CN103414149B - 一种电力系统在线校核原则自定义方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力系统在线校核原则自定义方法，包括以面向对象方法为用户提供故障预备量、设备参数、以及取值参数，从而实现继电保护定值在线校核原则的编辑；通过指定代码编辑控件的语言，并为代码编辑控件中使用的电力系统对象指定与所述电力系统对象相对应的类，实现在线校核原则的检错纠错功能。通过建立父子原则的关系，采用层叠方式进行校核原则管理并调用执行的方法。本发明通过实现继电保护定值在线校核原则的自定义，为继电保护定值在线校核原则的编辑与执行提供了极大的方便，提高了继电保护定值校核系统的灵活性、可扩展性和实用性。
Description
技术领域
本发明属于电力系统继电保护技术领域，更具体地，涉及一种电力系统在线校核原则自定义方法。
背景技术
继电保护是电力系统最重要的二次设备之一，是电力系统安全运行的保障。继电保护装置能否满足电网所提出的“四性”要求，很大程度上取决于继电保护定值是否合理。目前，继电保护定值都是在离线状态下获得的，并在系统运行中保持不变。然而，实际运行中电力系统运行方式是不断变化的，当电网由于设备检修、新工程投运以及电网事故而处于某些特殊的运行状态时，部分定值可能无法满足选择性和灵敏度的要求，存在保护误动和拒动的可能，并直接或间接导致停电范围较广的大型系统事故。因此，目前已应用了电力系统继电保护定值在线校核系统，获取电力系统的在线运行方式，对继电保护定值的灵敏度、选择性和躲负荷能力等性能进行安全校核。
保护整定规则的复杂性决定了校核规则的复杂性。校核的目的是验证是否满足继电保护“四性”的要求，既要校核保护范围和灵敏度，保证动作的可靠性；又要校核躲末端故障和上下级间的配合，保证动作的选择性；还要进行躲负荷校核，保证保护不误动。特别是保护的上下级配合关系非常复杂，包括上下级线路间的配合、线路和变压器间的配合，还要考虑线路自动重合闸的配置、变压器的连接组别以及特殊接线方式(终端线路变压器接线等)的影响。另外，由于电网的复杂性，不同地区电网的保护整定配合原则不尽相同，整定原则的复杂性决定了校核原则的复杂性。因此，在线校核原则的管理是直接影响在线校核系统实用性的一个方面。
由于对校核原则管理和编辑工作复杂而繁琐，其影响继电保护定值校核系统实用性的难点主要体现在以下几个内容：
(1)系统设计的区别等因素导致不同地区的定值校核原则不同，校核原则固化在继电保护定值校核系统中会导致软件维护成本极大，且不利于用户修改，导致校核实用性降低。
(2)当继电保护定值校核原则超过一定长度时，导致原则编辑与阅读困难，当校核原则执行出错时而难以发现错误原则位置。
(3)继电保护定值配合关系可能会随着电网改造而发生改变，难以体现原则之间的配合与非配合关系，因此，需要用户经常改动期配合关系，导致校核原则管理极其不便。
(4)用户编辑原则过程中不能透明地掌握系统开发人员所提供的函数与属性名称，可能导致用户使用了错误的属性或者函数而导致原则有效性审核不能通过，增加了校核原则编辑困难。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种继电保护定值在线校核原则自定义方法，其目的在于通过为用户提供在线校核原则编辑界面，实现继电保护定值校核系统不同用户自定义不同的校核原则并实现在线校核原则的管理和调用，由此解决在线校核原则固化在程序中导致的系统维护困难、由于在线校核原则过长而导致在线校核原则编辑和阅读困难以及用户在原则中使用了在线校核系统定义的类不支持的属性导致原则执行出错等技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种根据面向对象方法将故障预备量、量测参数、取值参数作为电力系统对象的属性供用户引用的方法，为用户提供校核原则自定义界面；该电力系统在线校核原则自定义方法具体包括下述步骤：
S1：根据面向对象方法将故障预备量、量测参数、取值参数作为电力系统对象的属性供用户引用，给用户提供校核原则自定义界面；
S2：根据整定计算原则选取所述电力系统对象的属性，并为用户编辑在线校核原则提供检错纠错功能；
S3：根据选取的所述电力系统对象的属性并结合校核计算公式得到电网运行方式下多个分别与多条子原则对应的定值；
S4：根据父原则调用多个定值，并将现场定值分别与所述多个定值进行比较判断，得到所述现场定值是否满足灵敏度要求和是否满足用户设置的配合关系的校核结果。
更进一步地，所述子原则包括：用于校验灵敏度的灵敏度子原则、用于校验躲负荷能力的躲负荷子原则、用于校验是否与下级变压器配合的变压器配合子原则以及用于校验是否与下级线路II段配合的线路配合子原则。
更进一步地，以文本形式提供所有电力系统对象的属性的名称及其具体含义，经用户双击即可自动进入编辑原则中。
更进一步地，通过指定代码编辑控件的语言，并为代码编辑控件中使用的电力系统对象指定与所述电力系统对象相对应的类，实现在线校核原则的检错纠错功能。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于通过设计人性化的界面，采用面向对象方法将电力系统对象的属性透明地展示给原则编辑人员、采用基于层叠方式的父子原则管理和调用方法以及在原则编辑过程中对原则进行基本语法识别和电力系统对象属性识别，能够实现继电保护定值在线校核原则的自定义，大大减少了系统开发人员的维护工作量，通过采用基于面向对象方法的在线校核原则编辑以及为代码编辑控件指定脚本语言类型和传递类的方法进行原则检错纠错，减少了原则执行过程中出错的可能。同时，将复杂配合关系的在线校核原则分割为多条子原则分别计算，为在线校核原则的编辑和管理提供了极大的方便。
附图说明
图1是本发明实施例提供的电力系统在线校核原则自定义方法中基于层叠方式的校核原则管理与调用方法；
图2是本发明实施例提供的电力系统在线校核原则自定义方法中原则编辑过程中对电力系统对象属性的引用；
图3是实现继电保护定值校核系统与脚本引擎协同工作流程图。
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，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种在线校核原则自定义方法，以面向对象方法为用户提供故障预备量、设备参数以及用户定义参数，从而实现继电保护定值在线校核原则的编辑。通过建立父子原则的关系，通过层叠调用的方式进行校核原则管理并调用执行。该校核原则自定义方法将电力系统运行经验在校核原则中表达，从而建立校核原则专家库，提高了继电保护定值校核系统的灵活性、可扩展性和实用性。本发明的相关技术内容在工程实践中得到了验证，在多个省级电网公司的继电保护定值在线校核系统中得到了应用。
本发明提供的电力系统在线校核原则自定义方法包括：
(1)根据面向对象方法将故障预备量、量测参数、取值参数作为电力系统对象的属性供用户引用，给用户提供校核原则自定义界面；为用户校核原则自定义提供了极大的方便。
故障预备量属性集：通过故障计算得到的描述电网参数的数据，其中包括描述故障元件类型、故障位置、故障类型、过渡电阻等。可由一个或者多个故障预备量组成校核计算公式。故障预备量属性集中的成员举例如下：Zmax代表线路末端接地故障时保护处的最大感受阻抗；Kzmin代表与相邻线路配合的正序和零序助增系数的最小值。
量测参数属性集：建立电力系统模型时所输入的电网实测参数，包括电力系统元件的参数等。对于量测属性集中的成员举例如下：R1代表线路的正序电阻；X1代表线路的正序电抗；Z0代表线路的零序阻抗。
取值参数属性集：描述规则中所需的保护定值、用户定义的参数，包括继电保护装置中的定值项、用户定义的可靠系数等。对于取值属性集中的成员举例如下：Zdz3代表本保护接地III段定值(一次值)；Tdz2代表本保护接地II段时间定值。
(2)根据整定计算原则选取所述电力系统对象的属性，并为用户编辑在线校核原则提供检错纠错的功能。
(3)根据选取的所述电力系统对象的属性并结合校核计算公式得到电网运行方式下多个分别与多条子原则对应的定值；
多条子原则举例：某省级电网公司接地距离III段定值的校核原则，需要用到的子原则包括：用于校验灵敏度的灵敏度子原则、用于校验躲负荷能力的躲负荷子原则、用于校验是否与下级变压器配合的变压器配合子原则以及用于校验是否与下级线路II段配合的线路配合子原则。
作为本发明的一个实施例，校核计算公式举例如下：
(a)灵敏度校验校核公式：
接地距离III段既作为本线路的I、II段保护的近后备，又作为相邻下级设备保护的远后备，因此，其灵敏度进行分别校验。
作为近后备时，按照本线路末端段落校验：其中Ksen(1)代表线路接地距离III段定值作为本线路的近后备时灵敏度值；代表线路接地距离III段定值大小；ZAB代表本线路的正序阻抗值。
作为远后备时，按照相邻设备末端短路校验：其中Ksen(2)代表线路接地距离III段定值作为相邻下级设备保护的远后备时灵敏度值；代表线路接地距离III段定值大小；ZAB代表本线路的正序阻抗值；Kb.max代表最大分支系数；Znext代表相邻设备(变压器、线路等)的阻抗值。
(b)躲负荷阻抗计算公式：
当线路的负荷最大且母线电压最低时，负荷阻抗最小，其值大小为：式中ZL.min为最小负荷阻抗；UL.min为正常运行母线电压的最低值；IL.max为被保护线路最大负荷电流；UN为母线额定电压。
此时保护III段满足躲负荷能力要求的定值阈值计算公式为：式中为线路距离保护III段定值；Krel为可靠系数；Kss为电动机自启动系数；Kre为阻抗测量元件的返回系数。
(c)与下级线路II段配合计算公式：式中为线路距离保护III段定值；为可靠系数；ZAB代表本线路的正序阻抗值；Kb.min为最小分支系数；为相邻下级线路距离保护II段定值。
(4)根据父原则调用多个定值，并将现场定值分别与所述多个定值进行比较判断，得到所述现场定值是否满足灵敏度要求以及是否满足用户设置的配合关系的校核结果。
在本发明实施例中，用符号Zop代表距离保护实际运行定值，Zset代表距离保护在线校核子原则计算的定值。用符号Iop代表零序电流保护实际运行定值。灵敏度校核判据说明如下：(a)对于零序电流保护灵敏度判断依据如下：若Iset＞Iop，则灵敏度满足；若Iset＜Iop，则灵敏度不满足；上述中Iset代表零序电流保护在线校核灵敏度校验子原则计算的定值。(b)对于距离保护灵敏度的判断依据如下：若Zop＞Zset，则灵敏度满足；若Zop＜Zset，则灵敏度不满足；上述中Zset代表距离保护在线校核灵敏度校验子原则计算的定值。(c)零序电流保护配合关系校核判据如下：若Iop＜Iset，则不满足与下级线路II段配合关系；若Iop＞Iset，则满足与下级线路II段配合关系；同理，对于零序电流保护的其他配合关系其校核判据一致。上述中Iset代表零序电流保护在线校核与下级线路II段配合子原则计算的定值。(d)距离保护配合关系校核判据如下：若Zop＞Zset，则不满足与下级线路II段配合关系；若Zop＜Zset，则满足与下级线路II段配合关系；上述中Zset代表距离保护在线校核与下级线路II段配合子原则计算的定值。同理，对于距离保护的其他配合关系其校核判据一致。
本发明通过用户实现在线校核原则的自定义，将整定计算人员的专业知识、国家电网运行规程、以及电网运行经验运用于校核原则，以开放式结构方便用户编辑，建立校核原则专家库。基于原则自定义的方法能实现继电保护定值校核系统的灵活性，减小了开发者对软件的维护工作量。
本发明首先针对在线校核系统提出了在线校核原则的层叠用方式的管理与调用方法，对于接地距离III段定值的校核原则，需要用到的子原则包括：用于校验灵敏度的灵敏度子原则、用于校验躲负荷能力的躲负荷子原则、用于校验是否与下级变压器配合的变压器配合子原则以及用于校验是否与下级线路II段配合的线路配合子原则，如图1所示，建立父原则调用子原则的关系实现继电保护定值在线校核原则的层叠方式的管理与调用。然后，提出继电保护在线校核原则编辑过程中的面向对象技术的应用，主要包括对故障预备量、量测参数、取值参数的引用。再者，提出了基于用户自定义原则的在线校核原则专家库，并通过校核系统与脚本引擎的协同合作实现定值校核计算。最后，在实际工程中，验证了该方法的有效性。
(1)将故障预备量、量测参数、取值参数作为电力系统对象的属性以供用户引用，
(2)在原则编辑过程中采用面向对象方法对用户编辑的原则进行提供检错纠错机制。
(3)采用层叠方式的原则管理与调用方式，原则管理与调用过程中充分考虑灵敏度和躲负荷能力的非配合量以及与下级线路、下级变压器的配合的配合量。
(4)通过继电保护定值校核计算模块与脚本引擎的协同合作，执行在线校核原则实现继电保护定值校核计算。
本发明中，基于层叠方式的在线校核原则管理与调用方法的实施方式如下：继电保护定值在线校核系统中需要校核后备保护定值的选择性、灵敏性以及躲负荷能力，因此，校核原则必须考虑与该定值相关的配合量和非配合量。
用户可以根据实际情况选择定值的配合关系而选择多条子原则。在上述示例中的将灵敏度校验的非配合量子原则名称定义为“A”，则父原则将子原则作为一个对象类，可以根据名称“A”调用该子原则中定义的所有变量和计算结果。然后在父原则中根据用户选择的所有的配合量子原则与非配合量子原则计算所得的结果进行比较计算，最后得出定值性能是否满足灵敏度要求、躲负荷能力要求以及是否满足用户选择的配合关系的要求的结论，达到校核定值的目的。
本发明将故障预备量、量测参数、取值参数作为电力系统对象的属性供用户引用，并提供自动对原则进行检错纠错的机制。具体的方法的示例如图2所示，示例中为在线运行方式下变压器配合子原则中计算定值的公式K*Zm＞(K*Z1+Kt*Kf*Zt)，在线校核原则自定义方法中将公式中用到的所有参数作为电力系统对象的参数供用户双击选择，从而快捷准确地将校核计算数学公式转换为计算机能识别并执行的校核计算代码。
其中K为III段可靠系数；Zm为相邻变压器接地故障保护处最小感受阻抗；Z1为线路正序阻抗；Kt为III段变压器配合系数；Kf为零序助增系数最小值；Zt为相邻变压器阻抗值。
其主要实施方式如下所述：校核原则编辑过程中需要用到故障预备量、量测参数、取值参数等，由于电力系统不同电力元件其参数复杂多样，且原则中需要用到的故障预备量纷繁复杂。往往需要系统开发人员根据继电保护定值校核过程中需要用到的故障预备量、量测参数、取值参数等函数预先定义以方便校核原则编辑人员引用。
本发明在原则编辑过程中供用户引用的电力系统对象属性的详细说明包括：为了让用户透明地掌握系统开发人员提供的属性和函数以便于用户原则编辑过程中选择，本发明以文本形式提供所有电力系统对象属性的名称以及其具体含义，经用户双击即可自动进入编辑原则中。通过指定代码编辑控件的语言，同时传递代码编辑控件上电力系统的具体对象类，可以在该代码编辑控件上实现对传递的电力系统对象属性进行检错纠错等功能，同时也能利用计算机语言的语法知识对原则编辑中的特殊结构、变量类型进行自动识别，从而减小用户原则编辑过程中出错的可能性。
本发明的原则编辑界面提供代码编辑控件所注册语言的基本语法结构和基本数学函数，例如ifelse语句、doloop语句、fornext循环等语法结构和abs(number)、exp(number)等数学函数，能帮助对编程语言并不熟悉的整定计算人员编辑校核原则。
基于以上功能提供用户所需要的属性名称、函数名称、数学函数以及语法结构，极大地方便用户编辑在线校核原则，同时能根据传入该界面的电力系统对象类的属性和方法对用户所编辑的原则中所有类的属性和方法进行预编译，从而实现对原则的检错纠错，避免了由于用户使用了在线校核计算模块所没有定义的电力系统对象的属性或者方法而导致在线校核计算中出错的可能。
用户在校核原则自定义过程中将用户整定中的专业知识、国家电网运行规程、以及电网运行经验运用于校核原则，以开放式结构方便用户编辑，建立校核原则专家库，并在应用主程序与脚本引擎协作进行定值校核计算得到校核结果。其主要实施方式如下所述：
如图3所示，应用系统和脚本引擎的协作过程，包含如下流程：
1.创建控件MSScriptControl.ScriptControl引擎对象，并为该控件指定脚本引擎类型为VBScript引擎。
2.实例化原则中的类。在线校核原则用到定值校核系统中的所有对象都需要加入到VBScript引擎的名字空间中，可以通过调用函数MSScriptControl.ScriptControl.AddObject(“A”，B)将在线校核原则中的对象实例化，即为在线校核原则执行传递数据。
3.读取数据库中的在线校核原则。当在线校核系统检测到要校核某一线路或者变压器的定值时，则从数据库中读取该定值的校核原则到内存。
4.装载在线校核原则，调用引擎的IActiveScriptParse接口的ParseScriptText成员函数把在线校核原则装入到引擎中；
5.启动引擎，以便运行在线校核原则，直接调用IActiveScript::SetScriptState成员函数使其进入运行状态即可；
6.执行在线校核原则。处理其名字空间中的对象类，调用在线校核系统IActiveScriptSite接口的GetItemInfo成员函数获取每一个对象的信息；调用到受控对象的属性和方法，则引擎会通过它所获取的对象接口调用IDispatch::Invoke成员函数；
7.终止在线校核原则执行。当在线校核原则执行完毕或者在线校核原则执行出错，可以调用IActiveScript::SetScriptState成员函数使其进入非运行状态。
8.返回在线校核结果。当执行完毕在线校核原则时，在线校核原则VBScript引擎将其名字空间中的类传递给在线校核系统，此时在线校核系统能获取该线路或者变压器的定值在线校核原则执行所得到的在线校核结果的详细信息，以供展示从而实现告警。
本方法所发明的在线校核原则自定义方法，应用于多个省级电网的继电保护定值在线校核系统，达到了易于用户理解、便于维护和扩展以及便于计算机存储和处理的效果，其可用性得到了很好的验证。具体体现在以下几个方面：
通过由在线校核系统的用户自定义，因此，该功能模块不需要系统开发人员维护，减少了维护成本，并提高了系统扩展性、实用性。
通过基于面向对象方法的在线校核原则编辑，透明地将继电保护校核计算系统中定义的对象展示在脚本引擎中，降低了在线校核原则编辑与执行的出错可能性。
通过基于层叠方式的在线校核原则管理和调用方法，将复杂的继电保护定值配合关系分解由多个字原则分别计算，最后在父原则统一比较计算得到校核结果，降低了在线校核原则编辑和阅读的困难。同时，对要改动配合关系的定值计算，可以由用户手动选择子原则实现，消除了继电保护在线校核原则管理的不便。
本领域的技术人员容易理解，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 (3)
1.一种电力系统在线校核原则自定义方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1：根据面向对象方法将故障预备量、量测参数、取值参数作为电力系统对象的属性供用户引用，给用户提供校核原则自定义界面；
S2：根据整定计算原则选取所述电力系统对象的属性，并为用户编辑在线校核原则提供检错纠错功能；
S3：根据选取的所述电力系统对象的属性并结合校核计算公式得到电网运行方式下多个分别与多条子原则对应的定值；
S4：根据父原则调用多个定值，并将现场定值分别与所述多个定值进行比较判断，得到所述现场定值是否满足灵敏度要求和是否满足用户设置的配合关系的校核结果；
通过指定代码编辑控件的语言，并为代码编辑控件中使用的电力系统对象指定与所述电力系统对象相对应的类，实现在线校核原则的检错纠错功能。
2.如权利要求1所述的自定义方法，其特征在于，所述子原则包括：用于校验灵敏度的灵敏度子原则、用于校验躲负荷能力的躲负荷子原则、用于校验是否与下级变压器配合的变压器配合子原则以及用于校验是否与下级线路II段配合的线路配合子原则。
3.如权利要求1或2所述的自定义方法，其特征在于，以文本形式提供所有电力系统对象的属性的名称及其具体含义，经用户双击即可自动进入编辑原则中。
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| CN103414149A (zh) | 2013-11-27 |
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