一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统及检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统及检测方法，所述检测系统，包括：扰动记录装置，接收保护整定值、SV报文和GOOSE报文并生成COMTRADE文件和扰动事件简报，将所述保护整定值、COMTRADE文件和扰动事件简报发送至后台系统；后台系统，根据接收的所述保护整定值、COMTRADE文件和扰动事件简报确定所需评估安全裕度的保护范畴、计算基于扰动数据的保护动作覆盖范围和获取被评估的所述保护整定值在该扰动状况下的安全性和灵敏性。本发明提供的技术方案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】
一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统及检测方法
技术领域：
[0001] 本发明涉及继电保护领域，更具体涉及一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系 统及检测方法。
【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] 本发明的目的是提供一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统及检测方法，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] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种继电保护定值安全性和灵敏性 检测系统，包括：
[0006] 扰动记录装置，接收保护整定值、SV报文和GOOSE报文并生成C0MTRADE文件和扰 动事件简报，将所述保护整定值、C0MTRADE文件和扰动事件简报发送至后台系统；
[0007] 后台系统，根据接收的所述保护整定值、C0MTRADE文件和扰动事件简报确定所需 评估安全裕度的保护范畴、计算基于扰动数据的保护动作覆盖范围和获取被评估的所述保 护整定值在该扰动状况下的安全性和灵敏性。
[0008] 本发明提供的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，所述系统还包括：
[0009] 电力调度数据网络，将所述记录扰动装置的保护整定值、C0MTRADE文件和扰动事 件简报传送至后台系统。
[0010] 本发明提供的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，所述扰动记录装置包 括：
[0011] 网络通信模块，接收保护整定值、SV报文和GOOSE报文并将所述SV报文和GOOSE 报文均输出至数据处理模块和数据存储模块，将所述保护整定值输出至数据存储模块；
[0012] 数据处理模块，将所述SV报文和GOOSE报文解析成采样值和事件量SOE并将所述 采样值和事件量SOE均输出至数据存储模块和扰动检测模块；
[0013] 扰动检测模块，根据扰动检测原则对所述采样值及SOE进行扰动检测判别，并确 定判别结果；根据人工设置的扰动数据时间窗和所述判别结果，形成扰动事件的C0MTRADE 文件和扰动事件简报并输出至数据存储模块；
[0014] 数据存储模块，接收所述SV报文和G00SE报文、保护整定值、采样值、事件量SOE、 扰动事件文件、扰动事件简报和调用命令，并保存存储数据调用命令；将所述保护整定值、 C0MTRADE文件和扰动事件简报发送至所述后台系统。
[0015] 本发明提供的另一优选的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，所述网络 通信模块包括：
[0016] 网络通信单元，获取SV报文、G00SE报文和保护整定值，并输出至数据传输单元；
[0017] 数据传输单元，将SV报文和G00SE报文输出至所述数据处理模块；将SV报文、 G00SE报文和保护整定值出至所述数据存储模块。
[0018] 本发明提供的再一优选的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，所述扰动 检测模块包括：
[0019] 参数配置单元，接收来自所述网络通信单元的参数配置信息，输出至扰动检测单 元；
[0020] 扰动检测单元，接收来自所述数据处理模块的采样值和事件量S0E，根据扰动检测 原则，实现采样值和事件量SOE的扰动检测判别，并将处理结果输出至报告形成单元；
[0021] 报告形成单元，根据来自所述参数配置单元的扰动数据时间窗和所述扰动检测单 元的数据处理结果，形成扰动事件的C0MTRADE文件和扰动事件简报，输出至所述数据存储 丰旲块。
[0022] 本发明提供的又一优选的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，所述后台 系统包括：
[0023] 人机接口模块，建立电网拓扑图、保护配置和保护整定值，并计算模板信息且输出 至所述数据存储模块；
[0024] 图形展示模块，调用后台数据库并实现电网网络拓扑、保护配置和整定值评估结 果的图形化展示；
[0025] 后台通信模块，将所述保护整定值、C0MTRADE文件和扰动事件简报均输出至定值 评估模块和后台数据库；
[0026] 定值评估模块，确定所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；
[0027] 后台数据库，接收来自所述人机接口模块、网络通信模块和定值评估模块的电网 网络拓扑、保护配置、计算模板和整定值评估结果信息所传输的数据，并支持所述人机接口 模块对于所存储数据的调用指令。
[0028] 本发明提供的又一优选的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，所述图形 展示模块包括：
[0029] 数据调用单元，接收来自所述人机接口模块的指令，调用所述数据存储模块所保 存的信息，输出至图形展示单元；
[0030] 图形展示单元，实现电网网络拓扑、保护配置和整定值评估结果信息的图形化展 不。
[0031] 本发明提供的又一优选的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，所述后台 通信模块包括：
[0032] 后台通信单元，实现与变电站的扰动记录装置的信息交互；
[0033] 后台数据单元，将获取的扰动数据和保护整定值输出至所述定值评估模块和数据 存储模块。
[0034] 本发明提供的又一优选的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，所述的定 值评估t吴块包括：
[0035] 扰动解析单元，接收来自所述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；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；
[0036] 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 原理和调用所述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；
[0037] 评估比较单元，接收所述计算结果，并从所述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 所述数据存储模块。
[0038] 本发明提供的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统的检测方法，包括：
[0039] 接收保护整定值、SV报文和GOOSE报文并生成C0MTRADE文件和扰动事件简报；
[0040] 根据接收的所述保护整定值、C0MTRADE文件和扰动事件简报确定所需评估安全裕 度的保护范畴、计算基于扰动数据的保护动作覆盖范围和获取被评估的所述保护整定值在 该扰动状况下的安全性和灵敏性。
[0041] 本发明提供的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统的检测方法，包括：
[0042] 通过人工设定或根据扰动事件信息和保护整定原则确定所需评估安全裕度的保 护范畴；
[0043] 根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 理和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；
[0044] 比较计算结果与被评估保护的整定值，根据整定计算原则，获得被评估保护的整 定值安全性和灵敏性评估结果。
[0045] 和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
[0046] 1、本发明提供的技术方案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；
[0047] 2、本发明提供的技术方案可实现保护定值评估范畴基于电网扰动的自适应特 征；
[0048] 3、本发明提供的技术方案能有效发现继电保护整定值不合理构成的隐性故障风 险；
[0049] 4、本发明提供的技术方案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。
【附图说明】
[0050] 图1为本发明提供的系统结构示意图；
[0051] 图2为本发明提供的方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0052] 下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
[0053] 实施例1 :
[0054] 本例的发明一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统及检测方法，所述系统包 括，如图1所示，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。
[0055] 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：
[0056] 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；
[0057] 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；
[0058] 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SOE 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。
[0059] 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。
[0060] 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。
[0061] 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 不。
[0062] 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。
[0063] 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。
[0064] 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。
[0065] 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。
[0066] 如图2所示，本系统的检测方法包括：
[0067] SlOO :依据扰动判别原则形成扰动事件简报，构成扰动触发事件；
[0068] 所述的扰动判别原则包括：
[0069] ①断路器跳闸：通过录波通道中的断路器跳闸响应事件即SOE对应的跳闸事件时 亥IJ，确定断路器跳闸事件；
[0070] 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多drFh)，确定频率变化扰动事件；
[0071] 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 零序电压突变判据 确定电压 % 变化扰动事件；
[0072] ④电流/电压模拟量不平衡等获取电网扰动信息：通过电流/电压不平衡判别元 件及不平衡变化率判别元件（电流不平衡判据：
A ;电压不 平衡判振
，确定模拟量不平衡扰动事件。
[0073] S200 :依据扰动事件信息及保护整定原则（或人工确定）确定需评估安全裕度的 保护范畴。
[0074] 所述的保护整定原则是指：保护元件需要包含的故障点范畴，如本线路末端、相邻 线路末端等。
[0075] S300 :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。
[0076] S400 :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。
[0077] 由此，完成基于扰动数据的保护整定值安全裕度评估过程。
[0078] 本发明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，构成 基于离线计算的保护整定值校核的重要补充，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。
[0079] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所 属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的【具体实施方式】 进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申 请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
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： 扰动记录装置，接收保护整定值、SV报文和GOOSE报文并生成COMTRADE文件和扰动事 件简报，将所述保护整定值、C0MTRADE文件和扰动事件简报发送至后台系统； 后台系统，根据接收的所述保护整定值、COMTRADE文件和扰动事件简报确定所需评估 安全裕度的保护范畴、计算基于扰动数据的保护动作覆盖范围和获取被评估的所述保护整 定值在该扰动状况下的安全性和灵敏性。2. 如权利要求1所述的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征在于：所 述系统还包括： 电力调度数据网络，将所述记录扰动装置的保护整定值、COMTRADE文件和扰动事件简 报传送至后台系统。3. 如权利要求1所述的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征在于：所 述扰动记录装置包括： 网络通信模块，接收保护整定值、SV报文和GOOSE报文并将所述SV报文和GOOSE报文 均输出至数据处理模块和数据存储模块，将所述保护整定值输出至数据存储模块； 数据处理模块，将所述SV报文和GOOSE报文解析成采样值和事件量S0E并将所述采样 值和事件量S0E均输出至数据存储模块和扰动检测模块； 扰动检测模块，根据扰动检测原则对所述采样值及S0E进行扰动检测判别，并确定判 别结果；根据人工设置的扰动数据时间窗和所述判别结果，形成扰动事件的COMTRADE文件 和扰动事件简报并输出至数据存储模块； 数据存储模块，接收所述SV报文和GOOSE报文、保护整定值、采样值、事件量S0E、扰 动事件文件、扰动事件简报和调用命令，并保存存储数据调用命令；将所述保护整定值、 COMTRADE文件和扰动事件简报发送至所述后台系统。4. 如权利要求3所述的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征在于：所 述网络通信模块包括： 网络通信单元，获取SV报文、GOOSE报文和保护整定值，并输出至数据传输单元； 数据传输单元，将SV报文和GOOSE报文输出至所述数据处理模块；将SV报文、GOOSE 报文和保护整定值出至所述数据存储模块。5. 如权利要求4所述的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征在于：所 述扰动检测模块包括： 参数配置单元，接收来自所述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，接收来自所述数据处理模块的采样值和事件量S0E，根据扰动检测原 贝1J，实现采样值和事件量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，根据来自所述参数配置单元的扰动数据时间窗和所述扰动检测单元 的数据处理结果，形成扰动事件的COMTRADE文件和扰动事件简报，输出至所述数据存储模 块。6. 如权利要求3所述的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征在于：所 述后台系统包括： 人机接口模块，建立电网拓扑图、保护配置和保护整定值，并计算模板信息且输出至所 述数据存储模块； 图形展示模块，调用后台数据库并实现电网网络拓扑、保护配置和整定值评估结果的 图形化展示； 后台通信模块，将所述保护整定值、COMTRADE文件和扰动事件简报均输出至定值评估 模块和后台数据库； 定值评估模块，确定所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； 后台数据库，接收来自所述人机接口模块、网络通信模块和定值评估模块的电网网络 拓扑、保护配置、计算模板和整定值评估结果信息所传输的数据，并支持所述人机接口模块 对于所存储数据的调用指令。7. 如权利要求6所述的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征在于：所 述图形展示模块包括： 数据调用单元，接收来自所述人机接口模块的指令，调用所述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，实现电网网络拓扑、保护配置和整定值评估结果信息的图形化展示。8. 如权利要求6所述的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征在于：所 述后台通信模块包括： 后台通信单元，实现与变电站的扰动记录装置的信息交互； 后台数据单元，将获取的扰动数据和保护整定值输出至所述定值评估模块和数据存储 丰旲块。9. 如权利要求6所述的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统，其特征在于：所 述的定值评估模块包括： 扰动解析单元，接收来自所述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；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 和调用所述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，接收所述计算结果，并从所述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，将评估结果输出至所述 数据存储模块。10. 如权利要求1-9任意一项所述的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统的检 测方法，其特征在于：包括： 接收保护整定值、SV报文和GOOSE报文并生成COMTRADE文件和扰动事件简报； 根据接收的所述保护整定值、COMTRADE文件和扰动事件简报确定所需评估安全裕度的 保护范畴、计算基于扰动数据的保护动作覆盖范围和获取被评估的所述保护整定值在该扰 动状况下的安全性和灵敏性。11. 如权利要求10所述的一种继电保护定值安全性和灵敏性检测系统的检测方法，其 特征在于：包括： 通过人工设定或根据扰动事件信息和保护整定原则确定所需评估安全裕度的保护范 畴； 根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和 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； 比较计算结果与被评估保护的整定值，根据整定计算原则，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】H02J13/00GK106033909SQ201510102599
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月9日
【发明人】李仲青, 高翔, 李伟, 姜宪国, 王兴国, 郭雅蓉
【申请人】国家电网公司, 中国电力科学研究院, 上海毅昊自动化有限公司, 国网天津市电力公司