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摘要：近年来,利用计算机实现继电保护定值整定系统设计引起了越来越多的关注.系统设计中很重要的一部分便是方向过流继电器和距离继电器的整定,由于其相邻保护之间存在配合关系,整定的复杂程度随着系统回路数量的增多而增加.为了避免回路可能造成的死锁和等待现象而使整定无法继续下去,在进行系统的整定计算之前,必须找到一组能断开网络中所有回路的保护,即确定网络的断点.断点所在处继电器的整定通常要牺牲灵敏度或选择性,所以应尽量求出网络的最小断点组.
关键词:继电保护；计算机整定；断点；计算方法；改进
1 分区断点计算方法
随着电力系统的不断发展,系统规模日益扩大,网络结构日益复杂,若将系统作为一个整体来求取其断点,工作量无疑是非常大的,应用将系统划成一定的区域分别求取其断点的思想则可以大大减小工作量.下面以布尔代数法为例,具体阐述这一思想.在上述几种算法中,布尔代数法理论最完备,只是在求布尔代数积时存在计算量过大的问题.如图1所示网络(线路中间的数字表示线路的编号;线段两端的数字表示继电器的编号.线路方向为从编号小的继电器指向编号大的继电器.线路起始处的继电器的编号与线路编号一致,线路终结处继电器的编号为线路编号与线路总数之和),其仅为一11节点、14边的简单系统,其计算量也是惊人的.仔细观察这个网络,发现其结构可分为两个部分,两部分回路之间没有任何公共边.则这两部分断点的组合一定可以断开整个网络的所有回路,且两部分的最小断点的组合即为网络的最小断点组.因此,可以对这两个部分分别求其最小断点组.鉴于电力系统网络中的回路数目并不是特别大,而且很多网络结构都存在上述网络的特点,故将网络划分成一定区域的思想具有很强的实用性.另外,在工程实际中,并不是所有的边(线路)都可以断开作为断点的,因此,必须对所求断点给出一定的约束条件,即包含不能断开边的布尔代数积项不能作为最小断点组.若不存在满足这个条件的断点组,则选取包含不能断开边最少的断点组作为最小断点组.
首先求出网络的所有回路(包括顺时针和逆时针两个方向),然后搜索所有回路,按回路之间无公共边的原则将回路分成N个独立区域,对N个区域分别求其最小断点组.求断点组时,若其含有不能断开的边,则不能将其作为最小断点组.若所有断点组都含有不能断开的边,则选取其中含不能断开边最少的断点组作为最小断点组.若两个断点组含不能断开边的数目相同,则选取长度较短的断点组作为最小断点组.这种对网络划分区域分别求取断点的思想不仅适用于布尔代数法,用在其他算法中同样也可达到简化计算的目的.断点问题的提出是为了解决保护整定配合中出现的死锁问题,而死锁现象的产生有两个必要条件:一是网络中存在回路;二是回路中配合时都是同一段保护相互配合.回路的存在是由系统结构决定的,是无法改变的.而第二个条件只在某些情况下存在.如果对环网中的线路参数作一定的分析,可以找到回路的自然解锁点,则将有一部分回路不需参加断点求取过程,无疑会大大简化算法的执行时间,提高算法的简便性.以相间距离保护Ⅱ段的整定为例(图2).
先与保护2的Ⅰ段定值相配合,若其灵敏度不满足要求,则再与保护2的Ⅱ段定值相配合;若灵敏度满足要求,则保护1和保护2所在环路不会产生死锁现象,保护1即为自然解锁点.而此时灵敏度与a线路和b线路的参数以及b线路对a线路的助增系数有关.当a和b线路参数满足一定要求(由灵敏度决定)时,此环路中不会出现死锁现象。
在对网络求取断点前首先分析线路参数,再找出存在自然解锁点的回路,并且存储自然解锁点的位置,以其作为整个整定过程中的整定起始点;对于无法判断其中是否存在死锁情况的回路,求出回路断点作为出现死锁状况时的整定起始点,并得出相关的主后备保护对,按主后备保护关系进行整定.自然解锁点与断点相结合,虽然在求自然解锁点时必须进行一定的计算过程,但其考虑了网络的实际物理情况,找出了易满足配合关系的线路,并由此开始整定,可以减少整定过程中的等待时间,要优于根据网络的拓扑结构直接确定的断点组.
2 A阵法的改进算法
A阵法的求取结果依赖所给参数的顺序,顺序不一样,所求断点组的长度可能不一样.为了改进A阵法中存在的不足,可以按一定规则对将要合并的单边进行选择优化.选择规则为:推算合并网络中每一条单边后网络中的剩余单边数,若剩余单边数最多,则合并对应的那条边.因为A阵法的简便性正是以其无法推算到其后每个断点的选择情况为代价的,所以其求出的断点组也不一定是最小断点组.但是在改进后的新算法中,在选择被合并边时增加了一定的约束条件,使所得结果更加靠近最优解.优化后的算法流程图如图3所示.
图中L为网络总的边数,A为网络的节点-边关联数组.对于网络的第i条边,A[i][1]和A[i][2]代表边两端的节点号;A[i][3]为1代表两点间仅一条边,A为0代表两点间的边有两条以上.在每次合并单边节点时,选取合并某两个节点后单边数最多的那两个节点合并,用被合并的一个节点号取代另一个被合并的节点号,搜索A矩阵,修改A的值,直至网络中任两个节点间的边都为两条以上,即[A][3]都为0,则算法完毕。
3 结论
随着计算机应用技术的发展,电力系统继电保护整定计算采用微机技术代替人工整定已得到广大继电保护工作者的高度重视.为适应现代电网保护整定过程自动化的需要,结合中国电力部门实际运行经验和要求,该文对新型继电保护计算机辅助整定软件—可视化继电保护整定综合软件的开发进行了研究,
参考文献
[1]李银红,柳焕章.继电保护计算机整定的断点计算方法的改进[J].华中科技大学学报(自然科学版),1999,27(7):57-59.
[2]王旭蕊,欧阳昶.继电保护整定计算中的图论方法[J].电力系统保护与控制,1992(1):2-12.
[3]梅慧兰.可视化继电保护整定计算综合软件研究与开发[D].武汉大学,2004.
论文作者:吴兴龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/4
标签：断点论文; 回路论文; 死锁论文; 网络论文; 线路论文; 节点论文; 最小论文; 《电力设备》2017年第7期论文;