CN102969692A - 一种基于电网实时数据的分支系数计算方法 - Google Patents

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陈军
毕兆东
庞晓艳
夏彦辉
杨向飞
俞秋阳
郑中
王新宝
沈其瑜
张玉琼
杨华
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NR Electric Co Ltd
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NR Electric Co Ltd
State Grid Sichuan Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种基于电网实时数据的分支系数计算方法，步骤是：从EMS获取电网在线模型和实时量测数据，通过状态估计得到电网的实时运行方式，或者直接从EMS获取状态估计后的数据；从继电保护定值整定软件获取电网元件零序参数，通过名称匹配表将电网元件零序参数关联于电网在线模型数据；设置故障地点和故障类型；通过短路电流计算获得下级支路和上级支路上的电流向量；通过对下级支路电流向量与上级支路电流向量的比值取模值，或者对下级支路电流向量的幅值与上级支路电流向量的幅值取比值，获得基于电网实时数据的分支系数。此方法计算过程简单，适用于保护定值整定和校核。

Description

一种基于电网实时数据的分支系数计算方法
技术领域
本发明属于电力系统继电保护领域，更具体地说本发明涉及一种电力系统继电保护定值整定、校核时所需分支系数的计算方法。
背景技术
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。因此，上下级保护之间存在配合关系。
分支系数概念的引入是为了方便继电保护定值整定计算时上下级欲配合的两个保护之间有分支电路的情况。根据分支电路上所连接元件、接线方式对短路电流的影响，将分支电路分为助增分支电路和外汲分支电路两种。复杂网络中可能同时存在助增分支电路和外汲分支电路，此时分支系数的求取较为困难。影响分支系数计算的主要因素有故障点、故障类型和运行方式。
分支系数的正确计算，直接影响到保护定值及保护范围的大小，也就影响了保护各段的灵敏度及相互配合。正确计算分支系数，是距离保护和零序电流保护整定配合的重要工作之一。
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（Energy Management System，能量管理系统）和DTS（Dispatcher Training System，调度员培训仿真系统）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涉及基于电网实时数据的分支系数计算方法。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种基于电网实时数据的分支系数计算方法，其计算过程简单，适用于保护定值整定和校核。
为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于电网实时数据的分支系数计算方法，包括如下步骤：
（1）获取电网实时数据
从EMS获取电网在线模型和实时量测数据，通过状态估计得到电网的实时运行方式，或者直接从EMS获取状态估计后的数据；
（2）获取电网元件零序参数
从继电保护定值整定软件获取包括线路、变压器零序阻抗和线路零序互感的电网元件零序参数，通过名称匹配表将电网元件零序参数关联于电网在线模型数据；
（3）设置模拟下级支路短路故障
设置故障地点和故障类型，其中，故障地点是指继电保护中存在配合关系的下级保护所在电网元件上任意位置的故障，所述故障类型包括三相、单相、两相相间、两相接地短路故障；
（4）计算短路电流
通过短路电流计算获得下级支路和上级支路上的电流向量；
（5）计算分支系数
通过对下级支路电流向量与上级支路电流向量的比值取模值，或者对下级支路电流向量的幅值与上级支路电流向量的幅值取比值，获得基于电网实时数据的分支系数。
上述步骤（2）中，所述名称匹配表根据电网中厂站名称、线路名称和变压器名称进行模糊识别自动生成，或进行手工维护。
上述步骤（3）中，所述故障类型还包括经过渡电阻接地。
上述步骤（4）中，所述短路电流计算方法是基于网络等值阻抗的静态方法或基于暂态仿真的动态方法。
上述步骤（4）中，所述电流向量包括各序分量和各相分量。
上述步骤（5）中，所述分支系数是当前运行方式下的分支系数，或进行元件轮断计算出最大、最小分支系数。
上述步骤（5）中，所述分支系数是距离保护分支系数或零序电流保护分支系数。
采用上述方案后，本发明利用电网实时数据可准备模拟发电机的开机方式、支路的检修状态等因素对分支系数的影响而获得基于电网实时数据的分支系数。利用当前方式下的分支系数可对保护配合关系进行在线校核。通过元件轮断计算出最大、最小分支系数可为保护定值整定提供数据基础。本发明原理清晰，数学计算过程简单，便于编程实现，适用于保护定值整定和校核。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的实现过程进行详细说明，
如图1所示，本发明提供一种基于电网实时数据的分支系数计算方法，包括如下步骤：
（1）获取电网实时数据
从EMS获取电网在线模型和实时量测数据，通过状态估计得到电网的实时运行方式，或者直接从EMS获取状态估计后的数据。EMS通过输出符合IEC 61970标准的CIM（Common Information Model，公共信息模型）/XML（Extensible Markup Language，可扩展标记语言）文件导出电网模型数据，按照易语言规范输出量测数据以及状态估计结果数据。
（2）获取电网元件零序参数
从继电保护定值整定软件获取包括线路、变压器零序阻抗和线路零序互感的电网元件零序参数，通过名称匹配表将电网元件零序参数关联于电网在线模型数据；程序可以根据电网中厂站名称、线路名称、变压器名称进行模糊识别自动生成名称匹配表，也可以手工维护名称匹配表。发电机及其控制器的参数可以从运行方式专业使用的稳定分析软件数据中获取。保护定值整定软件是针对包含线路、变压器、母线分段，电容器，电动机的常规保护定值的计算软件（程序）。
（3）设置模拟下级支路短路故障
设置故障地点和故障类型，其中，故障地点是指继电保护中存在配合关系的下级保护所在电网元件（线路或变压器）上任意位置的故障，由于变压器建模限制，变压器故障只能设置在高、中、低压侧各侧端点；所述故障类型包括三相、单相、两相相间、两相接地短路故障，可以考虑经过渡电阻接地。
（4）计算短路电流
通过短路电流计算获得下级支路和上级支路上的电流向量，采用的短路电流计算方法可以是基于网络等值阻抗的静态方法，也可以是基于暂态仿真的动态方法。电流向量包括各序（正、负、零序）分量和各相（A、B、C相）分量。
（5）计算分支系数
通过对下级支路电流向量与上级支路电流向量的比值取模值，或者对下级支路电流向量的幅值与上级支路电流向量的幅值取比值，获得基于电网实时数据的分支系数。可以计算当前运行方式下的分支系数，也可以进行元件轮断计算出最大、最小分支系数。计算的分支系数可以是距离保护（包括接地距离和相间距离）分支系数，也可以是零序电流保护分支系数。
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 (7)

1.一种基于电网实时数据的分支系数计算方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）获取电网实时数据
从EMS获取电网在线模型和实时量测数据，通过状态估计得到电网的实时运行方式，或者直接从EMS获取状态估计后的数据；
（2）获取电网元件零序参数
从继电保护定值整定软件获取包括线路、变压器零序阻抗和线路零序互感的电网元件零序参数，通过名称匹配表将电网元件零序参数关联于电网在线模型数据；
（3）设置模拟下级支路短路故障
设置故障地点和故障类型，其中，故障地点是指继电保护中存在配合关系的下级保护所在电网元件上任意位置的故障，所述故障类型包括三相、单相、两相相间和两相接地短路故障；
（4）计算短路电流
通过短路电流计算获得下级支路和上级支路上的电流向量；
（5）计算分支系数
通过对下级支路电流向量与上级支路电流向量的比值取模值，或者对下级支路电流向量的幅值与上级支路电流向量的幅值取比值，获得基于电网实时数据的分支系数。
2.如权利要求1所述的一种基于电网实时数据的分支系数计算方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所述名称匹配表根据电网中厂站名称、线路名称和变压器名称进行模糊识别自动生成，或进行手工维护。
3.如权利要求1所述的一种基于电网实时数据的分支系数计算方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述故障类型还包括经过渡电阻接地。
4.如权利要求1所述的一种基于电网实时数据的分支系数计算方法，其特征在于：所述步骤（4）中，所述短路电流计算方法是基于网络等值阻抗的静态方法或基于暂态仿真的动态方法。
5.如权利要求1所述的一种基于电网实时数据的分支系数计算方法，其特征在于：所述步骤（4）中，所述电流向量包括各序分量和各相分量。
6.如权利要求1所述的一种基于电网实时数据的分支系数计算方法，其特征在于：所述步骤（5）中，所述分支系数是当前运行方式下的分支系数，或进行元件轮断计算出最大、最小分支系数。
7.如权利要求1所述的一种基于电网实时数据的分支系数计算方法，其特征在于：所述步骤（5）中，所述分支系数是距离保护分支系数或零序电流保护分支系数。
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