地区电网继电保护整定值校核与风险评估系统

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2024年7月3日发(作者：)

第２７卷第４期　

２０１０年８月　供　用　电　４３　

地区电网继电保护整定值校核与风险评估系统　

张　超　

（杭州市电力局，浙江杭州　３１０００９）　

摘　要：常规的继电保护整定计算软件已不能满足专业应用的需求。在总结常规继电保护整定计算软件的应　

用缺陷及继电保护整定计算专业的应用需求的基础上，论述了构建地区电网继电保护整定值校核与风险评　

估系统的必要性，详细介绍了该系统各个模块的功能及实现原理。该系统在杭州市电力局的应用，验证了其　

有效性。　

关键词：继电保护；整定计算；定值校核；风险评估系统　

中图分类号：ＴＭ７７　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６－－６３５７（２０１０）０４－－４　

Ｓｅｔｔｉｎｇ　Ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｉｓｋ　Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｒｅｌａｙ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｄｉｓｔｒｉｃｔ　Ｐｏｗｅｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　

ｚＨＡＮＧＣ、ｈａｏ　

（Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３　１　０００９，Ｚｈｅｊ　ｉａｎｇ　Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｏｒｄｉｎａｒｙ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｆａｉｌｓ　ｔＯ　ｃｏｍｐｌｙ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　

ｔｈｅ　ｓｕｍｍａｒｙ　ｏｆ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｏｒｄｉｎａｒｙ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｒｅｌａｙ　ｐｒｏ—　

ｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ　ｏｆ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｉｓｋ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｄｉｓｔｒｉｃｔ　ｐｏｗｅｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，　

ｆｏｃｕｓｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｍｏｄｕｌｅ．Ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｕｔｉｌｉｔｙ　

ｐｒｏｖｅｓ　ｉｔｓ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｅｌａｙ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｓｅｔｔｉｎｇ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｓｅｔｔｉｎｇ　ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｒｉｓｋ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　

继电保护定值与系统的安全稳定运行密切相　

关。近年来，各类继电保护整定计算软件基本都　

采用了现阶段成熟的算法和软件技术，为继电保　

护专业人员提供了一个较好的计算管理平台，提　

高了继电保护整定计算工作的自动化和管理水　

平＿１　］。但是在实际应用中，还存在种种缺陷，不　

能够很好地满足继电保护整定计算专业的应用需　

等特殊情况欠考虑，使得计算出的整定值在实际　

应用中不能够在各种运行方式及事故状态下都能　

满足可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求。　

２）随着电网建设加速，地区电网网架和电源　

每年都有较大变动，从而导致地区电网内各变电　

站系统的等值阻抗变化较大，使各级保护定值的　

可靠性深受影响。继电保护整定计算人员必须对　

求［３］，有必要构建一套功能完善的地区电网继电　

保护整定值校核与风险评估系统，来指导继电保　

护整定计算及定值校核工作，提高继电保护整定　

值的准确性和可靠性。　

全网内受等值阻抗变动影响较大的各级保护定值　

进行校核，而常规继电保护整定计算软件侧重于　

定值整定及定值单编制及管理，对现有保护的整　

定值校核欠考虑并手段缺失，继电保护整定计算　

人员不得不脱离整定软件进行人工定值校核，工　

作效率低下。　

ｌ　常规继电保护整定计算软件存在的不足　

１）常规继电保护整定计算软件算法对电网　

运行方式和故障类型考虑不足。常规整定计算软　

件通常只考虑电网最大和最小运行方式，对临时　

运行方式、检修方式或者事故状态下产生的特殊　

运行方式欠考虑；通常只考虑单一类型故障，如单　

２继电保护整定值校核与风险评估系统　

结构　

杭州市电力局构建了一套继电保护整定值校　

核与风险评估系统，可以综合考虑影响继电保护动　

作正确性的各种因素，分析评估现有的继电保护整　

相接地、两相接地或相间故障等，对事故状态下产　

生的复合型故障、经过渡电阻接地以及开关拒动　

定值，使继电保护整定及运行人员能够清楚地知道　

４４　张超：地区电网继电保护整定值校核与风险评估系统　

每套保护定值的安全度、适用范围及存在不足。　

该系统基于Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统，　

安全监控和　

数据采集　

ＳＣＡＤＡ　

采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｖｉｓｕａｌ　Ｓｔｕｄｉｏ作为主要开发平　

台，由Ｏｒａｃｌｅ提供数据库支持并兼容ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ　

以及单机数据库Ａｃｃｅｓｓ，采用面向对象的图形化　

程序设计方法设计。该系统主要由人机接口及图　

形界面、综合数据库、图形及数据建模、定值校核　

高级应用　

软件ＰＡＳ　

管理信息　

系统ＭＩＳ　

蓁　

Ｚ　图彤发数据建模流程图　

统ＩＥＣ　６１９７０　ＣＩＭ数据库不做任何形式上改动，　

对原系统数据库的运行无任何影响，有力地保障　

模块、风险评估模块、综合管理模块６个模块组　

成，系统结构示意图如图１所示。　

综合管理模块　

定　

风　

值　

险　

校　

核　

人机接口及图形界面　

评　

估　

模　

模　

块　

块　

综合数据库　图形及数据建模　

图１　继电保护整定僵校核与风险评估系统结构不意图　

３继电保护整定值校核与风险评估系统　

各模块功能及实现　

３．１人机接口及图形界面　

人机接口及图形界面采用面向对象的图形化　

程序设计方法设计，具有直观方便和简单易用的　

特点。用户可以通过各种Ｗｉｎｄｏｗｓ风格的菜单、　

工具栏和对话窗口等控件操作整个软件，完成人　

机交互的各项功能，如图形及数据建模、参数录　

入、故障仿真、定值校核及风险评估等。　

３．２综合数据库　

系统由Ｏｒａｃｌｅ提供数据库支持，并兼容ｓＱＬ　

Ｓｅｒｖｅｒ以及单机数据库Ａｃｃｅｓｓ。数据库用来保　

存系统各功能模块所需要用到的所有数据，包括　

电网拓扑信息、电气元件参数信息、保护装置参数　

信息以及系统各功能模块的管理信息等。综合数　

据库是计算机能够正确建模并进行拓扑分析的前　

提和基础。　

３．３图形及数据建模　

由于系统所要分析研究的对象是实际运行中　

的电网及保护设备，为了最大限度地减少整定人　

员工作量及提高建模效率，系统采用自动建模辅　

以人工干预的模式。图形及数据建模流程如图２　

所示。　

采用自动建模辅以人工干预建模模式不仅建　

模方式灵活方便，而且在系统完成建模后，对原系　

了系统数据库数据的安全性。　

３．４定值校核模块　

系统定值校核模块的工作原理是通过模拟系　

统故障、分析保护的动作行为，从而对保护配置及　

定值的正确性及合理性进行校核＿４　］。在该功能　

模块下，用户可以任意设定系统运行方式（包括系　

统最大运行方式、系统最小运行方式、检修方式以　

及特殊运行方式），任意指定故障点（变压器、母　

线、线路出口、线路末端等）和故障类型（单相接　

地、两相接地、相间故障和复合型故障），甚至可以　

模拟断路器拒动、偷跳等特殊故障，通过将保护定　

值与故障量的理论计算值进行比较，可以准确地　

考察出电网内各保护的动作行为，校核保护动作　

以及保护之间配合关系的正确性以及灵敏度。在　

校核完毕后，系统自动生成保护分析报告。　

定值校核模块主要对保护定值进行可靠性、　

选择性、灵敏度和速动性４方面的校核Ｉ７　］。　

３．４．１可靠性校核　

对继电保护定值的可靠性校核主要侧重于检　

验保护的配置是否健全。３～１１０　ｋＶ电网中运行　

的电力设备一般应有分别作用于不同断路器、且　

整定有规定的灵敏系数的两套独立的保护装置作　

为主保护和后备保护，以确保电力设备的安全。　

系统根据设定好的校核原则，对用户指定设备的　

保护进行可靠性校核，分析其保护配置是否满足　

规程要求，对于发现到的问题，给出分析结论，由　

用户最终分析完善　

在可靠性校核中，需注重解决的问题有：①保　

护配置问题，如１ｌＯ　ｋＶ主变压器是否三侧均配　

置独立后备保护等；②保护死区问题，转供线路末　

端是否有后备保护等；③小电源解列问题，如小电　

源并网侧线路保护是否配置了低周波低电压解列　

保护等；④系统振荡问题，如距离保护是否经振荡　

闭锁等；⑤重合闸及备自投配置问题，如全电缆线　

张超：地区电网继电保护整定值校核与风险评估系统　

路是否停用重合闸等；⑥电网中变压器的中性点　

接地配置等。　

３．４．２选择性校核　

对继电保护定值的选择性校核主要侧重于检　

验上下级继电保护之间的配合。上下级继电保护　

之间的整定，应遵循逐级配合的原则，满足选择性　

的要求，即当下一级线路或元件故障时，故障线路　

或元件的继电保护整定值必须在灵敏度和动作时　

间上均与上一级线路或元件的继电保护整定值相　

互配合，以保证电网发生故障时有选择性地切除　

故障。系统根据设定好的校核原则，对用户指定　

的保护进行选择性校核，分析上下级保护之间配　

合关系是否满足要求，对于发现到的问题，给出分　

析结论，由用户最终分析完善。　

３．４．３灵敏度校核　

对继电保护定值的灵敏度校核主要侧重于校　

核继电保护的灵敏度。系统根据设定好的校核原　

则，对用户指定的保护进行灵敏度校核，分析其灵　

敏度是否满足要求，对于发现到的问题，给出分析　

结论，由用户最终分析完善。　

１０　ｋＶ系统灵敏度校核如图３所示。由于系　

统最小运行方式等值阻抗变大，必须校核变电站　

１的所有１０　ｋＶ出线的过流保护对线路末端故障　

是否仍具有１．５倍灵敏度。系统首先根据变电站　

１的所有系统及线路参数，选择线路阻抗最大的　

那条线路（假设线路１）作为研究对象，计算出如　

果要满足本线路末端故障具有１．５倍灵敏度，那　

么过流保护定值必须满足的约束条件，然后校核　

变电站ｌ的所有１Ｏ　ｋＶ出线过流保护定值是否满　

足该条件，给出分析结论。最后整定人员根据系　

统分析结论再结合电网实际运行情况作出相应决　

策，对不满足灵敏度要求的１Ｏ　ｋＶ线路定值制定　

相应的定值调整方案。　

图３灵敏度校核示意图　

校核，分析其速动性是否满足要求，对于发现到的　

对象，计算出其电流闭锁电压速动保护的保护范　

保护范围极小甚至为零的３５　ｋＶ线路制定相应　

．　．

一　

２）第二级为良，存在部分保护配置不满足规　

程要求但不影响系统安全运行，或存在部分保护　

定值当选择性、灵敏性、速动性不能兼顾的情况下　

在规程允许的范围内作出相应牺牲。整定人员根　

据问题的严重程度可进一步将该等级的风险细分　

４６　张超：地区电网继电保护整定值校核与风险评估系统　

为良＋和良一。　

值校核和管理工作变得更加科学有效；有助于提　

３）第三级为差，存在部分保护配置不满足规　高电网保护定值的综合自动化管理水平，保证了　

程要求将严重影响系统安全运行，或者存在部分　

电网全局的安全稳定运行。在继电保护整定值校　

保护定值无选择性、无灵敏度、或速动性不能满足　

核与风险评估系统中引入了诸多新功能，有效地　

要求。　

弥补了常规定值整定软件的不足，使得继电保护　

为了保证整个电网的安全稳定运行，对于风　

整定值校核与风险评估系统具有更广泛的适用性　

险等级为第二级的整定方案，应逐步结合电网建　和灵活性，对于电网的安全稳定运行，具有极其重　

设进行整改；对于风险等级为第三级的整定方案，　

要的现实意义。　

需要整定人员立即对整定方案作出修改和完善。　

３．６综合管理模块　

参考文献　

综合管理模块是地区电网继电保护整定值校　

核与风险评估系统中的一个重要模块。用户通过　

Ｅ１］顾晓辉，冯林桥，周　明，等．面向对象的可视化电　

综合管理模块可对定值校核与风险评估中用到的　

力系统分析软件研究［Ｊ］．电力自动化设备，２００１，２１　

（３）：２０—２２．　

所有原则和参数进行自定义，用户可以通过执行　

［２］龙启峰，陈　岗，丁晓群，等．基于面向对象技术的　

修改、增删等操作来人工干预整个定值校核和风　

电力网络拓扑分析新方法ＥＪ］．电力系统及其自动化　

险评估过程，便于系统功能的扩展和更新，更增加　

学报，２００５，１７（１）：７３—７７．　

了系统的灵活性和实用性，有利于满足不同地区　

［３］王明俊，于尔铿，刘广一，等．配电系统自动化及其　

电网的特殊需求。　

发展［Ｊ］．电网技术，１９９６，２０（１２）．　

Ｅ４］王慧芳，何奔腾．电网继电保护定值校正软件研究　

４应用情况　

［Ｊ］．电力系统及其自动化学报，２００６，１８（２）：９０—９４．　

地区电网继电保护整定值校核与风险评估系　

［５］段献忠，杨增力，程　逍，等．继电保护在线整定和　

统在杭州市电力局继电保护整定计算中试运行情　

离线整定的定值性能比较ＥＪ］．电力系统自动化，　

况良好。该系统运行稳定，能够高质量、高效率地　

２００５，２４（１９）：６４—６７．　

满足定值整定人员和定值校核人员的各种需求，　

［６３曾耿晖，李银红，段献忠，等．电力系统继电保护定　

值的在线校核［Ｊ］．继电器，２００２，３０（１）：２４—２６．　

可帮助专业人员快速处理实际工作中原来需要手　

［７］王明俊．大电网继电保护自动装置的隐藏故障、脆　

工计算的各种定值校核工作，在提高工作效率的　

弱性和适应性问题ＥＪ］．电力自动化设备，２００５，２５　

同时，也提高了保护定值的准确性和合理性。　

（３）：４—８．　

５结语　萎　淼耋　Ｄｌ蚴　

将定值校核与风险评估引入继电保护整定计　

收稿日期：２ＯｌＯ年６月　

算领域，有助于提高继电保护配置的合理性，有利　

张超（１９７７一），硕士研究生，主要从事电力系统继电保　

于提高整定值的可靠性和准确性，使继电保护定　

护及自动化的研究与工作　

（上接第１３页）　

网智能电流保护策略［Ｊ］．电网技术，２００９，３３（６）：　

８２—８８．　

参考文献　

［４］　Ａｎｄｙ　ＢＥＤＤＯＥＳ，Ｃｈａｒｌｅｓ　ＬＹＮＣＨ，Ｍｉｋｅ　ＡＴ—　

ＴＲＥＥ，ｅｔ　ａ１．Ｉｍｐａｃｔｓ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｏｎ　

［１］梁才浩，段献忠　分布式发电及其对电力系统的影　

ｌｏｓｓ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ［Ｃ］．ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｄｉｓ—　

响［Ｊ］．电力系统自动化，２００１，２５（１２）：５３—５６．　

ｓｅｒｔａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　１　９　ｔｈ　ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ　ｃｏｎｆｅｒｒｎｃｅ　ｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｉｃｉ－　

［２］王志群，朱守真，周双喜，等．分布式发电对配电网　

ｔｙ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ：２１０—２１２．　

电压分布的影响［Ｊ］．电力系统自动化，２００４，２８　

收稿日期：２Ｏ１０年４月　

（１６）：５６—６０．　

顾定军（１９７３），工程师，工学学士，从事电力客户安全服　

［３］林霞，陆于平，王联合，等．含分布式电源的配电　

务工作　

本文标签： 校核继电保护系统保护电网