浅析电力继电保护在线校核系统的工作原理

王 艳 国网山东微山县供电公司 277600

【文章摘要】

本文根据故障录波器测得的实时数据，提出了对定值进行在线校验的方法，对当前运行方式下的保护性能进行校核，提高系统运行的安全性，并对这种在线校核系统的构成方案、工作模式及关键技术等方面进行了探讨分析。

【关键词】

继电保护；在线校核；工作原理；注意事项

0 前言

近几年来，故障录波器在电网中广泛使用，在电力系统发生故障时，保护和故障录波器均具备了以数据方式向电网调度中心传输故障信息的可能。继电保护及故障信息管理系统的提出，就是为了提高电网安全运行的调度系统信息化、智能化水平，在电网发生故障时，为调度提供实时故障信息，有效地快速恢复系统。

1 系统的概念和校验方法

在线校核是获取电力系统实时数据，对当前系统中各种继电保护定值的性能进行在线校验的过程。本文介绍的在线校核是将故障录波器采集的电力系统实时数据（包括系统拓扑结构、系统运行方式、保护配置定值等）转换后进行定值计算，将此定值与保护装置的经验定值进行比较，实时判别系统所有保护的性能，对保护定值进行校验，看其是否满足当前运行方式下所求的灵敏度，并同时对其进行在线整定。

2 系统的构成方案

2.1 系统要解决的问题

1）将变电站内微机保护、自动装置、故障录波器等输出的各种信息集中、分类处理，以满足调度中心对电网正常运行及故障情况下各种信息的需求。

2）在调度中心侧，具备保护设备管理及故障计算、整定计算、故障测距、录波数据分析等故障综合分析处理功能，实现继电保护运行、管理的网络化和自动化。

2.2 功能要求

1）系统应借助广域通信网络，采集、获取电网的实时运行信息，在线计算、校核保护装置的定值。在条件允许的情况下，可实现在线修改保护定值、选择保护装置的投停，以适应运行方式的要求，保证保护装置在各种运行方式下的选择性、可靠性和灵敏性。

2）优化整定值。系统应借助整定程序来优化电网各级保护装置的整定值，使整个电网的保护定值更加合理。

3）研究现场实时数据的传送方式。实现保护装置的自适应功能，需要范围广泛的大量现场实时数据支持，应根据继电保护装置的特点和当前电力系统通信技术的现状，研究、确定可靠获取和传送这些数据的方式。

4）利用GPS 对各保护、自动装置，故障录波器等进行对时。

2.3 系统的结构

1）系统由多个子系统组成，形成一个完整的分层、分布式结构。系统主要负责监视、采集站内各保护装置、自动装置、直流系统以及故障录波器的运行状态、告警信息、动作信息和相应的故障录波数据，将获得的信息根据优先级别和不同的使用对象，经数据通道传输至当地监控系统、集控中心等主要站点。这个系统将采集来的信息根据其应用范围，进行转换。

2）保护管理机采用工控机组成，在物理连线上支持RS232,RS485，以太网等方式与保护装置、自动装置、录波器等相连，将各种设备的数据转换成统一的数据格式；对于非微机保护，可通过测控装置将非微机保护的节点信号收集到保护管理机中。

3）故障录波器对接收到的故障信息再进行数据转换，使其能够适应后面整定计算程序的需要；整定计算系统根据当前故障的运行方式以及测得的故障信息进行计算，对保护定值进行校验。

4）保护管理机利用接收到的GPS 对时信号，对全站保护、自动装置、故障录波器进行广播对时，实现时间同步。

5）通信服务器完成主系统和下面各子系统之间的通信和数据交换功能，采用双机备用的方式。

3 系统的工作模式

在线校核系统工作于在线模式，可以作为电力系统运行状况实时检测的一部分。在线模式下，系统的状态参数为电力系统实时运行数据。系统实时实现保护定值的校验和结果发布，可以作为调度人员制定正常运行方案及故障发生时紧急处理的决策参考。

系统工作于在线模式时，有时因为某些节点发生故障或其他的一些原因，致使故障录波数据在某个时刻不完备，此时在线校核系统取用保护的经验值作为其定值。

给定的保护定值进行判断，确定所给保护定值的合理性，此功能可以实现整定计算工作中的定值校验功能，亦可作为整定计算工作人员的训练工具。

4 系统的关键技术

4.1 信息分类

电网发生故障时，如果所有的报警信息都不加区分地显示在调度人员面前，调度人员根本无法迅速对故障作出处理决策，必须按照自检信息、保护事件、故障报告、保护定值、模拟量、开关量、脉冲量、录波数据等信息类型，对搜集的数据进行合理分类。并应根据故障信息的类别而组成不同的信息表，使调度人员清晰地了解故障信息。

4.2 系统的主要应用模块

各应用模块的功能是否强大在很大程度上决定了继电保护系统的先进性。目前，针对本文的方法，已经在系统中实现了以下应用模块。

4.2.1 录波数据分析模块

该模块具有综合计算分析功能，可根据录波数据对故障时的模拟量等信息进行任意组合分析：对称分量分析可得到正、负、零序分量的大小和相位，并能逐点显示故障前后各分量电压、电流的变化量；谐波分析包括基波和各高次谐波的电压、电流、有功功率和无功功率的分析，可以分别显示各个波形，并计算各次谐波量的有效值、峰值以及瞬时值等；阻抗分析能求出阻抗，并画出阻抗矢量图；频率分析能显示和分析瞬时功率、平均功率、频率变化等波形。

4.2.2 短路计算模块

短路计算是继电保护整定计算和定值校核的基础，本模块能实现系统各种简单故障、任意复杂故障、各种特殊网络结构下的故障、直流系统各种典型故障及任意规模电网的故障计算。

4.2.3 整定计算和定值校核模块