继电保护定值整定系统将随着智能电网的完善实现自动化整定

电力系统现代化建设取得了丰硕成果，保护整定技术从手动逐渐发展为计算机整定管理，整定效率和准确性都大大提高，借助网络技术，实现了保护定值的集中管理，但是电力系统发展迅速，当前地区继电保护定值整定系统难以满足智能电网的需求，有必要对智能电网地区继电保护定值整定系统关键技术进行研究。

一、概述

（一）智能继电保护系统现状

电力设备长期运行过程中会逐渐老化，可能出现各种故障，导致电力中断，甚至导致大规模电力设备线路烧损，而继电保护系统则能够在线路设备故障时及时切除，保护其他线路设备安全。近些年智能电网建设速度加快，更多智能化设备投入生产，电力系统运行管理功能自动化程度进一步增强，继电保护定值整定系统正是在此基础上发展起来，初步实现了继电保护定值在线整定，提高了定值整定的效率和准确性，有效降低了工作人员的劳动强度。

（二）系统结构

智能电网地区继电保护定值整定系统调度中心和变电站一次、二次设备之间借助现场总线、物联网等通信网络技术实现高效数据通信，采集EMS/WAMS数据，基于智能电网统一网络平台，进行数据采集、状态监测、控制、闭环计算管理。系统内数据资源由数据中心进行统一编码，同一平台内应用系统能够共享、互访问数据，包括实时数据、非实时数据和关系数据等。数据中心还提供多种数据引擎，实现基本数据访问、智能决策和可视化。继电保护定值整定系统是智能电网系统平台下的一个高级管理系统，具有系统拓扑感知、智能整定、定值管理、远方定值管理、在线监测和告警等功能，满足智能电网继电保护设备整定与状态检测需求。

（三）统一建模

电网在线整定计算需要一个由电网图形、电网一二次设备模型组成的统一电网模型，用于进行分析与整定执行。电网图形可以从智能电网EMS获取厂站图与系统接线方案，通过SVG导入将图像加载到GRS，要求导入图形需要适当修改简化其描述规则，按照DL5028自行替换字体、颜色。基于调度中心EMSCIM/XML模型进行电网一次设备建模，借助模型交换技术建立GRS一电网模型，全接线方式下，调度中心EMS更新CIM/XML，GRS也能够及时更新同步。一、二次设备模型一体化建模，需要扩展CIM现有扩展类、属性、关联关系，并建立二次设备模型交换技术规范和基础数据库，确保系统满足通用性需求。

二、继电保护定值整定系统关键技术

（一）网络拓扑自动获取/供电方案自动生成

网络拓扑是保护整定计算的第一步，现阶段办理维护申请是维护拓扑的主要方式，对网络拓扑结构进行人为修改，劳动强度大，工作效率低，难以满足智能电网继电保护定值整定工作的智能化、自动化需求。基于智能电网综合管理平台，EMS/WAMS系统采集量都使用了相同的编码方式，能够统一共享，借助SCADA就能够获得继电保护定值整定所需拓扑网络，相关设备职责单位负责源端维护，提高系统参数的真实性。

很多地县级电网选择220kv电源辐射供电运行模式，所有110kv变电站都只有单一供电电源，逐渐向网络末端延伸。调度部门每年都制定年运行方案，保证220kv变电站供电范围供电正常。继电保护定值整定计算同样需要根据供电区域模式进行，为了保证系统归算阻抗计算结果正确性，需要确定系统内部供电方案分界，自动搜索供电方案。

（二）自动解环/分界拼接

形成供电方案时，自动解环是一个关键环节，地县级电力线路以同等级变电站之间多为三角环、矩形环结构，需要自动解环。首先找寻起点和环形拓扑，之后走遍环内起点和拓扑点之间所有路径，自动解开环网，继续向下搜索。地区网络智能化一体化面临着一张网拓扑共用维护、多网络节点系统计算两个突出问题。可以采用分层分区的思路逐步解决，根据不同调度管辖电压等级分层，依据设备管辖边界划分地、县、县级调度分区，从而分割网络为多个区域，不同区域边界进行边界网络等值整定，整定计算系统无需在每次整定计算时都全网归算，计算量大大减少，计算速度更快，而且分层分区还给出了明确的区、层边界，因此可以按照用户权限，逐层逐区形成供电方案，进行供电方案的多区域动态维护。

（三）自动整定

实现了网络拓扑自动获取、供电方案自动生成、自动解环和分界拼接等功能之后，系统已经具备了整定计算条件。智能电网为保护整定系统和继电保护装置之间提供了信息接口，智能继电保护装置接入网络后，整定系统能够通过通信接口直接获取保护装置参数配置，无需进行人工配置维护。至于定制单管理，当前不同生产厂家的继电保护设备定值项目有较大的差别，因此需要分别配置整定原则，随着智能电网建设的不断深入，这种情况将得以改变，厂家定值项将逐渐统一，自动设定整定原则也将逐渐成为可能，最终在完全没有人工干预的情况下自动完成继电保护定值整定工作，生成标准定值单进行审核审批并待执行，调度员发布执行命令之后，将远程控制重设保护定值。

GRS自动整定计算模块在智能电网地区继电保护定值整定系统快速整定中的应用比较成功，除了分层分区之外，还可以采用原理、装置相结合的自动整定方案，首先整定线路保护、主变保护原理级保护定值，再进行其他元件保护的原理保护关联装置级整定。主变与线路保护原理级整定主要涉及到相间距离、接地距离、零序电流、变压器闭锁过电流等定值。所有整定操作都要生成对应计算书，再借助专家系统进行复杂装置级整定，划分保护系统为系统、设备、类型、功能、公式五个部分，分别提供可视化交互接口。

（四）继电保护网络重构/统一建模

地区网络没有较多分布式电源，节点数量相对较少，办理接入申请之后方可接入电源，对相关保护进行人工调整，确保保护定值能够满足电源接入、退出运行方式需求。而智能电网系统内有大量分布式接入小电源，投入切出几乎随机，会影响系统潮流，保护装置使用光纤保护主保护替代三段式保护，三段式保护转为备用保护，继电保护整定系统能够对保护整定值进行实时调整，从而满足分布式电源投入切出需求，进行在线配置、在线检测，出现故障自恢复或者重新组合重构，提高继电保护系统可靠性。