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110 kV電網(wǎng)計算機(jī)整定計算新方案

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110 kV電網(wǎng)計算機(jī)整定計算新方案

摘 要 根據(jù)110 kV電網(wǎng)的變化以及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出了110 kV電網(wǎng)計算機(jī)整定計算的新方案——準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式,介紹了該方案總體設(shè)計、實施條件及各模塊的功能,并指出簡單的數(shù)學(xué)模型、友好的用戶界面、靈活的輸入輸出是110 kV電網(wǎng)計算機(jī)整定計算軟件的開發(fā)方向。

關(guān)鍵詞 110 kV電網(wǎng) 整定計算 準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式 計算機(jī)

Abstract According to the changes in 110 kV power network configuration and the development of computer technology,this paper presents a new scheme for computer-based setting calculation of 110 kV power networks,i.e,the quasi-expert-system mode.The overall design and the modules of the scheme are introduced.The advantages of the scheme in terms of simple mathematical models,friendly man-machine interface and flexible input/output are indicated as well.
Key words 110 kV power network,setting calculation,quasi-expert-system mode,computer

  110 kV電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計算是一項十分復(fù)雜的技術(shù)工作。它要求按照一定的整定計算原則,以電網(wǎng)的短路電流計算為基礎(chǔ),進(jìn)行大量反復(fù)的定值計算、比較和篩選,工作量很大。因此,怎樣把整定計算人員從繁雜的計算中解放出來,成為許多專家學(xué)者和技術(shù)人員追求的目標(biāo)。計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展使實現(xiàn)這個目標(biāo)有了技術(shù)支持。

  從70年代后期,計算機(jī)整定計算的開發(fā)工作就開始了。由于短路電流計算的理論基礎(chǔ)雄厚,數(shù)學(xué)模型成熟,因此在80年代用計算機(jī)進(jìn)行短路電流計算得到了普及。之后在短路電流計算的基礎(chǔ)上,沿用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)法的基本模式,開發(fā)了一些整定計算軟件,這些軟件在一部分220 kV電網(wǎng)中的應(yīng)用有了一些成功的經(jīng)驗,而對于110 kV電網(wǎng),到目前為止,還沒有比較成熟的軟件。這主要是由于220 kV及以上電壓等級的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)范,相應(yīng)的繼電保護(hù)整定計算能夠用規(guī)范的數(shù)學(xué)方法描述;而110 kV電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)不規(guī)范,如有短線群、T接線、小電源等,這樣在110 kV電網(wǎng)的整定計算中既有用數(shù)學(xué)方法描述的確定性問題,也有大量需要用人的經(jīng)驗才能處理的問題。要解決這些問題,就要用到專家系統(tǒng)的一些基本方法,建立可修改的規(guī)則庫,整定人根據(jù)整定時的具體情況使用這些規(guī)則,建立一定的邏輯關(guān)系,邏輯關(guān)系一旦建立,無論系統(tǒng)的其他參數(shù)如何變化,整定計算都可能自動完成。由于其邏輯關(guān)系的建立需要一定的人工干預(yù),因此我們稱這種方法為準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式的計算機(jī)整定計算。

1 整定計算的條件

  以往的整定計算軟件在開發(fā)的時候,我國的大多數(shù)110 kV電網(wǎng)還是環(huán)網(wǎng)運(yùn)行,這些軟件充分考慮了220 kV電網(wǎng)同110 kV環(huán)網(wǎng)之間電磁環(huán)的存在對保護(hù)整定的影響,并因此增加了軟件的復(fù)雜程度,降低了其靈活性。這些軟件對于110 kV電網(wǎng)保護(hù)的整定不規(guī)范、失配點(diǎn)多、非常規(guī)整定多的問題沒有重視,大大降低了計算出的結(jié)果的實用價值。另外受軟件開發(fā)平臺的限制,開發(fā)者在人機(jī)界面的方便程度考慮較少,使得人工干預(yù)非常煩瑣,費(fèi)時費(fèi)力,不得不棄而不用。

  準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式的計算機(jī)整定計算能夠解決以往的軟件應(yīng)用到110 kV電網(wǎng)時所遇到的問題,其主要依據(jù)有兩點(diǎn):110 kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。

1.1 110 kV電網(wǎng)形成單電源的輻射結(jié)構(gòu),簡化了整定計算

  隨著220 kV的主輸電網(wǎng)絡(luò)的形成,原來的110 kV環(huán)網(wǎng)得以解環(huán)運(yùn)行,從而形成了以220 kV變電站為中心電源的輻射型結(jié)構(gòu)的分區(qū)網(wǎng)絡(luò),使得110 kV的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)大大地簡化。由于不再考慮電磁環(huán),也使得110 kV電網(wǎng)的整定計算軟件的開發(fā)思路發(fā)生了重大改變。解環(huán)運(yùn)行之后,分區(qū)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較以前減少了許多,各電力元件之間的保護(hù)配合關(guān)系變得非常簡單,如果仍沿用節(jié)點(diǎn)方程的方法進(jìn)行整定計算,一方面將簡單問題復(fù)雜化,另一方面仍不能解決短線群、T接線、小電源的問題。準(zhǔn)專家模式是將電力元件的所有的整定配合關(guān)系歸納為相應(yīng)的用計算公式表示的規(guī)則(由于不存在電磁環(huán),這些規(guī)則的數(shù)目及復(fù)雜程度都大大降低),然后由整定人選擇所整定的電力元件的整定規(guī)則。這種模式簡單、直觀,對整定計算全過程可進(jìn)行有效的控制。

1.2 計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為新模式提供強(qiáng)大的技術(shù)支持

  最早進(jìn)行整定計算軟件的開發(fā)大約是在七八十年代,現(xiàn)在計算機(jī)軟硬件的技術(shù)水平同當(dāng)時相比不可同日而語。當(dāng)時編制軟件最先要考慮的是軟件的運(yùn)行速度以及數(shù)據(jù)的存儲容量,其次才是用戶界面,而以目前的計算機(jī)技術(shù)水平,對于編制這種規(guī)模的軟件,其運(yùn)算速度及數(shù)據(jù)存儲容量可以不予考慮,因此其重點(diǎn)應(yīng)該是良好的用戶界面。準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式完全在系統(tǒng)一次圖形界面上完成參數(shù)數(shù)據(jù)的輸入、計算過程的控制、計算結(jié)果的輸出,大大降低了使用者掌握軟件的難度,不經(jīng)培訓(xùn)就可以方便地使用。

2 整定計算的實施方案

2.1 方案總體設(shè)計

  該方案由以下幾個模塊組成:電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊、參數(shù)數(shù)據(jù)輸入模塊、短路電流計算模塊、整定計算規(guī)則模塊、整定計算模塊、ODBC接口模塊?傮w設(shè)計原理如圖1所示。(圖略)

圖1 準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式整定計算方案總體設(shè)計原理圖

  由圖1可以看出,整定計算的全過程都是在系統(tǒng)一次圖形的界面下完成,不需要使用者對底層進(jìn)行操作。在專用的電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊下,一次圖一旦繪好,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就建成,結(jié)構(gòu)中各單元同系統(tǒng)各元件一一對應(yīng),這種對應(yīng)是由軟件完成,毋需人工干預(yù);參數(shù)數(shù)據(jù)庫、短路電流數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫都是整定計算的數(shù)據(jù)源,其中參數(shù)數(shù)據(jù)庫、短路電流數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)一次結(jié)構(gòu)緊密相關(guān),當(dāng)系統(tǒng)一次結(jié)構(gòu)變化后,這兩個數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容相應(yīng)修改。整定規(guī)則庫則完全獨(dú)立,其修改、補(bǔ)充等操作單獨(dú)進(jìn)行。

2.2 功能模塊介紹

2.2.1 電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊

  電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊是一個面向?qū)ο蟮碾娋W(wǎng)繪圖工具,能夠支持全屏幕動態(tài)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(jìn)行系統(tǒng)一次網(wǎng)絡(luò)圖的繪制,各圖元通過定義形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),性能優(yōu)良且操作方便。除了具有圖形編輯軟件的一般功能外,它的最大特點(diǎn)在于可以無隙地嵌入數(shù)據(jù)庫和保護(hù)整定計算模塊

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