專家系統(tǒng)在繼電保護(hù)整定計(jì)算中的應(yīng)用

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熱電技術(shù) 2005年第4期(總第88期)
專家 系統(tǒng)在 繼 電保護(hù)整定計(jì)算 中的應(yīng)用
徐偉 中 ，趙 敏
(1．國(guó)電吉林熱電廠，吉林 吉林 132027；2．大連海事大學(xué)，遼寧 大連 116000)
摘 要 根據(jù)發(fā)電廠的實(shí)際需要，將專家 系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠 的軟件也廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)和設(shè)計(jì)部門中，并取得
繼電保護(hù)整定計(jì)算程序中，研究了針對(duì)發(fā)電廠的繼電保護(hù)整 了一定的效益。
定計(jì)算專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括故障計(jì)算模塊、整定計(jì)算模塊、
知識(shí)庫(kù)管理模塊、定值瀏覽四個(gè)基本模塊，較好地完成 了數(shù)
2 繼電保護(hù)整定計(jì)算專家系統(tǒng)的開發(fā)
值計(jì)算與智能推理的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了電廠主設(shè)備保護(hù)整定
計(jì)算的全過程微機(jī)化、自動(dòng)化，基本保證了整定結(jié)果的可靠
2．1 繼電保護(hù)整定計(jì)算專家系統(tǒng)的總體方案
性 。
目前，發(fā)電廠繼電保護(hù)整定計(jì)算大都由現(xiàn)場(chǎng)繼
關(guān)鍵詞 專家系統(tǒng) 繼電保護(hù) 整定計(jì)算
電保護(hù)工作人員手工計(jì)算完成。由于發(fā)電廠元件設(shè)
1 概述 備繁多，且各個(gè)發(fā)電廠的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，設(shè)備選擇不盡相
同，所以要編制一套完整通用的整定計(jì)算程序，需要
專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)方面的應(yīng)用是比較活躍的 考慮很多因素，整定配合工作也較為復(fù)雜。本系統(tǒng)
個(gè)領(lǐng)域，并且發(fā)揮出了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效 預(yù)定實(shí)現(xiàn)下述功能，總的整定計(jì)算分為：故障計(jì)算和
一
益…，如國(guó)外研制的電力調(diào)度中心故障恢復(fù)實(shí)時(shí)專 整定計(jì)算兩大部分。
家系統(tǒng)，電網(wǎng)運(yùn)行專家系統(tǒng) ?！?，運(yùn)行人員培訓(xùn)系統(tǒng)， 一 般來講，整定計(jì)算的工作可以分為以下幾個(gè)
發(fā)電廠異常診斷專家系統(tǒng)，我國(guó)也先后研制了日調(diào) 階段發(fā)電廠各元件參數(shù)的收集；各種模擬故障的計(jì)
度計(jì)劃安排專家系統(tǒng)，電網(wǎng)調(diào)度操作命令票專家系 算 ；比較各種故障情況下的短路電流，以求取整定計(jì)
統(tǒng)，電力系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)等，專家系統(tǒng)在發(fā)電 算所需要的最大、最小短路電流等數(shù)據(jù)；繼電保護(hù)定
廠的應(yīng)用主要包括：在線監(jiān)測(cè)、設(shè)備診斷、運(yùn)行指導(dǎo) 值的整定配合。故障計(jì)算主要完成以下功能：各支
等 引。 路短路序電流、相電流，各節(jié)點(diǎn)序電壓、相電壓的計(jì)
將專家系統(tǒng)應(yīng)用到繼電保護(hù)整定計(jì)算這一科研 算；以被保護(hù)元件為中心，求取該元件保護(hù)整定計(jì)算
領(lǐng)域目前正在興起，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有了一些實(shí)踐，如： 所需的最大短路電流和最小短路電流。
相間距離保護(hù)整定計(jì)算專家系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用，低 整定計(jì)算主要完成以下功能：各元件主保護(hù)、后
壓網(wǎng)電流保護(hù)整定計(jì)算專家系統(tǒng)的研制等。近幾年 備保護(hù)的定值計(jì)算；各元件保護(hù)靈敏度的計(jì)算；保護(hù)
來，將專家系統(tǒng)應(yīng)用到繼電保護(hù)整定計(jì)算 中的研究 定值的比較配合。
工作一直在繼續(xù)，而且獲得了一些新的進(jìn)展。文獻(xiàn) 故障計(jì)算部分和整定計(jì)算部分處于同等的地
[5]應(yīng)用面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)設(shè)計(jì)方法，基于其提出的智 位，相互獨(dú)立，同時(shí)故障計(jì)算又為整定計(jì)算服務(wù)。
能代理者的整定計(jì)算方法，研制開發(fā)了 110—500kV 根據(jù)發(fā)電廠繼電保護(hù)整定計(jì)算的基本特點(diǎn)，可
電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算專家系統(tǒng)。文獻(xiàn)[6]論證了 以將整定計(jì)算分為以下幾部分：保護(hù)定值的初步整
在繼電保護(hù)整定計(jì)算軟件中應(yīng)用專家系統(tǒng)的可行 定；定值的校驗(yàn)；保護(hù)定值的修正。
性，并通過對(duì)距離保護(hù)特性的分析和對(duì)專家系統(tǒng)技 在實(shí)際的工作中，現(xiàn)場(chǎng)的繼電保護(hù)工作人員也
術(shù)的研究，提出了一種開發(fā)整定計(jì)算軟件的新方法。 是基本上按這三個(gè)步驟進(jìn)行整定計(jì)算的。此部分是
文獻(xiàn)[7]應(yīng)用專家系統(tǒng)理論及智能化程序設(shè)計(jì)方法。 本系統(tǒng)的主體之一。
結(jié)合常規(guī)的零序電流保護(hù)整定計(jì)算，研制了一套零 2．2 故障計(jì)算模塊的開發(fā)
序電流保護(hù)整定計(jì)算專家系統(tǒng)。以上理論的提出和 故障計(jì)算部分的作用是為整定計(jì)算部分提供充
軟件的開發(fā)主要是針對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)的整定計(jì)算， 分必要的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，并且所有的數(shù)據(jù)將一次性全部
目前，此項(xiàng)工作已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。關(guān)于這方面 給出。這樣便很好地完成了數(shù)值計(jì)算和專家系統(tǒng)的
．
一 36 一維普資訊 http://www.cqvip.com
徐偉中等：專家系統(tǒng)在繼電保護(hù)整定計(jì)算中的應(yīng)用
結(jié)合。故障計(jì)算部分是整個(gè)整定計(jì)算工作的基礎(chǔ)， b．完成對(duì)發(fā)電廠、變電站所裝設(shè)備的整定計(jì)算，
而在電力系統(tǒng)計(jì)算中故障計(jì)算已經(jīng)比較成熟，所以 各類設(shè)備如線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、斷路
本系統(tǒng)中的故障計(jì)算部分通過修改已有的成形的軟 器失靈保護(hù)、短引線保護(hù)、高壓電抗器保護(hù)、串聯(lián)電
件，獲得電廠用繼電保護(hù)整定計(jì)算所需的基本數(shù)據(jù)。 容補(bǔ)償裝置保護(hù)、交流濾波器保護(hù)、直流濾波器保
這樣做提高了本系統(tǒng)的適應(yīng)性、靈活性，即當(dāng)它同不 護(hù)、超高壓直流輸電保護(hù)等，各類保護(hù)如縱聯(lián)保護(hù)、
同類型的整定計(jì)算軟件相結(jié)合時(shí)，就能完成不同類 電流保護(hù)、距離保護(hù)、諧波電流保護(hù)、不平衡保護(hù)，線
型的保護(hù)的定值整定。在故障計(jì)算程序中作了如下 路保護(hù)如線路電流／電壓保護(hù)、零序電流／方向電流保
處理：發(fā)電機(jī)支路用電流源和一個(gè)并聯(lián)電抗來表示； 護(hù)、間距離保護(hù)、接地距離保護(hù)等。
變壓器的勵(lì)磁電流很小(僅為額定電流的5％左右)， C．計(jì)算結(jié)束后，系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)掃描
般可以忽略不計(jì)，這樣，對(duì)于雙繞組變壓器可以用 需要更改定值的保護(hù)裝置，并 自動(dòng)生成定值通知單，
一
個(gè)漏抗支路表示，對(duì)于三繞組變壓器(或 自耦變壓 也可人工形成某保護(hù)的定值通知單。
一
器)可以用一個(gè)星形等值電路表示；在進(jìn)行一般的短 d．定值通知單在格式上保持一致，內(nèi)容上盡量
路電流計(jì)算時(shí)，用恒定阻抗表示各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷；短路 統(tǒng)一，具體內(nèi)容包括修改定值的裝置名稱、所在區(qū)
計(jì)算一般按金屬性短路考慮，不計(jì)過渡電阻；短路故 域、所屬局廠、電壓等級(jí)、所保護(hù)的電氣元件、原定
障前各節(jié)點(diǎn)的電壓標(biāo)幺值為1；不考慮電阻及線路的 值、新定值、修改原因、修改時(shí)間等。
電容，這樣輸電線路即變成一個(gè)具有純電抗的元件。 e．整定計(jì)算的實(shí)現(xiàn)采用面向計(jì)算任務(wù)的過程管
本模塊能實(shí)現(xiàn)：各種簡(jiǎn)單故障計(jì)算，如單相短 理模式，每一次計(jì)算任務(wù)定義為一個(gè)計(jì)算過程，每一
路、兩相短路、兩相短路接地、三相短路、三相短路接 個(gè)過程完成一種類型保護(hù)的整定。典型過程為：設(shè)
地；與元件保護(hù)整定計(jì)算相關(guān)的故障計(jì)算；短路計(jì)算 定整定范圍一設(shè)定系統(tǒng)運(yùn)行方式一計(jì)算一計(jì)算過程
曲線計(jì)算；靈活的故障計(jì)算方式定義，能適應(yīng)各種特 中的人工干預(yù)一定值調(diào)整一完成選定整定范圍內(nèi)各
殊故障計(jì)算和整定計(jì)算的需要，包括元件投切狀態(tài) 保護(hù)的整定計(jì)算一形成整定方案一形成定值單。
變化、變壓器接地方式變化、互感線路掛檢、元件阻 f．整定過程的管理，可以針對(duì)同一電力系統(tǒng)對(duì)象
抗參數(shù)變化、變壓器斷臂運(yùn)行等，能進(jìn)行多運(yùn)行方式 建立多個(gè)整定過程完成不同的整定任務(wù)。新建過程
和多故障狀態(tài)下的批量故障計(jì)算；豐富的故障計(jì)算 可以從已有同類型保護(hù)整定過程繼承，簡(jiǎn)化某些初
輸出結(jié)果自定義功能，可根據(jù)實(shí)際需要定義輸出量， 始參數(shù)(如整定系數(shù)、整定風(fēng)格、預(yù)定義的特殊系統(tǒng)
輸出結(jié)果簡(jiǎn)單明了；故障計(jì)算結(jié)果二次處理功能，根 方式等)的設(shè)置過程，并可以繼承其它用戶的人工調(diào)
據(jù)各元件的三序電量計(jì)算各種組合電量，包括相量 整操作(如人工選定的方式、故障等)。
計(jì)算、分支系數(shù)計(jì)算和感受阻抗計(jì)算等。 g．全面的圖形和對(duì)話框人機(jī)交互模式，利用對(duì)
2．3 整定計(jì)算模塊的開發(fā) 話框提供豐富的整定信息，利用圖形提供直觀的操
整定計(jì)算的核心任務(wù)是用計(jì)算機(jī)的自動(dòng)整定代 作手段，兩種模式相互補(bǔ)充。
替人的手工整定，避免人為造成的錯(cuò)誤，達(dá)到快速、 h．豐富的人工干預(yù)手段，為在計(jì)算 的各個(gè)階段
高效、準(zhǔn)確的目的。本模塊主要實(shí)現(xiàn)： 提供了干預(yù)手段，并能在人工設(shè)定計(jì)算條件的基礎(chǔ)
a．圖形化建模 ，可以通過選擇已定義好的線路 上繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算，包括更改配合狀態(tài)、整定方式、整
和各種電氣設(shè)備的模塊，方便地繪制各種電氣元件， 定故障、整定參數(shù)以及強(qiáng)制給定定值等。
包括斷路器、刀閘、線路、發(fā)電機(jī)、二卷變、三卷變、自 i．全面準(zhǔn)確的運(yùn)行方式組合，它是整定計(jì)算的基
耦變壓器、電抗器、分裂電抗器、電容器、母線、外部 礎(chǔ) ，能大大提高整定計(jì)算的自動(dòng)化程度。
等效系統(tǒng)以及接地標(biāo)志、連線等。按提示菜單，方便 i．?dāng)帱c(diǎn)快速自動(dòng)求取和調(diào)整。
地輸入各種參數(shù)，出錯(cuò)時(shí)，軟件設(shè)置的模糊識(shí)別功能 2．4 知識(shí)庫(kù)管理
立即發(fā)出告警信息。在繪制圖形時(shí)，可以任意縮放、 一 個(gè)專家系統(tǒng)性能的優(yōu)劣取決于該系統(tǒng)具有知
旋轉(zhuǎn)、自動(dòng)捕捉、塊復(fù)制等功能，有效防止連接不良， 識(shí)的多少和它的好壞。在專家系統(tǒng)的范疇內(nèi)，所謂
提高建模速度。同時(shí)，元件的所有信息，如參數(shù)、定 “知識(shí)表示”包括兩方面的問題，一是用什么方法來
值、保護(hù)型號(hào)等，可以直接從電網(wǎng)圖上獲取，各種數(shù) 組織知識(shí)、表示知識(shí)的問題；二是如何利用表示成一
據(jù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)升級(jí)。 定形式的知識(shí)進(jìn)行推理的問題。
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熱電技術(shù) 2005年第4期(總第88期)
迄今為止，在專家系統(tǒng)中最常見的知識(shí)表示法 化了推理機(jī)對(duì)整定規(guī)則的搜索空間，提高了推理速
有框架表示法、規(guī)則表示法。在近幾年的專家系統(tǒng) 度。面向?qū)ο蠹夹g(shù)在本系統(tǒng)中的應(yīng)用有效解決了傳
的研究中，人們開始認(rèn)識(shí)到面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示法 統(tǒng)專家系統(tǒng)中缺乏對(duì)信息的封裝，缺乏信息的結(jié)構(gòu)
的優(yōu)勢(shì)，并將其應(yīng)用到實(shí)際的系統(tǒng)當(dāng)中。 化表示和可重用性，缺乏對(duì)深層知識(shí)的表示能力等