下級線路設置故障模型確定下級故障線路；依據(jù)所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)計算所述上級線路對應的第一短路電流與所述下級故障線路對應的第二短路電流的比值作為電網(wǎng)分支系數(shù)并得到目標繼電保護整定值；使用所述目標繼電保護整定值更新對應的繼電保護設備。本發(fā)明采用電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)計算分支系數(shù)，該電網(wǎng)數(shù)據(jù)是實時的，不會受到電源運行方式的變化的影響，因此，可以保證由所述分支系數(shù)計算得到的繼電保護整定值的準確性，從而減少保護裝置的誤動作，增強了電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【專利說明】 繼電保護設備整定方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)【技術領域】，具體涉及電力系統(tǒng)繼電保護設備整定方法及裝置。
【背景技術】
[0002]繼電保護是利用繼電保護裝置來保護電力系統(tǒng)及其元件(發(fā)電機、變壓器、輸電線路等)免受損害，其主要任務是當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內(nèi)，自動將故障設備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號由技術人員消除異常工況根源，以減輕或避免設備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響。
[0003]為了減少故障消除的范圍，繼電保護應具備選擇性，具體而言，就是指當電力系統(tǒng)中的設備或線路發(fā)生短路時，其繼電保護僅將故障的設備或線路從電力系統(tǒng)中切除，當故障設備或線路的保護或斷路器拒動時，應由相鄰設備或線路的保護將故障切除。
[0004]為了滿足電網(wǎng)繼電保護的選擇性，上下級電網(wǎng)繼電保護之間的整定應遵循逐級配合關系，即當下一級線路或元件故障時，故障線路或元件的繼電保護整定值必須在靈敏度和動作時間上與上一級線路或元件的繼電保護整定值相互配合，以保證電網(wǎng)發(fā)生故障時有選擇性地切除故障。其中，繼電保護的分級是按照保護的正方向來劃分的，相對于在后的保護，在前的保護為上級保護。
[0005]比較復雜的電力系統(tǒng)接線做繼電保護整定計算時，經(jīng)常會遇到上下級電網(wǎng)欲配合的繼電保護之間有分支電路的情況。為了不影響繼電保護的選擇性，引入了分支系數(shù)這個概念。分支系數(shù)的正確計算，直接影響到保護整定值及保護范圍的大小，也就影響了保護各段的靈敏度及相互配合。
[0006]目前，分支系數(shù)的計算采用離線數(shù)據(jù)計算方法，其計算過程具體包括:首先，從預先設置的配置表中獲取上下級線路的電壓和電源的等值阻抗等數(shù)據(jù)；其次，從繼電保護整定軟件中獲取電網(wǎng)元件參數(shù)，通過名稱匹配表將電網(wǎng)元件參數(shù)關聯(lián)與電網(wǎng)的模型數(shù)據(jù)；然后，手動設置故障點和故障類型；最后，根據(jù)故障設置后的電路計算上級線路與下級故障短路電流的比值得出分支系數(shù)；依據(jù)所述分支系數(shù)進行繼電保護整定計算并得到繼電保護整定值；使用繼電保護整定值更新對應的繼電保護設備。
[0007] 申請人:在實施本發(fā)明時發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)有技術至少存在以下技術問題:
[0008]由于現(xiàn)有技術計算分支系數(shù)時采用的上下級線路的電壓和電源的等值阻抗等數(shù)據(jù)來自預先設置的配置表，該數(shù)據(jù)是固定不變的，而實際運行中隨著電力系統(tǒng)電源的運行方式不斷變化，例如:發(fā)電機組投切變化、變壓器的接地阻抗變化等，導致上下級線路的電壓和電源等數(shù)據(jù)也不斷變化。因此，當電力系統(tǒng)電源的運行方式發(fā)生變化，就會導致電源的等值電抗等數(shù)據(jù)也會跟著發(fā)生變化，由于現(xiàn)有技術計算分支系數(shù)的數(shù)據(jù)來自配置文件中的固定數(shù)據(jù)，無法真實反映上述變化，從而使計算出的上級線路與下級故障線路短路電流與實際數(shù)據(jù)存在誤差，也就是分支系數(shù)的計算結(jié)果出現(xiàn)誤差，造成繼電保護整定值的整定計算結(jié)果不準確，因而影響到保護設備的動作情況，對整個電網(wǎng)的安全運行也將產(chǎn)生一定的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]鑒于上述問題，本發(fā)明提供了一種繼電保護設備整定方法，所述方法包括:
[0010]從能量管理系統(tǒng)EMS獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)；
[0011]通過對所述電網(wǎng)中的電力元件拓撲分析獲得所述電力元件的連接關系和上下級關系;
[0012]依據(jù)所述電力元件的連接關系和上下級關系獲取等值電路，所述等值電路存在上級線路和下級線路；
[0013]對所述下級線路設置故障模型確定下級故障線路；
[0014]依據(jù)所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)計算所述上級線路對應的第一短路電流與所述下級故障線路對應的第二短路電流；
[0015]確定所述第一短路電流和所述第二短路電流的比值作為電網(wǎng)分支系數(shù)；
[0016]依據(jù)所述電網(wǎng)分支系數(shù)進行繼電保護整定計算并得到目標繼電保護整定值；
[0017]使用所述目標繼電保護整定值更新對應的繼電保護設備。
[0018]本發(fā)明另一方面提供了一種繼電保護設備整定裝置，所述裝置包括:
[0019]電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)獲取模塊，用于從能量管理系統(tǒng)EMS獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)；
[0020]電力元件模塊，用于通過對電網(wǎng)中的電力元件拓撲分析獲得所述電力元件的連接關系和上下級關系；
[0021]等值電路獲取模塊，用于依據(jù)所述電力元件模塊所獲得的電力元件的連接關系和上下級關系獲取等值電路，所述等值電路存在上級線路和下級線路；
[0022]故障模型設置模塊，用于對所述等值電路獲取模塊中的下級線路設置故障模型確定下級故障線路；
[0023]短路電流計算模塊，用于依據(jù)所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)獲取模塊所獲取的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，計算所述等值電路獲取模塊中的上級線路對應的第一短路電流與所述故障模型設置模塊所確定的下級故障線路對應的第二短路電流；
[0024]分支系數(shù)計算模塊，用于確定所述短路電流計算模塊所計算的第一短路電流和第二短路電流的比值作為電網(wǎng)分支系數(shù)；
[0025]繼電保護整定值計算模塊，用于依據(jù)所述分支系數(shù)計算模塊所計算的電網(wǎng)分支系數(shù)進行繼電保護整定計算并得到目標繼電保護整定值；
[0026]繼電保護整定值更新模塊，用于使用所述繼電保護整定值計算模塊所計算的目標繼電保護整定值更新對應的繼電保護設備。
[0027]本發(fā)明實施例所提供的繼電保護設備整定方法及裝置，采用電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)計算分支系數(shù)，由于該電網(wǎng)數(shù)據(jù)是實時獲取的，不會受到電源運行方式的變化的影響，因此，可以保證由所述分支系數(shù)計算得到的繼電保護整定值的準確性，從而減少保護設備的誤動作，增強了電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0028]上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的【具體實施方式】?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0029]通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中:
[0030]圖Ι-a示出了根據(jù)本發(fā)明實施例一提供的一種繼電保護設備整定方法流程圖；
[0031]圖Ι-b示出了根據(jù)本發(fā)明實施例一提供的計算分支系數(shù)的例圖；
[0032]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例二提供的一種繼電保護設備整定方法流程圖；
[0033]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例三提供的一種繼電保護設備整定設備示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明實施例所提供的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明實施例的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本發(fā)明實施例而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明實施例，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明實施例的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。
[0035]實施例一
[0036]參見圖l_a，圖Ι-a示出了本發(fā)明實施例一提供的一種繼電保護整定方法的流程圖，該方法包括:
[0037]SlOl，從能量管理系統(tǒng)EMS獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)。
[0038]所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)中線路的有功功率、母線的電壓、電源的等值阻抗等數(shù)據(jù)；
[0039]獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)可以通過能量管理系統(tǒng)EMS (Energy Manage system)來實現(xiàn)。能量管理系統(tǒng)EMS通過輸出符合IEC61970標準的公共信息模型CM(Common InformationModel)/可擴展標記語言XML (Extensible Markup Language)文件導出電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)，按照易語言規(guī)范輸出量測數(shù)據(jù)以及狀態(tài)估計結(jié)果數(shù)據(jù)。從能量管理系統(tǒng)EMS獲取電網(wǎng)模型和實時量測數(shù)據(jù)，通過狀態(tài)估計還可以得到電網(wǎng)的實時運行方式(例如電網(wǎng)元件的投停狀態(tài)、發(fā)電機的開機狀態(tài)等)。
[0040]S102，通過對所述電網(wǎng)中的電力元件拓撲分析獲得所述電力元件的連接關系和上下級關系。
[0041]本步驟具體包括:
[0042]子步驟Al，按照電網(wǎng)中設備的開關狀態(tài)，設置所述電網(wǎng)對應的節(jié)點-支路幾何連接關系模型，所述幾何連接關系模型包括子系統(tǒng)。
[0043]電網(wǎng)是由發(fā)電機、變電站、輸電線及負荷等電力元件按一定形式聯(lián)結(jié)成的總體，當不考慮網(wǎng)絡中元件的特性，即各支路的物理參數(shù)時，網(wǎng)絡可以抽象成一些支路及由它們聯(lián)結(jié)成的節(jié)點組成的幾何圖形。
[0044]電網(wǎng)中，開關、輸電線、變壓器、發(fā)電機及負荷等的端點稱為節(jié)點；通過閉合開關連接在一起的節(jié)點集合稱為母線；輸電線或變壓器稱為支路；通過支路連接在一起的母線集合稱為島，也稱為子系統(tǒng)。
[0045]由開關狀態(tài)判斷各種設備是否連通狀態(tài)，然后把各種設備連接的電網(wǎng)抽象成一些支路及由它們聯(lián)結(jié)成的節(jié)點組成幾何連接關系模型。所述開關狀態(tài)是用來判斷連通狀態(tài)，開關合上時是連通的，反之是非連通的。
[0046]子步驟A2，識別所述幾何連接關系模型中相互連通的所述子系統(tǒng)，建立電網(wǎng)幾何網(wǎng)絡拓撲結(jié)構。
[0047]識別出所述幾何連接關系模型中相互連通的所述子系統(tǒng)，建立電網(wǎng)幾何網(wǎng)絡拓撲結(jié)構。所述電網(wǎng)幾何網(wǎng)絡拓撲結(jié)構通常為環(huán)形網(wǎng)狀結(jié)構，其優(yōu)點為:結(jié)構簡單；某個結(jié)點發(fā)生故障時，可以自動旁路，可靠性高。
[0048]子步驟A3，通過所述電網(wǎng)幾何網(wǎng)絡拓撲結(jié)構得到所述電力元件的連接關系和上下級關系。
[0049]通過所述電網(wǎng)幾何網(wǎng)絡拓撲結(jié)構可以得到所述各個電力元件的連接關系和所述電力元件之間的上下級關系。其中，各個電力元件的連接關系就是指電力系統(tǒng)的結(jié)構狀態(tài)，電力元件之間是怎么相互連接的，例如:變壓器向上連接高壓線，向下連接變壓后的低壓線；電力元件的上下級關系是按照電力元件的正方向來劃分的，相對于在后的電力元件，在前的電力元件就是上級電力元件。例如，按照正方向，電動機通過電線連接著一個變壓器，那么相對于變壓器，電動機就是上級電力元件。
[0050]S103，依據(jù)所述電力元件的連接關系和上下級關系獲取等值電路，所述等值電路存在上級線路和下級線路。
[0051]通過電力元件的連接關系和上下級關系得到等值電路，所述的等值電路就是一些支路及由它們聯(lián)結(jié)成的節(jié)點組成的幾何圖形。等值電路中存在上級線路和下級線路，其中線路的上下級是按照線路的正方向來劃分的，相對于在后的線路，在前的線路就是上級線路，例如:按照正方向，高壓線路連接變壓器后又連接低壓線路，那么相對于低壓線路，高壓線路就是上級線路。
[0052]S104,對所述下級線路設置故障模型確定下級故障線路。
[0053]所述故障模型包括故障地點和故障類型，其中故障點包括變壓器高、中、低壓側(cè)母線；故障類型包括三相、單相、兩相相間、兩相接地短路故障，或可以考慮采用經(jīng)過渡電阻接地。
[0054]故障點是指繼電保護中存在配合關系的上下級保護所在的電力元件(線路和變壓器)上任意位置的故障。由于變壓器建模限制，變壓器故障只能設置在高、中、低壓側(cè)各側(cè)端點。
[0055]本實施例故障類型是設置模擬下級線路短路故障，則設置故障模型后的下級線路為下級故障線路。在故障類型中，有經(jīng)過渡電阻接地這種方式，其中，過渡電阻是一種瞬間狀態(tài)的電阻。當電器設備發(fā)生相間短路或相對地短路時，短路電流從一相流到另一相或從一相流入接地部位的途徑中所通過的電阻。
[0056]S105，依據(jù)所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，計算所述上級線路對應的第一短路電流與所述下級故障線路對應的第二短路電流。
[0057]由等值電路可以知道各電力元件(線路、變壓器、母線等)的連接關系以及元件之間的上下級關系；由電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)可以獲得電網(wǎng)中線路的有功功率、母線的電壓等數(shù)值；由所設置得故障地點和故障類型可以知道故障地點所設置的位置和具體的故障類型。根據(jù)等值電路、電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，可以計算設置故障模型后的短路電流。其中，所述上級線路計算得到的是第一短路電流，所述下級故障線路計算得到的是第二短路電流。
[0058]短路電流計算可以獲得下級故障和上級線路上的電流向量，其中電流向量包括各序(正、負、零序)分量和各相(A、B、C相)分量。
[0059]S106，確定所述第一短路電流和所述第二短路電流的比值作為電網(wǎng)分支系數(shù)。
[0060]一般而言，分支系數(shù)是上級線路流過的短路電流與下級故障線路上流過的短路電流的比值，因此，通過求所述第一短路電流和所述第二短路電流的比值，獲得基于電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)的分支系數(shù)。分支系數(shù)通常是一個復數(shù)值，為簡化計算，一般取絕對值。
[0061]如圖Ι-b所示，廠站I通過上級線路連接廠站2，廠站2連接下級變壓器，其中，上級線路為500kv的高壓線路，下級變壓器高壓側(cè)母線電壓為35kv。故障點設置在下級變壓器的中壓側(cè)母線上，上級線路的第一短路電流為Iy下級變壓器上流過的第二短路電流為It，那么，分支系數(shù)為
[0062]S107，依據(jù)所述電網(wǎng)分支系數(shù)進行繼電保護整定計算并得到目標繼電保護整定值。
[0063]依據(jù)所述計算得到的電網(wǎng)分支系數(shù)進行繼電保護整定計算可以得到基于電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)的目標繼電保護整定值。繼電保護按原理不同可以分為距離保護或按零序電流保繼電保護，因此繼電保護整定計算可以按照繼電保護的分類分別進行整定計算。例如按距離保護或按零序電流保護分別進行整定計算。
[0064]S108，使用所述目標繼電保護整定值更新對應的繼電保護設備。
[0065]現(xiàn)有技術計算分支系數(shù)時采用的上下級線路的電壓和電源的等值阻抗等數(shù)據(jù)來自預先設置的配置表，該數(shù)據(jù)是固定不變的。與現(xiàn)有技術相比，本實施例采用電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)計算分支系數(shù)，該電網(wǎng)數(shù)據(jù)是實時的，不會受到電源運行方式的變化的影響，因此，可以保證由所述分支系數(shù)計算得到的繼電保護整定值的準確性，從而減少繼電保護設備的誤動作，增強了電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0066]實施例二
[0067]參見圖2，圖2示出了本發(fā)明提供的一種繼電保護整定方法實施例二的流程圖，該方法具體包括:
[0068]S201，從能量管理系統(tǒng)EMS獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)包括:目標狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0069]所述目標狀態(tài)數(shù)據(jù)為狀態(tài)估計后數(shù)據(jù)。所謂的狀態(tài)估計就是根據(jù)可獲取的量測數(shù)據(jù)估算動態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的方法。對系統(tǒng)的輸入和輸出進行量測而得到的數(shù)據(jù)只能反映系統(tǒng)的外部特性，而系統(tǒng)的動態(tài)規(guī)律需要用內(nèi)部(通常無法直接測量)狀態(tài)變量來描述。因此狀態(tài)估計對于了解和控制一個系統(tǒng)具有重要意義。狀態(tài)估計數(shù)據(jù)包括狀態(tài)估計前數(shù)據(jù)和所述狀態(tài)估計后數(shù)據(jù)，狀態(tài)估計前數(shù)據(jù)本身有很多不正確的數(shù)據(jù)和冗余數(shù)據(jù)，因此不能直接用于計算分支系數(shù)；而所述狀態(tài)估計后數(shù)據(jù)是對狀態(tài)估計前數(shù)據(jù)進行加工處理，剔除壞數(shù)據(jù)，排除冗余數(shù)據(jù)，形成的對電力系統(tǒng)當前運行狀態(tài)的描述。
[0070]S202，通過對所述電網(wǎng)中的電力元件拓撲分析獲得所述電力元件的連接關系和上下級關系。
[0071]S203，依據(jù)所述電力元件的連接關系和上下級關系獲取等值電路，所述等值電路存在上級線路和下級線路。[0072]所述等值電路包括正、負和零序等值電路。所述正、負和零序等值電路是分別依據(jù)電力系統(tǒng)中的正序、負序和零序分量所得到的等值電路。正序、負序、零序的出現(xiàn)是為了分析在系統(tǒng)電壓、電流出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象時，把三相的不對稱分量分解成對稱分量(正、負序)及同向的零序分量，只要是三相系統(tǒng)，就能分解出上述三個分量。對于理想的電力系統(tǒng)，由于三相對稱，因此負序和零序分量的數(shù)值都為零。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，三相變得不對稱了，這時就能分解出有幅值的負序和零序分量度了，因此通過檢測這兩個不應正常出現(xiàn)的分量，就可以知道系統(tǒng)出了毛病。因此，三相平衡時只有正序等值電路；當三相不平衡時，可以分解出負序和零序等值電路。
[0073]S204,對所述下級線路設置故障模型確定下級故障線路。
[0074]對所述下級線路設置故障模型，所述設置故障模型后的下級線路為下級故障線路。本實施例故障地點設置在變壓器中壓側(cè)母線。
[0075]S205，利用所述目標狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用基于暫態(tài)仿真的動態(tài)計算方法計算上級線路對應的第一短路電流與所述下級故障線路對應的第二短路電流。
[0076]本步驟具體的計算過程包括:子步驟1，依據(jù)所述目標狀態(tài)數(shù)據(jù)，利用潮流計算程序計算短路故障前的系統(tǒng)運行狀態(tài)，確定電力系統(tǒng)運行參量的初值Y(O)和狀態(tài)變量的初始值X (O)。
[0077]其中，潮流計算是指在給定電力系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲、元件參數(shù)和發(fā)電、負荷參量條件下，計算有功功率、無功功率及電壓在電力網(wǎng)中的分布。
[0078]子步驟2，依據(jù)各個電力元件的數(shù)學模型形成對應的微分方程，并依據(jù)所用的求解方法得到對應的電力網(wǎng)絡方程，其中電力網(wǎng)絡方程是一組聯(lián)立的微分方程和代數(shù)方程組。
[0079]子步驟3，由所述電力系統(tǒng)運行參量的初值Y (O)和狀態(tài)變量的初始值X (O)和所述電力網(wǎng)絡方程得到t時刻對應的電力系統(tǒng)運行參量Y (t)和狀態(tài)變量X (t)。
[0080]所述微分方程、代數(shù)方程組和Y (t)和X (t)的計算可以根據(jù)本領域相關技術資料得到，這里不再詳述。
[0081]子步驟4，基于暫態(tài)過程計算上級線路對應的第一短路電流與所述下級故障線路對應的第二短路電流。
[0082]暫態(tài)過程計算短路電流的過程具體包括:假定暫態(tài)過程進行到t時刻，這時的Y(t)和X (t)為已知量，采用交替求解法或聯(lián)立求解得到Y(jié) (t+At)和X (t+At)的值，Δ t為時間的變化量；時間再向前推進Λ t，進行下一步計算，直至到達預定的時刻tmax。這樣就得到了從O到tmax之間任意時刻的第一短路電流1卜_和第二短路電流It_max數(shù)據(jù)。
[0083]本實施例對短路電流的計算采用的是基于暫態(tài)仿真的動態(tài)計算方法，對于短路電流的計算還可以采用基于網(wǎng)絡等值阻抗的靜態(tài)方法。具體來說，基于網(wǎng)絡等值阻抗的靜態(tài)短路電流計算方法是在電網(wǎng)中某處設置短路接地故障，然后計算等值電源到接地點處的等值阻抗，通過等值電源電壓除以阻抗計算出短路電流。
[0084]S206，確定所述第一短路電流和所述第二短路電流的比值作為電網(wǎng)分支系數(shù)。
[0085]根據(jù)電力系統(tǒng)運行方式的不同，計算得到的分支系數(shù)包括當前運行方式下的分支系數(shù)和最大、最小分支系數(shù)。其中，最大、最小分支系數(shù)的獲得是通過枚舉所有可能的運行方式篩選出的。若是計算繼電保護動作阻抗時，應取最小分支系數(shù)，這樣取值就可保證保護不會出現(xiàn)誤動；若是在進行靈敏系數(shù)校驗時，應取最大分支系數(shù)，按這種方式選擇就可保證保護具有反應繼電保護區(qū)末端短路的能力。
[0086]所述電網(wǎng)的分支系數(shù)根據(jù)繼電保護的原理不同可分為距離保護(包括接地距離和相間距離)分支系數(shù)和零序電流保護分支系數(shù)。其中，距離保護分支系數(shù)為上下級電力元件短路電流的比值；零序電流保護分支系數(shù)為上下級電力元件零序電流的比值。
[0087]S207，依據(jù)所述電網(wǎng)分支系數(shù)進行繼電保護整定計算并得到繼電保護整定值。
[0088]S208，使用所述目標繼電保護整定值更新對應的繼電保護設備。
[0089]本實施例依據(jù)從能量管理系統(tǒng)EMS獲取狀態(tài)估計后數(shù)據(jù)，采用基于暫態(tài)仿真的方法計算短路電流，計算得到的短路電流是一個動態(tài)變化過程，能夠得出短路電流在故障期間和故障消除后的動態(tài)變化過程，由此短路電流計算得到的分支系數(shù)也是動態(tài)變化的，所以由此分支系數(shù)計算得到的繼電保護整定值也是實時動態(tài)變化的。因此，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明計算得到的繼電保護整定值更加實時準確，進一步的增強了電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0090]實施例三
[0091]參見圖3，圖3示出了本發(fā)明實施例提供的一種繼電保護設備整定裝置的結(jié)構示意圖，該裝置包括:
[0092]電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)獲取模塊310，用于從能量管理系統(tǒng)EMS獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)；
[0093]電力元件模塊320，用于通過對電網(wǎng)中的電力元件拓撲分析獲得所述電力元件的連接關系和上下級關系；
[0094]等值電路獲取模塊330，用于依據(jù)所述電力元件模塊320所獲得的電力元件的連接關系和上下級關系獲取等值電路，所述等值電路存在上級線路和下級線路；
[0095]故障模型設置模塊340，用于對所述等值電路獲取模塊330中的下級線路設置故障模型確定下級故障線路；
[0096]短路電流計算模塊350，用于依據(jù)所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)獲取模塊310所獲取的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，計算所述等值電路獲取模塊330中的上級線路對應的第一短路電流與所述故障模型設置模塊故障模型設置模塊340所確定的下級故障線路對應的第二短路電流；
[0097]分支系數(shù)計算模塊360，用于確定所述短路電流計算模塊350所計算的第一短路電流和第二短路電流的比值作為電網(wǎng)分支系數(shù)；
[0098]繼電保護整定值計算模塊370，用于依據(jù)所述分支系數(shù)計算模塊360所計算的電網(wǎng)分支系數(shù)進行繼電保護整定計算并得到目標繼電保護整定值；
[0099]繼電保護整定值更新模塊380，用于使用所述繼電保護整定值計算模塊370所計算的目標繼電保護整定值更新對應的繼電保護設備。
[0100]進一步的，所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)獲取模塊310獲取的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，具體包括:目標狀態(tài)數(shù)據(jù)；
[0101]所述短路電流計算模塊350具體用于:
[0102]依據(jù)所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)獲取模塊310所獲取的目標狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用基于暫態(tài)仿真動態(tài)計算方法計算所述等值電路獲取模塊330中的上級線路對應的第一短路電流與所述故障模型設置模塊340所確定的下級故障線路對應的第二短路電流。
[0103]進一步的，所述電力元件模塊320，具體用于:
[0104]按照電網(wǎng)中設備的開關狀態(tài)，設置所述電網(wǎng)對應的節(jié)點-支路幾何連接關系模型，所述幾何連接關系模型包括子系統(tǒng)；[0105]識別所述幾何連接關系模型中相互連通的所述子系統(tǒng)，建立電網(wǎng)幾何網(wǎng)絡拓撲結(jié)構；
[0106]通過所述電網(wǎng)幾何網(wǎng)絡拓撲結(jié)構得到電力元件的連接關系和上下級關系。
[0107]進一步的，所述電網(wǎng)分支系數(shù)，具體包括:
[0108]當前分支系數(shù)、最大/小分支系數(shù)、距離保護分支系數(shù)或零序電流保護分支系數(shù)；
[0109]所述繼電保護整定值計算模塊370，具體用于:
[0110]利用所述分支系數(shù)計算模塊360所計算的當前分支系數(shù)或最大/小分支系數(shù)或距離保護分支系數(shù)或零序電流保護分支系數(shù)進行繼電保護整定計算并得到繼電保護整定值。
[0111]進一步的，所述等值電路，具體包括:
[0112]正/負/零序電路；
[0113]所述短路電流計算模塊350具體用于:
[0114]依據(jù)所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)獲取模塊350所獲取的實時數(shù)據(jù)，通過所述等值電路中的正/負/零序電路分別計算所述等值電路獲取模塊330中的上級線路對應的第一短路電流與所述故障模型設置模塊340所確定的下級故障線路對應的第二短路電流。
[0115]在此提供的算法和顯示不與任何特定計算機、虛擬系統(tǒng)或者其它設備固有相關。各種通用系統(tǒng)也可以與基于在此的示教一起使用。根據(jù)上面的描述，構造這類系統(tǒng)所要求的結(jié)構是顯而易見的。此外，本發(fā)明也不針對任何特定編程語言。應當明白，可以利用各種編程語言實現(xiàn)在此描述的本發(fā)明的內(nèi)容，并且上面對特定語言所做的描述是為了披露本發(fā)明的最佳實施方式。
[0116]在此處所提供的說明書中，說明了大量具體細節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實施例可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實踐。在一些實例中，并未詳細示出公知的方法、結(jié)構和技術，以便不模糊對本說明書的理解。
[0117]類似地，應當理解，為了精簡本公開并幫助理解各個發(fā)明方面中的一個或多個，在上面對本發(fā)明的示例性實施例的描述中，本發(fā)明的各個特征有時被一起分組到單個實施例、圖、或者對其的描述中。然而，并不應將該公開的方法解釋成反映如下意圖:即所要求保護的本發(fā)明要求比在每個權利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如下面的權利要求書所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開的單個實施例的所有特征。因此，遵循【具體實施方式】的權利要求書由此明確地并入該【具體實施方式】，其中每個權利要求本身都作為本發(fā)明的單獨實施例。
[0118]本領域那些技術人員可以理解，可以對實施例中的設備中的模塊進行自適應性地改變并且把它們設置在與該實施例不同的一個或多個設備中?？梢园褜嵤├械哪K或單元或組件組合成一個模塊或單元或組件，以及此外可以把它們分成多個子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特征和/或過程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對本說明書(包括伴隨的權利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征以及如此公開的任何方法或者設備的所有過程或單元進行組合。除非另外明確陳述，本說明書(包括伴隨的權利要求、摘要和附圖)中公開的每個特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來代替。
[0119]此外，本領域的技術人員能夠理解，盡管在此所述的一些實施例包括其它實施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實施例。例如，在下面的權利要求書中，所要求保護的實施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。
[0120]應該注意的是上述實施例對本發(fā)明進行說明而不是對本發(fā)明進行限制，并且本領域技術人員在不脫離所附權利要求的范圍的情況下可設計出替換實施例。在權利要求中，不應將位于括號之間的任何參考符號構造成對權利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當編程的計算機來實現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權利要求中，這些裝置中的若干個可以是通過同一個硬件項來具體體現(xiàn)。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋為名稱。
【權利要求】
1.一種繼電保護設備整定方法，包括: 從能量管理系統(tǒng)EMS獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)； 通過對所述電網(wǎng)中的電力元件拓撲分析獲得所述電力元件的連接關系和上下級關系; 依據(jù)所述電力元件的連接關系和上下級關系獲取等值電路，所述等值電路存在上級線路和下級線路； 對所述下級線路設置故障模型確定下級故障線路； 依據(jù)所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)計算所述上級線路對應的第一短路電流與所述下級故障線路對應的第二短路電流； 確定所述第一短路電流和所述第二短路電流的比值作為電網(wǎng)分支系數(shù)； 依據(jù)所述電網(wǎng)分支系數(shù)進行繼電保護整定計算并得到目標繼電保護整定值； 使用所述目標繼電保護整定值更新對應的繼電保護設備。
2.如權利要求1所述的繼電保護設備整定方法，其特征在于，所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，包括:目標狀態(tài)數(shù)據(jù)； 所述依據(jù)所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，計算所述上級線路對應的第一短路電流與所述下級故障線路對應的第二短路電流具體包括: 依據(jù)所述目標狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用基于暫態(tài)仿真動態(tài)計算方法計算上級線路對應的第一短路電流與所述下級故障線路對應的第二短路電流。
3.如權利要求1所述的繼電保護設備整定方法，其特征在于，所述通過對所述電網(wǎng)中的電力元件拓撲分析獲得所述電力元件的連接關系和上下級關系，具體包括: 按照電網(wǎng)中設備的開關狀態(tài)，設置所述電網(wǎng)對應的節(jié)點-支路幾何連接關系模型，所述幾何連接關系模型包括子系統(tǒng)； 識別所述幾何連接關系模型中相互連通的所述子系統(tǒng)，建立電網(wǎng)幾何網(wǎng)絡拓撲結(jié)構； 通過所述電網(wǎng)幾何網(wǎng)絡拓撲結(jié)構得到所述電力元件的連接關系和上下級關系。
4.如權利要求1所述的繼電保護設備整定方法，其特征在于，所述電網(wǎng)分支系數(shù)，具體包括: 當前分支系數(shù)、最大/小分支系數(shù)、距離保護分支系數(shù)或零序電流保護分支系數(shù)； 所述依據(jù)所述電網(wǎng)分支系數(shù)進行繼電保護整定計算并得到繼電保護整定值，具體包括: 利用當前分支系數(shù)或最大/小分支系數(shù)或距離保護分支系數(shù)或零序電流保護分支系數(shù)進行繼電保護整定計算并得到繼電保護整定值。
5.如權利要求1所述的繼電保護設備整定方法，其特征在于，所述等值電路，具體包括:正/負/零序電路； 所述依據(jù)所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，計算所述上級線路對應的第一短路電流與所述下級故障線路對應的第二短路電流，具體包括: 依據(jù)所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，通過所述等值電路中的正/負/零序電路分別計算所述上級線路對應的第一短路電流與所述下級故障線路對應的第二短路電流。
6.一種繼電保護設備整定裝置，包括: 電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)獲取模塊，用于從能量管理系統(tǒng)EMS獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)；電力元件模塊，用于通過對電網(wǎng)中的電力元件拓撲分析獲得所述電力元件的連接關系和上下級關系； 等值電路獲取模塊，用于依據(jù)所述電力元件模塊所獲得的電力元件的連接關系和上下級關系獲取等值電路，所述等值電路存在上級線路和下級線路； 故障模型設置模塊，用于對所述等值電路獲取模塊中的下級線路設置故障模型確定下級故障線路； 短路電流計算模塊，用于依據(jù)所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)獲取模塊所獲取的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，計算所述等值電路獲取模塊中的上級線路對應的第一短路電流與所述故障模型設置模塊所確定的下級故障線路對應的第二短路電流； 分支系數(shù)計算模塊，用于確定所述短路電流計算模塊所計算的第一短路電流和第二短路電流的比值作為電網(wǎng)分支系數(shù)； 繼電保護整定值計算模塊，用于依據(jù)所述分支系數(shù)計算模塊所計算的電網(wǎng)分支系數(shù)進行繼電保護整定計算并得到目標繼電保護整定值； 繼電保護整定值更新模塊，用于使用所述繼電保護整定值計算模塊所計算的目標繼電保護整定值更新對應 的繼電保護設備。
7.如權利要求6所述的繼電保護設備的整定裝置，其特征在于，所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，具體包括: 目標狀態(tài)數(shù)據(jù)； 所述短路電流計算模塊具體用于: 依據(jù)所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)獲取模塊所獲取的目標狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用基于暫態(tài)仿真動態(tài)計算方法計算所述等值電路獲取模塊中的上級線路對應的第一短路電流與所述故障模型設置模塊所確定的下級故障線路對應的第二短路電流。
8.如權利要求6所述的繼電保護設備整定裝置，其特征在于，所述電力元件模塊，具體用于: 按照電網(wǎng)中設備的開關狀態(tài)，設置所述電網(wǎng)對應的節(jié)點-支路幾何連接關系模型，所述幾何連接關系模型包括子系統(tǒng)； 識別所述幾何連接關系模型中相互連通的所述子系統(tǒng)，建立電網(wǎng)幾何網(wǎng)絡拓撲結(jié)構； 通過所述電網(wǎng)幾何網(wǎng)絡拓撲結(jié)構得到電力元件的連接關系和上下級關系。
9.如權利要求6所述的繼電保護設備整定裝置，其特征在于，所述電網(wǎng)分支系數(shù)，具體包括: 當前分支系數(shù)、最大/小分支系數(shù)、距離保護分支系數(shù)或零序電流保護分支系數(shù)； 所述繼電保護整定值計算模塊，具體用于: 利用所述分支系數(shù)計算模塊所計算的當前分支系數(shù)或最大/小分支系數(shù)或距離保護分支系數(shù)或零序電流保護分支系數(shù)進行繼電保護整定計算并得到繼電保護整定值。
10.如權利要求6所述的繼電保護設備整定裝置，其特征在于，所述等值電路，具體包括: 正/負/零序電路； 所述短路電流計算模塊具體用于: 依據(jù)所述電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)獲取模塊所獲取的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過所述等值電路中的正/負/零序電路分別計算所述等值電路獲取模塊中的上級線路對應的第一短路電流與所述故障 模型設置模塊所確定的下級故障線路對應的第二短路電流。
【文檔編號】H02H7/26GK103928914SQ201410129104
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權日:2014年3月31日
【發(fā)明者】曾耿暉, 畢兆東, 李劍輝, 夏彥輝, 黃明輝, 俞秋陽, 邱建, 方勝文, 李一泉, 鄭楊斌 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心, 南京南瑞繼保電氣有限公司