CN107689622A - 涉网定值校核的失磁保护动作特性曲线生成及校核方法 - Google Patents

Abstract

本发明针对现有电力系统中，失磁保护动作特性曲线图形的生成较为复杂，不利于实现对失磁保护进行报警的问题，提供一种涉网定值校核的失磁保护动作特性曲线生成及校核方法。该生成方法，其特征在于，包括：根据发变组保护装置中失磁保护动作特性曲线控制字，确定发变组保护装置采用的阻抗圆类型并获取对应的阻抗圆阻抗定值；根据阻抗圆定值计算发变组保护装置的失磁保护动作特性曲线的圆心坐标和半径；根据所述失磁保护动作特性曲线圆心坐标和半径绘制发变组保护装置失磁保护动作特性曲线。本发明可清晰直观查看失磁保护动作范围，根据失磁保护整定逻辑及动作范围可人为根据实际情况定义失磁保护告警范围进而实现设定范围图形化展示。

Description

涉网定值校核的失磁保护动作特性曲线生成及校核方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护相关技术领域，具体地说，涉及一种涉网定值校核的失磁保护动作特性曲线生成方法及校核方法。

背景技术

目前随着电网规模的日益增大，电网结构也越来越复杂，其运行方式也随之变得越来越多样化，使得继电保护整定计算工作也变得越来越复杂；因此定值计算及定值校核工作显得尤为重要，在当前“厂网分离，统一调度”的现实状况下，源侧涉网保护定值由电厂根据设备参数，从保障同步发电机自身安全角度出发整定，通常设计和整定得过于保守，较少考虑其动作行为对电网安稳运行的影响。而大型同步发电机组是电网电源支撑的中坚力量，其跳闸对电网安稳运行将构成较大冲击；同步发电机失磁保护作为源侧重要的涉网保护之一，其判据在电网振荡和故障时的可靠性较低，且失磁保护与励磁系统低励限制缺乏配合，难以满足电网对源侧机组深度进相运行的要求，因此对于机组失磁保护定值进行实时校核计算对保证电网安全运行具有重要意义。

在国家电网提出的智能电网调度技术支持系统建设的大背景下充分利用已有资源，构建功能完善、使用方便、能在线自主协调运行的智能化继电保护定值在线校核及预警系统，用以提高电力系统运行的可靠性、经济性和管理水平，成为智能调度建设中的一个重要技术方向，继电保护定值在线校核系统数据传输通道示意如图1。

目前通过三年建设，国家电网公司及各个分部、网省公司均已经建设成继电保护定值在线校核系统，通过保护定值在线校核能够实时查看各个电网各个保护在系统实时运行方式下的协调配合关系及灵敏度。因此智能化继电保护定值在线校核及预警系统的建设为解决现有发电厂涉网定值失磁保护特性校核提供了技术条件，使涉网发变组失磁保护图形化校核成为可能。

发明内容

本发明针对现有现有电力系统中，涉网发变组保护装置失磁保护动作特性曲线图形的生成较为复杂，使得根据失磁保护动作特性曲线最终实现图形化展示不同时刻的同步发电机机端测量阻抗变化轨迹曲线较为困难，也不利于实现对失磁保护进行报警的问题，提供一种涉网定值校核的失磁保护动作特性曲线生成及校核方法。

本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

本发明的第一方面，一种涉网定值校核的失磁保护动作特性曲线生成方法，其特征在于，包括：

根据发变组保护装置中失磁保护动作特性曲线控制字，确定发变组保护装置采用的阻抗圆类型；

根据所述阻抗圆类型获取对应的阻抗圆阻抗定值；

根据阻抗圆定值计算发变组保护装置的失磁保护动作特性曲线的圆心坐标和半径；

根据所述失磁保护动作特性曲线圆心坐标和半径绘制发变组保护装置失磁保护动作特性曲线。

本发明中，所述阻抗圆包括静稳阻抗圆和异步边界阻抗圆。

本发明中，所述阻抗圆为静稳极限阻抗圆，所述阻抗圆阻抗定值包括系统等值阻抗Xs和发电机同步电抗X1b，所述失磁保护动作特性曲线圆心坐标为[0 , -j（X1b -Xs）/2]，所述半径Xr=（X1b +Xs）/2。

本发明中，所述阻抗圆为异步边界阻抗圆，所述阻抗圆阻抗定值包括发电机暂态电抗Xa和发电机同步电抗Xb，所述失磁保护动作特性曲线圆心坐标为[0 , -j（Xb +Xa）/2]，所述半径Xr=（Xb -Xa）/2。

本发明中，所述失磁保护动作特性曲线通过调用SVG绘图控件绘制。

本发明的第二发明，一种采用失磁保护动作特性曲线对发变组保护装置进行失磁保护校核的方法，其特征在于，包括：

预设失磁保护警告裕度，绘制与所述失磁保护动作特性曲线同圆心的失磁保护告警曲线；

根据电力系统中获取的实时潮流数据，绘制同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线；

所述实时轨迹曲线进入失磁保护动作特性曲线和失磁保护告警曲线之间的圆环区域时，发出告警信息。

本发明中，所述预设的失磁保护警告裕度Hr=Xr-Xrg/ Xr*100%，其中，Hr>0，所述失磁保护告警曲线的半径Xrg通过上述公式计算获取。

本发明中，所述预设的失磁保护警告裕度为多个，所述对应的失磁保护告警曲线为多条。

本发明中，采用失磁保护动作特性曲线对发变组保护装置进行失磁保护校核所针对的同步发电机在工作状态下不允许出现失磁情况时，述预设的失磁保护告警裕度为1个。

本发明中，对所述预设的失磁保护告警裕度为2个，所述告警曲线包括普通告警曲线和严重告警曲线，所述普通告警曲线的半径大于所述严重告警曲线的半径。

本发明中，根据电力系统中获取的实时潮流数据，绘制同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线，包括：

获取同步发电机机端电压值U、有功功率P和无功功率Q；

同步发电机机端测量阻抗，进而绘制同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线。

本发明涉网定值校核的失磁保护特性图形生成方法及对发变组保护装置进行失磁保护校核的方法，失磁保护特性图形化校核方法实现思想是考虑各发变组保护装置厂家中失磁保护采用的不同阻抗圆动作特性，通过计算机SVG绘图技术实现失磁保护静稳极限阻抗圆与异步边界阻抗圆的图形化展示，可清晰直观查看失磁保护动作范围，根据失磁保护整定逻辑及动作范围可人为根据实际情况定义失磁保护告警范围进而实现设定范围图形化展示，为失磁保护实时校核提供技术前提，失磁校核可设置普通告警与严重告警两种等级，然后借助继电保护定值在线校核模块传输通道基于智能电网调度技术支持系统平台获取某一时刻电网实时运行潮流数据，应用设备定点匹配技术从当前时刻潮流数据解析出失磁保护校核所需的同步发电机机端电压、同步发电机有功功率、无功功率等信息以及辅助判据所需发电机升压变高压侧系统电压量，通过实时参数计算实时机端测量阻抗，通过点面关系判别法判断实时测量阻抗在复平面上与阻抗动作特性的关系，确定当前时刻是否存在告警，若需要告警则向系统推送失磁保护告警信息及告警等值，若无告警信息则在失磁保护动作特性曲线图中描取当前时刻的阻抗，以便记录及分析机端测量阻抗轨迹，通过对电网范围内所有电厂发变组失磁保护进行实时校核及预警，图形化记录失磁保护动作特性运行轨迹，能够为调度及方式人员提供辅助依据，提前预知电网事故发生，从而采取必要的解决措施，保证电网安全稳定运行。失磁保护告警裕度人为设置，应用方便，能够为调度及方式人员提供辅助依据。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1 为现有继电保护定值在线校核系统数据传输通道示意图。

图2为本发明失磁保护动作特性曲线生成的流程图。

图3 为本发明静稳极限阻抗圆的失磁保护动作特性曲线及实时校核示意图。

图4 为本发明失磁保护定值校核的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明的主旨在于，通过对现有电力系统涉网发电组保护装置失磁保护需求的分析，发现涉网发变组保护装置失磁保护动作特性曲线图形的生成较为复杂，使得根据失磁保护动作特性曲线最终实现图形化展示不同时刻的同步发电机机端测量阻抗变化轨迹曲线较为困难，也不利于实现对失磁保护进行报警的问题，通过本发明提供一种涉网定值校核的失磁保护动作特性曲线生成方法及校核方法以解决上述问题。

参见图2和图3，本发明涉网定值校核的失磁保护动作特性曲线生成方法，换句话说，即将失磁保护动作特性曲线进行图形化，以便于进行后续的失磁保护校核的应用。具体而言，本发明的基本逻辑是，通过获取发变组保护装置中失磁保护动作特性曲线的控制字，确定发变组保护装置所采用的阻抗圆类型，即在本发明中，失磁保护动作特性曲线实质上就是一个阻抗圆曲线，获取了阻抗圆曲线也就获得了失磁保护动作特性曲线。因此，在确定发变组保护装置采用的阻抗圆类型后，就可以根据阻抗圆的类型自动形成阻抗动作特性模型计算方法，依据阻抗圆定值计算发变组保护装置的失磁保护动作特性曲线的圆心坐标和半径，再自动生成技术绘制出相应的曲线，例如，本实施方式中采用的结合SVG图形自动生成技术绘制出相应的曲线，实现失磁保护动作特性曲线图形的自动生成。

在本发明中，发变组保护装置所采用的阻抗圆一般为静稳阻抗圆和异步边界阻抗圆，二者各有特性。在图2所示的流程图中，采用了先判断阻抗圆是否为静稳阻抗圆，再判断阻抗圆是否为异步边界阻抗圆的流程顺序，可以理解的是，上述的流程顺序可以任意的调整并不影响本发明目的的实现。

如图3所示，当阻抗圆为静稳极限阻抗圆时，阻抗圆阻抗定值包括系统等值阻抗Xs和发电机同步电抗X1b，所述失磁保护动作特性曲线圆心坐标为[0 , -j（X1b -Xs）/2]，所述半径Xr=（X1b +Xs）/2。这样，即可在阻抗坐标系中绘制阻抗圆为静稳极限阻抗圆的失磁保护动作特性曲线。当阻抗圆为异步边界阻抗圆时，阻抗圆阻抗定值包括发电机暂态电抗Xa和发电机同步电抗Xb，所述失磁保护动作特性曲线圆心坐标为[0 , -j（Xb +Xa）/2]，所述半径Xr=（Xb -Xa）/2，基本操作与阻抗圆为静稳极限阻抗圆时类似，此处不再累述。

再结合图3参见图4，在完成失磁保护动作特性曲线生成后，本发明还提供了采用失磁保护动作特性曲线对发变组保护装置进行失磁保护校核的方法。

失磁保护校核的基本思路是，通过预先设置失磁保护告警裕度，绘制与失磁保护动作特性曲线同圆心的失磁保护告警曲线，进而确定告警范围，失磁保护校核首先从智能调度支持系统中获取实时的潮流数据，优选是电力系统通过设备名称采用定点匹配模糊查询方式获取对应同步发电机机端电压值、发电机有功功率、无功功率，升压变高压侧系统电压等参数，根据所得发电机机端电压值、发电机有功功率、无功功率参数计算出同步发电机的机端测量阻抗，通过点面关系判别法判断同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线与失磁保护动作特性曲线以及失磁保护告警曲线之间的相对关系，实现对失磁保护的校核。

这里，首先要对失磁保护动作特性曲线和失磁保护告警曲线所形成的区域进行简单介绍。失磁保护动作特性曲线自身所形成的区域（即阻抗圆内），我们称之为动作区域，即若同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线进入动作区域，发电机会失去同步，失磁保护发出跳闸信号将发变组切除；失磁保护动作特性曲线和失磁保护告警曲线之间所形成的区域（圆环区域），我们称之为告警区域，即若同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线进入告警区域，应当发出告警信息。

预设失磁保护警告裕度的目的是，通过预设失磁保护警告裕度来计算失磁保护告警曲线的半径，具体而言，预设的失磁保护警告裕度Hr=Xr-Xrg/ Xr*100%，其中，Hr>0，在预设好失磁保护警告裕度后，失磁保护告警曲线的半径Xrg通过上述公式计算获取。

预设的失磁保护警告裕度可以是一个也可以是多个，采用失磁保护动作特性曲线对发变组保护装置进行失磁保护校核所针对的同步发电机在工作状态下不允许出现失磁情况时，述预设的失磁保护告警裕度采用1个是比较好的，要完全避免同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线进入动作区域，一旦实时轨迹曲线进入失磁保护动作特性曲线和失磁保护告警曲线之间所形成的区域，要立刻告警并采取行动。例如，水轮发电机在工作状态下就不允许出现失磁，较适合采用只预设一个失磁保护警告裕度。

当采用失磁保护动作特性曲线对发变组保护装置进行失磁保护校核所针对的同步发电机在工作状态下可以出现失磁情况时，预设的失磁保护警告裕度可以是多个，以将告警信息精细化，那么，对应的失磁保护告警曲线也可以为多条。例如，在本实施方式中，预设的失磁保护警告裕度为2个，告警曲线包括普通告警曲线和严重告警曲线，其中，普通告警曲线的半径大于所述严重告警曲线的半径。这样，失磁保护动作特性曲线与严重告警曲线之间形成了严重告警区域，严重告警曲线和普通告警曲线之间形成了普通告警区域，同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线进入不同告警区域，会发出不同的告警信息。

失磁保护告警曲线外（本实施例即普通告警曲线外）为正常运行区域，同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线位于失磁保护告警曲线外时，电力系统处于正常运行状态，此时无需进行任何告警提醒。

在图3所示的实施方式中，同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线在t1和t2时刻处于正常运行区域，此时不会有任何的告警提醒；实时轨迹曲线在t3时刻进入了普通告警区域，此时应当发出普通告警信息；实时轨迹曲线在t4和t5时刻进一步进入了严重告警区域，此时告警信息应当升级为严重告警信息；而t6时刻实时轨迹曲线又重新回到了普通告警区域，告警信息可以再降级为普通告警信息；t7至t9时刻实时轨迹曲线再次回到正常运行区域，告警取消，不再发送告警信息。

因此，在本发明中如何绘制同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线，也是一个很重的内容。具体而言，是根据电力系统中获取的实时潮流数据，绘制同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线，包括：

获取同步发电机机端电压值U、有功功率P和无功功率Q；

同步发电机机端测量阻抗，进而绘制同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线。

即通过上述的操作，将实时计算出来的同步发电机机端测量阻抗值在已生成的失磁保护动作特性曲线上进行实时轨迹曲线的绘制，根据失磁保护告警条件判别当前时刻是否告警，判别方法采用图形点面关系判别法，若有告警须向校核系统推送告警信息，并图形化展示告警结果，最后确认调度范围内设备是否校核完毕。

以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.涉网定值校核的失磁保护动作特性曲线生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据发变组保护装置中失磁保护动作特性曲线控制字，确定发变组保护装置采用的阻抗圆类型；

根据所述阻抗圆类型获取对应的阻抗圆阻抗定值；

根据阻抗圆定值计算发变组保护装置的失磁保护动作特性曲线的圆心坐标和半径；

根据所述失磁保护动作特性曲线圆心坐标和半径绘制发变组保护装置失磁保护动作特性曲线。

2.根据权利要求1所述的涉网定值校核的失磁保护动作特性曲线生成方法，其特征在于：所述阻抗圆为静稳极限阻抗圆，所述阻抗圆阻抗定值包括系统等值阻抗Xs和发电机同步电抗X1b，所述失磁保护动作特性曲线圆心坐标为[0 , -j（X1b -Xs）/2]，所述半径Xr=（X1b +Xs）/2。

3.根据权利要求1所述的涉网定值校核的失磁保护动作特性曲线生成方法，其特征在于：所述阻抗圆为异步边界阻抗圆，所述阻抗圆阻抗定值包括发电机暂态电抗Xa和发电机同步电抗Xb，所述失磁保护动作特性曲线圆心坐标为[0 , -j（Xb +Xa）/2]，所述半径Xr=（Xb -Xa）/2。

4.根据权利要求1至3任一所述的涉网定值校核的失磁保护动作特性曲线生成方法，其特征在于：所述失磁保护动作特性曲线通过调用SVG绘图控件绘制。

5.采用失磁保护动作特性曲线对发变组保护装置进行失磁保护校核的方法，所述失磁保护动作特性曲线采用权利要求1至4任一所述的方法生成，其特征在于，包括如下步骤：

预设失磁保护告警裕度，绘制与所述失磁保护动作特性曲线同圆心的失磁保护告警曲线；

根据电力系统中获取的实时潮流数据，绘制同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线；

所述实时轨迹曲线进入失磁保护动作特性曲线和失磁保护告警曲线之间的圆环区域时，发出告警信息。

6.根据权利要求5所述的采用失磁保护动作特性曲线对发变组保护装置进行失磁保护校核的方法，其特征在于：所述预设的失磁保护警告裕度Hr=Xr-Xrg/ Xr*100%，其中，Hr>0，所述失磁保护告警曲线的半径Xrg通过上述公式计算获取。

7.根据权利要求5所述的采用失磁保护动作特性曲线对发变组保护装置进行失磁保护校核的方法，其特征在于：采用失磁保护动作特性曲线对发变组保护装置进行失磁保护校核所针对的同步发电机在工作状态下不允许出现失磁情况时，述预设的失磁保护告警裕度为1个。

8.根据权利要求5所述的采用失磁保护动作特性曲线对发变组保护装置进行失磁保护校核的方法，其特征在于：所述预设的失磁保护警告裕度为多个，所述对应的失磁保护告警曲线为多条。

9.根据权利要求8所述的采用失磁保护动作特性曲线对发变组保护装置进行失磁保护校核的方法，其特征在于：所述预设的失磁保护警告裕度为2个，所述告警曲线包括普通告警曲线和严重告警曲线，所述普通告警曲线的半径大于所述严重告警曲线的半径。

10.根据权利要求6至9任一所述的采用失磁保护动作特性曲线对发变组保护装置进行失磁保护校核的方法，其特征在于：根据电力系统中获取的实时潮流数据，绘制同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线，包括：

获取同步发电机机端电压值U、有功功率P和无功功率Q；

同步发电机机端测量阻抗，进而绘制同步发电机机端测量阻抗的实时轨迹曲线。