继电保护定值安全性和灵敏性检测系统的制作方法
【专利摘要】一种电力系统【技术领域】的继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，包括：分别与变电站SV、GOOSE、MMS网相连并接收保护整定值、SV及GOOSE报文的嵌入式扰动记录装置和设置于电网调度端且通过电力调度数据网络接收保护整定值、COMTRADE文件以及扰动事件简报的后台系统；本发明即通过获取电网实际扰动数据，评估该扰动数据波及的保护定值安全性和灵敏性，实现离线短路电流计算结果的在线评估。
【专利说明】继电保护定值安全性和灵敏性检测系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力系统【技术领域】的继电保护定值安全裕度评估技术，具体是一 种基于电网扰动数据的继电保护定值安全性和灵敏性检测系统。
【背景技术】
[0002] 长期以来继电保护整定计算一直采取离线电网参数模型，离线短路电流计算程 序，由此获取的短路电流计算值作为继电保护整定参数设定的依据。基于离线计算获取保 护整定值所假设的系统方式与电网实际运行状态有较大差异，一般通过大小运行方式的设 定作为短路电流计算的前提条件，即大方式作为保护安全性计算的边界条件（又称为保 护不误动的临界点），小方式作为保护灵敏性计算的假设条件（又称为保护不拒动的临界 点）。长期以来继电保护【技术领域】一直在寻求一种在线校核保护整定值的方法，以评估基于 离线计算获取的保护整定值与实际电网故障所产生故障电流的差异，且这种差异是否会影 响保护整定值的安全性（保护整定值范围外可靠不动作）和灵敏性（保护整定值范围内可 靠动作）。
[0003] 电网扰动数据基本可以分为：①断路器跳闸扰动、②频率变化扰动、③电压变化扰 动、④电流/电压不平衡度扰动等，由于一般记录扰动数据的故障录波系统启动非常灵敏， 电网运行过程中存在大量的这种扰动数据，可以有效地用于在线校核保护整定值的安全性 和灵敏性。有助于及时发现基于离线整定计算保护装置整定值的不合理处，有效控制保护 隐性故障发生的几率，提高电网运行的安全性。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种继电保护定值安全性和灵敏性检 测系统，即通过获取电网实际扰动数据，评估该扰动数据波及的保护定值安全性和灵敏性， 实现离线短路电流计算结果的在线评估。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0006] 本发明涉及一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，包括：分别与变电站 SV、GOOSE、MMS网相连并接收保护整定值、SV报文以及GOOSE报文的嵌入式扰动记录装置 和设置于电网调度端且通过电力调度数据网络接收保护整定值、C0MTRADE文件以及扰动事 件简报的后台系统。
[0007] 所述的嵌入式扰动记录装置包括：网络通信模块、数据处理模块、扰动检测模块和 数据存储模块，其中：网络通信模块的SV网口、GOOSE网口以及丽S网分别各自接收SV、 G000SE报文和保护整定值，并将其中的SV、G00SE报文输出至数据处理模块，将其中的SV、 G00SE报文及保护整定值输出至数据存储模块；数据处理模块将SV、G00SE报文解析成采 样值及S0E(Sequen Ce Of Event，事件量）并分别输出至数据存储模块及扰动检测模块； 扰动检测模块依据预先确定的扰动检测原则对采样值及S0E进行扰动检测判别，并据此 确定扰动起始时刻，此外扰动检测模块依据人工设置的扰动数据时间窗，形成扰动事件的 COMTRADE文件及扰动事件简报并输出至数据存储模块。
[0008] 所述的后台系统包括：人机接口模块、图形展示模块、后台通信模块、定值评估模 块和后台数据库，其中：人机接口模块以人工方式建立电网拓扑图、保护配置、保护整定值， 并计算模板信息后输出至后台数据库；图形展示模块调用后台数据库并实现电网网络拓 扑、保护配置、整定值评估结果的图形化展示；后台通信模块通过电力调度数据网络络将来 自嵌入式扰动记录装置的保护整定值、COMTRADE文件以及扰动事件简报分别输出至定值 评估模块和后台数据库；定值评估模块通过人工方式或依据保护整定原则确定需评估安全 性和灵敏性的保护范畴、解析扰动文件获取计算所需模拟量，并依据被评估保护的整定原 理及调用后台数据库的被评估保护计算模板，进行基于扰动数据保护范畴的计算，将计算 结果与从后台数据库中调用被评估保护的整定值进行比较，再将评估结果输出至后台数据 库。
[0009] 本发明涉及上述系统的实现方法，包括以下步骤：
[0010] 1)扰动记录装置获取扰动数据形成扰动事件简报，启动保护定值评估流程；
[0011] 2)后台系统依据扰动事件简报并结合继电保护整定原则，确定扰动事件波及的范 畴及需评估整定值安全性和灵敏性的保护范畴；
[0012] 3后台系统调用被评估保护相关定值，采用基于COMTRADE格式的扰动文件所形成 的模拟量信息，依据被评估保护的动作原理进行基于扰动数据的保护动作覆盖范围计算；
[0013] 4)后台系统将计算结果与被评估保护定值进行比对，获取被评估保护整定值在该 扰动状况下的安全性和灵敏性，由此，完成基于扰动数据的保护整定值在线评估。 技术效果
[0014] 由于本发明是基于电网实际运行参数实现对离线整定计算方式下获取的保护定 值在线校核，构成对于离线模式获取保护定值方案的有效补充。由于在线评估流程的启动 基于电网实际扰动，因此，具有对于保护评估范畴的自适应特征。本发明能有效发现保护整 定值不合理构成的隐性故障风险，提供继电保护系统抗风险能力，为电网的安全运行提供 可靠保障。
[0015] 与现有技术相比，本发明基于电网实际扰动数据实现对于保护整定值安全性和灵 敏性的在线评估，构成基于离线计算保护整定值方法的重要补充，可实现保护定值评估范 畴基于电网扰动的自适应特征，能有效发现继电保护整定值不合理构成的隐性故障风险， 提高继电保护系统抗风险能力，为电网的安全运行提供可靠保障。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为本发明结构示意图。
[0017] 图2为实施例流程示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例1
[0019] 如图1所示，本实施例包括：分别与变电站SV、G00SE、丽S网相连并接收保护整定 值、SV及GOOSE报文的嵌入式扰动记录装置和设置于电网调度端，且通过电力调度数据网 络接收保护整定值、C0MTRADE文件及扰动事件简报的后台系统。
[0020] 如图1所示，所述的嵌入式扰动记录装置包括：网络通信模块、数据处理模块、扰 动检测模块和数据存储模块；所述的后台系统包括：人机接口模块、图形展示模块、后台通 信模块、定值评估模块和后台数据库，其中 ：
[0021] 所述的网络通信模块包括：网络通信单元和数据传输单元，其中：网络通信单元 分别经SV网口及GOOSE网口，获取SV及GOOSE报文，经丽S网口获取保护整定值，输出至数 据传输单元；数据传输单元将SV及G00SE报文输出至数据处理模块，将SV及G00SE报文、 保护整定值输出至数据存储模块；
[0022] 所述的数据处理模块将SV报文处理成采样值，将G00SE报文处理成S0E，并将报文 处理结果分别输出至数据存储模块及扰动检测模块；
[0023] 所述的扰动检测模块包括：参数配置单元、扰动检测单元、报告形成单元；其中参 数配置单元接收来自网络通信单元的参数配置信息，输出至扰动检测单元；扰动检测单元 接收来自数据处理模块的采样值及S0E，依据事先确定的数据处理机制，实现采样值及S0E 的扰动检测判别，并将处理结果输出至报告形成单元；报告形成单元依据来自参数配置单 元的扰动数据时间窗（含扰动前、扰动后），及扰动检测单元的数据处理结果，形成扰动事 件的C0MTRADE文件及扰动事件简报，输出至数据存储模块。
[0024] 所述的数据存储模块分别接收来自网络通信模块的SV、G00SE报文及来自MMS网 络的保护整定值、来自数据处理模块的采样值及S0E、扰动检测模块的扰动事件文件及扰动 事件简报、来自网络通信模块对于所存储数据的调用命令，并保存存储数据调用命令。
[0025] 所述的人机接口模块以人工方式建立电网拓扑图、保护配置、保护整定值，并计算 模板信息并输出至数据存储模块。
[0026] 所述的图形展示模块包括：数据调用单元和图形展示单元，其中：数据调用单元 接收来自人机接口模块的指令，调用数据存储模块所保存的信息，输出至图形展示单元；图 形展示单元以可视化技术，实现电网网络拓扑、保护配置、整定值评估结果信息的图形化展 /_J、1 〇
[0027] 所述的后台通信模块包括：后台通信单元和后台数据单元，其中：后台通信单元 通过电力调度数据网络络，实现与变电站嵌入式扰动记录装置的信息交互，如获取扰动数 据、保护整定值等，并送后台数据单元；后台数据单元将获取的扰动数据、保护整定值等输 出至定值评估模块和数据存储模块。
[0028] 所述的定值评估模块包括：扰动解析单元、数值计算单元和评估比较单元，其中： 扰动解析单元接收来自网络通信模块的扰动事件数据，解析为扰动事件信息及计算所需模 拟量；通过人工确定或依据扰动事件信息及保护整定原则确定需评估安全裕度的保护范 畴，并将计算所需模拟量一并输出至数值计算单元；数值计算单元依据所需评估的保护及 计算所需模拟量，按照被评估保护的整定原理，及调用数据存储模块的被评估保护计算模 板，进行基于扰动数据保护范畴的计算，并将计算结果输出至评估比较单元；评估比较单元 接收计算结果，并从数据存储模块中调用被评估保护的整定值进行比较，获得被评估保护 的整定值安全性和灵敏性评估结果，将评估结果输出至数据存储模块。
[0029] 所述的后台数据库分别接收来自人机接口模块、网络通信模块、定值评估模块的 电网网络拓扑、保护配置、计算模板、整定值评估结果信息所传输的数据，并支持人机接口 模块对于所存储数据的调用指令。
[0030] 由此，完成基于电网实际扰动数据实现对于保护整定值的安全裕度的在线评估， 提高继电保护系统抗风险能力，为电网的安全运行提供可靠保障。
[0031] 如图2所示，本系统通过以下方式进行工作：
[0032] S100 :嵌入式智能处理装置依据扰动判别原则形成扰动事件简报，构成扰动触发 事件，上送电网调度端后台系统。
[0033] 所述的扰动判别原则包括：
[0034] ①断路器跳闸：通过录波通道中的断路器跳闸响应事件即S0E对应的跳闸事件时 亥IJ，确定断路器跳闸事件；
[0035] ②频率变化：通过频率变化量判别元件及频率变化率判别元件（频率越限判据： f彡Fh，或f < F1，频率变化率判据：df/dt > drFh)，确定频率变化扰动事件；
[0036] ③电压变化：通过电压变化量判别元件及电压变化率判别元件（相电压突变判 据
【权利要求】
1. 一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征在于，包括：分别与变电站sv、 GOOSE、丽S网相连并接收保护整定值、SV及GOOSE报文的嵌入式扰动记录装置和设置于电 网调度端且通过电力调度数据网络接收保护整定值、C0MTRADE文件以及扰动事件简报的后 台系统； 所述的嵌入式扰动记录装置包括：网络通信模块、数据处理模块、扰动检测模块和数据 存储模块，其中：网络通信模块的SV网口、GOOSE网口以及丽S网分别各自接收SV、G000SE 报文和保护整定值，并将其中的SV、GOOSE数据输出至数据处理模块，将其中的SV、GOOSE报 文及保护整定值输出至数据存储模块；数据处理模块将SV、G00SE报文处理成采样值及S0E 并分别输出至数据存储模块及扰动检测模块；扰动检测模块依据预先确定的扰动检测原则 对采样值及S0E进行扰动检测判别，并据此确定扰动起始时刻，此外扰动检测模块依据人 工设置的扰动数据时间窗，形成扰动事件的C0MTRADE文件及扰动事件简报并输出至数据 存储模块； 所述的后台系统包括：人机接口模块、图形展示模块、后台通信模块、定值评估模块和 后台数据库，其中：人机接口模块以人工方式建立电网拓扑图、保护配置、保护整定值，并计 算模板信息后输出至后台数据库；图形展示模块调用后台数据库并实现电网网络拓扑、保 护配置、整定值评估结果的图形化展示；后台通信模块通过电力调度数据网络络将来自嵌 入式扰动记录装置的保护整定值、C0MTRADE文件以及扰动事件简报分别输出至定值评估模 块和后台数据库；定值评估模块通过人工方式或依据保护整定原则确定需评估安全性和灵 敏性的保护范畴、解析扰动文件获取计算所需模拟量，并依据被评估保护的整定原理及调 用后台数据库的被评估保护计算模板，进行基于扰动数据保护范畴的计算，将计算结果与 从后台数据库中调用被评估保护的整定值进行比较，再将评估结果输出至后台数据库。
2. 根据权利要求1所述的继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征是，所述的 网络通信模块包括：网络通信单元和数据传输单元，其中：网络通信单元分别经SV网口及 GOOSE网口，获取SV、GOOSE报文，经MMS网口获取保护整定值，输出至数据传输单元；数据 传输单元将SV、G00SE报文输出至数据处理模块，将SV、G00SE报文、保护整定值输出至数据 存储模块。
3. 根据权利要求1所述的继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征是，所述的 数据处理模块将SV报文处理成采样值，将GOOSE报文处理成S0E，并将报文处理结果分别输 出至数据存储模块及扰动检测模块。
4. 根据权利要求1所述的继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征是，所述的 扰动检测模块包括：参数配置单元、扰动检测单元、报告形成单元；其中参数配置单元接收 来自网络通信单元的参数配置信息，输出至扰动检测单元；扰动检测单元接收来自数据处 理模块的采样值及S0E，依据事先确定的数据处理机制，实现采样值及S0E的扰动检测判 另IJ，并将处理结果输出至报告形成单元；报告形成单元依据来自参数配置单元的扰动数据 时间窗，及扰动检测单元的数据处理结果，形成扰动事件的C0MTRADE文件及扰动事件简 报，输出至数据存储模块。
5. 根据权利要求1所述的继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征是，所述的 数据存储模块分别接收来自网络通信模块的SV、G00SE报文及来自MMS网络的保护整定值、 来自数据处理模块的采样值及S0E、扰动检测模块的扰动事件文件及扰动事件简报、来自网 络通信模块对于所存储数据的调用命令，并保存存储数据调用命令。
6. 根据权利要求1所述的继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征是，所述的 图形展示模块包括：数据调用单元和图形展示单元，其中：数据调用单元接收来自人机接 口模块的指令，调用数据存储模块所保存的信息，输出至图形展示单元；图形展示单元以可 视化技术，实现电网网络拓扑、保护配置、整定值评估结果信息的图形化展示。
7. 根据权利要求1所述的继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征是，所述的 后台通信模块包括：后台通信单元和后台数据单元，其中：后台通信单元通过电力调度数 据网络络，实现与变电站嵌入式扰动记录装置的信息交互，如获取扰动数据、保护整定值 等，并送后台数据单元；后台数据单元将获取的扰动数据、保护整定值等输出至定值评估模 块和数据存储模块。
8. 根据权利要求1所述的继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征是，所述的 定值评估模块包括：扰动解析单元、数值计算单元和评估比较单元，其中：扰动解析单元接 收来自网络通信模块的扰动事件数据，解析为扰动事件信息及计算所需模拟量；通过人工 确定或依据扰动事件信息及保护整定原则确定需评估安全裕度的保护范畴，并将计算所需 模拟量一并输出至数值计算单元；数值计算单元依据所需评估的保护及计算所需模拟量， 按照被评估保护的整定原理，及调用数据存储模块的被评估保护计算模板，进行基于扰动 数据保护范畴的计算，并将计算结果输出至评估比较单元；评估比较单元接收计算结果，并 从数据存储模块中调用被评估保护的整定值进行比较，获得被评估保护的整定值安全性和 灵敏性评估结果，将评估结果输出至数据存储模块。
9. 根据权利要求1所述的继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征是，所述的 后台数据库分别接收来自人机接口模块、网络通信模块、定值评估模块的电网网络拓扑、保 护配置、计算模板、整定值评估结果信息所传输的数据，并支持人机接口模块对于所存储数 据的调用指令。
10. -种根据上述任一权利要求所述系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤： S100 :嵌入式智能处理装置依据扰动判别原则形成扰动事件简报，构成扰动触发事件， 上送电网调度端后台系统； S200 :后台系统通过人工设定或依据扰动事件信息及保护整定原则确定需评估安全裕 度的保护范畴； S300 :后台系统依据扰动事件确定所需评估的保护及计算所需模拟量，按照被评估保 护的整定原理，及调用数据存储模块的被评估保护计算模板，进行基于扰动数据保护范畴 的计算； S400 :后台系统比较计算结果与被评估保护的整定值，依据整定计算原则，获得被评估 保护的整定值安全性和灵敏性评估结果。
【文档编号】G01R31/00GK104297607SQ201410608350
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】高翔 申请人:上海毅昊自动化有限公司