CN102386616A - 一种继电保护配合关系仿真校核方法 - Google Patents

一种继电保护配合关系仿真校核方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种继电保护配合关系仿真校核方法，步骤为：获取电网模型数据和保护装置中的定值，模拟电网任意位置、任意类型的故障，确定受影响的元件集和保护单元，仿真计算故障过程中和故障消除后的电气量变化情况，确定每个受影响元件的故障电流、电压、阻抗、功率等信息，根据受影响元件的电气量计算受影响保护单元中相关数值，分析运行受影响保护单元的模型，决定保护是否动作；若保护动作，则修改网络矩阵，然后继续仿真，重新求取受影响元件集和受影响保护单元，这样反复进行，直至将故障彻底隔离；当仿真完成后，生成完整的仿真报告。此方法可模拟电网故障情形，通过考察各相关保护的动作行为，实现对保护定值的正确性及合理性进行校验。

Description

一种继电保护配合关系仿真校核方法
技术领域
本发明属于电力系统继电保护领域，特别涉及一种电力系统继电保护配合关系的仿真校核方法。
背景技术
继电保护应满足四个基本要求：可靠性、选择性、速动性、灵敏性。继电保护的可靠性包括不发生误动作和不发生拒绝动作两层含义；继电保护的选择性是指保护装置动作时，在可能最小的区间内将故障从电力系统中断开，最大限度地保证系统中无故障部分仍能继续安全运行，选择性包含两层含义：一是只应由装在故障元件上的保护装置动作切除故障，二是要力争相邻元件的保护装置对故障元件起后备保护的作用；继电保护的速动性是指尽可能快地切除故障；继电保护的灵敏性是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。
保护装置在投入运行前，保护原理的作用范围、保护算法的合理性和实用性、保护在特定故障下动作是否正确，保护的动作区能否满足要求等，都需要对其进行校验并能给出合理的、正确的评价。保护装置之间存在配合关系，如线路保护延时段的保护范围通常超越了保护所在线路，与其相邻保护各段动作区域存在重叠部分。继电保护配合关系是保护校验的重点和难点。中国专利《电网系统继电保护在线校核方法》（申请号：200810147821.2）提出了通过EMS和DTS从电网中获取电力设备参数、继电保护定值以及电网的实时运行数据，然后按照保护整定规程进行故障计算，最后根据校核规则对保护定值进行校核。文献《基于整定逆过程的保护定值在线校核原则》（《电力系统自动化》第35卷第12期）提出了基于整定逆过程的保护定值在线校核思想。但是目前公开的文献都没有对继电保护的配合关系提供一种实用的校核方案。
因此，本发明人针对目前的研究空白，提出一种针对继电保护配合关系的实用性校核方法，本案由此产生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是针对前述背景技术中的缺陷和不足，提供一种继电保护配合关系仿真校核方法，其可模拟电网故障情形，通过考察各相关保护的动作行为，实现对保护定值的正确性及合理性进行校验。
本发明为解决以上技术问题，所采用的技术方案是：
一种继电保护配合关系仿真校核方法，包括如下步骤：
（1）数据获取
从EMS获取电网模型数据和运行方式数据，从定值单整定系统或保护信息远传系统获取保护装置中的定值，将保护装置模型数据匹配至电网模型数据；
（2）故障确定
包括确定本次研究的故障点和故障类型：
故障点：自动扫描模式下由程序自动确认，离线分析模式下用户指定母线、变压器或者线路上任意位置的故障；
故障类型：自动扫描模式下计算线路三相、单相、两相相间、两相接地短路故障，离线分析模式下由用户指定故障类型；
（3）确定受影响元件集
根据故障信息，运用启发式搜索，以故障点为圆心，进行同心圆式的搜索，找出最大可能切除元件集中的所有元件；
（4）确定受影响保护单元
将受影响元件集里所有元件的保护经过处理后，得到可能动作的保护集合；
（5）仿真短路故障
对上述故障进行时域仿真，计算故障过程中和故障消除后电网各处的电气量变化情况；
（6）计算流过受影响元件的电气量
计算故障发生后每个受影响元件的故障电流、电压、阻抗和功率，或读入录波数据中流过受影响元件的电气量，进行仿真校核；
（7）计算受影响保护单元的相关信息
根据受影响元件的电气量计算受影响保护单元中的相关数值；
（8）保护动作仿真
分析运行受影响保护单元的模型，判断保护是否动作，若有保护动作，则转入步骤（9），若无保护动作，再判断时间是否已到达仿真时长，未到达仿真时长则返回步骤（5），已到达仿真时长则进入步骤（10）；
（9）重复到故障完全清除
重新求取受影响元件集和受影响保护单元，确认保护动作信息，修改网络矩阵，判断故障是否完全被清除，如果完全被清除，进入步骤（10），否则返回步骤（3）；
（10）生成完整的仿真报告
当仿真完成后，生成完整的仿真报告。
上述步骤（2）中所述的指定故障类型是经过渡电阻短路、跨线故障或多重复杂故障。
上述步骤（2）中，在离线分析模式下可以进行运行方式调整。
上述步骤（3）中，根据用户的设置搜索全网，或搜索故障元件及其下两级、上两级元件，生成受影响元件集。
上述步骤（8）中，保护动作仿真包含模拟保护拒动的情况。
采用上述方案后，本发明可模拟电网故障发生后，各相关保护装置的动作情况，仿真继电保护之间的配合关系，生成完整的仿真报告，校验保护定值的正确性及合理性。本发明物理过程清晰，保护原理、动作逻辑可自定义编程，可适用于传统原理和各种新原理保护功能的在线、离线校核。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明中包含保护模型的电网模型数据层次结构图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明提供一种继电保护配合关系仿真校核方法，包括如下步骤：
（1）数据获取
从EMS（Energy Management System，能量管理系统）获取电网模型数据和运行方式数据，从定值单整定系统或保护信息远传系统获取保护装置中的定值，将保护装置模型数据匹配至电网模型数据，匹配完成后的电网模型数据层次结构可参见图2所示。
（2）故障确定
包括确定本次研究的故障点和故障类型：
故障点：自动扫描模式下由程序自动确认（线路两侧、中间点可选），离线分析模式下用户可指定母线、变压器或者线路上任意位置的故障，在离线分析模式下可以进行运行方式调整，包括设置元件检修或投运、调整机组出力等；
故障类型：自动扫描模式下计算线路三相、单相、两相相间、两相接地短路故障，离线分析模式下由用户指定故障类型，支持的故障类型可以是经过渡电阻短路、跨线故障、多重复杂故障等。
（3）确定受影响元件集
根据故障信息，运用启发式搜索，以故障点为圆心，进行同心圆式的搜索，可以找出最大可能切除元件集中的所有元件。可以根据用户的设置搜索全网，也可搜索故障元件及其下两级、上两级元件，生成受影响元件集。
（4）确定受影响保护单元
将受影响元件集里所有元件的保护经过处理后，得到可能动作的保护集合。
（5）仿真短路故障
对上述故障进行时域仿真，计算故障过程中和故障消除后电网各处的电气量变化情况。
（6）计算流过受影响元件的电气量
计算故障发生后每个受影响元件的故障电流（包括大小和方向）、电压、阻抗、功率等信息，也可读入录波数据中流过受影响元件的电气量，进行仿真校核。
（7）计算受影响保护单元的相关信息
根据受影响元件的电气量计算受影响保护单元中的相关数值，例如灵敏度等信息。
（8）保护动作仿真
分析运行受影响保护单元的模型，判断保护是否动作，若有保护动作，则转入步骤（9），修改网络矩阵，若无保护动作，再判断时间是否已到达仿真时长，未到达仿真时长则返回步骤（5）继续进行故障时域仿真计算，已到达仿真时长则结束故障时域仿真计算，进入步骤（10）；保护动作仿真可模拟保护拒动的情况，由用户指定某应该动作的保护拒绝动作。
（9）重复到故障完全清除
重新求取受影响元件集和受影响保护单元，确认保护动作信息，修改网络矩阵，判断故障是否完全被清除，如果完全被清除，进入步骤（10），否则返回步骤（3）。
（10）生成完整的仿真报告
当仿真完成后，生成完整的仿真报告。仿真报告内容包括哪些保护动作、哪些保护启动，以及所有考察之列保护的定值、测量值、延时等记录。通过考察保护的动作行为，实现对保护定值的正确性及合理性进行校验。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种继电保护配合关系仿真校核方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）数据获取
从EMS获取电网模型数据和运行方式数据，从定值单整定系统或保护信息远传系统获取保护装置中的定值，将保护装置模型数据匹配至电网模型数据；
（2）故障确定
包括确定故障点和故障类型：
故障点：自动扫描模式下由程序自动确认，离线分析模式下用户指定母线、变压器或者线路上任意位置的故障；
故障类型：自动扫描模式下计算线路三相、单相、两相相间、两相接地短路故障，离线分析模式下由用户指定故障类型；
（3）确定受影响元件集
根据故障信息，运用启发式搜索，以故障点为圆心，进行同心圆式的搜索，找出最大可能切除元件集中的所有元件；
（4）确定受影响保护单元
将受影响元件集里所有元件的保护经过处理后，得到可能动作的保护集合；
（5）仿真短路故障
对上述故障进行时域仿真，计算故障过程中和故障消除后电网各处的电气量变化情况；
（6）计算流过受影响元件的电气量
计算故障发生后每个受影响元件的故障电流、电压、阻抗和功率，或读入录波数据中流过受影响元件的电气量，进行仿真校核；
（7）计算受影响保护单元的相关信息
根据受影响元件的电气量计算受影响保护单元中的相关数值；
（8）保护动作仿真
分析运行受影响保护单元的模型，判断保护是否动作，若有保护动作，则转入步骤（9），若无保护动作，再判断时间是否已到达仿真时长，未到达仿真时长则返回步骤（5），已到达仿真时长则进入步骤（10）；
（9）重复到故障完全清除
重新求取受影响元件集和受影响保护单元，确认保护动作信息，修改网络矩阵，判断故障是否完全被清除，如果完全被清除，进入步骤（10），否则返回步骤（3）；
（10）生成完整的仿真报告
当仿真完成后，生成完整的仿真报告。
2.如权利要求1所述的一种继电保护配合关系仿真校核方法，其特征在于：所述步骤（2）中，指定故障类型是经过渡电阻短路、跨线故障或多重复杂故障。
3.如权利要求1所述的一种继电保护配合关系仿真校核方法，其特征在于：所述步骤（2）中，在离线分析模式下可以进行运行方式调整。
4.如权利要求1所述的一种继电保护配合关系仿真校核方法，其特征在于：所述步骤（3）中，根据用户的设置搜索全网，或搜索故障元件及其下两级、上两级元件，生成受影响元件集。
5.如权利要求1所述的一种继电保护配合关系仿真校核方法，其特征在于：所述步骤（8）中，保护动作仿真包含模拟保护拒动的情况。
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