CN111049113B - 基于集中式主站架构的35kv配电网定值自适应整定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于集中式主站架构的35KV配电网定值自适应整定方法，要解决的技术问题是提高配电网保护的可靠性，降低成本。本发明的方法包括以下步骤：绘制配电网拓扑结构图，搜索供电路径，确定开关类型，确定保护配置，将继电保护装置的对应整定值，下装至对应保护装置中。本发明与现有技术相比，在对供电路径进行搜索的基础上，利用输入的系统参数及固化参数，考虑上下级之间的定值配合以及级差配合，计算得出各个开关所有的保护段的保护定值及延时定值，再通过MMS服务将这些定值信息下发至对应的保护装置中，整个过程实现了定值的自适应整定计算以及下装，改善现有的配电网整定工作量大，计算复杂，定值精确度低，自适应能力差的问题。

Description

基于集中式主站架构的35KV配电网定值自适应整定方法

技术领域

本发明涉及一种配电网的定值整定方法，特别是一种35kV配电网的保护定值整定方法。

背景技术

现如今，用电需求量越来越大，为了尽可能的满足用户需求，配电网的输电线路变得越来越复杂。变电站现场的接线以及运行方式也越发复杂，为了对各输电线路进行保护配置，需要对各保护进行定值的整定，常规的整定方法主要依靠人工的经验计算整定，在整定过程中工作量巨大，而且很容易出现整定值不够精确，开关位置设置出现问题，进而导致开关无法动作或是越级动作的问题，使得整个配电网保护的可靠性大大降低，

为了对配电网保护进行整定，现有技术采用分级保护配置方法(文献1：《电力系统保护与控制》，2018年第16期，配网线路开关分级保护配置研究，郭亮，李升健，范瑞详等，第155～164页)，该方法虽然可以有效保证定值的精确度，但是在整定过程中涉及到的计算也是基于特定的配电网系统参数实现的，难以适用于普遍保护整定中。另有方案提出具有故障类型和运行方式自适应的保护方法(文献2：《电力自动化设备》，2018年第3期，基于保护动作信号的配电网区域保护方案，马静，张涌新，项晓强等，第34～41页)，该保护方法需要对配电网自动化系统中的馈线自动化、二级主站以及馈线终端进行重新设计规划来实现，虽然可以加强各保护的自适应能力，但是操作过程比较繁琐，难以广泛推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于集中式主站架构的35KV配电网定值自适应整定方法，要解决的技术问题是提高配电网保护的可靠性，降低成本。

本发明采用以下技术方案：一种基于集中式主站架构的35KV配电网定值自适应整定方法，包括以下步骤：

一、绘制配电网拓扑结构图

35kV配电网主站根据配电网配电线路、变压器、断路器电气设备间的连接情况，从变电站出线开关站开始至线路末端为止，依次根据所有的母线和线路的节点及其开关编号，绘制出35kV的配电网拓扑图；

二、搜索供电路径

搜索步骤为：

(1)选定变电站出线作为起始根节点，从起始根节点出发，沿着拓扑图任意一条线路往下遍历，沿途顺序记录经过的所有开关编号，直至到线路末端形成一条完整的供电路径；

(2)从供电路径的最后一个节点开始沿着该供电路径往回，直至一个分叉点，从分叉点开始沿另一条未被遍历过的线路进行搜索，顺序记录经过的所有开关编号，直至到线路末端形成另一条完整的供电路径；

循环(2)中的步骤，直至得到所有的供电路径；

三、确定开关类型

(1)确定各供电路径上开关所处的级数；

(2)根据供电路径所含的开关个数和变电站开关个数，各开关所处的级数，确定开关的类型；

(3)针对不同类型的开关，配置不同的继电保护类型；

四、确定保护配置

计算整定各保护配置的整定值；

五、配电网主站将继电保护装置的对应整定值，下装至对应保护装置中。

本发明的步骤一，在配电网主站的计算机设备上，利用电气图形符号绘制出35kV的配电网拓扑图。

本发明的步骤二的步骤(1)，分叉点为节点，该节点连接至少三个开关。

本发明的步骤三的步骤(1)，确定各供电路径上开关所处的级数，用数字0、1、2、…代表级数。

本发明的步骤三的步骤(2)，开关类型为互馈线开关、送主变开关、送开关站电源端开关、送开关站受电端开关和开关站出线开关。

本发明的步骤四，计算整定各保护配置的整定值，依据各开关所处的供电路径的级数，从表1获取各供电路径中对应的保护配置信息，

确定各供电路径所需配置的继电保护类型。

本发明的步骤四，计算整定各保护配置的整定值为：

(1)纵差保护的整定

以0s作为纵差保护的时间整定定值，

式(1)中，K_zclm为纵差灵敏系数，一般取值为2；K_ct1、K_ct2分别为电流互感器CT一次定值和二次定值，由CT的规格确定；I_dmin为最小运行方式下线路末端的故障电流；

(2)过流Ⅰ段保护的整定

过流Ⅰ段整定电流定值I_oc1：

式(2)中，K_k为可靠系数，取值为1.3；I_dmax为最大运行方式下变压器低压侧的三相短路电流；

过流Ⅰ段整定电流定值I_oc1确定后，进一步校验过流Ⅰ段保护的灵敏度：

式(3)中，K_oc1lm为过流Ⅰ段的灵敏系数，一般取值为1.3。

若为变电站出线，过流Ⅰ段电流定值需要考虑与上级过流Ⅰ段相配合，上级线路电流整定值比下级线路电流整定值大；

电流速断保护的电流整定过程与结果与过流Ⅰ段的整定一致，按公式(2)和公式(3)计算；

(3)过流Ⅱ段保护的整定

过流Ⅱ段保护电流整定值I_oc2的灵敏度：

式(4)中，K_oc2lm为过流Ⅱ段保护的灵敏系数，一般取值为1.3。

过流Ⅱ段的电压整定值U_oc2：

式(5)中，X_lt为线路变压器组的最小阻抗标幺值；I_B为35kV配电网系统的基准电流值1650A；

过流Ⅱ段电压定值的灵敏度按照最大运行方式下线路末端故障时，电压有1.2～1.3倍裕度来考虑，

式(6)中，X_l为线路的最大阻抗标幺值；X_xt为系统的最大阻抗标幺值；K’_oc2lm为过流Ⅱ段的电压灵敏系数，由式(5)得到U_oc2后，计算得出K’_oc2lm的取值；

若为变电站出线，过流Ⅱ段的电流定值需要考虑与上级的过流Ⅱ段相配合，上级线路电流整定值比下级线路电流整定值大；

电流电压速断保护的定值整定过程与结果与过流Ⅱ段的整定一致，按公式(4)、公式(5)和公式(6)计算。

(4)过流Ⅲ段保护的整定

过流Ⅲ段的电流整定值I_oc3：

式(7)中，K_f为返回系数，取值为0.85；I_fh为最大负荷电流，计算变压器容量/配电线路电压值得到，配合系数取1.1，上级保护一次值是下级保护一次值的1.1倍；

过流Ⅲ段的电流定值灵敏度应该按照最小运行方式下线路末端两相故障的短路电流I_dmin以及主变低压侧故障时的短路电流I’_dmin来进行校核：

式(8)中，K_oc3lm为过流Ⅲ段线路末端的灵敏系数，取值为1.5；K’_oc3lm为过流Ⅲ段的主变低侧灵敏系数，取值为1.3；

若为变电站出线，过流Ⅲ段的电流定值，上级线路电流整定值比下级线路电流整定值大；

(5)零序过流Ⅰ段的保护整定

零序过流Ⅰ段的电流定值I_ocg1：

式(9)中，K_tx为同型系数，取值为0.5，上、下一级零序过流Ⅰ段保护进行配合，配合系数取1.1；

线路单相接地故障时的故障电流来：

式(10)中，I_0min为系统最小单相接地故障电流；K_ocg1lm为零序过流Ⅰ段的灵敏系数，取值为2；

(6)零序过流Ⅱ段的保护整定

零序过流Ⅱ段的电流整定值I_ocg2的一次值取值不大于300A，考虑与上级零序过流Ⅱ段的整定值配合，配合系数取1.1，上级保护一次值是下级保护一次值的1.1倍。

本发明的35kV配电网主站通过制造报文规范与继电保护装置进行信息交互。

本发明与现有技术相比，在对供电路径进行搜索的基础上，利用输入的系统参数及固化参数，考虑上下级之间的定值配合以及级差配合，计算得出各个开关所有的保护段的保护定值及延时定值，再通过MMS服务将这些定值信息下发至对应的保护装置中，整个过程实现了定值的自适应整定计算以及下装，改善现有的配电网整定工作量大，计算复杂，定值精确度低，自适应能力差的问题。

附图说明

图1是本发明的深度优先搜索算法DFS的方法流程图。

图2是本发明的集中式主站结构示意图。

图3是本发明实施例1的配电网系统主接线图。

图4是本发明实施例2的35kV配电网供电路径图。

图5是本发明仿真例的故障电流图。

图6是本发明仿真例的各保护装置的动作行为图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的基于集中式主站架构的35KV配电网定值自适应整定方法，建立35kV配电网主站(配电网主站)、配电网系统的各个继电保护装置(保护装置)的联网连接。如图1所示，包括以下步骤：

一、绘制配电网拓扑结构图

在配电网主站的计算机设备上，采用绘图的AutoCAD系统，利用电气图形符号(图元)绘制出35kV的配电网拓扑图(拓扑图)。由于工程现场电气设备相对复杂，接线比较繁琐，开关位置不一，为了对配电网从变电站出线开关开始沿各条不同线路直至线路末端的所有开关的整个供电路径有一个更清晰的认识，根据配电线路、变压器、断路器电气设备间的连接情况，用可扩展标记语言XML(eXtensible Markup Language)格式绘制35kV配电网拓扑结构图，具体过程如下：从变电站出线开关站开始至线路末端为止，依次根据35kV配电网所有的母线和线路的出线端(节点)及其开关编号(节点信息，开关信息)，利用XML对其进行编写，绘制配电网的整个拓扑图。

为了更全面地反映工程现场的开关配置情况，本发明的方法依据配电网的电气主接线图，利用有权图的形式对任意节点之间的开关进行编号，编号值为现场开关的唯一编码ID，可在拓扑图基础上更清晰地反映开关的配置情况，更利于后续对供电路径的搜索。具体为：使用有权图的邻接矩阵A，定义矩阵中任意两节点间的有权值为开关的编号，若节点间无开关则有权值标志为0，即邻接矩阵中a_ij在i节点与j节点间无开关时值为0，若有开关则值为开关编号(开关ID)。以此区别于传统的无权图邻接矩阵存图方式(文献3：《电力系统保护与控制》，2009年第17期，基于邻接矩阵的图形化网络拓扑分析方法，周琰，周步祥，邢义等，第49～52页，第56页)。利用有权图不仅可以存储各节点间的连接关系，还可以很好地记录各个开关所处的位置编号。

电气主接线图中，节点是指变电站出线端、线路出线端和相邻开关之间的连接点，根节点为变电站出线端，供电路径指的是从变电站出线开关沿各条通路到各末端顺序连接的所有开关编号。

二、搜索供电路径

利用图元绘制出35kV的配电网拓扑图后，需进一步对整个拓扑结构中的所有供电路径进行一个全面深度的搜索。在有权图的基础上，本发明使用深度优先搜索算法DFS对有权图(拓扑图)中的供电路径进行搜索(文献4：《电网技术》，2010年第2期，基于深度优先搜索算法的电力系统生成树的实现方法，陶华,杨震,张民等，第120～124页)。如图1所示，搜索步骤为：

(1)选定变电站出线作为起始根节点，从起始根节点出发，沿着拓扑图任意一条线路往下遍历，沿途顺序记录经过的所有开关编号，直至到线路末端形成一条完整的供电路径。线路末端为其他变电站出线或线路出线。

(2)形成一条完整的供电路径后，从该供电路径的最后一个节点开始沿着该供电路径往回走，直至走到一个分叉点，从分叉点开始沿另一条未被遍历过的线路进行搜索，顺序记录经过的所有开关编号，直至到线路末端形成另一条完整的供电路径。分叉点为节点，该节点连接至少三个开关。

循环(2)中的步骤，直至得到所有的供电路径。

供电路径是指变电站出线开关沿各条线路至末端顺序连接的所有开关编号，经过上述步骤(1)、(2)，得到的线路各节点间的开关信息。开关信息为开关的具体ID和开关种类，开关种类为变电站开关或普通开关。

三、开关定位

(1)确定各供电路径上开关所处的级数，用开关的级数表示开关在一条供电路径中所处的位置，用于开关的上下级保护之间的配合，用数字0、1、2、…代表级数，数字较小的为上级，数字较大的为下级。如：任意供电路径，变电站出线开关级数为0，沿着供电路径往下，下一个开关级数为1，再下一个开关级数为2，依次类推，确定所有开关所处的级数。

(2)确定各开关所处的级数后，依据表1(文献5：国网上海市电力公司关于印发《国网上海市电力公司地调继电保护及安全自动装置整定计算原则》的通知，国网上电司调控〔2014〕955号，第34页)，分别根据供电路径所含的开关个数和变电站开关个数，各开关所处的级数，确定供电路径上所有开关的类型。

开关类型为互馈线开关、送主变开关、送开关站电源端开关、送开关站受电端开关和开关站出线开关。

(3)针对不同类型的开关，按现有技术配置不同的继电保护类型。

四、确定保护配置

依据各开关所处的线路位置(供电路径的级数)，根据表1获取各供电路径中对应的保护配置信息，确定各供电路径所需配置的继电保护类型，计算整定各保护配置的整定值。各保护的整定值为：

(1)纵差保护的整定

以0s作为纵差保护的时间整定定值，纵差电流整定定值I_zc需保证在最小运行方式下，当线路内部发生相间短路故障时有足够的灵敏度，保护能正确动作，即

式(1)中，K_zclm为纵差灵敏系数，一般取值为2；K_ct1、K_ct2分别为电流互感器CT一次定值和二次定值，由CT的规格确定；I_dmin为最小运行方式下线路末端的故障电流，即为线路总阻抗最大时，线路末端发生三相短路故障时的电流值。

(2)过流Ⅰ段保护的整定

过流Ⅰ段整定电流定值I_oc1需躲过配备被保护的线路变压器低压侧三相短路时的最大短路电流，即

式(2)中，K_k为可靠系数，一般取值为1.3；I_dmax为最大运行方式下变压器低压侧的三相短路电流。

过流Ⅰ段整定电流定值I_oc1确定后，进一步校验过流Ⅰ段保护的灵敏度，按照最小运行方式下，线路末端两相故障的短路电流来校验，即

式(3)中，K_oc1lm为过流Ⅰ段的灵敏系数，一般取值为1.3。

特别的，若为变电站出线，过流Ⅰ段电流定值还需要考虑与上级过流Ⅰ段相配合，保证上级线路电流整定值比下级线路电流整定值大，以防止保护的误动作。

电流速断保护的电流整定过程与结果与过流Ⅰ段的整定一致，按公式(2)和公式(3)计算。

(3)过流Ⅱ段保护的整定

为了保证保护能够正确动作，过流Ⅱ段保护电流整定值I_oc2的灵敏度应按照最小运行方式下，线路末端两相故障时的短路电流来进行校验，即

式(4)中，K_oc2lm为过流Ⅱ段保护的灵敏系数，一般取值为1.3。

过流Ⅱ段的电压整定值U_oc2应按照变压器低压侧三相短路电流为动作电流时，躲过保护安装处母线的最低残压整定，即

式(5)中，X_lt为线路变压器组的最小阻抗标幺值；I_B为35kV配电网系统的基准电流值1650A。

过流Ⅱ段电压定值的灵敏度按照最大运行方式下线路末端故障时，电压有1.2～1.3倍裕度来考虑，即

式(6)中，X_l为线路的最大阻抗标幺值；X_xt为系统的最大阻抗标幺值；K’_oc2lm为过流Ⅱ段的电压灵敏系数，由式(5)得到U_oc2后，可计算得出K’_oc2lm的取值，进而确定保护的灵敏度。

特别的，若为变电站出线，过流Ⅱ段的电流定值还需要考虑与上级的过流Ⅱ段相配合，保证上级线路电流整定值比下级线路电流整定值大，以防止保护的误动作。

电流电压速断保护的定值整定过程与结果与过流Ⅱ段的整定一致，按公式(4)、公式(5)和公式(6)计算。

(4)过流Ⅲ段保护的整定

过流Ⅲ段的电流整定值I_oc3应该按躲最大负荷电流来整定，即

式(7)中，K_f为返回系数，一般取值为0.85；I_fh为最大负荷电流，I_fh＝变压器容量÷配电线路电压。同时，还需要考虑上、下级过流Ⅲ段保护之间的配合，以防止保护的误动作，配合系数取1.1，上级保护一次值是下级保护一次值的1.1倍。

过流Ⅲ段的电流定值灵敏度应该按照最小运行方式下线路末端两相故障的短路电流I_dmin以及主变低压侧故障时的短路电流I’_dmin来进行校核，即

式(8)中，K_oc3lm为过流Ⅲ段线路末端的灵敏系数，一般取值为1.5；K’_oc3lm为过流Ⅲ段的主变低侧灵敏系数，一般取值为1.3。

特别的，若为变电站出线，过流Ⅲ段的电流定值还需要进一步考虑与上级过流Ⅲ段进行配合，保证上级线路电流整定值比下级线路电流整定值大，以防止保护的误动作。

(5)零序过流Ⅰ段的保护整定

零序过流Ⅰ段的电流定值I_ocg1要按照躲过变压器低压侧最大穿越性故障产生的不平衡电流进行整定，即

式(9)中，K_tx为同型系数，一般取值为0.5。需要考虑与上、下一级零序过流Ⅰ段保护进行配合，配合系数取1.1，上级保护一次值是下级保护一次值的1.1倍。

为了保证零序过流Ⅰ段保护能够正确动作，需对其灵敏度做进一步校验，需按线路单相接地故障时的故障电流来进行校核，即

式(10)中，I_0min为系统最小单相接地故障电流；K_ocg1lm为零序过流Ⅰ段的灵敏系数，一般取值为2。

(6)零序过流Ⅱ段的保护整定

零序过流Ⅱ段的电流整定值I_ocg2的一次值取值不大于300A，同时还需进一步考虑与上级零序过流Ⅱ段的整定值配合，以防止保护的误动作，配合系数取1.1，上级保护一次值是下级保护一次值的1.1倍。

五、配电网主站将继电保护装置的对应整定值，下装至对应保护装置中。

配电网主站通过制造报文规范MMS与保护装置进行信息交互。配电网主站是指用于配电网自动化控制的系统，保护装置是指各开关站所配备的继电保护装置。向配电网主站输入系统参数与固化参数，定值整定涉及到的系数，再利用集中式主站确定所有的供电路径，确定所需配备的保护类型，考虑保护之间的上下级配合，确定各保护装置的对应整定值，并且由主站通过MMS网络将定值下装至对应保护装置中，实现定值的自适应整定计算，校核及下装。

当配电网系统运行方式发生变化时，配电网主站通过MMS网络，重新获取各供电路径信息，结合系统参数和固化参数，考虑保护之间的上下级配合，完成保护整定值的重新计算，下装至保护装置中，实现整个自适应整定过程。

采用本发明的方法，如图2所示，以上海地区35kV配电网线路为例，该线路拓扑中供电路径最多有3级，具体的保护配置信息如表1所示。由于现场的开关分布情况大为不同，为了更好地对各开关进行保护配置，需依据表2(文献5：国网上海市电力公司关于印发《国网上海市电力公司地调继电保护及安全自动装置整定计算原则》的通知，国网上电司调控〔2014〕955号，第1-34页)，充分利用输入参数和固化参数，考虑上下级的定值以及级差配合，通过精密计算，得出各个开关涉及到的保护段的所有保护定值以及延时定值。进一步利用MMS网络将整定好的定值信息发送至对应的开关所配备的保护装置中，这样就可以实现各开关保护定值的自适应整定过程。

工程应用例：如图3所示，上海某地区的配电网系统主接线由以下几个部分构成：220kV洞庭站低压侧、220kV提篮桥站低压侧、3A0411、3A0412、3A050、3A060、3A0074、3A00721、3A082以及3A085。

依照本发明的方法对该配电网系统主接线图进行处理，首先利用图元绘制出35kV配电网的拓扑图，以有权图的形式存储各节点间的开关编号，然后基于DFS算法搜索出所有的供电路径，并且将各供电路径独立开来考虑，如图4所示，标注在各开关上的编号即为其对应的开关ID。

依据表1，对各开关进行定位，具体如下：庭篮3A041(1/2)对应为35kV互馈线；庭江3A050以及庭江3A060对应为送主变；蓝海3A0074对应为送开关站电源端；蓝海3A00721对应为送开关站受电端；海融3A082以及海融3A085对应为开关站出线。对各开关的保护配置及保护定值整定如下：

(1)针对互馈线3A041，其输入参数信息如下所示：PT一次值数值为35；CT一次值数值为1000；CT二次值数值为1；电源在最大运行方式下的等效阻抗标幺值为0.08；电源在最小运行方式下的等效阻抗标幺值为0.18；线路的型号及长度为YJV-35 3*400mm² 8.065km，等效阻抗标幺值为0.0358+j0.065＝0.0742；变压器的最大电抗标幺值为3.5；变压器的最小电抗标幺值为0.3。

基于上述参数，对应I_dmax以及I_dmin的计算过程如下

X_max为电源与线路的最大阻抗标幺值，X_min为电源、线路与变压器的最小阻抗标幺值。

将上述参数以及式(11)中计算得到的I_dmax、I_dmin代入式(1)～(10)中得出：

I_zc≤2.81A，取I_zc＝1A；

I_oc1≥4.82A，I_oc1≤4.32A，取I_oc1＝5A；

I_oc2≤4.32A，取I_oc2＝4A；U_oc2≤68V，取U_oc2＝60V；K’_oc2lm＝1.25；

I_oc3≤3.75A，取I_oc3＝1A；

I_ocg1≥0.24A，取I_ocg1＝0.36A(对应一次值为360A)；

I_ocg2＝0.3A(对应一次值为300A)。

(2)针对送主变3A050以及3A060，其输入参数信息如下所示：PT一次值数值为35；CT一次值数值为600；CT二次值数值为1；电源在最大运行方式下的等效阻抗标幺值为0.08；电源在最小运行方式下的等效阻抗标幺值为0.33；线路的型号及长度为3A050——YJV-353*400mm2 5.695km，其等效阻抗标幺值为0.0253+j0.0459＝0.0524，3A060——YJV-35 3*400mm2 5.227km，其等效阻抗标幺值为0.0232+j0.0421＝0.0481；变压器T1的容量为20MVA，变压器T1的短路电压百分比为12.24％；变压器T3的容量为20MVA，变压器T3的短路电压百分比为11.72％。

变压器T1、T3的等效电抗标幺值分别为

基于上述参数，对应I_dmax以及I_dmin的计算过程如下

最大负荷电流为

将上述参数以及式(13)、(14)中计算得到的I_dmax、I_dmin、I_fh代入式(2)～(10)中得出：

I_oc1≥5.05A，I_oc1≤4.8A，取I_oc1＝5A；

I_oc2≤4.8A，取I_oc2＝4A；U_oc2≤70.3V，取U_oc2＝55V；K’_oc2lm＝1.4；

I_oc3≥0.84A，I_oc3≤4.2A，取I_oc3＝1.2A；

I_ocg1≥0.25A，I_ocg1≤360/1.1*1/600A，取I_ocg1＝0.5A；

I_ocg2≤300/1.1*1/600A，取I_ocg2＝0.4A。

(3)针对送开关站电源端3A0074，其输入参数信息如下所示：PT一次值数值为35；CT一次值数值为1000；CT二次值数值为5；电源在最大运行方式下的等效阻抗标幺值为0.08；电源在最小运行方式下的等效阻抗标幺值为0.2；线路的型号及长度为YJV-35 3*400mm2+ZRYJV-35 3*400mm2 2.57km，其等效阻抗标幺值为0.0114+j0.0207＝0.0236(单)、0.0057+j0.0104＝0.0118(双)；变压器的最小电抗标幺值为0.45。基于上述参数，对应I_dmax以及I_dmin的计算过程如下

将上述参数以及式(15)中计算得到的I_dmax、I_dmin代入式(1)～(10)中得出：

I_zc≤16A，取I_zc＝5A；

I_oc1≥19.8A，I_oc1≤24.6A，取I_oc1＝20A；

I_oc2≤24.6A，取I_oc2＝14A；U_oc2≤60.1V，取U_oc2＝45V；K’_oc2lm＝1.6；

I_oc3≤9.1A，取I_oc3＝5A；

I_ocg1≥1A，I_ocg1≤360/1.1*5/1000A，取I_ocg1＝1.6A(对应一次值为320A)；

I_ocg2＝1.4A(对应一次值为280A)。

(4)针对送开关站受电端3A00721，其输入参数信息如下所示：CT一次值为1000；CT二次值为5。之前已经计算过3A0074的纵差定值为5A，且它们处于同一线路之上，可直接确定3A00721的纵差定值I_zc＝5A。

(5)针对开关站出线3A082，其输入参数信息如下所示：PT一次值为35；CT一次值为600；CT二次值为5；电源在最大运行方式下的等效阻抗标幺值为0.09；电源在最小运行方式下的等效阻抗标幺值为0.55；线路的型号及长度为YJV-35 3*400mm2 1.62km，其等效阻抗标幺值为0.0072+j0.0131＝0.0149；变压器的等效最小阻抗标幺值为0.9239。。基于上述参数，对应I_dmax以及I_dmin的计算过程如下

将上述参数以及式(16)中计算得到的I_dmax、I_dmin代入式(2)～(10)中，又由于该供电路径为开关站出线，需进一步考虑与送开关站电源端3A0074的过流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段整定值以及零序过流Ⅰ、Ⅱ段的整定值进行配合，得出开关站出线的定值为：

I_oc1≥17.4A，I_oc1≤16.2A，I_oc1≤(20*1000)/5/1.1*5/600A，取I_oc1＝20A；

I_oc2≤16.2A，I_oc2≤(14*1000)/5/1.1*5/600A，取I_oc2＝16A；U_oc2≤83.9V，取U_oc2＝50V；K’_oc2lm＝3.5；

I_oc3≤7A，I_oc3≤14A，I_oc3≤(5*1000)/5/1.1*5/600A，取I_oc3＝5A；

I_ocg1≥0.87A，I_ocg1≤320/1.1*5/600A，取I_ocg1＝2.4A；

I_ocg2≤280/1.1*5/600A，取I_ocg2＝2.1A。

为了更好地实现保护的选择性，在对各开关进行保护配置时，均需考虑各段保护的延时定值设置问题，设置上下级之间相同保护段延时定值的配合级差为0.3～0.6，以级数最高的保护段为基准，对各级保护段的延时定值进行确定见表3。

仿真分析：设定3A082处发生AB相间短路接地故障，此时开关22处的保护装置录波图如图5所示，整个供电路径涉及到的所有保护装置的动作行为如图6所示。由于延时定值的设定，在下级发生故障时，能够保证可靠动作，上级可靠不动作。这也显示出本发明可以实现保护定值的自适应整定，保证保护的正确动作。

当配电网接线方式发生变化时，配电网主站(集中式主站)可以按本发明的方法搜索供电路径，动态地识别确认相应的供电路径，调整对应供电路径所配置保护的保护定值，极大的提高了在各种不同主接线情况下的自适应整定能力。

本发明的方法，能够解决现有配电网存在的整定工作量大，计算复杂，定值精确度低等诸多问题，较大程度的加强了配电网定值整定在不同主接线情况下的自适应能力；基于集中式主站的架构，无需人工计算即可实现定值的整定计算与下装，极大地提高了工作效率；同时整定出来的定值精准度更高，使得配电网供电更加可靠。

表1输入参数及固化参数汇总表

表235kV开关定位及保护配置汇总表

表3延时定值

Claims (7)

1.一种基于集中式主站架构的35KV配电网定值自适应整定方法，包括以下步骤：

一、绘制配电网拓扑结构图

35kV配电网主站根据配电网配电线路、变压器、断路器电气设备间的连接情况，从变电站出线开关站开始至线路末端为止，依次根据所有的母线和线路的节点及其开关编号，绘制出35kV的配电网拓扑图；

二、搜索供电路径

搜索步骤为：

(1)选定变电站出线作为起始根节点，从起始根节点出发，沿着拓扑图任意一条线路往下遍历，沿途顺序记录经过的所有开关编号，直至到线路末端形成一条完整的供电路径；

(2)从供电路径的最后一个节点开始沿着该供电路径往回，直至一个分叉点，从分叉点开始沿另一条未被遍历过的线路进行搜索，顺序记录经过的所有开关编号，直至到线路末端形成另一条完整的供电路径；

循环(2)中的步骤，直至得到所有的供电路径；

三、确定开关类型

(1)确定各供电路径上开关所处的级数；

(2)根据供电路径所含的开关个数和变电站开关个数，各开关所处的级数，确定开关的类型；

(3)针对不同类型的开关，配置不同的继电保护类型；

四、确定保护配置

计算整定各保护配置的整定值：

(1)纵差保护的整定

以0s作为纵差保护的时间整定定值，

式(1)中，K_zclm为纵差灵敏系数，取值为2；K_ct1、K_ct2分别为电流互感器CT一次定值和二次定值，由CT的规格确定；I_dmin为最小运行方式下线路末端的故障电流；

(2)过流Ⅰ段保护的整定

过流Ⅰ段整定电流定值I_oc1：

式(2)中，K_k为可靠系数，取值为1.3；I_dmax为最大运行方式下变压器低压侧的三相短路电流；

过流Ⅰ段整定电流定值I_oc1确定后，进一步校验过流Ⅰ段保护的灵敏度：

式(3)中，K_oc1lm为过流Ⅰ段的灵敏系数，取值为1.3；

若为变电站出线，过流Ⅰ段电流定值需要考虑与上级过流Ⅰ段相配合，上级线路电流整定值比下级线路电流整定值大；

电流速断保护的电流整定过程与结果与过流Ⅰ段的整定一致，按公式(2)和公式(3)计算；

(3)过流Ⅱ段保护的整定

过流Ⅱ段保护电流整定值I_oc2的灵敏度：

式(4)中，K_oc2lm为过流Ⅱ段保护的灵敏系数，取值为1.3；

过流Ⅱ段的电压整定值U_oc2：

式(5)中，X_lt为线路变压器组的最小阻抗标幺值；I_B为35kV配电网系统的基准电流值1650A；

过流Ⅱ段电压定值的灵敏度按照最大运行方式下线路末端故障时，电压有1.2～1.3倍裕度来考虑，

式(6)中，X_l为线路的最大阻抗标幺值；X_xt为系统的最大阻抗标幺值；K^’ _oc2lm为过流Ⅱ段的电压灵敏系数，由式(5)得到U_oc2后，计算得出K^’ _oc2lm的取值；

若为变电站出线，过流Ⅱ段的电流定值需要考虑与上级的过流Ⅱ段相配合，上级线路电流整定值比下级线路电流整定值大；

电流电压速断保护的定值整定过程与结果与过流Ⅱ段的整定一致，按公式(4)、公式(5)和公式(6)计算；

(4)过流Ⅲ段保护的整定

过流Ⅲ段的电流整定值I_oc3：

式(7)中，K_f为返回系数，取值为0.85；I_fh为最大负荷电流，计算变压器容量/配电线路电压值得到，配合系数取1.1，上级保护一次值是下级保护一次值的1.1倍；

过流Ⅲ段的电流定值灵敏度应该按照最小运行方式下线路末端两相故障的短路电流I_dmin以及主变低压侧故障时的短路电流I^’ _dmin来进行校核：

式(8)中，K_oc3lm为过流Ⅲ段线路末端的灵敏系数，取值为1.5；K^’ _oc3lm为过流Ⅲ段的主变低侧灵敏系数，取值为1.3；

若为变电站出线，过流Ⅲ段的电流定值，上级线路电流整定值比下级线路电流整定值大；

(5)零序过流Ⅰ段的保护整定

零序过流Ⅰ段的电流定值I_ocg1：

式(9)中，K_tx为同型系数，取值为0.5，上、下一级零序过流Ⅰ段保护进行配合，配合系数取1.1；

线路单相接地故障时的故障电流来：

式(10)中，I_0min为系统最小单相接地故障电流；K_ocg1lm为零序过流Ⅰ段的灵敏系数，取值为2；

(6)零序过流Ⅱ段的保护整定

零序过流Ⅱ段的电流整定值I_ocg2的一次值取值不大于300A，考虑与上级零序过流Ⅱ段的整定值配合，配合系数取1.1，上级保护一次值是下级保护一次值的1.1倍；

五、配电网主站将继电保护装置的对应整定值，下装至对应保护装置中。

2.根据权利要求1所述的基于集中式主站架构的35KV配电网定值自适应整定方法，其特征在于：所述步骤一，在配电网主站的计算机设备上，利用电气图形符号绘制出35kV的配电网拓扑图。

3.根据权利要求2所述的基于集中式主站架构的35KV配电网定值自适应整定方法，其特征在于：所述步骤二的步骤(1)，分叉点为节点，该节点连接至少三个开关。

4.根据权利要求3所述的基于集中式主站架构的35KV配电网定值自适应整定方法，其特征在于：所述步骤三的步骤(1)，确定各供电路径上开关所处的级数，用数字0、1、2、…代表级数。

5.根据权利要求4所述的基于集中式主站架构的35KV配电网定值自适应整定方法，其特征在于：所述步骤三的步骤(2)，开关类型为互馈线开关、送主变开关、送开关站电源端开关、送开关站受电端开关和开关站出线开关。

6.根据权利要求5所述的基于集中式主站架构的35KV配电网定值自适应整定方法，其特征在于：所述步骤四，计算整定各保护配置的整定值，依据各开关所处的供电路径的级数，从下表获取各供电路径中对应的保护配置信息，

确定各供电路径所需配置的继电保护类型。

7.根据权利要求1所述的基于集中式主站架构的35KV配电网定值自适应整定方法，其特征在于：所述35kV配电网主站通过制造报文规范与继电保护装置进行信息交互。

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