CN103063983B - 一种配电网一次及二次系统在线混合测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电网一次及二次系统在线混合测定方法，读取预置事故序列之前记录的初始电网稳态数值，自动判断预置故障序列并告警；自动判断继电保护启动条件，并自动启停相应开关，计算动作后电网稳态数值；该方法计算时间短，响应速度快，同时考虑一、二次设备的动作情况，不仅能模拟已发生配电故障的发生过程，还可根据需要自行设定配电网故障时间及类型，特别是能模拟故障时开关拒动时配电网潮流的变化及后备保护的配合，该方法可真实模拟配电网故障发生过程，全面了解配电网单一和多重故障情况下，继电保护设备的动作次序及各阶段一次设备的潮流数值，指导调度员的故障处理和模拟训练，检验多重故障情况下配电网的安全运行水平。
Description
技术领域
本发明属于电力系统故障及事故模拟技术领域，尤其涉及一种配电网一次及二次系统在线混合测定方法。
背景技术
现有的配网故障仿真很少将一、二次系统统一考虑。部分计算方法仅考虑一次系统，目的在于校验一次设备是否过载，部分计算方法仅考虑继电保护设备之间的配合，目的在于校验保护定值的正确与否，上述两类计算方法在实际配电网故障情况之下的实用性较差，并不能如实反映配网故障情况下设备实际的运行情况和实时数据，难以满足日益强大的配电网发展需求。另外传统的时域仿真由于考虑各类设备机电和电磁暂态过程，其问题本质是求解一个大规模的微分代数方程组，算法复杂，计算量很大，并不适用于配网仿真。
对于负荷侧的受端城市配网，其特点是并网机组少且容量小，网络呈放射状，线路保护主要为带延时的距离和电流保护，变压器为差动保护，所以从调度指挥角度而言，故障仿真关心的是故障前后系统运行状态及故障期间保护及安全自动装置（主要为备自投）动作情况，机电暂态和电磁暂态过程对整个系统的影响可以忽略，这样就可以节省大量的计算。
配电网互联格局的形成以及电力市场的逐步发展，使得系统运行方式变得越来越复杂且快速多变，并且二次设备在电网安全运行中所起到的作用越来越大，尤其是故障情况下继电保护设备动作准确与否将对配电网运行起到至关重要的作用，单纯的依靠一次设备稳定计算或者二次设备动作校验已经不能满足配电网互联发展的需求。且目前大部分计算工具还同时考虑暂态过程，所以计算过程较为复杂，对于暂态过程可以忽略的配电网而言，传统计算方法耗时多，计算复杂，无法满足电网实时计算的需求。
发明内容
本发明提供了一种配电网一次及二次系统在线混合测定方法，旨在解决随着配电网互联格局的形成以及电力市场的逐步发展，使得系统运行方式变得越来越复杂且快速多变，并且二次设备在电网安全运行中所起到的作用越来越大，尤其是故障情况下继电保护设备动作准确与否将对配电网运行起到至关重要的作用，单纯的依靠一次设备稳定计算或者二次设备动作校验已经不能满足配电网互联发展的需求，且目前大部分计算工具还同时考虑暂态过程，计算过程较为复杂，对于暂态过程可忽略的配电网而言，传统计算方法耗时多，计算复杂，无法满足电网实时计算需求的问题。
本发明的目的在于提供一种配电网一次及二次系统在线混合测定方法，该方法包括：读取预置事故序列之前记录的初始电网稳态数值，自动判断预置故障序列并告警；自动判断继电保护启动条件，并自动启停相应开关，计算动作后电网稳态数值。
进一步，该方法可读取预置故障序列并计算、读取预置保护动作序列并计算，还可混合读取预置故障序列与保护动作序列并计算。
进一步，该方法能在模拟开关拒动情况下进行电网稳态数值计算，并通过预置的故障序列和保护动作序列设定开关的拒动，以此检验后备保护。
进一步，该方法忽略暂态过程，只进行稳态计算。
进一步，该方法通过分别计算故障前后以及故障期间一次设备的潮流数值，确定继电保护设备的动作情况，还原真实的配电网故障过程，分析一、二次设备的运行参数及继电保护动作次序。
本发明提供配电网一次及二次系统在线混合测定方法，读取预置事故序列之前记录的初始电网稳态数值，自动判断预置故障序列并告警；自动判断继电保护启动条件，并自动启停相应开关，计算动作后电网稳态数值；该方法计算时间短，响应速度快，同时考虑一、二次设备的动作情况，不仅能够模拟已发生配电故障的发生过程，还可根据需要自行设定配电网故障时间及类型，特别是能够模拟故障时开关拒动时配电网潮流的变化及后备保护的配合，以达到学习研究的目的，该方法可真实模拟配电网故障发生过程，全面正确地了解配电网单一和多重故障情况下继电保护设备的动作次序以及各阶段一次设备的潮流数值，指导调度员的故障处理和模拟训练，检验多重故障情况下配电网的安全运行水平，具有较强的推广与应用价值。
附图说明
图1是本发明实施例提供的配电网一次及二次系统在线混合测定方法的实现流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
图1示出了本发明实施例提供的配电网一次及二次系统在线混合测定方法的实现流程。
本发明的目的在于提供一种配电网一次及二次系统在线混合测定方法，该方法包括：读取预置事故序列之前记录的初始电网稳态数值，自动判断预置故障序列并告警；自动判断继电保护启动条件，并自动启停相应开关，计算动作后电网稳态数值。
在本发明实施例中，该方法可读取预置故障序列并计算、读取预置保护动作序列并计算，还可混合读取预置故障序列与保护动作序列并计算。
在本发明实施例中，该方法能在模拟开关拒动情况下进行电网稳态数值计算，并通过预置的故障序列和保护动作序列设定开关的拒动，以此检验后备保护。
在本发明实施例中，该方法忽略暂态过程，只进行稳态计算。
在本发明实施例中，该方法通过分别计算故障前后以及故障期间一次设备的潮流数值，确定继电保护设备的动作情况，还原真实的配电网故障过程，分析一、二次设备的运行参数及继电保护动作次序。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
本发明公开了一种基于稳态计算的配网实用故障一、二次系统在线混合计算方法，电网故障时域仿真用于模拟电网故障前后的运行情况，可直观地反映出电网的各种性能，是研究电网特性的重要技术手段。
本发明所介绍的配网实用故障一、二次系统在线混合计算方法，忽略了暂态过程，只进行稳态计算，不但能模拟仿真单一故障之下继电保护设备的动作情况以及一次设备的负载情况，还能仿真多重故障情况下继电保护设备之间的配合和一次设备负载情况的变化，能够真实的再现配电故障的发生过程，满足地区及配网调度的工程需要。可进行模拟预想故障，用于调度员培训、考试、保护整定校验等方面。
本发明主要针对可以忽略暂态过程的配电网仿真，采用稳态计算的方法，具有简单实用、准确快速的特点，能够满足配电网实时计算的需求。
为了能够准确模拟配电网真实故障情况下继电保护设备的动作情况及一次设备的负荷变化情况，需要有更加准确、全面的计算方法来作为配电网运行的支撑，本发明正是为适应配电网互联格局的发展而提出的一种基于稳态计算的配网实用故障一、二次系统在线混合计算方法。
本发明分别计算故障前后以及故障期间一次设备的潮流数值，并以此确定继电保护设备的动作情况，还原真实的配电网故障过程，分析一、二次设备的运行参数及继电保护动作次序，让调度员能够清楚的发现电网运行中的薄弱点，有利于指导配电网建设及发展，从而达到确保电网安全、稳定、经济运行的目的。同时还能日常检修操作进行模拟预演，确保不会发生误操作事故，从而保障电网的运行操作安全。
本发明充分考虑到配电网互联的特点，以及可能发生的配电网多重故障情况，通过一、二次系统在线混合计算方法实现真实故障再现。在稳态计算的基础上，达到一、二次系统在线混合计算的目的，从而保证配电网安全、稳定、经济运行。
1、预置故障序列读取并计算
基于本发明计算时间短、响应速度快的特点，预置故障序列时间刻度可以精确到秒级，这样对于发生故障的情景再现就更加真实。本发明的计算过程可以分为以下几个部分：读取预置事故序列之前记录初始电网稳态数值（有功、无功、电压、电流等数据），进行稳态潮流计算（潮流计算属于成熟算法，本专利直接采用），自动判断预置故障序列并告警，同时根据故障类型（三相、单相接地、相间短路、两相接地等）计算短路电流（短路电流计算属于成熟算法，本专利直接采用），自动判断继电保护启动条件（根据保护定值单，表示为与有功、无功、电压、电流等数据有关的逻辑判断式），满足启动条件后，
将该保护所要动作的开关及动作条件按照延时加入到保护动作序列中。
例如：12时30分05秒00，10kV线路Line1某处发生三相短路故障，短路电流达到12kA，经扫描电网所有继电保护定值单，以下保护达到启动条件：
| 序号 | 保护名称 | 启动条件 | 延时 | 当前输入量 |
| 1. | Line1时限速段保护 | Iline1≥2.3kA | 0.2秒 | Iline1=12kA |
| 2. | Line1过流保护 | Iline1≥600A | 1.2秒 | Iline1=12kA |
| 3. | S1站#1T低后备保护 | I2011≥3500A | 1.7秒 | I2011=12kA |
| 4. | S1站#1T高后备保护 | I101≥320A | 2.0秒 | I101=1.04kA |
这时读取这些保护要动作条件按照延时计算动作时间，依次加入到保护动作序列中：
| 序号 | 保护名称 | 动作时间 | 动作目标 | 动作条件 |
| 1. | Line1时限速段保护 | 12时30分05秒20 | Open（S1站BK01开关） | IBK01≥2.3kA |
| 2. | Line1过流保护 | 12时30分06秒20 | Open（S1站BK01开关） | IBK01≥600A |
| 3. | S1站#1主变低后备保护 | 12时30分06秒70 | Open（S1站2011开关） | IBK2011≥3570A |
| 4. | S1站#1主变高后备保护 | 12时30分07秒00 | Open（S1站101开关） | IBK101≥340A |
2、预置保护动作序列读取并计算
本发明还提供了仅提供依据保护动作序列而计算配电网稳态数值的方法。这样就能够起到校验保护是否逐级配合的目的，填补了仅通过计算确定保护动作序列而不能实际模拟的空白。
例如：上述故障到12时30分05秒20仍未切除，且此时BK01电流为12kA≥2.3kA满足动作条件，则保护动作序列1开始动作，跳开S1站BK01开关，故障被切除，并从保护动作序列中删除此条记录，然后重新进行潮流计算，各处电流分别降至IBK01＝0A，IBK2011=854A，IBK101＝81.5A，再重新扫描所有继电保护，此时没有保护满足启动条件。仿真继续，到12时30分06秒20、06秒70和07秒00时，由于保护序列中的Line1过流保护、S1站#1主变低后备保护和高后备保护均判定不满足动作条件，故直接从保护动作序列中删除。
| 序号 | 保护名称 | 执行情况 |
| 1. | Line1时限速段保护 | 满足动作条件，跳开BK01开关柜，执行后删除 |
| 2. | Line1过流保护 | 不满足动作条件，直接删除 |
| 3. | S1站#1主变低后备保护 | 不满足动作条件，直接删除 |
| 4. | S1站#1主变高后备保护 | 不满足动作条件，直接删除 |
3、预置故障序列、保护动作序列混合读取并计算
本发明一、二次混合计算技术的最大特点在于能够模拟开关拒动情况下电网稳态数值计算，还可以设定开关的拒动，以校验开关拒动后后备保护的作用，满足实际配电故障情况的需要，这是以前所有配网故障模拟计算中所没有涉及到的。
例如：上述故障到12时30分05秒20仍未切除，且此时BK01电流为12kA≥2.3kA，满足动作条件，则保护动作序列1动作准备跳开S1站BK01开关，假设此时BK01开关拒动，故障未被切除，仿真继续，到12时30分06秒20，Line1过流保护满足动作条件，但BK01开关仍然拒动，再到12时30分06秒70时，S1站#1主变低后备保护满足动作条件，BK2011电流12kA≥3570A，则此时跳开BK2011，切除故障，并重新计算潮流，IBK01=0A，IBK2011=0A，IBK101=0A。最后到12时30分06秒70时，1站#1主变高后备保护判定不满足动作条件，直接从保护动作序列中删除。
本发明实施例提供配电网一次及二次系统在线混合测定方法，读取预置事故序列之前记录的初始电网稳态数值，自动判断预置故障序列并告警；自动判断继电保护启动条件，并自动启停相应开关，计算动作后电网稳态数值；该方法计算时间短，响应速度快，同时考虑一、二次设备的动作情况，不仅能够模拟已发生配电故障的发生过程，还可根据需要自行设定配电网故障时间及类型，特别是能够模拟故障时开关拒动时配电网潮流的变化及后备保护的配合，以达到学习研究的目的，该方法可真实模拟配电网故障发生过程，全面正确地了解配电网单一和多重故障情况下继电保护设备的动作次序以及各阶段一次设备的潮流数值，指导调度员的故障处理和模拟训练，检验多重故障情况下配电网的安全运行水平，具有较强的推广与应用价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种配电网一次及二次系统在线混合测定方法，其特征在于，该方法包括：读取预置事故序列之前记录的初始电网稳态数值，自动判断预置故障序列并告警；自动判断继电保护启动条件，并自动启停相应开关，计算动作后电网稳态数值；
该方法可读取预置故障序列并计算、读取预置保护动作序列并计算，还可混合读取预置故障序列与保护动作序列并计算；
该方法能在模拟开关拒动情况下进行电网稳态数值计算，并通过预置的故障序列和保护动作序列设定开关的拒动，以此检验后备保护；
该方法忽略暂态过程，只进行稳态计算；
该方法通过分别计算故障前后以及故障期间一次设备的潮流数值，确定继电保护设备的动作情况，还原真实的配电网故障过程，分析一、二次设备的运行参数及继电保护动作次序；
预置故障序列读取并计算的方法为:读取预置事故序列之前记录初始电网稳态数值，进行稳态潮流计算，自动判断预置故障序列并告警，同时根据故障类型计算短路电流，自动判断继电保护启动条件，满足启动条件后，将该保护所要动作的开关及动作条件按照延时加入到保护动作序列中；
预置保护动作序列读取并计算方法采用的是仅需提供依据保护动作序列而计算配电网稳态数值的方法，起到校验保护是否逐级配合的目的；
预置故障序列、保护动作序列混合读取并计算方法在于能够模拟开关拒动情况下电网稳态数值计算，还可以设定开关的拒动，以校验开关拒动后后备保护的作用，满足实际配电故障情况的需要。
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