基于IEC61850的变压器保护定值自动生成系统及免整定实现方法

摘要

本发明公开了一种基于IEC61580的变压器保护定值自动生成系统和免整定实现方法，以解决现有技术变压器保护误整定和系统运行后保护定值适应性问题，它包括若干个变电站设备，并进一步包括变压器保护装置和通信网络。变压器保护装置通过通信网络与若干个变电站设备通信连接，其中，变压器保护装置进一步包括：存储单元；用于接收来自若干个变电站设备30的模型参数的通信单元；用于对这些模型参数进行整定处理的参数整定处理单元；以及用于对整定处理参数进行数据处理的处理器，它分别与参数整定处理单元、通信单元和存储单元耦合连接。

说明书

技术领域

本发明涉及继电保护技术，更特定言之，本发明涉及一种变压器保护定值 自动生成系统，以及一种基于IEC61850的变压器保护定值免整定实现方法。

背景技术

变压器保护作为主设备的继电保护装置，其主要功能即保护变压器的设备 安全和运行稳定，变压器保护的定值为各保护功能逻辑判别的依据，定值的正 确就决定了变压器保护在电力系统故障时的保护能力和保护范围。

目前变电站中的变压器保护装置的定值整定均由调度整定部门，根据系统 参数、变压器铭牌参数、测试数据，人工确定保护定值清单，再由运行维护部 门手动整定到保护装置，并进行核对校验。

变压器保护主要配置变压器本体的主保护及近后备保护，还有系统其他设 备的远后备保护，保护的配置大多为标准配置，整定原则是统一的，只是由于 系统参数、变压器参数以及需配合的相关参数差异，造成调度整定部门需要针 对每套变压器保护装置下发定值，当运行参数调整时，重新整定，再有运行维 护人员切换定值。

现有整定方式的缺点：

1）目前变压器整定过程中，调度整定部门需要获取多个部门提供的相应参 数，按照整定原则人工整定，且再通过定值清单流转系统下发，最终由运行维 护部门下装到保护装置中，定值整定下发过程繁琐，人工流转带来错误的可能 性较大。

2）保护装置自身无法确定定值的合理性（与系统配合的合理性），也无法 根据运行方式的变化自动调整，需由调度整定部门重新整定下发。

发明内容

本发明基于变电站IEC61850的站控层通信，根据设备模型的描述，结合装 置内部集成的整定原则及灵敏度校验方案，自动整定保护定值。

本发明所要解决的问题是：

1）变压器保护定值流转过程复杂及人工整定带来的误整定问题，本发明根 据现有的保护配置原则及整定原则，在保护装置内部通过软件，根据系统参数、 变压器参数自动整定保护定值，并进行灵敏度校验。避免了调度整定部门需频 繁对于每一套系统内变压器保护整定保护定值，极大降低调度整定部门的工作 量，也避免了人工确定定值单及人工下发到装置过程中可能带来的错误。

2）运行方式调整后保护定值的适应性问题，本发明提出的通过站控层 （MMS）网络信息实时读取其他装置需配合的定值参数，根据系统运行方式自 动调整定值，并进行灵敏度校验，确保了运行方式调整后保护装置能够及时适 应，有效保证变压器保护运行的可靠性。

本发明的所能解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种基于IEC61580的变压器保护定值自动生成系统，它包括若干个变电站 设备，其特征在于：进一步包括变压器保护装置，所述变压器保护装置与若干 个变电站设备通信连接，其中，所述变压器保护装置进一步包括：

存储单元；

用于接收来自若干个变电站设备的模型参数的通信单元；

用于对这些模型参数进行整定处理的参数整定处理单元；以及

用于对整定处理参数进行数据处理的处理器，它分别与参数整定处理单元、 通信单元和存储单元耦合连接。

作为优选，变压器保护装置是通过通信网络与若干个变电站设备通信连接。

作为优选，所述通信网络是以IEC61580通信规约方式进行数据通信。

同时，本发明提出一种基于IEC61850的变压器保护定值免整定实现方法， 其特征在于包括以下步骤：

1、通过变压器保护装置的一个通信单元获取若干个变电站设备的待整定参 数；

2、通过所述变压器保护装置的一个参数整定处理单元自动生成保护定值；

3、在自动生成保护定值之后进行灵敏度校验；

4、通过变压器保护装置的一个处理器来确认和调整保护定值。

进一步地，在步骤1中，所述变压器保护装置分别获取变压器参数、互感 器参数及系统参数。

进一步地，在步骤2中，进一步包括步骤：

1、所述参数整定处理单元调用变压器保护装置的一个存储单元中所存储的 整定数据组并生成整定程序和灵敏度校验程序；

2、所述参数整定处理单元计算待整定定值的中间变量；

3、所述变压器保护装置的一个处理器根据生成的整定程序计算保护定值；

4、所述处理器根据生成的灵敏度校验程序进行灵敏度校验；

5、若灵敏度满足灵敏度校验程序的预设值，则所述处理器生效保护定值， 若灵敏度不满足灵敏度校验程序的预设值，则返回至步骤3。

进一步地，在步骤3中，若灵敏度校验失败，则通过变压器保护装置的一 个处理器进行参数自适应调整，并返回至步骤2，若灵敏度校验成功，则进行至 步骤4。

附图说明

本发明的技术效果将通过参照附图列举实施例的方式加以详尽地描述：

图1为本发明变压器保护定值自动生成系统的结构原理图。

具体实施方式

参照图1，一种基于IEC61580的变压器保护定值自动生成系统，它包括若 干个变电站设备30，并进一步包括变压器保护装置10，所述变压器保护装置与 若干个变电站设备30通信连接，其中，所述变压器保护装置10进一步包括：

存储单元14，优选为一个EEPROM存储设备；

用于接收来自若干个变电站设备30的模型参数的通信单元12；

用于对这些模型参数进行整定处理的参数整定处理单元11；以及

用于对整定处理参数进行数据处理的处理器13，它分别与参数整定处理单 元11、通信单元12和存储单元14耦合电连接。

作为优选，变压器保护装置10是通过通信网络20与若干个变电站设备30 通信连接。

进一步地，所述通信网络20是以IEC61580通信规约方式进行数据通信， 并且是基于IEC61580的站控层通信规约的一种站控层通信网络。

同时，本发明提出一种基于IEC61850的变压器保护定值免整定实现方法， 其特征在于包括以下步骤：

通过变压器保护装置10的一个通信单元12获取若干个变电站设备30的待 整定参数；

例如，静态获取：通过解析变电站SCD文件中相关设备的参数信息，或者 变压器整定所需的变压器额定参数、各侧互感器参数、相关的系统参数。

动态获取：变压器保护装置在站控层通信中作为客户端，注册对含有变压 器、各侧互感器、系统参数IED的设备数据服务控制块，获取变压器保护整定 所需的变压器额定参数、各侧互感器参数、相关的系统参数。

2、通过所述变压器保护装置10的一个参数整定处理单元12自动生成保护 定值；

3、在自动生成保护定值之后进行灵敏度校验；

4、通过变压器保护装置10的一个处理器13来确认和调整保护定值。

在本发明的优选实施例中，在步骤1中，基于IEC61850的变电站站控层通 信网络，通过变电站SCD（变电站配置描述语言）文件中相关设备的参数信息。

变压器相关参数获取

基于IEC61850通信规约中电力变压器逻辑节点（YPTR），数据属性中额定 电压、额定容量，并增加相关一次设备必须的短路参数，短路电压比，空载损 耗，通过该模型的数据服务获取变压器额定容量、变压器各侧额定电压、短路 阻抗比，空载损耗的数据值。

互感器相关参数获取

通过变压器高压侧、中压侧、低压侧电流互感器逻辑节点（TCTR），数据 属性中的额定电流、变比获取变压器各侧电流互感器的变比；通过母线电压互 感器逻辑节点（TVTR），数据属性中的额定电压获取变压器各侧PT一次值。

系统相关参数获取

变压器保护整定所需的系统参数包括各侧大、小运行方式下的短路阻抗， 可通过建立母线逻辑节点，说明变电站各侧母线的短路参数，变压器保护通过 数据服务实时获取。

在本发明的优选实施例中，在步骤2中，为了说明本发明的实现过程，以 变压器高压侧复压过流保护整定为例进行说明：

电流定值整定原则

其中：

---可靠系数，取1.2；

---配合系数，取1.15；

---返回系数，取0.85；

---变压器高压侧额定电流。

低电压定值整定原则

躲过正常运行时可能出现的最低工作电压。

其中：

---可靠系数，取1.2；

---返回系数，取1.15；

---正常运行时的最低电压。

低电压定值通常取0.7，即70V。

负序电压定值整定原则

负序电压整定按躲过正常运行时的负序最大不平衡电压。

负序电压取0.08，按照相电压折算，即4V。

在本发明的优选实施例中，在步骤3中，根据整定原则，按照中压侧、低 压侧母线相间短路最小短路电流校验灵敏度，要求灵敏度1.5。

通过系数参数和变压器参数计算出变压器中压侧母线、低压侧母线相间短 路最小短路电流，按照上述自动生成的高压侧复压过流定值计算灵敏度，如果 灵敏度校验满足要求，则高压侧复压过流保护的定值生成完成，否则返回上述 自动整定定值过程，逐级迭代可靠系数等参数，直到满足灵敏度要求，如果可 靠系数在自适应迭代中超出设定返回，装置告警，发送灵敏度校验失败告警信 息。

在本发明的优选实施例中，在步骤4中，变压器保护装置10通过数据服务 实时获取系统短路参数，当系统参数发生变化时，装置10通过比对原获取参数， 发现系统参数变化，进行所有保护功能的灵敏度校验，如果不满足灵敏度要求， 装置重新进入定值自动整定。

进一步地，在步骤1中，所述变压器保护装置10分别获取变压器参数、互 感器参数及系统参数。

进一步地，在步骤2中，进一步包括步骤：

1、所述参数整定处理单元12调用变压器保护装置10的一个存储单元14 中所存储的整定数据组并生成整定程序和灵敏度校验程序；

2、所述参数整定处理单元12计算待整定定值的中间变量；

3、所述变压器保护装置10的一个处理器13根据生成的整定程序计算保护 定值；

4、所述处理器13根据生成的灵敏度校验程序进行灵敏度校验；

5、若灵敏度满足灵敏度校验程序的预设值，则所述处理器13生效保护定 值，若灵敏度不满足灵敏度校验程序的预设值，则返回至步骤3。

进一步地，在步骤3中，若灵敏度校验失败，则通过变压器保护装置10的 一个处理器13进行参数自适应调整，并返回至步骤2，若灵敏度校验成功，则 进行至步骤4。

以上仅为本发明优选实施方式，并非是对本发明技术方案的限制，应当了 解，一切基于本发明技术方案所作出的修改、替代或者变化方式，皆应涵盖于 本发明所主张的权利要求保护范围内。