一种直流系统保护定值的整定计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种直流系统保护定值的整定计算方法，属于电力系统继电保护及计 算机软件技术领域。
【背景技术】
[0002] 直流输电领域直流系统保护定值的整定需要考虑故障特征、设备耐受能力、定值 配合以及与直流控制系统的配合等多个因素。由于直流输电系统所具有的强非线性特点， 直流系统保护定值的计算所需要的故障量极限值，如最大、最小短路电流，难以通过解析化 的故障分析算法方便地获得。因此，现有直流输电工程中直流系统保护的定值计算一般依 赖于电磁暂态仿真软件，以枚举式的方法反复进行仿真计算，缺乏对定值制定依据的理论 分析。采用电磁仿真计算确定保护定值的方法，在设置故障仿真条件时缺乏标准指导而完 全依赖于经验，存在着仿真量偏大和可能遗漏故障量极限值等问题，影响了保护定值的合 理性，存在保护拒动或误动隐患。另外，目前各个直流输电设备供应商所采用的直流输电保 护的原理以及定值整定方法也不尽相同。
[0003] 综上所述，传统的直流输电领域直流系统保护的定值都是通过先在程序中固化定 值，再通过电磁暂态仿真软件验证定值的正确性。若定值不合理，则通过修改程序来实现修 改定值的目的，费时、费力、工作效率低。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种直流系统保护定值的整定计算方法，以解决传统的直流 输电领域直流系统保护的定值的整定费时、费力以及工作效率低的问题。
[0005] 本发明为解决上述技术问题提供了一种直流系统保护定值的整定计算方法，该 整定计算包括以下步骤：
[0006] 1)对直流系统保护进行分区，包括换流器保护区、极保护区、双极保护区、直流滤 波器保护区、换流变压器区和交流滤波器及其大组母线保护区；
[0007] 2)对每个保护区进行分类，以形成对应类别的保护原理模板库，保护模板库中共 有差动类保护、过负荷类保护、开关类保护模板；
[0008] 3)通过工程组态建立换流站的数学模型，设置数学模型中各设备元件的参数以及 短路点；
[0009] 4)对建立的换流站数学模型进行电磁暂态仿真试验，计算短路电流；
[0010] 5)从保护原理模板库中加载对应的计算模板文档，将得到短路电流和设备元件参 数输入到对应的计算模板文档中，按照直流系统保护分区、分类的原则进行整定运算。
[0011] 所述步骤2)中按照直流线路主保护、差动类保护、过负荷类保护、开关类保护和 其他类保护对直流系统保护进行分类。
[0012] 所述当步骤5)中得到整定运算结果不满足要求时，需对定值进行调整，直至定值 运算的结果满足要求。
[0013] 所述当步骤5)中的整定运算结果满足要求时，接受此时的定值，并生成定值单和 定值算稿。
[0014] 所述定值单符合《DL/T227-2012高压直流输电系统控制保护整定技术规程》。
[0015] 本发明的有益效果是：本发明首先对直流系统保护进行分区和分类，以形成对应 的保护原理模板库，保护模板库中共有差动类保护、过负荷类保护、开关类保护等共23种 保护模板。通过工程组态建立换流站的数学模型，设置设备元件的参数以及短路点，并通过 电磁暂态仿真试验确定短路电流，将计算得到短路电流作为过程参数，连同设备元件参数 按照保护整定原理进行保护整定运算。本发明依托于现有的保护整定计算导则，结合计算 机软件技术，将电磁暂态仿真试验前置，对保护整定计算的过程进行抽象和固化，形成一个 流程规范、格式标准的自动化整定计算方案，使现有直流输电工程中直流系统保护的定值 计算不再依赖于电磁暂态仿真软件，确保了保护定值的合理性，减少了保护拒动或误动隐 患，解决了传统的直流输电领域直流系统保护的定值的整定费时、费力以及工作效率低的 问题，对提升电力系统自动化水平有很好的推广价值。
【附图说明】
[0016] 图1是直流系统保护分区分类示意图；
[0017] 图2是面向换流站工作组态示意图；
[0018] 图3是直流系统保护自动整定计算流程图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的说明。
[0020] 传统的直流输电领域直流系统保护的定值都是通过先在程序中固化定值，再通过 电磁暂态仿真软件验证定值的正确性。若定值不合理，则通过修改程序来实现修改定值的 目的，费时、费力、工作效率低，为此，本发明提供了一种直流输电领域直流系统保护定值整 定计算方法，如图3所示，首先通过工程组态建立换流站的数学模型，设置设备元件的参数 以及短路点后，系统自动进行大量的电磁暂态仿真试验，并进行短路电流计算，最后将计算 结果作为过程参数，连同设备元件参数按照保护整定原理进行保护整定运算，并在计算结 束后，判断定值是否满足要求，若定值不满足要求，则对定值进行调整；若定值满足要求，则 接受该定值。该方法依托于现有的保护整定计算导则，结合计算机软件技术，将大量的电磁 暂态仿真试验前置，使整定计算流程规范化、计算自动化、输出标准化，最终得到符合行业 标准的直流系统保护整定计算书。具体做法如下：
[0021] 1.对直流系统保护进行分区和分类。总共分为六个区，分别为：换流器保护区、极 保护区（包含直流输电线路）、双极保护区、直流滤波器保护区、换流变压器区、交流滤波器 及其大组母线保护区；在分区的基础上，按直流线路主保护、差动类保护、过负荷类保护、开 关类保护和其他类保护对直流系统保护进行了分类，形成对应的保护原理模版库。如图1 所示，保护模板库中共有差动类保护、过负荷类保护、开关类保护等共23种保护模板。通过 采用分区分类的方法对直流系统保护进行梳理，更易于研究其定值计算。
[0022] 2.提供一个设备元件库，面向换流站进行工程组态，在组态过程中，自动构建换流 站的数学模型，对输入设备元件的参数，如额定功率、额定电压、短路点等进行管理。如图2 所示，通过提供一套完整的设备元件图元，在用户面向换流站进行工程组态时，系统自动构 建该换流站的数据模型，包括设备间的连接关系、短路点的设置以及换流站的直流运行形 式。
[0023] 3.提供若干个故障计算模块，进行各种故障计算，获得直流系统保护整定计算所 需的短路计算结果。
[0024] 4.从保护原理模板库中加载对应的计算模板文档，并将设备参数和短路计算结果 输入，按直流系统保护分区、分类的原则进行整定计算；
[0025] 5.整定计算结束后，实现直流系统保护的整定计算结果的输出，包括整定算稿和 定值单。该定值单符合《DL/T277-2012高压直流输电系统控制保护整定技术规程》。
[0026] 下面以某一实际直流工程的线路保护为例，验证本文及软件的正确性与有效性。 仿真模型参数如表1所示。
[0027] 表1仿真模型基本参数表
[0028]
[0029] 根据保护判据形式确定待提取的故障信息量，7种工况下，线路末端高阻接地故障 (线路60 %，线路80 %，线路100 %，100欧姆接地电阻）会对保护定值确定产生较大影响。 因此，在整定软件中选取这些情况下的故障信息量进行整定，结果如表2所示。
[0030] 表2计算定值与运行定值比较表
[0031]
[0032] 由表2可知，计算定值与运行定值基本相同。
[0033] 综上所述，新的直流输电领域直流系统保护定值整定计算软件依据现行的直流输 电保护定值整定规范，利用计算机软件技术，将保护整定计算的过程进行抽象和固化，形成 一个流程规范、格式标准的自动化整定计算方案。使保护整定计算变得准确、高效，对提升 电力系统自动化水平有很好的推广价值。
【主权项】
1. 一种直流系统保护定值的整定计算方法，其特征在于，该整定计算包括以下步骤： 1) 对直流系统保护进行分区，包括换流器保护区、极保护区、双极保护区、直流滤波器 保护区、换流变压器区和交流滤波器及其大组母线保护区； 2) 对每个保护区进行分类，以形成对应类别的保护原理模板库，保护模板库中共有差 动类保护、过负荷类保护、开关类保护模板； 3) 通过工程组态建立换流站的数学模型，设置数学模型中各设备元件的参数以及短路 占. 4) 对建立的换流站数学模型进行电磁暂态仿真试验，计算短路电流； 5) 从保护原理模板库中加载对应的计算模板文档，将得到短路电流和设备元件参数输 入到对应的计算模板文档中，按照直流系统保护分区、分类的原则进行整定运算。2. 根据权利要求1所述的直流系统保护定值的整定计算方法，其特征在于，所述步骤 2)中按照直流线路主保护、差动类保护、过负荷类保护、开关类保护和其他类保护对直流系 统保护进行分类。3. 根据权利要求2所述的直流系统保护定值的整定计算方法，其特征在于，所述当步 骤5)中得到整定运算结果不满足要求时，需对定值进行调整，直至定值运算的结果满足要 求。4. 根据权利要求3所述的直流系统保护定值的整定计算方法，其特征在于，所述当步 骤5)中的整定运算结果满足要求时，接受此时的定值，并生成定值单和定值算稿。5. 根据权利要求4所述的直流系统保护定值的整定计算方法，其特征在于，所述定值 单符合《DL/T227-2012高压直流输电系统控制保护整定技术规程》。
【专利摘要】本发明涉及一种直流系统保护定值的整定计算方法，本发明首先对直流系统保护进行分区和分类，以形成对应的保护原理模版库，然后通过工程组态建立换流站的数学模型，设置设备元件的参数以及短路点，并通过电磁暂态仿真试验确定短路电流，最后将计算得到短路电流作为过程参数，连同设备元件参数按照保护整定原理进行保护整定运算。本发明将电磁暂态仿真试验前置，对保护整定计算的过程进行抽象和固化，形成一个流程规范、格式标准的自动化整定计算方案，使现有直流输电工程中直流系统保护的定值计算不再依赖于电磁暂态仿真软件，确保了保护定值的合理性，减少了保护拒动或误动隐患，对提升电力系统自动化水平有很好的推广价值。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105205324
【申请号】CN201510613348
【发明人】张红跃, 张振华, 陈海龙, 陈干杰, 张坤, 徐玉洁, 杜延辉, 路振宇, 牛志雷, 安友彬, 赵艳茹, 黄绍辉
【申请人】许继电气股份有限公司, 许继集团有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月23日