多级电网的柔性短路电流计算及自适应整定系统的研究研究.doc
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1、 上海交通大学硕士学位论文多级电网的柔性短路电流计算及自适应整定系统的研究姓名:张征申请学位级别:硕士专业:电力系统及其自动化指导教师:房鑫炎20040201 多级电网的柔性短路电流计算及自适应整定系统的研究摘要本文在分析国内外现有继电保护整定系统优缺点的基础上针对现有整定系统通用性差智能化低的问题研究开发了面向多级电网的自适应整定系统该系统主要由图形界面设备参数管理面向多级电网的柔性短路电流计算自适应的保护整定和通知单管理等几部分组成满足了不同电压等级电网从电网接线图编辑短路电流计算保护整定计算到最终输出整定通知单等一整套工作的需要本文主要介绍了面向多级电网的柔性短路电流计算模块和自适应保护
2、整定模块的开发及系统数据库的设计柔性短路电流计算模块实现了多级电网中各种短路方式的关联计算文中介绍了电网拓扑分析的方法多级电网的关联方法及基于节点导纳矩阵的柔性短路电流计算的算法和实现自适应保护整定模块实现了系统依据电网实际运行状况及保护安装位置的智能整定文中介绍了自适应整定的思想自适应整定排序和整定原则选定的方法及实现 同时还介绍了分支助增系数的计算及最大零序电流的计算等问题本系统为继电保护整定计算和定值管理工作提供现代化的智能工具极大的减少整定计算人员的工作量提高工作效率和继电保护 整定的准确性和自动化水平对电力系统的安全稳定运行具有重要的意义本系统人机界面友好操作方便具有功能全面计算准确
3、通用性强等特点有较高的实用价值关键词多级电网自适应短路计算整定计算 THE RESEARCH OF FLEXIBLE SHORT CIRCUIT CURRENT COMPUTATION AND ADAPTIVE PROTECTION SETTING SYSTEM FOR MULTILEVEL GRID ABSTRACT Based on analysis of protection setting systems which are used indomestic or abroad, we developed adaptive protection setting system formul
4、tilevel grid to overcome the problem of limited and unintelligence.This system includes some modules of graphic interface, themanagement of device parameters, the calculation of short circuit currentfor multilevel grid and adaptive protection setting, management ofrequisition scheme. It can draw gri
5、d structure, compute short circuitcurrent neatly, calculate setting values and issue requisition for multilevelgrid.This paper presents design of the flexible short circuit currentcomputation module for multilevel grid, the module of adaptiveprotection setting and database. The flexible short circui
6、t currentcomputation module can compute short circuit current of flexible fault inmultilevel grid. This paper describes the method of grid analysis and multilevel grid connection. The module of adaptive protection setting cancalculate setting values intelligence by analyzing status of grid andpositi
7、on of protection. This paper introduces the theory of adaptiveprotection setting and presents the method of compositor and selection ofsetting principles. The calculation of branch coefficient and maximal zerosequence current is also described.This system offers an intelligent tool for setting calcu
8、lation andsetting value management. It is much helpful to enormously decreaseworkload and improve work efficiency of setting staffs. So it has a veryimportant significance for the safe and steady running of power networks.It is valuable to practice this system for its strong function, friendlyinterf
9、ace, flexible operation, accurate calculation and widely use.KEY WORDS Multilevel Grid, Adaptive, Short Circuit CurrentComputation, Protection Setting 上海交通大学学位论文原创性声明本论文下包古任何其他个人或集体已经牲鞋或撰写过的作品成果。卅车立曲研究做出重要贡献的个人和集体,均谖闹小懊魅贩饺籰:标明本人完全意识判本声明的法律结果由本人承担 上海交通大学本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交
10、论文的复印件和电子版允许论文被查阅和惜阅。丰人授权上海交谭大学可咀将木学位缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。术学位论文属于学位论文作者箍名:褒缸日期;媚阩月日日期奘阩月妒日 上海交通大学硕士学位论文多级电网的柔性短路电流计算及自适应整定系统的研究第一章概述1.1 课题来源本课题来源于上海市长兴供电公司1.2课题的意义和目的当前电力系统发展的规模和复杂性要求有不断完善的技术来解决电力系统规划运行和设计中遇到的问题其中电力系统继电保护的运行管理是一项十分依赖于专业运行人员的工作随着电力系统的发展继电保护日常管理工作也日益繁重复杂系统运行方式的改变设备检修新设备的投运等都会引起保护配置和定值
11、的相应改变运行管理人员经常须要进行大量的查询整定计算数据统计及填制各类操作报表等工作稍有不慎就会出现差错和漏洞影响到电力系统的安全和经济运行以致造成巨大的损失目前保护的计算机整定应用还处于起步阶段整定程序不够通用应用面窄使用不方便因此如何根据保护整定工作的实际需求对现有的计算机继电保护整定系统进行完善提高整定的准确性和运行管理人员工作效率是一个非常有意义的课题在我国电力部门中特别是地区供电局中其所辖电网的电压等级一般是从110kV一直延伸到 10kV跨越多个电压等级其保护整定任务也涵盖了这些电压等级下的开关及设备保护整定工作繁重复杂目前已有的保护整定系统中的短路电流计算也多是从保护整定的角度考
12、虑功能相对单一对于保护的整定计算主要还是由用户设定或在系统开发之初就确定下来的系统还不能对保护进行自适应智能化的整定对于以上方面的问题进行深入的分析研究并采用适当方法进行解决是能够更加完善现有的整定系统满足用户的实际需要为了顺应这种要求由上海交通大学和上海市长兴供电公司合作研制了适用于地区多级电网的多功能的继电保护整定及定值管理系统它具有友好的图形编辑界面具有高效的数据库管理系统具有灵活的短路电流计算支持多级电网的关联计算具有自适应保护整定计算功能能自动准确地完成整定工作具有灵活的通知单管理模块具有与办公自动化软件的接口1.3计算机辅助继电保护整定在国内外的应用及存在的问题随着电网规模的扩大以
13、及计算机技术的发展利用计算机进行继电保护的- 1 - 上海交通大学硕士学位论文多级电网的柔性短路电流计算及自适应整定系统的研究辅助整定计算越来越普遍国内外的科研人员结合本地区电网的实际情况开发出了许多种不同类型的继电保护整定计算和管理程序大大提高了整定工作的自动化水平减轻了继电保护运行人员的工作负担在国外从二十世纪六十年代起科研人员就开始了应用电子计算机进行保护整定计算的尝试研究主要致力于离线状态下的保护整定研究仅停留在理论阶段未和实际工作相联系1985年IEEE PSRC工作小组成立专门研究线路保护的计算机辅助整定并开发出一套较为成熟的标准该小组认为一个计算机辅助整定系统的数据应该由三部分组
14、成包括短路电流计算数据保护配置数据和保护定值数据并在这个基础上开发出一套较为完整的系统在此之后较为成功的一套系统是于 1986年由美国十家较大的电力公司联合开发的 CAPEcomputer aided protection engineering 其最新的版本基于 Windows 的图形界面并具有强大的开放式数据库系统 可以与其他模块无缝集成 CAPE 由单线图编辑序网图显示 潮流计算 短路电流计算 系统仿真 整定计算 整定校数据库管理等十大模块组成 功能完善 通用性好在我国有关计算机辅助继电保护整定计算的研究起步相对较晚但是各科研单位高校同电力运行单位合作也开发了比较实用的继电保护整定及管理
15、系核统的这些系统一般都是各级电力运行单位针对自己的运行经验和习惯自行研制主要是在单位内部使用适用性差但有些实用性较强在一定程度上满足了保护整定的要求第一类是较早的基于 DOS的整定计算程序但易用性和直观性较差其数据的输入和计算结果的分解整理都需要运行人这些程序大致可以分为三类这类程序较为成熟可靠性较高员手工操作如山西电力调度局使用的继电保护实用整定计算程序该程序使用FORTRAN编程可对各种保护进行全面的自动配合整定是一个完整的实用整定计算程序第二类程序是基于数据库的整定计算与管理系统它一般采用数据库编程工具开发具有图形化的人机接口使用数据库对系统参数计算结果和定值进行动态管理如清华大学研制开
16、发的华东电网继电保护整定综合程序其数据和定值管理部分由 FoxBASE开发 计算和整定部分由 NDPC开发 能够进行华东电网的整定计算和定值管理再如四川大学开发的 110-500kV电网继电保护整定计算专家系统采用 Delphi开发基于 Windows界面功能全面适用面广第三类是基于图形界面的继电保护整定计算及管理系统它们大多采用面向对象的编程方法具有友好的图形界面和开放的数据库管理系统如东北电力学院开发的电网继电保护整定计算及管理系统它实现了综合整定计算参数与定值管理以及绘制工程原理图等功能再如由上海交大开发的广州电力局的继电保护整定程序提出了一种图形界面和数据库后台相结合的整定管理系统具有
17、图- 2 - 上海交通大学硕士学位论文多级电网的柔性短路电流计算及自适应整定系统的研究形编辑整定计算参数与数据管理等功能 具有一定的先进性适用于 110kV电网这三类软件都具有一定的实用性在实际工作中发挥了重要的作用但也存在一定的不足第一类软件在 DOS方式下运行 操作复杂结果输出不灵活需要进行特殊处理这类软件必将被新型的软件所取代第二类软件虽然有数据库管理系统 但不能实现数据与网图的动态管理 操作不够直观界面不友好计算程序往往采用传统编程方法数据库系统与计算程序集成度不够紧密第三类软件是目前继电保护整定和管理系统的发展方向它需要作到功能全面通用性强集成度高从最初的参数输入到最终整定完成只需使
18、用一个系统但目前这类实用的系统还不多即便是已有的系统其通用性仍不能满足要求往往只能适应特定网络的需要功能还不够强大开放性不够整定软件的自适应性还不够使用中还需要专业人员的监督1.4本课题的研究内容本课题是在广泛研究国内外已有的继电保护整定计算和管理系统的基础上按照电力系统继电保护整定计算的规程和电力运行部门的实际运行经验研制开发基于图形界面的多级电网的柔性短路电流计算和自适应保护整定系统其主要研究内容包括1开发能实用任何电网结构的灵活通用的短路电流计算模块考虑带互感的电网中任何位置的相间接地经阻抗接地等故障的计算并且能够支持多级电网的关联计算2开发自适应的线路保护整定计算程序考虑保护依据所处线
19、路的位置和运行状态进行自适应整定配合等问题3开发系统与办公自动化软件的接口使系统的计算整定结果可以输出到办公自动化软件中以便用户处理保存1.5本系统的总体设计思想出于对系统总体功能的考虑系统开发采用即以前台的图形界面和后台的数据库为基础按模块挂接方式连接各项功能模块用户通过图形界面来触发所有功能的实现各功能模块通过数据库接口分别对数据库进行数据的读取和存储操作这种方式方便了用户对系统各项功能的使用同时也保证了数据的安全性和准确性这样既便于开发者对系统功能的进一步改进也易于对各构件的调试和统一管理系统总体结构如图 1-1所示主要分如下几部分- 3 - 上海交通大学硕士学位论文多级电网的柔性短路电
20、流计算及自适应整定系统的研究图形界面模块多级电网管理柔性自适应整定计算通知单管理参数管理短路计算模块模块模块模块模块数据库模块ODBC接口后台数据库图 1-1系统总体结构Figure 1-1 Overall structure of the system1图形界面模块该模块是系统和用户交互的界面是一个面向对象的电网绘图工具 提供了各种图元的绘制 剪切 粘贴 拷贝 移动 旋转鹰眼等功能使用户能方便快捷地绘制出清晰美观布局合理拓扑分析正确的网图 支持全屏幕动态缩放 屏幕漫游等功能2参数管理模块用来读取和存储网图中图元信息元件参数定值信息等各种参数数据并可以完成设备和参数信息的录入和输出提供浏览打印
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- 关 键 词:
- 多级 电网 柔性 短路 电流 计算 自适应 系统 研究
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