110kV電網計算機整定計算新方案—準專家系統模式 分析

      110kV電網繼電保護整定計算是一項十分復雜之技術工作。陽光電子學校維修專家分析認為：它要求按照一定之整定計算原則，以電網之短路電流計算為基礎，進行大量反復之定值計算、比較和篩選，工作量很大。陽光電子學校維修專家分析認為：因此，怎樣把整定計算人員從繁雜之計算中解放出來，成為許多專家學者和技術人員追求之目標。陽光電子學校維修專家分析認為：計算機技術之迅速發展使實現這個目標有了技術支持。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　從70年代后期，計算機整定計算之開發工作就開始了。陽光電子學校維修專家分析認為：由于短路電流計算之理論基礎雄厚，數學模型成熟，因此在80年代用計算機進行短路電流計算得到了普及。陽光電子學校維修專家分析認為：之后在短路電流計算之基礎上，沿用網絡節點法之基本模式，開發了一些整定計算軟件，這些軟件在一部分220kV電網中之應用有了一些成功之經驗，而對于110kV電網，到目前為止，還沒有比較成熟之軟件。陽光電子學校維修專家分析認為：這主要是由于220kV及以上電壓等級之電網結構規范，相應之繼電保護整定計算能夠用規范之數學方法描述；而110kV電網之結構不規范，如有短線群、T接線、小電源等，這樣在110kV電網之整定計算中既有用數學方法描述之確定性問題，也有大量需要用人之經驗才能處理之問題。陽光電子學校維修專家分析認為：要解決這些問題，就要用到專家系統之一些基本方法，建立可修改之規則庫，整定人根據整定時之具體情況使用這些規則，建立一定之邏輯關系，邏輯關系一旦建立，無論系統之其他參數如何變化，整定計算都湖南陽光電子學校維修專家認為：也許自動完成。陽光電子學校維修專家分析認為：由于其邏輯關系之建立需要一定之人工干預，因此我們稱這種方法為準專家系統模式之計算機整定計算。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　1、整定計算之條件

　　以往之整定計算軟件在開發之時候，我國之大多數110kV電網還是環網運行，這些軟件充分考慮了220kV電網同110kV環網之間電磁環之存在對保護整定之影響，并因此增加了軟件之復雜程度，降低了其靈活性。陽光電子學校維修專家分析認為：這些軟件對于110kV電網保護之整定不規范、失配點多、非常規整定多之問題沒有重視，大大降低了計算出之結果之實用價值。陽光電子學校維修專家分析認為：另外受軟件開發平臺之限制，開發者在人機界面之方便程度考慮較少，使得人工干預非常煩瑣，費時費力，不得不棄而不用。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　準專家系統模式之計算機整定計算能夠解決以往之軟件應用到110kV電網時所遇到之問題，其主要依據有兩點：110kV電網結構之變化和計算機技術之發展。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　1.1、110kV電網形成單電源之輻射結構，簡化了整定計算

　　隨著220kV之主輸電網絡之形成，原來之110kV環網得以解環運行，從而形成了以220kV變電站為中心電源之輻射型結構之分區網絡，使得110kV之電網結構大大地簡化。陽光電子學校維修專家分析認為：由于不再考慮電磁環，也使得110kV電網之整定計算軟件之開發思路發生了重大改變。陽光電子學校維修專家分析認為：解環運行之后，分區網絡之規模較以前減少了許多，各電力元件之間之保護配合關系變得非常簡單，如果仍沿用節點方程之方法進行整定計算，一方面將簡單問題復雜化，另一方面仍不能解決短線群、T接線、小電源之問題。陽光電子學校維修專家分析認為：準專家模式是將電力元件之所有之整定配合關系歸納為相應之用計算公式表示之規則（由于不存在電磁環，這些規則之數目及復雜程度都大大降低），然后由整定人選擇所整定之電力元件之整定規則。陽光電子學校維修專家分析認為：這種模式簡單、直觀，對整定計算全過程可進行有效之控制。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　1.2、計算機技術之發展為新模式提供強大之技術支持

　　 早進行整定計算軟件之開發大約是在七八十年代，現在計算機軟硬件之技術水平同當時相比不可同日而語。陽光電子學校維修專家分析認為：當時編制軟件 先要考慮之是軟件之運行速度以及數據之存儲容量，其次才是用戶界面，而以目前之計算機技術水平，對于編制這種規模之軟件，其運算速度及數據存儲容量可以不予考慮，因此其重點應該是良好之用戶界面。陽光電子學校維修專家分析認為：準專家系統模式完全在系統一次圖形界面上完成參數數據之輸入、計算過程之控制、計算結果之輸出，大大降低了使用者掌握軟件之難度，不經培訓就可以方便地使用。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　2、整定計算之實施方案

　　2.1、方案總體設計

　　該方案由以下幾個模塊組成：電網拓撲繪圖模塊、參數數據輸入模塊、短路電流計算模塊、整定計算規則模塊、整定計算模塊、ODBC接口模塊。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　由圖1可以看出，整定計算之全過程都是在系統一次圖形之界面下完成，不需要使用者對底層進行操作。陽光電子學校維修專家分析認為：在專用之電網拓撲繪圖模塊下，一次圖一旦繪好，網絡數據之拓撲結構就建成，結構中各單元同系統各元件一一對應，這種對應是由軟件完成，毋需人工干預；參數數據庫、短路電流數據庫、規則庫都是整定計算之數據源，其中參數數據庫、短路電流數據庫與系統一次結構緊密相關，當系統一次結構變化后，這兩個數據庫之內容相應修改。陽光電子學校維修專家分析認為：整定規則庫則完全獨立，其修改、補充等操作單獨進行。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　2.2、功能模塊介紹

　　2.2.1、電網拓撲繪圖模塊

　　電網拓撲繪圖模塊是一個面向對象之電網繪圖工具，能夠支持全屏幕動態縮放、屏幕漫游，以基本圖元（如線路、斷路器、變壓器等）為繪圖單位，進行系統一次網絡圖之繪制，各圖元通過定義形成網絡拓撲結構，性能優良且操作方便。陽光電子學校維修專家分析認為：除了具有圖形編輯軟件之一般功能外，它之 大特點在于可以無隙地嵌入數據庫和保護整定計算模塊。陽光電子學校維修專家分析認為：因此，該模塊實際上充當了本系統之用戶交互界面，用戶在圖上即可進行數據庫操作并可啟動線路或變壓器之保護整定計算。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　2.2.2、參數數據輸入模塊

　　在系統一次圖上，在定義好之圖元上輸入參數數據，經過計算機處理后形成參數數據庫，并同網絡拓撲結構一一對應。陽光電子學校維修專家分析認為：參數數據能夠在系統一次圖上打印出來。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　2.2.3、短路電流計算模塊

　　利用已形成之網絡拓撲結果及參數數據庫，以各母線為故障點，計算大小運行方式下三相短路、兩相短路、單相接地、兩相短路接地之故障電流，形成短路電流數據庫，并能夠以一定格式輸出打印。陽光電子學校維修專家分析認為：2.2.4、整定計算規則模塊

　　以單電源輻射型網絡為主要整定對象，充分考慮短線群、T接線、小電源對整定計算之影響，將各種保護之整定方法總結、歸納，形成標準化、公式化之規則庫。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　2.2.5、整定計算模塊

　　模塊分為整定設置、線路保護整定及元件保護整定三部分。陽光電子學校維修專家分析認為：整定計算所需之有關系數要求，例如靈敏系數、可靠系數、配合系數、整定原則等，整定前在整定設置菜單下填入。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　線路保護整定計算分三種方式：

　　1）全自動方式：所有整定步驟由計算機完成，沒有人工干預；

　　2）半自動方式：由人工指定失配點及失配參數，計算機完成后面之工作；

　　3）全人工方式：全部整定步驟采用問答式，由整定人逐步完成，每一步之計算結果均在屏幕顯示。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　保護整定均在系統網絡界面上進行，根據用戶在系統一次圖上選定之電力元件，直接啟動相應保護之整定計算模塊，通過調用參數數據庫、短路電流數據庫、規則庫之內容進行計算，計算過程可人工干預。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　所有之計算結果均以整定計算書

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