直流系统保护装置整定计算平台研究

直流系统保护装置整定计算平台研究鞠文云1，谢俊2，李银红1，李峰2，刘天斌2（1.强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)，湖北省武汉市430074;2. 华中电网有限公司，湖北省武汉市430077）摘要：针对现有直流系统保护装置整定计算大多采用人工整定，具有工作量大且隐藏较多误整定因素等缺点，本文对直流系统保护装置整定计算平台进行研究，希冀实现直流系统保护装置的自动整定计算和定值管理。

首先介绍直流系统保护装置整定计算平台总体结构以及特色；接着介绍直流系统整定计算的具体流程；以换流变压器保护RCS-977D为例，利用该平台进行整定计算并将结果与实际工程数据进行对比，表明本平台实现直流系统保护装置整定计算的可行性和有效性。

本平台可提高直流系统保护装置整定计算及定值管理的自动化水平，具有十分广阔的工程应用前景。

关键词：直流系统保护装置；整定计算平台；自动化1引言直流输电是我国电网实现西电东送、南北互供、大区互联的重要输电方式[1-4]。

截至2011年底，我国已有二十余个直流输电工程投入运行。

十二五期间，我国还将新建包含特高压直流输电在内的十多个直流输电工程，输电总容量超过2.3亿千瓦。

随着直流输电系统在我国电网中的广泛应用，直流系统保护作为直流输电系统安全的第一道防线，重要性不言而喻,工程界和学术界在直流系统保护动作原理以及策略等方面进行了深入的研究[5-15]。

与交流保护类似，直流系统保护在运行中也必须满足可靠性、灵敏性、选择性和速动性的要求，这些要求在很大程度上取决于继电保护整定计算工作的正确开展。

然而，鉴于直流系统保护的特殊性和结构复杂性，到目前为止，整定计算仍然采用了现场试验、模型仿真的方式进行，其中隐藏的误整定因素不容忽视。

因而有必要对直流系统保护的整定计算开展深入的研究。

本文对直流系统保护装置整定计算系统平台进行研究，介绍了该平台总体设计结构以及特色，结合平台的人机交互界面对整定计算的具体流程进行了阐述。

以换流变压器保护RCS-977D 为例，利用该系统平台成功完成了整定计算任务，得到的结果与实际工程数据基本一致，表明本平台实现直流系统保护装置整定计算的可行性和有效性。

本平台可提高直流系统保护装置整定计算自动化水平，为大电网直流系统的安全稳定运行提了坚强的保障。

2直流系统保护装置整定计算平台简介(1)平台总体结构[16-18]图1直流系统保护装置整定计算平台结构图1）系统管理模块对直流输电系统进行管理，包括图形管理、一次系统参数管理、二次系统参数管理、程序设置及用户管理等。

2）整定参数管理模块对换流变压器、交流滤波器和直流滤波器等直流系统保护装置整定计算所需的参数进行管理。

3）故障计算模块进行各种故障计算获得直流系统保护装置整定计算所需的整定预备量。

4）保护装置模板及整定原则自定义模块提供保护装置和整定原则自定义平台，授权用户根据实际需要来进行保护装置和整定计算原则的新建、编辑、删除等自定义工作。

5）结果输出模块实现直流系统保护装置整定计算结果的输出，包括定值算稿和定值单。

6）整定计算模块直流系统保护装置整定计算平台的核心部分，完成自动整定计算工作。

(2) 平台特色1）先进的开发环境本平台的开发采用语言作为基本程序编制语言，使用Microsoft公司的Visual 作为主要的程序开发环境。

该开发环境在图形界面开发和科学计算功能上具有很好的性能和兼容性，是一种较适合开发图形化高级应用软件的开发工具。

2）全面集成化、自动化实现从网络图形的绘制、整定参数管理、故障预备量分析计算、整定计算、定值调整、结果的查询与输出的全面自动化，且全部在统一的界面下完成。

3）采用面向对象的数据结构系统平台所采取的对象模型，使得用户可以非常直观地输入参数、管理不同的直流系统保护装置定值等。

4）开放的数据平台系统采用数据库作为后台的数据平台，在数据库管理和操作上采用ODBC机制实现了与数据库的开放式链接。

通过这个程序接口，能够对不同开发商所提供的数据库进行操作，增强了系统的适应性。

5）数据充分共享应用功能集成于数据库平台统一开发，实现各功能块的有机结合和无缝连接，减少数据冗余，简化数据关系。

6）保护装置模板及整定原则自定义基于ActiveX Scripting技术和Excel电子表格技术[18-19]实现整定计算原则和定值单的自定义，保证系统良好的开放性和不同厂家不同保护原则的使用的通用性。

7）结果输出形式丰富用户既能通过平台提供的表格以传统的模式输出整定计算结果，也可以通过提供的word 文档研究报告的模式输出整定计算结果。

8）系统使用方便用户与系统的交互快捷；系统维护和升级方便。

3直流系统保护装置自动整定计算流程(1) 整定计算前基础工作以换流变压器保护为例，介绍其整定计算前的基本工作。

1）图元模型。

在直流系统保护装置整定计算平台上搭建包括换流变压器在内的整流站(逆变站)相应的图元模型[22]和交流侧定值。

图2 图形管理界面2）建立保护装置模板。

包括该保护装置型号中所有定值项以及相应的整定计算原则。

图3 保护装置模板管理界面3）建立定值单模板。

新建整定计算结果输出的电子表格格式和内容。

图4 保护定值单管理界面(2) 整定计算流程整定计算的基本流程总结如图5所示。

图5 直流系统保护装置装置整定计算流程1）整定参数录入完成换流变压器参数录入工作，包括基本参数和CT、PT参数信息。

2）保护装置实例化产生一个保护装置模板的对象，该对象具有实际的物理意义，与真实的保护装置相对应。

3）定值计算与调整进行整定计算，并在完成后对某些不符合要求的定值进行人工调整。

4）计算结果输出主要以两种形式输出，定值算稿和定值单。

算稿给整定计算人员提供一个详细的结果计算说明；定值单供用户查看以及流转。

4 仿真算例以已经投入使用的实际直流工程（德宝工程）中换流变压器保护RCS-977D(南瑞公司生产)为例进行仿真计算，RCS-977D 的保护配置图和所包含的保护类别[23]分别如图6和表1所示。

CT13——交流侧套管星接CT CT1——交流侧开关CTCT2——交流侧开关CT CT3——阀星侧CT CT4——阀角侧CTCT5——引线差套管星接CT CT6——引线差套管角接CT CT7——交流侧星接绕组差动CT CT8——交流侧角接绕组差动CT CT9——阀星侧绕组差动CT CT10——阀角侧绕组差动CT CT11——星接中性点零序CT CT12——角接中性点零序CT CT14——交流侧套管角接CT图6 RCS-977D 保护配置图 表1 RCS-977D 保护类别编号 保护类别 定值项数 控制字项数1 差动保护 14 112 过激磁保护 28 43 交流侧侧后备保护 57 104 阀侧后备保护 10 4 5饱和保护173整定计算前的基础工作以准备完毕。

在这里就不在赘述。

RCS-977D 换流变保护装置的整定计算基本步骤如图7所示。

图7 RCS-977D 整定计算实例1) 在“管理目录”下选择“厂站/设备管理”，选中下属的“德阳整流站”。

2) 在“一次设备列表”中选择“德阳站极I 换流变Y ”，双击，在变压器“信息窗口”→“保护配置”页面，添加保护装置RCS-977D 。

3) 在“保护装置列表”中选择对应的保护装置型号“RCS -977D”。

4) 单击“计算”，计算该保护装置的所有定值项。

5)根据实际情况，对其中的部分定值将进行调整。

6) 接受当前整定计算结果；选择“生成定值单”和”定值算稿”。

定值单和定值算稿输出界面如图8和图9所示。

图8 RCS-977D 整定计算定值单图9 RCS-977D整定计算算稿整定计算结果与实际工程数据进行对比，所有定值项的整定计算结果与实际整定值基本一致，限于篇幅，这里不再一一列出。

本平台已经推广到国家电网德宝、龙政、江城直流改造工程以及青藏直流工程中，保证了整定计算结果准确性的同时，大大提高了整定计算的效率，减轻整定计算人员的工作量，降低了误整定概率。

5结论本文针对现有直流系统保护装置整定计算大多采用人工整定，工作量大且误整定因素无法忽视的现状，对直流系统保护装置整定计算系统平台进行了研究与开发，以德宝直流工程中RCS-977D换流变压器保护为例进行了仿真计算，表明利用本平台可保证直流系统保护装置整定计算定值的正确性、提高整定计算及定值管理工作的自动化水平。

希冀该平台可为大电网直流系统的安全稳定运行提供坚强的保障，进而取得良好的经济和社会效益。

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