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110 kV電網(wǎng)計(jì)算機(jī)整定計(jì)算新方案
摘 要 根據(jù)110 kV電網(wǎng)的變化以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，提出了110 kV電網(wǎng)計(jì)算機(jī)整定計(jì)算的新方案——準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式，介紹了該方案總體設(shè)計(jì)、實(shí)施條件及各模塊的功能，并指出簡單的數(shù)學(xué)模型、友好的用戶界面、靈活的輸入輸出是110 kV電網(wǎng)計(jì)算機(jī)整定計(jì)算軟件的開發(fā)方向。
關(guān)鍵詞 110 kV電網(wǎng) 整定計(jì)算 準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式 計(jì)算機(jī)
Abstract According to the changes in 110 kV power network configuration and the development of computer technology,this paper presents a new scheme for computer-based setting calculation of 110 kV power networks,i.e,the quasi-expert-system mode.The overall design and the modules of the scheme are introduced.The advantages of the scheme in terms of simple mathematical models,friendly man-machine interface and flexible input／output are indicated as well.
Key words 110 kV power network,setting calculation,quasi-expert-system mode,computer
110 kV電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算是一項(xiàng)十分復(fù)雜的技術(shù)工作。它要求按照一定的整定計(jì)算原則，以電網(wǎng)的短路電流計(jì)算為基礎(chǔ)，進(jìn)行大量反復(fù)的定值計(jì)算、比較和篩選，工作量很大。因此，怎樣把整定計(jì)算人員從繁雜的計(jì)算中解放出來，成為許多專家學(xué)者和技術(shù)人員追求的目標(biāo)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展使實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)有了技術(shù)支持。
從70年代后期，計(jì)算機(jī)整定計(jì)算的開發(fā)工作就開始了。由于短路電流計(jì)算的理論基礎(chǔ)雄厚，數(shù)學(xué)模型成熟，因此在80年代用計(jì)算機(jī)進(jìn)行短路電流計(jì)算得到了普及。之后在短路電流計(jì)算的基礎(chǔ)上，沿用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)法的基本模式，開發(fā)了一些整定計(jì)算軟件，這些軟件在一部分220 kV電網(wǎng)中的應(yīng)用有了一些成功的經(jīng)驗(yàn)，而對于110 kV電網(wǎng)，到目前為止，還沒有比較成熟的軟件。這主要是由于220 kV及以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)范，相應(yīng)的繼電保護(hù)整定計(jì)算能夠用規(guī)范的數(shù)學(xué)方法描述；而110 kV電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)不規(guī)范，如有短線群、T接線、小電源等，這樣在110 kV電網(wǎng)的整定計(jì)算中既有用數(shù)學(xué)方法描述的確定性問題，也有大量需要用人的經(jīng)驗(yàn)才能處理的問題。要解決這些問題，就要用到專家系統(tǒng)的一些基本方法，建立可修改的規(guī)則庫，整定人根據(jù)整定時(shí)的具體情況使用這些規(guī)則，建立一定的邏輯關(guān)系，邏輯關(guān)系一旦建立，無論系統(tǒng)的其他參數(shù)如何變化，整定計(jì)算都可能自動(dòng)完成。由于其邏輯關(guān)系的建立需要一定的人工干預(yù)，因此我們稱這種方法為準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式的計(jì)算機(jī)整定計(jì)算。
1 整定計(jì)算的條件
以往的整定計(jì)算軟件在開發(fā)的時(shí)候，我國的大多數(shù)110 kV電網(wǎng)還是環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，這些軟件充分考慮了220 kV電網(wǎng)同110 kV環(huán)網(wǎng)之間電磁環(huán)的存在對保護(hù)整定的影響，并因此增加了軟件的復(fù)雜程度，降低了其靈活性。這些軟件對于110 kV電網(wǎng)保護(hù)的整定不規(guī)范、失配點(diǎn)多、非常規(guī)整定多的問題沒有重視，大大降低了計(jì)算出的結(jié)果的實(shí)用價(jià)值。另外受軟件開發(fā)平臺(tái)的限制，開發(fā)者在人機(jī)界面的方便程度考慮較少，使得人工干預(yù)非常煩瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不得不棄而不用。
準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式的計(jì)算機(jī)整定計(jì)算能夠解決以往的軟件應(yīng)用到110 kV電網(wǎng)時(shí)所遇到的問題，其主要依據(jù)有兩點(diǎn)：110 kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。
1.1 110 kV電網(wǎng)形成單電源的輻射結(jié)構(gòu)，簡化了整定計(jì)算
隨著220 kV的主輸電網(wǎng)絡(luò)的形成，原來的110 kV環(huán)網(wǎng)得以解環(huán)運(yùn)行，從而形成了以220 kV變電站為中心電源的輻射型結(jié)構(gòu)的分區(qū)網(wǎng)絡(luò)，使得110 kV的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)大大地簡化。由于不再考慮電磁環(huán)，也使得110 kV電網(wǎng)的整定計(jì)算軟件的開發(fā)思路發(fā)生了重大改變。解環(huán)運(yùn)行之后，分區(qū)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較以前減少了許多，各電力元件之間的保護(hù)配合關(guān)系變得非常簡單，如果仍沿用節(jié)點(diǎn)方程的方法進(jìn)行整定計(jì)算，一方面將簡單問題復(fù)雜化，另一方面仍不能解決短線群、T接線、小電源的問題。準(zhǔn)專家模式是將電力元件的所有的整定配合關(guān)系歸納為相應(yīng)的用計(jì)算公式表示的規(guī)則(由于不存在電磁環(huán)，這些規(guī)則的數(shù)目及復(fù)雜程度都大大降低)，然后由整定人選擇所整定的電力元件的整定規(guī)則。這種模式簡單、直觀，對整定計(jì)算全過程可進(jìn)行有效的控制。
1.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為新模式提供強(qiáng)大的技術(shù)支持
最早進(jìn)行整定計(jì)算軟件的開發(fā)大約是在七八十年代，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)軟硬件的技術(shù)水平同當(dāng)時(shí)相比不可同日而語。當(dāng)時(shí)編制軟件最先要考慮的是軟件的運(yùn)行速度以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量，其次才是用戶界面，而以目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)水平，對于編制這種規(guī)模的軟件，其運(yùn)算速度及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量可以不予考慮，因此其重點(diǎn)應(yīng)該是良好的用戶界面。準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式完全在系統(tǒng)一次圖形界面上完成參數(shù)數(shù)據(jù)的輸入、計(jì)算過程的控制、計(jì)算結(jié)果的輸出，大大降低了使用者掌握軟件的難度，不經(jīng)培訓(xùn)就可以方便地使用。
2 整定計(jì)算的實(shí)施方案
2.1 方案總體設(shè)計(jì)
該方案由以下幾個(gè)模塊組成：電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊、參數(shù)數(shù)據(jù)輸入模塊、短路電流計(jì)算模塊、整定計(jì)算規(guī)則模塊、整定計(jì)算模塊、ODBC接口模塊�？傮w設(shè)計(jì)原理如圖1所示。(圖略)
圖1 準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式整定計(jì)算方案總體設(shè)計(jì)原理圖
由圖1可以看出，整定計(jì)算的全過程都是在系統(tǒng)一次圖形的界面下完成，不需要使用者對底層進(jìn)行操作。在專用的電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊下，一次圖一旦繪好，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就建成，結(jié)構(gòu)中各單元同系統(tǒng)各元件一一對應(yīng)，這種對應(yīng)是由軟件完成，毋需人工干預(yù)；參數(shù)數(shù)據(jù)庫、短路電流數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫都是整定計(jì)算的數(shù)據(jù)源，其中參數(shù)數(shù)據(jù)庫、短路電流數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)一次結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)一次結(jié)構(gòu)變化后，這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容相應(yīng)修改。整定規(guī)則庫則完全獨(dú)立，其修改、補(bǔ)充等操作單獨(dú)進(jìn)行。
2.2 功能模塊介紹
2.2.1 電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊
電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊是一個(gè)面向?qū)ο蟮碾娋W(wǎng)繪圖工具，能夠支持全屏幕動(dòng)態(tài)縮放、屏幕漫游，以基本圖元(如線路、斷路器、變壓器等)為繪圖單位，進(jìn)行系統(tǒng)一次網(wǎng)絡(luò)圖的繪制，各圖元通過定義形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，性能優(yōu)良且操作方便。除了具有圖形編輯軟件的一般功能外，它的最大特點(diǎn)在于可以無隙地嵌入數(shù)據(jù)庫和保護(hù)整定計(jì)算模塊
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