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110 kV電網計算機整定計算新方案
摘 要 根據110 kV電網的變化以及計算機技術的發展，提出了110 kV電網計算機整定計算的新方案——準專家系統模式，介紹了該方案總體設計、實施條件及各模塊的功能，并指出簡單的數學模型、友好的用戶界面、靈活的輸入輸出是110 kV電網計算機整定計算軟件的開發方向。
關鍵詞 110 kV電網 整定計算 準專家系統模式 計算機
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電網繼電保護整定計算是一項十分復雜的技術工作。它要求按照一定的整定計算原則，以電網的短路電流計算為基礎，進行大量反復的定值計算、比較和篩選，工作量很大。因此，怎樣把整定計算人員從繁雜的計算中解放出來，成為許多專家學者和技術人員追求的目標。計算機技術的迅速發展使實現這個目標有了技術支持。
從70年代后期，計算機整定計算的開發工作就開始了。由于短路電流計算的理論基礎雄厚，數學模型成熟，因此在80年代用計算機進行短路電流計算得到了普及。之后在短路電流計算的基礎上，沿用網絡節點法的基本模式，開發了一些整定計算軟件，這些軟件在一部分220 kV電網中的應用有了一些成功的經驗，而對于110 kV電網，到目前為止，還沒有比較成熟的軟件。這主要是由于220 kV及以上電壓等級的電網結構規范，相應的繼電保護整定計算能夠用規范的數學方法描述；而110 kV電網的結構不規范，如有短線群、T接線、小電源等，這樣在110 kV電網的整定計算中既有用數學方法描述的確定性問題，也有大量需要用人的經驗才能處理的問題。要解決這些問題，就要用到專家系統的一些基本方法，建立可修改的規則庫，整定人根據整定時的具體情況使用這些規則，建立一定的邏輯關系，邏輯關系一旦建立，無論系統的其他參數如何變化，整定計算都可能自動完成。由于其邏輯關系的建立需要一定的人工干預，因此我們稱這種方法為準專家系統模式的計算機整定計算。
1 整定計算的條件
以往的整定計算軟件在開發的時候，我國的大多數110 kV電網還是環網運行，這些軟件充分考慮了220 kV電網同110 kV環網之間電磁環的存在對保護整定的影響，并因此增加了軟件的復雜程度，降低了其靈活性。這些軟件對于110 kV電網保護的整定不規范、失配點多、非常規整定多的問題沒有重視，大大降低了計算出的結果的實用價值。另外受軟件開發平臺的限制，開發者在人機界面的方便程度考慮較少，使得人工干預非常煩瑣，費時費力，不得不棄而不用。
準專家系統模式的計算機整定計算能夠解決以往的軟件應用到110 kV電網時所遇到的問題，其主要依據有兩點：110 kV電網結構的變化和計算機技術的發展。
1.1 110 kV電網形成單電源的輻射結構，簡化了整定計算
隨著220 kV的主輸電網絡的形成，原來的110 kV環網得以解環運行，從而形成了以220 kV變電站為中心電源的輻射型結構的分區網絡，使得110 kV的電網結構大大地簡化。由于不再考慮電磁環，也使得110 kV電網的整定計算軟件的開發思路發生了重大改變。解環運行之后，分區網絡的規模較以前減少了許多，各電力元件之間的保護配合關系變得非常簡單，如果仍沿用節點方程的方法進行整定計算，一方面將簡單問題復雜化，另一方面仍不能解決短線群、T接線、小電源的問題。準專家模式是將電力元件的所有的整定配合關系歸納為相應的用計算公式表示的規則(由于不存在電磁環，這些規則的數目及復雜程度都大大降低)，然后由整定人選擇所整定的電力元件的整定規則。這種模式簡單、直觀，對整定計算全過程可進行有效的控制。
1.2 計算機技術的發展為新模式提供強大的技術支持
最早進行整定計算軟件的開發大約是在七八十年代，現在計算機軟硬件的技術水平同當時相比不可同日而語。當時編制軟件最先要考慮的是軟件的運行速度以及數據的存儲容量，其次才是用戶界面，而以目前的計算機技術水平，對于編制這種規模的軟件，其運算速度及數據存儲容量可以不予考慮，因此其重點應該是良好的用戶界面。準專家系統模式完全在系統一次圖形界面上完成參數數據的輸入、計算過程的控制、計算結果的輸出，大大降低了使用者掌握軟件的難度，不經培訓就可以方便地使用。
2 整定計算的實施方案
2.1 方案總體設計
該方案由以下幾個模塊組成：電網拓撲繪圖模塊、參數數據輸入模塊、短路電流計算模塊、整定計算規則模塊、整定計算模塊、ODBC接口模塊�？傮w設計原理如圖1所示。(圖略)
圖1 準專家系統模式整定計算方案總體設計原理圖
由圖1可以看出，整定計算的全過程都是在系統一次圖形的界面下完成，不需要使用者對底層進行操作。在專用的電網拓撲繪圖模塊下，一次圖一旦繪好，網絡數據的拓撲結構就建成，結構中各單元同系統各元件一一對應，這種對應是由軟件完成，毋需人工干預；參數數據庫、短路電流數據庫、規則庫都是整定計算的數據源，其中參數數據庫、短路電流數據庫與系統一次結構緊密相關，當系統一次結構變化后，這兩個數據庫的內容相應修改。整定規則庫則完全獨立，其修改、補充等操作單獨進行。
2.2 功能模塊介紹
2.2.1 電網拓撲繪圖模塊
電網拓撲繪圖模塊是一個面向對象的電網繪圖工具，能夠支持全屏幕動態縮放、屏幕漫游，以基本圖元(如線路、斷路器、變壓器等)為繪圖單位，進行系統一次網絡圖的繪制，各圖元通過定義形成網絡拓撲結構，性能優良且操作方便。除了具有圖形編輯軟件的一般功能外，它的最大特點在于可以無隙地嵌入數據庫和保護整定計算模塊
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