CN110752577A - 一种快速网络保护的研究及在实际电网中的应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速网络保护的研究及在实际电网中的应用方法，包括系统管理模块、整定计算模块、无线传感模块和故障计算模块，所述整定计算模块包括线路保护计算、变压器保护计算、母线保护计算和断路器失灵保护计算，本发明无线传感模块可以通过获取智能电网的运行状态、参数等物理信息，使智能电网具备自愈、互动、兼容、集成、优化和安全的特点，同时为智能电网的运行的管理人员提供更为全面、完整的电网运营数据，有利于根据数据来判断智能电网运行时所潜在的安全隐患，通过将现有的继电保护整定计算模块和无线传感模块进行结合，通过两种监测保护方式来对智能电网的安全性进行保护，提高智能电网实际运行的安全性。

Description

一种快速网络保护的研究及在实际电网中的应用方法

技术领域

本发明涉及电网保护技术领域，具体为一种快速网络保护的研究及在实际电网中的应用方法。

背景技术

智能电网是电网发展过程中的必然趋势，它无可比拟的各项优势在建设高性能电网的过程中，带来了不断更新的新技术和新设备，随着智能电网运行研究的不断深入，基于快速网络的继电保护技术也相对快速发展起来，迈入了一个新的阶段，继电保护装置越来越广阔的功能和应用范围同时也为智能电网提供了稳定的发展基础；

传统的智能电网在实际应用保护过程中，一般通过内部自身的计算系统来判断智能电网在运行时的故障信息，只通过单一的故障计算模块来对智能电网的故障信息进行计算和评判，降低了安全故障信息的准确性，同时增大了电网安全保护中所花费的人力、物力和时间。

发明内容

本发明提供一种快速网络保护的研究及在实际电网中的应用方法，可以有效解决上述背景技术中提出传统的智能电网在实际应用保护过程中，一般通过内部自身的计算系统来判断智能电网在运行时的故障信息，只通过单一的故障计算模块来对智能电网的故障信息进行计算和评判，降低了安全故障信息的准确性，同时增大了电网安全保护中所花费的人力、物力和时间的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种快速网络保护的研究，包括系统管理模块、整定计算模块、无线传感模块和故障计算模块，所述系统管理模块包括用户管理、图形关系、参数管理和数据管理，所述整定计算模块包括线路保护计算、变压器保护计算、母线保护计算和断路器失灵保护计算，所述无线传感模块包括传感器、嵌入式计算、分布式信息处理和通信，所述故障计算模块包括批量计算、故障定位、预备量计算、网络等值计算、短路曲线计算、母线阻抗计算和快速故障计算。

基于上述技术方案，所述用户管理，对用户权限进行分级、分类管理，从而控制不同用户对数据的访问，所述图形管理，对电力系统的各种拓扑图形进行管理，包括形成整定计算所需要的系统管理图、各种典型应用和用户自定义图，所述参数管理，设备台帐管理以及拓扑结构及参数有效性检查，电气设备台帐管理用于管理一次设备和二次设备的参数，包括一次设备计算参数二次设备的定值参数和一次、二次设备的相互关系，所述数据管理，管理系统的基本容量及电压等级、CT/PT参数、典型线路基本参数、调度单位以及数据的导入和导出。

基于上述技术方案，所述线路保护计算，根据保护的不同原理，又可以分为：零序电流保护整定过程、相间距离保护整定过程、接地距离保护、阶段电流保护整定过程，所述变压器保护计算，根据保护的不同原理，又可以分为：零序电流保护整定过程、相间距离保护整定过程、接地距离保护、阶段电流保护整定过程。

一种快速网络保护在实际电网中的应用方法，所述无线传感模块在实际应用中的具体方法步骤如下：

S1、节点部署；

S2、拓扑控制；

S3、路由协议；

S4、时钟同步；

S5、能量供给。

所述步骤S1中，在智能电网中，无线传感器网络节点一般需要人为部署，而不是随机抛撒，无线传感器网络在智能电网中采集电气量和非电气量，在部署的过程中，应综合考虑节点数量，感知范围及通信半径3个要素，以满足传感器网络连通及感知可靠性的要求，实现网络节点快速、有效组网；

所述步骤S2中，拓扑控制是无线传感器网络研究的核心技术之一，通过拓扑控制，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为时间同步，数据融合，目标定位奠定基础，有利于提高数据传输的效率和准确性，智能电网本身具有灵活的可重构的配电网络拓扑，无线传感器网络需要与之相适应；

所述步骤S3中，无线传感网络路由协议依据具体应用的不同而不同，在智能电网中，一些应用对通信的服务可靠性和实时性有较高要求，因此无线传感网络的路由协议应根据链路的稳定性，信道的质量，拓扑变化的情况，设计满足QoS需求的路由协议；

所述步骤S4中，时间同步机制是分布式系统基础框架的一个关键机制，无线传感器网络是一种新的分布式系统，系统的协同工作需要节点间的时间同步，智能电网中要考虑具体应用的同步精度需求，保证无线传感器网络的时间同步精度；

所述步骤S5中，在传统无线传感器网络研究中，假设节点能量十分有限且不可再生，各种技术均以节能为目标，在智能电网中，可以采用小TA取能、微风发电、太阳能电池技术使无线传感器网络节点获得持续的电能，保证能量的持续供应，以满足智能电网中大量、快速、可靠数据传输对能量的需求。

基于上述技术方案，所述整定计算模块的整定计算主要包括以下步骤：

A、建立整定过程；

B、选择整定范围；

C、选择整定方式；

D、计算故障预备量；

E、自动整定计算；

F、定值调整；

G、形成整定方案；

H、定值通知单。

基于上述技术方案，所述步骤A中，所述建立整定过程，采用过程中的管理模式来形成整定方案，所述步骤B中，所述整定范围，是指用户选定保护范围进行整定计算，所述步骤C中，所述选择整定方式，依据整定方案的不同来选择与其对应的整定方式，所述步骤D中，所述计算故障预备量，是指对给定的保护和给定的运行方式进行计算，所述步骤E中，所述自动整定计算，主要完成对管辖电网区域内已存在的和即将安装的继电保护装置进行定值计算，所述步骤F中，所述定值调整，调整故障量和观测量，所述步骤E中，所述形成整定方案，将整个整定计算过程中涉及的计算量进行综合形成整定方案，所述步骤H中，所述定值通知单，是指将整定计算的结果和故障信息进行编辑整合，并传输至定值通知单的审批模块。

基于上述技术方案，所述定值通知单的审批模块，是指完成对定值通知单的审批、执行和回执修改整个过程进行管理，可以实现查询、修改、审批、执行、取消、删除、添加和打印定值通知单功能。

基于上述技术方案，所述批量计算，根据给定的电力系统运行方式、设置不同类别的简单或复杂的故障参数，完成对应输出内容的设定后，进行批量的计算，并以表格的形式把计算结果输出来，所述故障定位，在给定电力系统运行方式的情况下，设定故障量和观测量，从而计算故障点的数据，找出故障位置，所述预备量计算，对给定的保护，在给定的运行方式下，系统程序会预先进行方式组合，计算出给定保护计算过程中所需的中间极值量，比如经过保护的最大或最小小零序电流、最大或最小分支系数。

基于上述技术方案，所述网络等值计算，计算一个地区或局部电网等值到指定的若干个节点的等值参数，网络等值计算可以简化电力系统多点网络等值，也能批量处理各种方式，所述短路曲线计算，计算当线路上发生故障时，随着故障点位置的移动，短路点和线路两端短路电流的曲线变化，所述母线阻抗计算，计算母线上最大方式或最小方式下的母线正、零序等值阻抗，所述快速故障计算，专门针对单个元件出现的简单故障进行计算。

基于上述技术方案，所述无线传感模块能够协作地感知和采集网络分布区城内监测对象的信息，并传送给系统管理模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果：继电保护整定计算模块取代了传统的手工计算方式，不但可以大大节省继电保护整定计算在电网安全保护中所花费的人力、物力和时间，还能帮助整定工作人员根据实际工作经验来有效且合理的选择保护整定值，满足电网安全性和实现电网管理自动化及现代化的迫切需求，还可在很大程度上实现经济价值和社会效益，无线传感模块可以通过获取智能电网的运行状态、参数等物理信息，使智能电网具备自愈、互动、兼容、集成、优化和安全的特点，同时为智能电网的运行的管理人员提供更为全面、完整的电网运营数据，有利于根据数据来判断智能电网运行时所潜在的安全隐患，而通过将现有的继电保护整定计算模块和无线传感模块进行结合，通过两种监测保护方式来对智能电网的安全性进行保护，提高智能电网实际运行的安全性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明无线传感模块在电网应用中的步骤流程图；

图2是本发明整定计算模块的步骤流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1-2所示，本发明提供一种技术方案，一种快速网络保护的研究，包括系统管理模块、整定计算模块、无线传感模块和故障计算模块，系统管理模块包括用户管理、图形关系、参数管理和数据管理，整定计算模块包括线路保护计算、变压器保护计算、母线保护计算和断路器失灵保护计算，无线传感模块包括传感器、嵌入式计算、分布式信息处理和通信，故障计算模块包括批量计算、故障定位、预备量计算、网络等值计算、短路曲线计算、母线阻抗计算和快速故障计算。

基于上述技术方案，用户管理，对用户权限进行分级、分类管理，从而控制不同用户对数据的访问，图形管理，对电力系统的各种拓扑图形进行管理，包括形成整定计算所需要的系统管理图、各种典型应用和用户自定义图，参数管理，设备台帐管理以及拓扑结构及参数有效性检查，电气设备台帐管理用于管理一次设备和二次设备的参数，包括一次设备计算参数二次设备的定值参数和一次、二次设备的相互关系，数据管理，管理系统的基本容量及电压等级、CT/PT参数、典型线路基本参数、调度单位以及数据的导入和导出。

基于上述技术方案，线路保护计算，根据保护的不同原理，又可以分为：零序电流保护整定过程、相间距离保护整定过程、接地距离保护、阶段电流保护整定过程，变压器保护计算，根据保护的不同原理，又可以分为：零序电流保护整定过程、相间距离保护整定过程、接地距离保护、阶段电流保护整定过程。

一种快速网络保护在实际电网中的应用方法，无线传感模块在实际应用中的具体方法步骤如下：

S1、节点部署；

S2、拓扑控制；

S3、路由协议；

S4、时钟同步；

S5、能量供给。

步骤S1中，在智能电网中，无线传感器网络节点一般需要人为部署，而不是随机抛撒，无线传感器网络在智能电网中采集电气量和非电气量，在部署的过程中，应综合考虑节点数量，感知范围及通信半径3个要素，以满足传感器网络连通及感知可靠性的要求，实现网络节点快速、有效组网；

步骤S2中，拓扑控制是无线传感器网络研究的核心技术之一，通过拓扑控制，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为时间同步，数据融合，目标定位奠定基础，有利于提高数据传输的效率和准确性，智能电网本身具有灵活的可重构的配电网络拓扑，无线传感器网络需要与之相适应；

步骤S3中，无线传感网络路由协议依据具体应用的不同而不同，在智能电网中，一些应用对通信的服务可靠性和实时性有较高要求，因此无线传感网络的路由协议应根据链路的稳定性，信道的质量，拓扑变化的情况，设计满足QoS需求的路由协议；

步骤S4中，时间同步机制是分布式系统基础框架的一个关键机制，无线传感器网络是一种新的分布式系统，系统的协同工作需要节点间的时间同步，智能电网中要考虑具体应用的同步精度需求，保证无线传感器网络的时间同步精度；

步骤S5中，在传统无线传感器网络研究中，假设节点能量十分有限且不可再生，各种技术均以节能为目标，在智能电网中，可以采用小TA取能、微风发电、太阳能电池技术使无线传感器网络节点获得持续的电能，保证能量的持续供应，以满足智能电网中大量、快速、可靠数据传输对能量的需求。

基于上述技术方案，整定计算模块的整定计算主要包括以下步骤：

A、建立整定过程；

B、选择整定范围；

C、选择整定方式；

D、计算故障预备量；

E、自动整定计算；

F、定值调整；

G、形成整定方案；

H、定值通知单。

基于上述技术方案，步骤A中，建立整定过程，采用过程中的管理模式来形成整定方案，步骤B中，整定范围，是指用户选定保护范围进行整定计算，步骤C中，选择整定方式，依据整定方案的不同来选择与其对应的整定方式，步骤D中，计算故障预备量，是指对给定的保护和给定的运行方式进行计算，步骤E中，自动整定计算，主要完成对管辖电网区域内已存在的和即将安装的继电保护装置进行定值计算，步骤F中，定值调整，调整故障量和观测量，步骤E中，形成整定方案，将整个整定计算过程中涉及的计算量进行综合形成整定方案，步骤H中，定值通知单，是指将整定计算的结果和故障信息进行编辑整合，并传输至定值通知单的审批模块。

基于上述技术方案，定值通知单的审批模块，是指完成对定值通知单的审批、执行和回执修改整个过程进行管理，可以实现查询、修改、审批、执行、取消、删除、添加和打印定值通知单功能。

基于上述技术方案，批量计算，根据给定的电力系统运行方式、设置不同类别的简单或复杂的故障参数，完成对应输出内容的设定后，进行批量的计算，并以表格的形式把计算结果输出来，

故障定位，在给定电力系统运行方式的情况下，设定故障量和观测量，从而计算故障点的数据，找出故障位置，预备量计算，对给定的保护，在给定的运行方式下，系统程序会预先进行方式组合，计算出给定保护计算过程中所需的中间极值量，比如经过保护的最大或最小小零序电流、最大或最小分支系数。

基于上述技术方案，网络等值计算，计算一个地区或局部电网等值到指定的若干个节点的等值参数，网络等值计算可以简化电力系统多点网络等值，也能批量处理各种方式，短路曲线计算，计算当线路上发生故障时，随着故障点位置的移动，短路点和线路两端短路电流的曲线变化，母线阻抗计算，计算母线上最大方式或最小方式下的母线正、零序等值阻抗，快速故障计算，专门针对单个元件出现的简单故障进行计算。

基于上述技术方案，无线传感模块能够协作地感知和采集网络分布区城内监测对象的信息，并传送给系统管理模块。

基于上述，本发明的有益效果为：继电保护整定计算模块取代了传统的手工计算方式，不但可以大大节省继电保护整定计算在电网安全保护中所花费的人力、物力和时间，还能帮助整定工作人员根据实际工作经验来有效且合理的选择保护整定值，满足电网安全性和实现电网管理自动化及现代化的迫切需求，还可在很大程度上实现经济价值和社会效益，无线传感模块可以通过获取智能电网的运行状态、参数等物理信息，使智能电网具备自愈、互动、兼容、集成、优化和安全的特点，同时为智能电网的运行的管理人员提供更为全面、完整的电网运营数据，有利于根据数据来判断智能电网运行时所潜在的安全隐患，而通过将现有的继电保护整定计算模块和无线传感模块进行结合，通过两种监测保护方式来对智能电网的安全性进行保护，提高智能电网实际运行的安全性。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速网络保护的研究，其特征在于：包括系统管理模块、整定计算模块、无线传感模块和故障计算模块，所述系统管理模块包括用户管理、图形关系、参数管理和数据管理，所述整定计算模块包括线路保护计算、变压器保护计算、母线保护计算和断路器失灵保护计算，所述无线传感模块包括传感器、嵌入式计算、分布式信息处理和通信，所述故障计算模块包括批量计算、故障定位、预备量计算、网络等值计算、短路曲线计算、母线阻抗计算和快速故障计算。

2.根据权利要求1所述的一种快速网络保护的研究，其特征在于：所述用户管理，对用户权限进行分级、分类管理，从而控制不同用户对数据的访问，所述图形管理，对电力系统的各种拓扑图形进行管理，包括形成整定计算所需要的系统管理图、各种典型应用和用户自定义图，所述参数管理，设备台帐管理以及拓扑结构及参数有效性检查，电气设备台帐管理用于管理一次设备和二次设备的参数，包括一次设备计算参数二次设备的定值参数和一次、二次设备的相互关系，所述数据管理，管理系统的基本容量及电压等级、CT/PT参数、典型线路基本参数、调度单位以及数据的导入和导出。

3.根据权利要求1所述的一种快速网络保护的研究，其特征在于：所述线路保护计算，根据保护的不同原理，又可以分为：零序电流保护整定过程、相间距离保护整定过程、接地距离保护、阶段电流保护整定过程，所述变压器保护计算，根据保护的不同原理，又可以分为：零序电流保护整定过程、相间距离保护整定过程、接地距离保护、阶段电流保护整定过程。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种快速网络保护在实际电网中的应用方法，其特征在于：所述无线传感模块在实际应用中的具体方法步骤如下：

S1、节点部署；

S2、拓扑控制；

S3、路由协议；

S4、时钟同步；

S5、能量供给。

所述步骤S1中，在智能电网中，无线传感器网络节点一般需要人为部署，而不是随机抛撒，无线传感器网络在智能电网中采集电气量和非电气量，在部署的过程中，应综合考虑节点数量，感知范围及通信半径3个要素，以满足传感器网络连通及感知可靠性的要求，实现网络节点快速、有效组网；

所述步骤S2中，拓扑控制是无线传感器网络研究的核心技术之一，通过拓扑控制，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为时间同步，数据融合，目标定位奠定基础，有利于提高数据传输的效率和准确性，智能电网本身具有灵活的可重构的配电网络拓扑，无线传感器网络需要与之相适应；

所述步骤S3中，无线传感网络路由协议依据具体应用的不同而不同，在智能电网中，一些应用对通信的服务可靠性和实时性有较高要求，因此无线传感网络的路由协议应根据链路的稳定性，信道的质量，拓扑变化的情况，设计满足QoS需求的路由协议；

所述步骤S4中，时间同步机制是分布式系统基础框架的一个关键机制，无线传感器网络是一种新的分布式系统，系统的协同工作需要节点间的时间同步，智能电网中要考虑具体应用的同步精度需求，保证无线传感器网络的时间同步精度；

所述步骤S5中，在传统无线传感器网络研究中，假设节点能量十分有限且不可再生，各种技术均以节能为目标，在智能电网中，可以采用小TA取能、微风发电、太阳能电池技术使无线传感器网络节点获得持续的电能，保证能量的持续供应，以满足智能电网中大量、快速、可靠数据传输对能量的需求。

5.根据权利要求4所述的一种快速网络保护在实际电网中的应用方法，其特征在于：所述整定计算模块的整定计算主要包括以下步骤：

A、建立整定过程；

B、选择整定范围；

C、选择整定方式；

D、计算故障预备量；

E、自动整定计算；

F、定值调整；

G、形成整定方案；

H、定值通知单。

6.根据权利要求5所述的，其特征在于：所述步骤A中，所述建立整定过程，采用过程中的管理模式来形成整定方案，所述步骤B中，所述整定范围，是指用户选定保护范围进行整定计算，所述步骤C中，所述选择整定方式，依据整定方案的不同来选择与其对应的整定方式，所述步骤D中，所述计算故障预备量，是指对给定的保护和给定的运行方式进行计算，所述步骤E中，所述自动整定计算，主要完成对管辖电网区域内已存在的和即将安装的继电保护装置进行定值计算，所述步骤F中，所述定值调整，调整故障量和观测量，所述步骤E中，所述形成整定方案，将整个整定计算过程中涉及的计算量进行综合形成整定方案，所述步骤H中，所述定值通知单，是指将整定计算的结果和故障信息进行编辑整合，并传输至定值通知单的审批模块。

7.根据权利要求6所述的一种快速网络保护在实际电网中的应用方法，其特征在于：所述定值通知单的审批模块，是指完成对定值通知单的审批、执行和回执修改整个过程进行管理，可以实现查询、修改、审批、执行、取消、删除、添加和打印定值通知单功能。

8.根据权利要求4所述的一种快速网络保护在实际电网中的应用方法，其特征在于：所述批量计算，根据给定的电力系统运行方式、设置不同类别的简单或复杂的故障参数，完成对应输出内容的设定后，进行批量的计算，并以表格的形式把计算结果输出来，所述故障定位，在给定电力系统运行方式的情况下，设定故障量和观测量，从而计算故障点的数据，找出故障位置，所述预备量计算，对给定的保护，在给定的运行方式下，系统程序会预先进行方式组合，计算出给定保护计算过程中所需的中间极值量，比如经过保护的最大或最小小零序电流、最大或最小分支系数。

9.根据权利要求4所述的一种快速网络保护在实际电网中的应用方法，其特征在于：所述网络等值计算，计算一个地区或局部电网等值到指定的若干个节点的等值参数，网络等值计算可以简化电力系统多点网络等值，也能批量处理各种方式，所述短路曲线计算，计算当线路上发生故障时，随着故障点位置的移动，短路点和线路两端短路电流的曲线变化，所述母线阻抗计算，计算母线上最大方式或最小方式下的母线正、零序等值阻抗，所述快速故障计算，专门针对单个元件出现的简单故障进行计算。

10.根据权利要求4所述的一种快速网络保护在实际电网中的应用方法，其特征在于：所述无线传感模块能够协作地感知和采集网络分布区城内监测对象的信息，并传送给系统管理模块。

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