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熱電技術(shù) 2005年第4期(總第88期)
專家 系統(tǒng)在 繼 電保護整定計算 中的應(yīng)用
徐偉 中 ，趙 敏
(1．國電吉林熱電廠，吉林 吉林 132027；2．大連海事大學(xué)，遼寧 大連 116000)
摘 要 根據(jù)發(fā)電廠的實際需要，將專家 系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠 的軟件也廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)和設(shè)計部門中，并取得
繼電保護整定計算程序中，研究了針對發(fā)電廠的繼電保護整 了一定的效益。
定計算專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括故障計算模塊、整定計算模塊、
知識庫管理模塊、定值瀏覽四個基本模塊，較好地完成 了數(shù)
2 繼電保護整定計算專家系統(tǒng)的開發(fā)
值計算與智能推理的有機結(jié)合，實現(xiàn)了電廠主設(shè)備保護整定
計算的全過程微機化、自動化，基本保證了整定結(jié)果的可靠
2．1 繼電保護整定計算專家系統(tǒng)的總體方案
性 。
目前，發(fā)電廠繼電保護整定計算大都由現(xiàn)場繼
關(guān)鍵詞 專家系統(tǒng) 繼電保護 整定計算
電保護工作人員手工計算完成。由于發(fā)電廠元件設(shè)
1 概述 備繁多，且各個發(fā)電廠的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，設(shè)備選擇不盡相
同，所以要編制一套完整通用的整定計算程序，需要
專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)方面的應(yīng)用是比較活躍的 考慮很多因素，整定配合工作也較為復(fù)雜。本系統(tǒng)
個領(lǐng)域，并且發(fā)揮出了巨大的經(jīng)濟效益和社會效 預(yù)定實現(xiàn)下述功能，總的整定計算分為：故障計算和
一
益…，如國外研制的電力調(diào)度中心故障恢復(fù)實時專 整定計算兩大部分。
家系統(tǒng)，電網(wǎng)運行專家系統(tǒng) ?！?，運行人員培訓(xùn)系統(tǒng)， 一 般來講，整定計算的工作可以分為以下幾個
發(fā)電廠異常診斷專家系統(tǒng)，我國也先后研制了日調(diào) 階段發(fā)電廠各元件參數(shù)的收集；各種模擬故障的計
度計劃安排專家系統(tǒng)，電網(wǎng)調(diào)度操作命令票專家系 算 ；比較各種故障情況下的短路電流，以求取整定計
統(tǒng)，電力系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)等，專家系統(tǒng)在發(fā)電 算所需要的最大、最小短路電流等數(shù)據(jù)；繼電保護定
廠的應(yīng)用主要包括：在線監(jiān)測、設(shè)備診斷、運行指導(dǎo) 值的整定配合。故障計算主要完成以下功能：各支
等 引。 路短路序電流、相電流，各節(jié)點序電壓、相電壓的計
將專家系統(tǒng)應(yīng)用到繼電保護整定計算這一科研 算；以被保護元件為中心，求取該元件保護整定計算
領(lǐng)域目前正在興起，國內(nèi)外已經(jīng)有了一些實踐，如： 所需的最大短路電流和最小短路電流。
相間距離保護整定計算專家系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用，低 整定計算主要完成以下功能：各元件主保護、后
壓網(wǎng)電流保護整定計算專家系統(tǒng)的研制等。近幾年 備保護的定值計算；各元件保護靈敏度的計算；保護
來，將專家系統(tǒng)應(yīng)用到繼電保護整定計算 中的研究 定值的比較配合。
工作一直在繼續(xù)，而且獲得了一些新的進展。文獻 故障計算部分和整定計算部分處于同等的地
[5]應(yīng)用面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)設(shè)計方法，基于其提出的智 位，相互獨立，同時故障計算又為整定計算服務(wù)。
能代理者的整定計算方法，研制開發(fā)了 110—500kV 根據(jù)發(fā)電廠繼電保護整定計算的基本特點，可
電網(wǎng)繼電保護整定計算專家系統(tǒng)。文獻[6]論證了 以將整定計算分為以下幾部分：保護定值的初步整
在繼電保護整定計算軟件中應(yīng)用專家系統(tǒng)的可行 定；定值的校驗；保護定值的修正。
性，并通過對距離保護特性的分析和對專家系統(tǒng)技 在實際的工作中，現(xiàn)場的繼電保護工作人員也
術(shù)的研究，提出了一種開發(fā)整定計算軟件的新方法。 是基本上按這三個步驟進行整定計算的。此部分是
文獻[7]應(yīng)用專家系統(tǒng)理論及智能化程序設(shè)計方法。 本系統(tǒng)的主體之一。
結(jié)合常規(guī)的零序電流保護整定計算，研制了一套零 2．2 故障計算模塊的開發(fā)
序電流保護整定計算專家系統(tǒng)。以上理論的提出和 故障計算部分的作用是為整定計算部分提供充
軟件的開發(fā)主要是針對電網(wǎng)繼電保護的整定計算， 分必要的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，并且所有的數(shù)據(jù)將一次性全部
目前，此項工作已經(jīng)取得了很大的進展。關(guān)于這方面 給出。這樣便很好地完成了數(shù)值計算和專家系統(tǒng)的
．
一 36 一維普資訊 http://www.cqvip.com
徐偉中等：專家系統(tǒng)在繼電保護整定計算中的應(yīng)用
結(jié)合。故障計算部分是整個整定計算工作的基礎(chǔ)， b．完成對發(fā)電廠、變電站所裝設(shè)備的整定計算，
而在電力系統(tǒng)計算中故障計算已經(jīng)比較成熟，所以 各類設(shè)備如線路保護、變壓器保護、母線保護、斷路
本系統(tǒng)中的故障計算部分通過修改已有的成形的軟 器失靈保護、短引線保護、高壓電抗器保護、串聯(lián)電
件，獲得電廠用繼電保護整定計算所需的基本數(shù)據(jù)。 容補償裝置保護、交流濾波器保護、直流濾波器保
這樣做提高了本系統(tǒng)的適應(yīng)性、靈活性，即當(dāng)它同不 護、超高壓直流輸電保護等，各類保護如縱聯(lián)保護、
同類型的整定計算軟件相結(jié)合時，就能完成不同類 電流保護、距離保護、諧波電流保護、不平衡保護，線
型的保護的定值整定。在故障計算程序中作了如下 路保護如線路電流／電壓保護、零序電流／方向電流保
處理：發(fā)電機支路用電流源和一個并聯(lián)電抗來表示； 護、間距離保護、接地距離保護等。
變壓器的勵磁電流很小(僅為額定電流的5％左右)， C．計算結(jié)束后，系統(tǒng)根據(jù)計算結(jié)果數(shù)據(jù)庫掃描
般可以忽略不計，這樣，對于雙繞組變壓器可以用 需要更改定值的保護裝置，并 自動生成定值通知單，
一
個漏抗支路表示，對于三繞組變壓器(或 自耦變壓 也可人工形成某保護的定值通知單。
一
器)可以用一個星形等值電路表示；在進行一般的短 d．定值通知單在格式上保持一致，內(nèi)容上盡量
路電流計算時，用恒定阻抗表示各節(jié)點的負(fù)荷；短路 統(tǒng)一，具體內(nèi)容包括修改定值的裝置名稱、所在區(qū)
計算一般按金屬性短路考慮，不計過渡電阻；短路故 域、所屬局廠、電壓等級、所保護的電氣元件、原定
障前各節(jié)點的電壓標(biāo)幺值為1；不考慮電阻及線路的 值、新定值、修改原因、修改時間等。
電容，這樣輸電線路即變成一個具有純電抗的元件。 e．整定計算的實現(xiàn)采用面向計算任務(wù)的過程管
本模塊能實現(xiàn)：各種簡單故障計算，如單相短 理模式，每一次計算任務(wù)定義為一個計算過程，每一
路、兩相短路、兩相短路接地、三相短路、三相短路接 個過程完成一種類型保護的整定。典型過程為：設(shè)
地；與元件保護整定計算相關(guān)的故障計算；短路計算 定整定范圍一設(shè)定系統(tǒng)運行方式一計算一計算過程
曲線計算；靈活的故障計算方式定義，能適應(yīng)各種特 中的人工干預(yù)一定值調(diào)整一完成選定整定范圍內(nèi)各
殊故障計算和整定計算的需要，包括元件投切狀態(tài) 保護的整定計算一形成整定方案一形成定值單。
變化、變壓器接地方式變化、互感線路掛檢、元件阻 f．整定過程的管理，可以針對同一電力系統(tǒng)對象
抗參數(shù)變化、變壓器斷臂運行等，能進行多運行方式 建立多個整定過程完成不同的整定任務(wù)。新建過程
和多故障狀態(tài)下的批量故障計算；豐富的故障計算 可以從已有同類型保護整定過程繼承，簡化某些初
輸出結(jié)果自定義功能，可根據(jù)實際需要定義輸出量， 始參數(shù)(如整定系數(shù)、整定風(fēng)格、預(yù)定義的特殊系統(tǒng)
輸出結(jié)果簡單明了；故障計算結(jié)果二次處理功能，根 方式等)的設(shè)置過程，并可以繼承其它用戶的人工調(diào)
據(jù)各元件的三序電量計算各種組合電量，包括相量 整操作(如人工選定的方式、故障等)。
計算、分支系數(shù)計算和感受阻抗計算等。 g．全面的圖形和對話框人機交互模式，利用對
2．3 整定計算模塊的開發(fā) 話框提供豐富的整定信息，利用圖形提供直觀的操
整定計算的核心任務(wù)是用計算機的自動整定代 作手段，兩種模式相互補充。
替人的手工整定，避免人為造成的錯誤，達到快速、 h．豐富的人工干預(yù)手段，為在計算 的各個階段
高效、準(zhǔn)確的目的。本模塊主要實現(xiàn)： 提供了干預(yù)手段，并能在人工設(shè)定計算條件的基礎(chǔ)
a．圖形化建模 ，可以通過選擇已定義好的線路 上繼續(xù)進行計算，包括更改配合狀態(tài)、整定方式、整
和各種電氣設(shè)備的模塊，方便地繪制各種電氣元件， 定故障、整定參數(shù)以及強制給定定值等。
包括斷路器、刀閘、線路、發(fā)電機、二卷變、三卷變、自 i．全面準(zhǔn)確的運行方式組合，它是整定計算的基
耦變壓器、電抗器、分裂電抗器、電容器、母線、外部 礎(chǔ) ，能大大提高整定計算的自動化程度。
等效系統(tǒng)以及接地標(biāo)志、連線等。按提示菜單，方便 i．?dāng)帱c快速自動求取和調(diào)整。
地輸入各種參數(shù)，出錯時，軟件設(shè)置的模糊識別功能 2．4 知識庫管理
立即發(fā)出告警信息。在繪制圖形時，可以任意縮放、 一 個專家系統(tǒng)性能的優(yōu)劣取決于該系統(tǒng)具有知
旋轉(zhuǎn)、自動捕捉、塊復(fù)制等功能，有效防止連接不良， 識的多少和它的好壞。在專家系統(tǒng)的范疇內(nèi)，所謂
提高建模速度。同時，元件的所有信息，如參數(shù)、定 “知識表示”包括兩方面的問題，一是用什么方法來
值、保護型號等，可以直接從電網(wǎng)圖上獲取，各種數(shù) 組織知識、表示知識的問題；二是如何利用表示成一
據(jù)可以實現(xiàn)自動升級。 定形式的知識進行推理的問題。
一 37 —維普資訊 http://www.cqvip.com
熱電技術(shù) 2005年第4期(總第88期)
迄今為止，在專家系統(tǒng)中最常見的知識表示法 化了推理機對整定規(guī)則的搜索空間，提高了推理速
有框架表示法、規(guī)則表示法。在近幾年的專家系統(tǒng) 度。面向?qū)ο蠹夹g(shù)在本系統(tǒng)中的應(yīng)用有效解決了傳
的研究中，人們開始認(rèn)識到面向?qū)ο蟮闹R表示法 統(tǒng)專家系統(tǒng)中缺乏對信息的封裝，缺乏信息的結(jié)構(gòu)
的優(yōu)勢，并將其應(yīng)用到實際的系統(tǒng)當(dāng)中。 化表示和可重用性，缺乏對深層知識的表示能力等