本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種繼電保護(hù)定值在線校核的計(jì)算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

基于智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)已經(jīng)建設(shè)了各類功能強(qiáng)大的高級(jí)應(yīng)用，這些高級(jí)應(yīng)用為電力調(diào)度提供了豐富的監(jiān)控、預(yù)警等功能。為滿足智能電網(wǎng)和智能調(diào)度的建設(shè)的需求，提高繼電保護(hù)人員、電力調(diào)度人員、運(yùn)行方式人員對繼電保護(hù)動(dòng)作行為的掌控能力，提出了基于智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)繼電保護(hù)定值在線校核及預(yù)警應(yīng)用的要求。

繼電保護(hù)定值的動(dòng)態(tài)計(jì)算方法(畢兆東,王寧,夏彥輝,劉蔚,劉一民,徐彭亮.基于動(dòng)態(tài)短路電流計(jì)算的繼電保護(hù)定值在線校核系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2012,07:81-85)能夠參考計(jì)算過程中多方面的因素，計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確，然而卻計(jì)算速度偏低。而對于繼電保護(hù)定值在線校核，其計(jì)算速度十分重要。若在線校核計(jì)算耗時(shí)過長甚至多于EMS的刷新周期15分鐘，將會(huì)影響到電力系統(tǒng)故障發(fā)生后繼電保護(hù)動(dòng)作的速動(dòng)性和可靠性，從而可能使得電網(wǎng)發(fā)生故障，所以實(shí)時(shí)性要求對在線校核至關(guān)重要，為滿足這一要求，就必須采用有效措施來提高計(jì)算速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種繼電保護(hù)定值在線校核的計(jì)算方法與系統(tǒng)，其目的在于通過并行計(jì)算提高繼電保護(hù)定值實(shí)時(shí)計(jì)算的計(jì)算速度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種繼電保護(hù)定值在線校核的計(jì)算方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)在線校核請求以及電網(wǎng)模型，獲得電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的計(jì)算任務(wù)；

(2)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)以及電網(wǎng)設(shè)備的類型，將所述計(jì)算任務(wù)分配為并行任務(wù)；所述電網(wǎng)設(shè)備包括線路、變壓器以及母線，所述電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)包括最大短路電流I_d.max、最小短路電流I_d.min、最大母線殘壓U_cy.max、最小母線殘壓U_cy.min、最大分支系數(shù)K_fz.max、以及測量阻抗Z_φ；

(3)執(zhí)行并行任務(wù)，獲得電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)；

(4)根據(jù)所述電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)，獲得在線校核結(jié)果。

優(yōu)選地，所述最大短路電流為其中，I_j為電網(wǎng)設(shè)備的基準(zhǔn)電流；Z_xt1.max為最大運(yùn)行方式下，電網(wǎng)設(shè)備的本側(cè)電源至繼電保護(hù)裝置的正序短路阻抗，Z_xl為電網(wǎng)設(shè)備的正序阻抗，可靠系數(shù)K_k為1.2～1.3的常數(shù)。

優(yōu)選地，所述最小短路電流為其中，I_j為電網(wǎng)設(shè)備的基準(zhǔn)電流；Z_xt1.min為最小運(yùn)行方式下，電網(wǎng)設(shè)備的本側(cè)電源至繼電保護(hù)裝置的正序短路阻抗，Z_i⁽²⁾為兩相短路時(shí)電網(wǎng)設(shè)備的阻抗。

優(yōu)選地，所述最大母線殘壓為其中，Z_xl為電網(wǎng)設(shè)備的正序阻抗，Z_xt1.max為最大運(yùn)行方式下，電網(wǎng)設(shè)備的本側(cè)電源至繼電保護(hù)裝置的正序短路阻抗。

優(yōu)選地，所述最小母線殘壓為其中，Z_xl為電網(wǎng)設(shè)備的正序阻抗，Z_xt1.min為最小運(yùn)行方式下，電網(wǎng)設(shè)備的本側(cè)電源至繼電保護(hù)裝置的正序短路阻抗。

優(yōu)選地，所述最大分支系數(shù)為其中，Z_xl為電網(wǎng)設(shè)備的正序阻抗，Z_xt1.min為系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，電網(wǎng)設(shè)備的本側(cè)電源至繼電保護(hù)裝置的正序短路阻抗，Z_xt2.min為系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，電網(wǎng)設(shè)備的助增電源至繼電保護(hù)裝置的正序短路阻抗。

優(yōu)選地，所述測量阻抗為其中，U_φ為電網(wǎng)設(shè)備的故障相電壓，I_φ為從電網(wǎng)設(shè)備流過繼電保護(hù)裝置的故障相電流，I₀為從電網(wǎng)設(shè)備流過繼電保護(hù)裝置的故障零序電流，K₀為零序電流補(bǔ)償系數(shù)，z₀為電網(wǎng)設(shè)備的單位長度的正序阻抗，z₁為電網(wǎng)設(shè)備的單位長度的零序阻抗。

按照本發(fā)明的另一方面，還提供了一種繼電保護(hù)定值在線校核的計(jì)算系統(tǒng)，包括控制中心以及并行計(jì)算服務(wù)器；所述并行計(jì)算服務(wù)器包括調(diào)度中心以及多個(gè)計(jì)算中樞；

所述控制中心的第一端連接調(diào)度中心的第一端，第二端用于連接外部的能量管理系統(tǒng)；

所述調(diào)度中心分別連接多個(gè)計(jì)算中樞；

所述控制中心用于根據(jù)在線校核請求以及電網(wǎng)模型，獲得電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的計(jì)算任務(wù)，并根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)，獲得在線校核結(jié)果；

所述調(diào)度中心用于將所述計(jì)算任務(wù)分配為并行任務(wù)，并在控制中心以及計(jì)算中樞之間，進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存；

所述并行計(jì)算服務(wù)器用于根據(jù)設(shè)備參數(shù)以及并行任務(wù)，獲得電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)。

優(yōu)選地，所述計(jì)算系統(tǒng)還包括用于儲(chǔ)存設(shè)備參數(shù)的設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)庫。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下列有益效果：

1、本發(fā)明通過將計(jì)算任務(wù)分配為并行任務(wù)，使得在線校核請求相關(guān)的電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)能迅速獲得，在不擴(kuò)大問題的求解規(guī)模的情況下，提高了繼電保護(hù)定值在線校核速率，有效的解決了定值在線校核中大型而復(fù)雜的計(jì)算問題；

2、根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)及其所屬電網(wǎng)設(shè)備的類型，將屬于不同電網(wǎng)設(shè)備的不同類型的電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)分配至不同的計(jì)算中樞，提高了校核效率和計(jì)算速度，同時(shí)保證了繼電保護(hù)的速動(dòng)性和可靠性；

3、本發(fā)明能夠同時(shí)使用多個(gè)計(jì)算中樞進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的計(jì)算，從而加快了后續(xù)在線校核的效率；經(jīng)驗(yàn)證在線校核的計(jì)算反饋時(shí)間小于3秒，完全滿足繼電保護(hù)定值在線校核的實(shí)時(shí)要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明繼電保護(hù)在線校核的計(jì)算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明調(diào)度中心分配在線校核任務(wù)原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明提供了一種繼電保護(hù)定值在線校核的計(jì)算系統(tǒng)，如圖1所示，包括控制中心、設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)庫以及并行計(jì)算服務(wù)器；所述并行計(jì)算服務(wù)器包括調(diào)度中心以及多個(gè)計(jì)算中樞；控制中心連接外部的在線校核終端以及電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)(EMS)。

該計(jì)算系統(tǒng)的工作過程包括以下步驟：

(1-1)外部的在線校核終端發(fā)出繼電保護(hù)定值的在線校核請求；

(1-2)控制中心根據(jù)在線校核請求以及電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)中的電網(wǎng)模型，獲得繼電保護(hù)裝置在電網(wǎng)模型中的位置及連接關(guān)系，進(jìn)而獲得與繼電保護(hù)裝置相關(guān)的電網(wǎng)設(shè)備的電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的計(jì)算任務(wù)；所述電網(wǎng)設(shè)備包括線路、變壓器以及母線，所述電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)包括最大短路電流I_d.max、最小短路電流I_d.min、最大母線殘壓U_cy.max、最小母線殘壓U_cy.min、最大分支系數(shù)K_fz.max、以及測量阻抗Z_φ；

(2)調(diào)度中心根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)及其所屬的電網(wǎng)設(shè)備的類型，將所述在線校核任務(wù)分配至優(yōu)先選擇低負(fù)載或輕負(fù)載的計(jì)算中樞；其具體分配方法如圖2所示，第一次先將與繼電保護(hù)裝置相關(guān)的電網(wǎng)設(shè)備根據(jù)類型劃分為線路、母線及電壓，第二次再對同一類型電網(wǎng)設(shè)備中的不同設(shè)備進(jìn)行區(qū)分，如圖2中有l(wèi)個(gè)線路，m個(gè)變壓器以及n個(gè)母線，第三次再獲得每個(gè)電網(wǎng)設(shè)備的電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的計(jì)算任務(wù)；

(3)并行計(jì)算服務(wù)器從設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)庫中獲得設(shè)備參數(shù)，并根據(jù)設(shè)備參數(shù)執(zhí)行并行任務(wù)，獲得所需的電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)；電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)中，最大短路電流為最小短路電流(系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，電網(wǎng)設(shè)備末端的兩相短路電流)為最大母線殘壓(系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下，電網(wǎng)設(shè)備末端的三相短路時(shí)的母線殘壓)為最小母線殘壓(系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，電網(wǎng)設(shè)備末端的三相短路時(shí)的母線殘壓)為最大分支系數(shù)為測量阻抗為零序電流補(bǔ)償系數(shù)其中，可靠系數(shù)K_k為1.2～1.3的常數(shù)；所用到的設(shè)備參數(shù)有電網(wǎng)設(shè)備的基準(zhǔn)電流I_j，最大運(yùn)行方式下、電網(wǎng)設(shè)備的本側(cè)電源至繼電保護(hù)裝置的正序短路阻抗Z_xt1.max，最小運(yùn)行方式下、電網(wǎng)設(shè)備的本側(cè)電源至繼電保護(hù)裝置的正序短路阻抗Z_xt1.min，電網(wǎng)設(shè)備的正序阻抗Z_xl，兩相短路時(shí)電網(wǎng)設(shè)備的阻抗最小運(yùn)行方式下、電網(wǎng)設(shè)備的助增電源至繼電保護(hù)裝置的正序短路阻抗Z_xt2.min，電網(wǎng)設(shè)備的故障相電壓U_φ、從電網(wǎng)設(shè)備流過繼電保護(hù)裝置的故障相電流I_φ，從電網(wǎng)設(shè)備流過繼電保護(hù)裝置的故障零序電流I₀，電網(wǎng)設(shè)備的單位長度的正序阻抗z₀以及電網(wǎng)設(shè)備的單位長度的零序阻抗z₁；

(4)控制中心根據(jù)所述電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)，對在線校核終端給出的繼電保護(hù)定值進(jìn)行在線校核，獲得在線校核結(jié)果；

繼電保護(hù)定值主要包括線路可靠性、線路靈敏性、線路選擇性、線路啟動(dòng)值、線路距離三段多負(fù)荷能力、變壓器靈敏性、變壓器可靠性、變壓器啟動(dòng)值以及母線靈敏性和母線啟動(dòng)值；在線校核的內(nèi)容包括判斷繼電保護(hù)定值是否能滿足繼電保護(hù)的選擇性(保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，在盡可能小的區(qū)間內(nèi)將故障從電力系統(tǒng)中斷開，最大限度的保證系統(tǒng)的無故障部分任然安全運(yùn)行)、快速性(盡可能快的切除故障，一般快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.06s～0.12s)以及靈敏性(靈敏度系數(shù)(＝保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的計(jì)算值與保護(hù)裝置動(dòng)作參數(shù)值的比值)在1.2～2之間)以及可靠性(可靠性：不誤動(dòng)不拒動(dòng)，可靠系數(shù)在1.2～1.3之間)；

在線校核結(jié)果為配合、不完全配合以及不配合，控制中心對不完全配合以及不配合的繼電保護(hù)定值進(jìn)行羅列，并根據(jù)該繼電保護(hù)定值的在線校核結(jié)果的相關(guān)信息形成告警信息，并輸出至外部的在線校核終端。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的并行計(jì)算服務(wù)器包括調(diào)度中心以及多個(gè)計(jì)算中樞；調(diào)度中心由hadoop并行計(jì)算Mater主節(jié)點(diǎn)以及redis緩存服務(wù)器組成，二者互為備用；多個(gè)計(jì)算中樞即為hadoop計(jì)算節(jié)點(diǎn)處理機(jī)。

針對國網(wǎng)寧夏電力公司電力調(diào)度控制中心提出的定值在線校核需求，采用了并行計(jì)算技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。

(1)首先將所需的校核賀蘭山變電站保護(hù)定值校核任務(wù)啟動(dòng)，當(dāng)在線校核控制中心接收到在線校核終端即將進(jìn)行在線校核的任務(wù)請求后，根據(jù)電力系統(tǒng)故障時(shí)保護(hù)設(shè)備啟動(dòng)的時(shí)間、全切斷故障電流所需時(shí)長以及保護(hù)范圍，歸納出并行計(jì)算的周期以及計(jì)算范圍分層分區(qū)的重要參數(shù)。

(2)將這些重要參數(shù)的計(jì)算任務(wù)傳遞給并行計(jì)算服務(wù)器；該電力系統(tǒng)中含有RCS-931BM以及WXH-803AB1R1保護(hù)設(shè)備，對于不同設(shè)備的繼電保護(hù)定值在線校核使用并行計(jì)算；其次對于每個(gè)繼電保護(hù)裝置而言，使用并行計(jì)算技術(shù)對其接地距離Ⅲ段與相間距離Ⅲ段的保護(hù)定值進(jìn)行在線校核計(jì)算。依據(jù)重要參數(shù)對距離Ⅲ段保護(hù)定值和相間距離Ⅲ段的計(jì)算任務(wù)進(jìn)行分配并進(jìn)行初始化后，將各個(gè)獨(dú)立的并行任務(wù)單元分配給各計(jì)算節(jié)點(diǎn)處理機(jī)。

(3)在各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)處理機(jī)上調(diào)用已有的在線校核服務(wù)并執(zhí)行繼接地距離Ⅲ段保護(hù)定值和相間距離Ⅲ段在線校核計(jì)算使之分別與相鄰支路接地距離Ⅰ/Ⅲ、相鄰支路相間距離Ⅰ/Ⅲ配合。在線校核計(jì)算完畢后，各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)處理機(jī)的重要參數(shù)的計(jì)算結(jié)果將會(huì)被在線校核控制中心接收。

(4)在線校核控制中心對校核后已不能匹配繼電保護(hù)定值的重要參數(shù)進(jìn)行整理，對其所處的線路位置(寧夏，大青線)、保護(hù)范圍以及延時(shí)等匯總形成告警信息，同時(shí)更新在線校核結(jié)果，進(jìn)而將其推送到智能告警終端和在線校核終端進(jìn)行顯示，最終得到6個(gè)保護(hù)裝置的站內(nèi)校驗(yàn)詳細(xì)結(jié)果如表1所示；其中，保護(hù)支路均為寧夏，賀青甲線，供設(shè)位置均為寧夏，賀蘭山變。

表1站內(nèi)的校核結(jié)果信息及告警信息

根據(jù)表1可知，寧夏、大青丙線的相間距離Ⅱ段校核結(jié)果為12.79，而裝置的原有定值為13.01，該校核與相鄰支路相間距離Ⅰ/Ⅲ配合保護(hù)偏差度達(dá)2％，故需要對該處定值進(jìn)行修改。由于本實(shí)施例在在線校核過程使用的并行計(jì)算，該實(shí)施例中的計(jì)算時(shí)間為各種保護(hù)校核時(shí)間的最大值，從而體現(xiàn)了本發(fā)明的高效性和實(shí)時(shí)性。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。