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摘要：为了适应我国电力事业的高速发展，在保护整定方面，国内出现了各种不同的电网保护整定计算软件。计算机保护整定在一定限度内解决了整定效率、准确度及定值管理等问题。笔者进行了相关方面的探讨与分析。
关键词：电力系统；网络拓扑；继电保护整定；定值单
1 网络系统结构
1.1 应用软件模式
应用软件采用B/S、C/S相结合模式，充分发挥两种应用模式各自的优点，避免不足，最大限度满足用户实际应用需要。其中管理、查询及定值单流转功能以B/S模式为主，采用J2EE技术架构；整定计算和定值仿真功能以C/S模式为主。
1.2 网络拓扑示意图
2 数据库系统设计
继电保护整定不同的部门，不同的整定人员对网络结构、参数及定值的修改都是按照权限和管辖区域进行数据统一由集中式数据库服务器进行管理。集中式的数据库管理机制保证了数据的一致性，为调度管辖区域的变更提供方便，同时为其他相关部门提供了方便的资料查询途径。
数据库结构主要定义了五部分，其中包括工程管理、整定计算管理、系统参数管理、绘图图元管理及定值单管理。
3 功能模块的设计
本文设计保护定值管理系统具有系统管理、整定计算、故障计算、定值单在线流转查询管理及整定值的仿真校验功能等，如下图3所示。
3.1 用户管理功能
对用户权限分级、分类，控制不同用户对数据的访问。方便超级用户对其他用户对数据访问权限的修改，以适应机构变化及人员的调整。
3.2 系统管理功能
3.2.1 电网拓扑管理：
可以通过图形化方式创建所关心的电力系统，表达电力系统的拓扑连接关系；可以生成各种常用图形，方便信息的表达和查询。
3.2.2 设备参数管理：
管理电力系统中各种设备的计算用参数。如可直接输入或根据有关参数计算获得故障计算和整定计算所需的各种电气元件设备的正序标幺值、负序标幺值、零序标幺值参数以及多条线路间的零序互感。
3.2.3 运行方式管理
整定计算中应该充分考虑各种运行方式下的组合情况，快速确定参与运行方式组合的系统元件，同时考虑元件之间的约束关系。
3.2.4 查询管理
可以按照一次设备的参数、等值阻抗、最大负荷电流、母线短路容量、保护功能、定值、装置参数、保护类型、分支系数、助增系数来查询打印。
3.3 定值计算功能
3.3.1 线路保护功能的配置
保护功能类型：线路差动保护、相间距离保护、接地距离保护、四段式零序电流保护(含三段式零序电流保护)、阶段式过流保护电流、电流闭锁电压保护、电压闭锁电流保护、电压保护等。
3.3.2 装置保护的配置
保护装置类型功能：变压器主保护、母差保护、变压器后备保护、并联电容器保护、母联(分段)保护等。
3.3.3 自动线路级保护整定
自动整定相间距离保护、自动整定接地距离保护、自动整定四段式零序电流保护、自动整定阶段式电流保护、电流电压保护、电压闭锁电流保护、电流闭锁电压保护、线路纵差保护。自动整定过程可以不需要人工干预，软件自动搜索各保护、按照软件预定的整定原则自动计算、自动出整定结果。
3.3.4 手动线路级保护整定
手动整定相间距离、手动整定接地距离、手动整定四段式零序电流保护、手动整定阶段式电流保护、线路纵差保护。手动整定允许用户充分干预整定的过程，对整定原则选择，相邻线路选择，配合整定段选择用户可自行给定。
3.3.5 自动装置级整定
整定的保护内容主要包括变压器主保护、变压器高后备保护、变压器低后备保护、母线差动保护、断路器失灵保护、母线充电保护、母线过流保护、母线CT断线保护、串联补偿电容器保护、自动重合闸、高压电抗器保护、并联补偿电容器保护、站用变保护等。
3.3.6 手动装置级整定
鉴于装置整定的很多定值项为固定定值，手动装置整定是对自动整定过程的补充，给用户保留了极大的干预能力，可根据用户设定的整定参数计算，获得参考结果，最后定值可由用户修改确定。
3.3.7 整定原则
整定原则是整定计算软件的核心部分。整定原則的制定是否合理，将直接影响整定计算结果的正确性和整定计算软件的适应性。在整定原则的实现上，部颁规程是整定计算的基本准则，但是各电网从自己的实际出发，往往都有一些特别的处理方法。整定原则应具有开放性，可由用户自定义填加、编辑及修改整定原则，以适应特殊配合方式的要求。
3.3.8 计算书的自动生成和管理功能
自动整定和手动整定的整定过程都自动记录到计算书中，可以查看当前计算书、保存、载入计算书、打印计算书。手动整定中，计算书同步显示，能清楚地看到每步操作的记录。
3.3.9 定值单的自动生成功能
在新建保护装置类型时，系统自动提供装置定值单的模板(用户可以对该模板自定义修改)当整定完毕，进入查看某保护装置参数时，可以根据上述定值单模板填写定值项的整定值自动生成定值单。
3.4 故障计算功能
故障计算是整定计算的基础，为了满足保护整定人员对故障计算量的需要，在整定计算模块中可单独查看或进行故障计算。
3.4.1 故障计算类型
单相接地、两相接地、两相相间短路、三相相间短路、非全相故障、各电压等级复故障及各母线的短路容量。
3.4.2 故障计算量
(1)网络等值计算：对电网进行多点等值，计算各母线的自阻抗及互阻抗。
(2)整定预备量计算：自动进行运行方式组合，计算整定所需的各种最大、最小值，分支系数等量。
(3)短路曲线计算：可绘制线路的短路曲线。
(4)母线总阻抗计算：自动进行方式组合，计算系统最大、最小正、零序总阻抗；
(5)在大运行方式、小运行方式及自定义方式下，计算各支路序电流、相电流或母线序电压、相电压，包括标幺值、有名值。
3.5 定值单管理功能
定值单管理系统与整定及故障计算模块之间交互配合充分，实现定值单内容、形式和流转流程的完全自定义。能够根据整定计算程序的计算结果自动生成定值单，并且对定值单的审核、修改和执行流程实现了网络化控制，可以方便地支持定值单的WEB显示和发布。具体工作流程见图6和图7。
3.5.1 定值单状态管理
能对定值单按照“草拟”、“待执行”、“已执行”、“作废”四种状态进行状态管理，完成定值单状态转换、分类查询和打印功能，并可查阅各定值单对应的装置型号、保护对象、定值单编号、定值单并能按变电站统一管理等。
3.5.2 定值单流转
(1)定值单管理在WEB显示和发布中实现区域化管理。例如从电业局主页专业实时系统中进入定值单WEB页面，要显示地调及各县调控件，按照管辖区域进入各自管理页面。
(2)计算人在整定计算软件中生成定值单后，定值单状态为草拟状态，计算人签字，进入审核流程，审核流程进行完后签字，进入审批流程，审批完成，签字盖保护定值专用章以后，定值单进入待执行状态。该过程中如发现问题，由相应人员将相关定值单附相应原因发回计算人重新编制。如有其他原因，该定值单不能继续流转，由审批人员直接将该定值单打入作废库，并标记已作废。
(3)定值单进入待执行状态后，自动生成PDF格式文件，并挂在电业局主页专业实时系统中，可由调度、生技部、修试所、变电站(监控)及所需部门被指定授予权限人员在线查询、下载、保存及打印；调度、变电站(监控)等部门收到定值单后，自动回执给保护整定人员一份已收到信息。
(4)调度班在定值单执行条件许可后，以调令形式下达执行命令。如定值单执行完毕，执行人签字及执行时间后，调度班发令人签字，并将定值单状态改为已执行。如执行过程中发现问题，由调度人员将相关定值单并附相应原因发回给审批人。
(5)已执行定制单进入运行定值单查询库(各相关部门、变电站、监控按权限可在线查询、打印)，相同装置或线路原定值单自动进入作废定值单历史库，并标记已作废。进入作废定值单历史库定值单保存一年，保护整定人员可查询、打印、编辑、删除作废定值单。
(6)定值单管理模块应实现各部门之间的交流平台，从而能够实时地反应对定值反馈的问题。定值单管理模块还应实现与各部门(调度、生技部、基建部、修试所、变电站及监控)之间其它文件的交换功能。
3.5.3 文档加密
建立系统的安全模式，通过关键网络安全技术的实现过程，保证信息的机密性、完整性、系统访问的抗抵赖性，从而形成对系统的多级防护。
3.5.4 定值单在线查询
继电保护整定通知单文档挂在电业局主页调度系统网页中，可由调度、生技部、修试所、变电站(监控)在线查询、下载、保存及打印；具体能够通过变电站名称、电压等级、通知单编号、装置型号、设备名称，执行状态等关键词来查询。
3.6 定值仿真校验功能
能够在某母线或某线路设置任意类型的故障，根据用户的设置可以搜索全网或局部保护功能动作情况。根据开关动作情况，形成仿真报告。报告中对开关的误动和拒动进行报告，并给出分析结果。为用户提供定值可靠性的依据。
4 结束语
保护定值除了对调度、继保和变电站(监控)有直接关系外，其他一些相关部门有时也要了解现场执行定值情况，这些部门查询定值困难，给保护定值的交互监督带来不便。本文从未来电力调度系统趋势，提出了基于网络的电力调度继电保护定值整定系统，为管辖区域重新划分提供方便的保护整定管理机制，网络定值传递改变了目前定值管理不统一，定值传递落后的局面。此系统已经在电力系统中应用。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
关键词：电力系统；网络拓扑；继电保护整定；定值单
1 网络系统结构
1.1 应用软件模式
应用软件采用B/S、C/S相结合模式，充分发挥两种应用模式各自的优点，避免不足，最大限度满足用户实际应用需要。其中管理、查询及定值单流转功能以B/S模式为主，采用J2EE技术架构；整定计算和定值仿真功能以C/S模式为主。
1.2 网络拓扑示意图
2 数据库系统设计
继电保护整定不同的部门，不同的整定人员对网络结构、参数及定值的修改都是按照权限和管辖区域进行数据统一由集中式数据库服务器进行管理。集中式的数据库管理机制保证了数据的一致性，为调度管辖区域的变更提供方便，同时为其他相关部门提供了方便的资料查询途径。
数据库结构主要定义了五部分，其中包括工程管理、整定计算管理、系统参数管理、绘图图元管理及定值单管理。
3 功能模块的设计
本文设计保护定值管理系统具有系统管理、整定计算、故障计算、定值单在线流转查询管理及整定值的仿真校验功能等，如下图3所示。
3.1 用户管理功能
对用户权限分级、分类，控制不同用户对数据的访问。方便超级用户对其他用户对数据访问权限的修改，以适应机构变化及人员的调整。
3.2 系统管理功能
3.2.1 电网拓扑管理：
可以通过图形化方式创建所关心的电力系统，表达电力系统的拓扑连接关系；可以生成各种常用图形，方便信息的表达和查询。
3.2.2 设备参数管理：
管理电力系统中各种设备的计算用参数。如可直接输入或根据有关参数计算获得故障计算和整定计算所需的各种电气元件设备的正序标幺值、负序标幺值、零序标幺值参数以及多条线路间的零序互感。
3.2.3 运行方式管理
整定计算中应该充分考虑各种运行方式下的组合情况，快速确定参与运行方式组合的系统元件，同时考虑元件之间的约束关系。
3.2.4 查询管理
可以按照一次设备的参数、等值阻抗、最大负荷电流、母线短路容量、保护功能、定值、装置参数、保护类型、分支系数、助增系数来查询打印。
3.3 定值计算功能
3.3.1 线路保护功能的配置
保护功能类型：线路差动保护、相间距离保护、接地距离保护、四段式零序电流保护(含三段式零序电流保护)、阶段式过流保护电流、电流闭锁电压保护、电压闭锁电流保护、电压保护等。
3.3.2 装置保护的配置
保护装置类型功能：变压器主保护、母差保护、变压器后备保护、并联电容器保护、母联(分段)保护等。
3.3.3 自动线路级保护整定
自动整定相间距离保护、自动整定接地距离保护、自动整定四段式零序电流保护、自动整定阶段式电流保护、电流电压保护、电压闭锁电流保护、电流闭锁电压保护、线路纵差保护。自动整定过程可以不需要人工干预，软件自动搜索各保护、按照软件预定的整定原则自动计算、自动出整定结果。
3.3.4 手动线路级保护整定
手动整定相间距离、手动整定接地距离、手动整定四段式零序电流保护、手动整定阶段式电流保护、线路纵差保护。手动整定允许用户充分干预整定的过程，对整定原则选择，相邻线路选择，配合整定段选择用户可自行给定。
3.3.5 自动装置级整定
整定的保护内容主要包括变压器主保护、变压器高后备保护、变压器低后备保护、母线差动保护、断路器失灵保护、母线充电保护、母线过流保护、母线CT断线保护、串联补偿电容器保护、自动重合闸、高压电抗器保护、并联补偿电容器保护、站用变保护等。
3.3.6 手动装置级整定
鉴于装置整定的很多定值项为固定定值，手动装置整定是对自动整定过程的补充，给用户保留了极大的干预能力，可根据用户设定的整定参数计算，获得参考结果，最后定值可由用户修改确定。
3.3.7 整定原则
整定原则是整定计算软件的核心部分。整定原則的制定是否合理，将直接影响整定计算结果的正确性和整定计算软件的适应性。在整定原则的实现上，部颁规程是整定计算的基本准则，但是各电网从自己的实际出发，往往都有一些特别的处理方法。整定原则应具有开放性，可由用户自定义填加、编辑及修改整定原则，以适应特殊配合方式的要求。
3.3.8 计算书的自动生成和管理功能
自动整定和手动整定的整定过程都自动记录到计算书中，可以查看当前计算书、保存、载入计算书、打印计算书。手动整定中，计算书同步显示，能清楚地看到每步操作的记录。
3.3.9 定值单的自动生成功能
在新建保护装置类型时，系统自动提供装置定值单的模板(用户可以对该模板自定义修改)当整定完毕，进入查看某保护装置参数时，可以根据上述定值单模板填写定值项的整定值自动生成定值单。
3.4 故障计算功能
故障计算是整定计算的基础，为了满足保护整定人员对故障计算量的需要，在整定计算模块中可单独查看或进行故障计算。
3.4.1 故障计算类型
单相接地、两相接地、两相相间短路、三相相间短路、非全相故障、各电压等级复故障及各母线的短路容量。
3.4.2 故障计算量
(1)网络等值计算：对电网进行多点等值，计算各母线的自阻抗及互阻抗。
(2)整定预备量计算：自动进行运行方式组合，计算整定所需的各种最大、最小值，分支系数等量。
(3)短路曲线计算：可绘制线路的短路曲线。
(4)母线总阻抗计算：自动进行方式组合，计算系统最大、最小正、零序总阻抗；
(5)在大运行方式、小运行方式及自定义方式下，计算各支路序电流、相电流或母线序电压、相电压，包括标幺值、有名值。
3.5 定值单管理功能
定值单管理系统与整定及故障计算模块之间交互配合充分，实现定值单内容、形式和流转流程的完全自定义。能够根据整定计算程序的计算结果自动生成定值单，并且对定值单的审核、修改和执行流程实现了网络化控制，可以方便地支持定值单的WEB显示和发布。具体工作流程见图6和图7。
3.5.1 定值单状态管理
能对定值单按照“草拟”、“待执行”、“已执行”、“作废”四种状态进行状态管理，完成定值单状态转换、分类查询和打印功能，并可查阅各定值单对应的装置型号、保护对象、定值单编号、定值单并能按变电站统一管理等。
3.5.2 定值单流转
(1)定值单管理在WEB显示和发布中实现区域化管理。例如从电业局主页专业实时系统中进入定值单WEB页面，要显示地调及各县调控件，按照管辖区域进入各自管理页面。
(2)计算人在整定计算软件中生成定值单后，定值单状态为草拟状态，计算人签字，进入审核流程，审核流程进行完后签字，进入审批流程，审批完成，签字盖保护定值专用章以后，定值单进入待执行状态。该过程中如发现问题，由相应人员将相关定值单附相应原因发回计算人重新编制。如有其他原因，该定值单不能继续流转，由审批人员直接将该定值单打入作废库，并标记已作废。
(3)定值单进入待执行状态后，自动生成PDF格式文件，并挂在电业局主页专业实时系统中，可由调度、生技部、修试所、变电站(监控)及所需部门被指定授予权限人员在线查询、下载、保存及打印；调度、变电站(监控)等部门收到定值单后，自动回执给保护整定人员一份已收到信息。
(4)调度班在定值单执行条件许可后，以调令形式下达执行命令。如定值单执行完毕，执行人签字及执行时间后，调度班发令人签字，并将定值单状态改为已执行。如执行过程中发现问题，由调度人员将相关定值单并附相应原因发回给审批人。
(5)已执行定制单进入运行定值单查询库(各相关部门、变电站、监控按权限可在线查询、打印)，相同装置或线路原定值单自动进入作废定值单历史库，并标记已作废。进入作废定值单历史库定值单保存一年，保护整定人员可查询、打印、编辑、删除作废定值单。
(6)定值单管理模块应实现各部门之间的交流平台，从而能够实时地反应对定值反馈的问题。定值单管理模块还应实现与各部门(调度、生技部、基建部、修试所、变电站及监控)之间其它文件的交换功能。
3.5.3 文档加密
建立系统的安全模式，通过关键网络安全技术的实现过程，保证信息的机密性、完整性、系统访问的抗抵赖性，从而形成对系统的多级防护。
3.5.4 定值单在线查询
继电保护整定通知单文档挂在电业局主页调度系统网页中，可由调度、生技部、修试所、变电站(监控)在线查询、下载、保存及打印；具体能够通过变电站名称、电压等级、通知单编号、装置型号、设备名称，执行状态等关键词来查询。
3.6 定值仿真校验功能
能够在某母线或某线路设置任意类型的故障，根据用户的设置可以搜索全网或局部保护功能动作情况。根据开关动作情况，形成仿真报告。报告中对开关的误动和拒动进行报告，并给出分析结果。为用户提供定值可靠性的依据。
4 结束语
保护定值除了对调度、继保和变电站(监控)有直接关系外，其他一些相关部门有时也要了解现场执行定值情况，这些部门查询定值困难，给保护定值的交互监督带来不便。本文从未来电力调度系统趋势，提出了基于网络的电力调度继电保护定值整定系统，为管辖区域重新划分提供方便的保护整定管理机制，网络定值传递改变了目前定值管理不统一，定值传递落后的局面。此系统已经在电力系统中应用。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看