探索电厂电厂专用继电保护整定计算软件

论文导读：对保护整定的影响更加严重，因此大多通用整定计算软件往往无法胜任。电厂继电保护整定工作一直是电厂生产运行的一项重要工作。以往电厂的保护整定往往由电网保护部门代为计算。随着电力体制改革，厂网分开，使得电厂保护整定计算工作越发成为影响电厂安全稳定运行的一个薄弱环节，因此一个专业实用、功能完备、应用灵活的电
摘要:介绍目前继电保护软件存在的普遍问题，对研究开发一套电厂专用继电保护整定计算软件的可行性、实用性以及经济性进行论述，并提出专用软件编制的思路和原则。
关键词:整定计算软件、电厂专用、继电保护、实用性

引言
继电保护装置是电力系统安全保障体系的重要组成部分。继电保护装置能否满足电网提出的“四性”要求在很大程度上取决于继电保护整定计算工作的正确开展。因此，做好继电保护整定计算工作对于充分发挥继电保护装置的性能和保证电力系统的安全运行具有重要意义。

一、整定计算软件存在的问题

目前市面上大多整定计算软件的编制和改进都遵循以下原则：
1、交互友好性，简化软件功能的使用是非常重要的。如果每使用一个功能，用户都需进行大量的设置或确认，在大量界面间来回跳转，必然给用户带来视觉和心理疲劳，这样的交互对使用者来说是不利的。整定软件的交互设计应通过角色设计、目标导向设计和脚本设计种不同思路完成, 从而达到既满足用户需求, 又简化操作的目的；
2、个性化，整定软件不仅要解决用户整定经验的个性应用问题，还应尽量实现用户能方便地自定义定值单格式以及生成整定计算书的需求。除此之外，还要广泛地满足用户其它高层次的个性化要求；
3、通用性，整定软件需要面对的用户是不同的，按电压等级大体可分为省级网用户、地区网用户和县网用户。一般省级用户的工作对象是220kV及以上电压等级电网，地区级用户的工作对象是110kV电网和220kV主变，110kV主变和35kV及以下的电网则属于摘自：毕业论文格式字体www.7ctime.com
县网用户，除此之外还有各种大中小型发电厂的发电机和主变。整定软件应能尽量在这些不同用户间通用，或至少能针对同一类用户通用；
4、保护配置智能化，基于某种原理的保护所需要考虑的整定原则都是有限的，但具体应用存在多样性，软件应能根据具体电网接线结构等情况选择配置保护。
基于这些原则编制的软件基本都存在以下问题：
1、不具备完善的继电保护管理流程控制功能，运算过程透明性缺乏，图形界面不够友好，交互手段较单一；[4]
2、自动整定计算能力不全面，特殊接线的识别、运行方式的选择、保护之间配合关系的确定仍需要用户指定，不能提供全面灵活的整定原则和丰富多样的定值调整手段；[5]
3、针对不同用户分别开发软件不仅成本高，而且很难通用。因此，软件开发商为降低成本和提高通用性，大都会选择牺牲软件的针对性，导致整定计算时难以将现场经验数据和用户特别要求作为整定参数考虑，纳入运算过程，所以整定值往往不符合现场要求。
4、软件商业化运作，程序代码不开源，应用过程中发现问题用户无法对程序进行及时修正，软件功能新增、修改及扩展只能依赖供应商。
由于以上几个问题的存在，使得整定计算软件往往沦为短路计算的辅助工具，整定计算人员对软件整定值不信任，最终整定值必须人工重新校正，软件作用没有得到真正发挥，失去了其原有的意义。因此，针对这些问题开发研制一套更简单易用、贴近现场，符合使用者习惯和管理要求的整定计算软件才能真正的将人员从繁杂的整定计算工作中解放出来。

二、电厂整定计算特点

电力系统由发电、输变电、用电三个环节构成，也可简单地分为电厂和电网。相应地根据应用对象，继电保护也分为电网保护（线路保护）和电厂保护（元件保护）。本质上讲，电网保护和电厂保护的定值整定计算是相同的，但是由于保护对象的差别，电厂保护和电网保护在形式上有明显的不同，相对于电网保护种类少、整定原则规范而言，电厂保护具有明显的特点：
1、变化小，电厂建成后一般一次主接线相对固定，且接线形式相对简单。这就使得整定计算中基本不需要考虑由于接线复杂和多电源点相互影响，带来的软件接线模型建立、识别困难以及潮流计算复杂的问题；
2、参数固定，主设备定型后，参数亦长期不变，由于设备参数变动导致的定值重新整定和校核工作量小；
3、整定灵活，定值整定方法主要依照设备说明书而非通用原理，计算系数和最终定值的选取往往需要结合本厂实际；

4、数量多，完整的发电机保护数量多达20种以上；

5、厂用电保护配合复杂，厂用电接线复杂，甚至出现环网，造成保护之间的配合难以满足要求，而且大型电动机的自启动电流对保护整定的影响更加严重，因此大多通用整定计算软件往往无法胜任。
电厂继电保护整定工作一直是电厂生产运行的一项重要工作。以往电厂的保护整定往往由电网保护部门代为计算。随着电力体制改革，厂网分开，使得电厂保护整定计算工作越发成为影响电厂安全稳定运行的一个薄弱环节，因此一个专业实用、功能完备、应用灵活的电厂继电保护整定软件的需求显得尤为迫切。如何满足这一迫切需求？鉴于上述特点，笔者建议按各电厂为独立单位，以自主研发为主，部分软件功能外包为辅的方式进行专用软件研发编制，如此既能降低成本又能提高软件针对性。

三、专用软件的编制

随着计算机软硬件技术的发展，计算机已经成为了日常家电之一，能熟练掌握电脑使用技巧的人越来越多。此外，发电企业员工的新老交替，继电保护技术人员整定计算和编程技能水平的不断提升，基于这两个有利条件，不但使充分发挥本企业员工能力，完成整定计算工作，减少对软件供应商和外单位技术支援的依赖成为现实，而且也让因地制宜的研发编制更适合本单位使用的专用整定计算软件成为可能。
笔者认为，编制一套电厂专用继电保护整定计算软件应遵循以下原则：
1、精简化，短路计算、定值选定和灵敏度校验等主要功能是软件必须具备的，其它如各种与本厂配置不相关的接线模型、未使用的保护功能整定、皮肤更换等数据库和功能应省略。软件功能精简，一方面适当降低了对开发人员编程水平的要求，让更多技术人员能参与其中，一方面又能缩短开发时间，节约了成本；
2、实用化，电厂用户保护配置功能多，整定灵活。有许多保护功能整定时不仅要以短路电流计算结果为依据，还要参考厂家的推荐定值、本厂设备的实际运行经验和满足个别设备特殊要求。大多整定软件设计时受成本和通用性所限，无法充分顾及这些参变量，以至论文导读：
整定结果往往与实际要求相去甚远。与之相反，专用软件设计时无需顾及通用性，应将这些参变量纳入运算，达到输出结果即最终定值的效果，提高软件的实用价值；
3、个性化，每个电厂都有自己的继电保护整定计算管理办法，它们大体上相近，但在实施过程中确有很多细节上不同，如定值单的格式、整定计算书的格式和定值下发流程的管理等。软件编制时应将这些个性化设置考虑在内，达到计算完成后，输出结果能直接形成本单位适用的各种报表形式的要求；
4、开源化，专用继电保护整定计算软件定位是为解决普适性软件针对性欠缺问题，主要利用本单位资源编制的简易非商业性软件。其技术要求不高、应该范围精专，所以建议程序开源化。一方面便于修改维护，另一方面也便于技术交流和改进。

四、经济性比较

目前，市面上的普适整定计算软件一般都在15~45万元之间，平均30万元，使用普适软件计算后结果再由技术人员校正成本2万元。请专家手工整定，则大约15~35万每次，平均25万元。由本单位技术人员建模，外包编程制作，单位员工成本2万元，外包部分成本1~3万元，总计平均4万元。除了首次整定，按照《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》，每年还要对继电保护定值进行一次复算和校核计算报告。由报告可见，请人帮整定、核算的成本是最高的，相比之下，使用第3种方式则成本大幅降低。专业软件的核心技术在于整定计算过程，依据核心编制简易的计算和输出程序并不难。随着人员素质的提高，能掌握整定和编程技能的人不断增加，很多单位都具备了制作这一软件的技术条件。即使单位内编程技术力量不足的，把编程部分外包业可以完成。如此既大幅降低了成本，又能提高了软件的针对性。
结论
本文通过对目前继电保护整定计算软件普遍存在问题的阐述，对电厂继电保护整定、管理工作特点进行的分析，以及对各整定方式经济效益的对比，提出了发挥利用各单位自身技术力量，编制专用软件以提高其针对性和实用性的新思路。