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摘要：发电厂保护定值整定的正确性和合理性是一次设备安全可靠运行的重要保证，因此合理地配制与使用继电保护装置是十分重要的。但由于发电厂保护定值整定的工序复杂，保护定值整定的计算量大，定值单的管理和查看困难，难以实现数据共享等问题，迫切需要一个快速可靠的可视化电网分析软件。近年来,可视化继电保护整定计算及管理系统软件的研究和应用发展很快,且取得了很大进展。Venas可视化电网分析软件吸取国内外可视化软件的优点，将设备数据—故障分析—保护整定—定值管理统一起来，引入了数据库、参数库等数据模型概念，实现了真正意义上的可视化、智能化。
关键词：继电保护；故障分析；通用型；可视化；标准化
1、引言
由于继电保护定值整定是一项十分繁杂而又极容易出错的工作，因此，电厂迫切需要一个图形建模与设备数据、故障分析与故障数据、保护整定与保护定值同步显示的标准化、智能化、可视化的电网分析软件。
2、继电保护工作的现状
发电厂保护整定的正确性和合理性是一次设备安全可靠运行的重要保证，作为电网安全的第一道也是最后一道防线，合理地配制和使用继电保护定值是十分重要的。但保护整定的计算量大、计算耗时、手工计算误差难以避免，所以，继电保护定值整定是一项十分繁杂而又极易容易出错的工作。而且，目前电厂定值大多采用纸质存档且没有统一的标准化报表，定值单的管理查看非常困难，难以实现数据共享。因此，迫切需要一个快速可靠、标准化、自动化的可视化电网分析软件。现以Venas软件在660MW超超临界机组的应用为例，对可视化电网分析软件进行介绍。
3、Venas软件简介
Venas是专业的电网图形可视化分析系统，基于“规范化的电网分析计算方法”及“通用电路模型”进行设计，结合发电厂电气运行及继电保护人员的分析经验及实际需求，采用最先进的计算机可视化技术，能够全自动地完成系统图形建模、参数输入、运行方式变化、电网分析计算、全网电气量图形方式显示等任务，在发电厂、电网分析领域中首次实现了真正的可视化、智能化，可广泛使用在各类发电厂、电业局及各电力工程设计部门。各类发电厂电网的年系统参数变化后，可快速准确的进行短路电流计算、厂参数及系统参数等值计算、设备更新选型校核计算、预想事故分析计算、事故后分析仿真、继电保护整定计算、扩建电厂短路计算及继保人员培训等工作。
软件的理论基础
电网保护定值计算实践中实际是一个多阶段、多层次、反复评价决策的过程，如下图所示。
其中所用到的推理、计算、查询、优化、绘图、评价及决策的方法众多，知识零散，不仅所涉及的数据类型多样，而且其数据结构也随着整定进程不断地扩充、修改。所用到的处理方法及知识理论大致可以分为三种。
（1）计算方法
在网络计算与故障分析中，主要遇到的是计算方法问题。本系统故障计算采用“通用电路模型”的规范化电网分析计算方法，以能够计算各种方式下故障类型、复故障。网络计算采用稀疏矩阵、节点优化自动编号方法。最值计算采用快速网络方程补偿法。并考虑电厂实际要求的各种方式下，各支路轮检、相继等情况。
（2）规则推理
在整个整定中，保护配置、整定原则及校验方法需要参考大量的整定规程、手册及专家经验，这些工作用常规的计算机语言编程实现非常困难，而用以规则形式表达的基于规则推理的方法就方便的多。另一方面，在全网最值计算、整定计算中，需用到大量的计算公式、试验曲线、查询表格等。采用常规语言及数据库形式表示这部分知识则是比较适合的。
（3）事例推理
最后阶段是整定计算书、定值单生成及定值可视化显示。图表数据及交换知识又占据了主导地位。根据保护人员套用、活用典型定值单模板的思维方式，采用基于专家系统及事例推理的方法最容易实现整定计算功能。
完成的主要功能:电网分析可视化绘图平台、电网故障分析计算程序、电网等值程序、冲击电流、全电流、热效应流计算程序、任意支路设备（开关）短路容量计算程序、电抗器选型计算程序、故障最值计算、设备管理功能、运行方式管理功能、电厂、电网继电保护配置、整定计算、定值单生成、保护定值校验及系统仿真系统、电网潮流、线损计算程序、考虑潮流分布的电网短路电流计算程序。
4、软件优点
从实际使用的情况看，该系统有如下主要特点：
（1）通用性
由本软件所得到的各种计算结果符合电力行业规章规定的各项设计要求。计算图、表、文件输出格式满足电网通用格式。同时考虑到多样性、灵活性，设立了大量缺省值与可选项，以适应各单位的整定习惯。用户可任意定义元件保护装置、功能、定值项、整定原则及引用电气量，完全采用控件选项及通用公式编辑器：
(2) 完备性
本系统采用最先进的计算机可视化技术，能够全自动地完成从图形建模、参数输入、运行方式变化、故障计算、最值计算、电厂、电网保护整定，一直到定值图显示、输出计算书及定值单生成的全部整定过程，真正实现了计算机智能整定及全面的可视化。
(3) 易用性
根据智能系统推理，自动修改系统接线图中的元件、参数，并据此自动修改相应屏正面图及设备表图上的元件、参数，而不需像目前其它电气自动整定软件一样，花费大量精力输入元件属性，最大限度地减少了用户的输入量。
(4) 先进性原理的先进性：以专家系统、基于事例推理等人工智能技术为核心，以数据库、绘图软件为支撑，有条不紊地控制整定方案制订、推理、计算、优化、决策、出图、出单等整定任务，并到达了实用化水平。
总之从功能及原理来讲，该系统是完善的，功能是先进的，技术是成熟的，在国内外处于领先水平。
5、应用结果
5.1 定值校对
自通过在诸多电厂实际应用，软件不断强化升级，运行稳定，其功能及通用性覆盖了各类电厂所有种类的保护及定值计算工作。经过多年现场应用发现程序定值计算结果与由设计方（设计院、电科院）手工计算结果存在许多不一致之处，经严格对照相关标准、规范进行检验，证明了软件计算的精确性与正确性，同时及时发现并解决了这些定值问题，消除了继电保护误动的安全隐患。
例如：手工计算定值错误，通过软件可以发现错误并得到正确结果。以下图5是计算书手工错误的截图：
5.2安全可靠
可避免由于人工计算错误、手工电网等值化简计算错误、最大、最小运行方式使用错误、母线故障电流替代支路电流错误、电流序网络设置错误、定值计算错误引起的保护误动和拒动（这也是目前产生问题的主要原因），使电厂的设备运行安全可靠。在绘图，录入，故障分析，保护整定的过程中通过整合现有资料，有利于发现计算不精确，定值设定不合理之处，做到真正未雨绸缪。
例如，通过进行保护整定，发现计算书计算结果和定值单计算结果不同之处，加以调整：
5.3 统一管理
可提供设备台帐、计算结果、计算书、定值单无纸办公，便于保存、修改、查找、筛选、过滤、签发流转；通用定值单实际选取值与计算结果对应，一目了然；标准化报表等使电厂的定值管理更加方便。
6、需要改进的方向
虽然Venas电网图形可视化分析系统具有以上诸多优点，但还需要在更多的实际工程中磨合、检验，发现漏洞并及时修正。例如，各种保护装置的保护逻辑计算公式的数据库还需要补充完善，以适应不同保护装置的使用，同时使保护定值和保护装置的配合更能适应实际工作条件，提高继电保护的安全性和可靠性。
7、总结
电网图形可视化分析系统在电厂的应用，加强了电网和电厂的安全可靠性，方便了继电保护定值整定，缩短了工作时间，以往2-3月的工作将缩短到2-3天完成，数据准确度将达到100%，最终将实现整个电力系统分析领域工作的智能化、计算机化。
參考文献：
[1] DL/T684-99 大型发电机变压器组继电保护整定计算导则【s】.北京:中国电力出版社,2000.
[2] GB14285-2006，继电保护和安全自动装置技术规程【s】.北京:中国标准出版社, 2006.
[3] LiuLifeng, YangQixun et al.Fuzzy Decision Making Modle to Determine the Parameters for Intelligent Design of Power System Protection.IEE-GTD U.K Vol145(2). Pp169-174, 1998.3.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：继电保护；故障分析；通用型；可视化；标准化
1、引言
由于继电保护定值整定是一项十分繁杂而又极容易出错的工作，因此，电厂迫切需要一个图形建模与设备数据、故障分析与故障数据、保护整定与保护定值同步显示的标准化、智能化、可视化的电网分析软件。
2、继电保护工作的现状
发电厂保护整定的正确性和合理性是一次设备安全可靠运行的重要保证，作为电网安全的第一道也是最后一道防线，合理地配制和使用继电保护定值是十分重要的。但保护整定的计算量大、计算耗时、手工计算误差难以避免，所以，继电保护定值整定是一项十分繁杂而又极易容易出错的工作。而且，目前电厂定值大多采用纸质存档且没有统一的标准化报表，定值单的管理查看非常困难，难以实现数据共享。因此，迫切需要一个快速可靠、标准化、自动化的可视化电网分析软件。现以Venas软件在660MW超超临界机组的应用为例，对可视化电网分析软件进行介绍。
3、Venas软件简介
Venas是专业的电网图形可视化分析系统，基于“规范化的电网分析计算方法”及“通用电路模型”进行设计，结合发电厂电气运行及继电保护人员的分析经验及实际需求，采用最先进的计算机可视化技术，能够全自动地完成系统图形建模、参数输入、运行方式变化、电网分析计算、全网电气量图形方式显示等任务，在发电厂、电网分析领域中首次实现了真正的可视化、智能化，可广泛使用在各类发电厂、电业局及各电力工程设计部门。各类发电厂电网的年系统参数变化后，可快速准确的进行短路电流计算、厂参数及系统参数等值计算、设备更新选型校核计算、预想事故分析计算、事故后分析仿真、继电保护整定计算、扩建电厂短路计算及继保人员培训等工作。
软件的理论基础
电网保护定值计算实践中实际是一个多阶段、多层次、反复评价决策的过程，如下图所示。
其中所用到的推理、计算、查询、优化、绘图、评价及决策的方法众多，知识零散，不仅所涉及的数据类型多样，而且其数据结构也随着整定进程不断地扩充、修改。所用到的处理方法及知识理论大致可以分为三种。
（1）计算方法
在网络计算与故障分析中，主要遇到的是计算方法问题。本系统故障计算采用“通用电路模型”的规范化电网分析计算方法，以能够计算各种方式下故障类型、复故障。网络计算采用稀疏矩阵、节点优化自动编号方法。最值计算采用快速网络方程补偿法。并考虑电厂实际要求的各种方式下，各支路轮检、相继等情况。
（2）规则推理
在整个整定中，保护配置、整定原则及校验方法需要参考大量的整定规程、手册及专家经验，这些工作用常规的计算机语言编程实现非常困难，而用以规则形式表达的基于规则推理的方法就方便的多。另一方面，在全网最值计算、整定计算中，需用到大量的计算公式、试验曲线、查询表格等。采用常规语言及数据库形式表示这部分知识则是比较适合的。
（3）事例推理
最后阶段是整定计算书、定值单生成及定值可视化显示。图表数据及交换知识又占据了主导地位。根据保护人员套用、活用典型定值单模板的思维方式，采用基于专家系统及事例推理的方法最容易实现整定计算功能。
完成的主要功能:电网分析可视化绘图平台、电网故障分析计算程序、电网等值程序、冲击电流、全电流、热效应流计算程序、任意支路设备（开关）短路容量计算程序、电抗器选型计算程序、故障最值计算、设备管理功能、运行方式管理功能、电厂、电网继电保护配置、整定计算、定值单生成、保护定值校验及系统仿真系统、电网潮流、线损计算程序、考虑潮流分布的电网短路电流计算程序。
4、软件优点
从实际使用的情况看，该系统有如下主要特点：
（1）通用性
由本软件所得到的各种计算结果符合电力行业规章规定的各项设计要求。计算图、表、文件输出格式满足电网通用格式。同时考虑到多样性、灵活性，设立了大量缺省值与可选项，以适应各单位的整定习惯。用户可任意定义元件保护装置、功能、定值项、整定原则及引用电气量，完全采用控件选项及通用公式编辑器：
(2) 完备性
本系统采用最先进的计算机可视化技术，能够全自动地完成从图形建模、参数输入、运行方式变化、故障计算、最值计算、电厂、电网保护整定，一直到定值图显示、输出计算书及定值单生成的全部整定过程，真正实现了计算机智能整定及全面的可视化。
(3) 易用性
根据智能系统推理，自动修改系统接线图中的元件、参数，并据此自动修改相应屏正面图及设备表图上的元件、参数，而不需像目前其它电气自动整定软件一样，花费大量精力输入元件属性，最大限度地减少了用户的输入量。
(4) 先进性原理的先进性：以专家系统、基于事例推理等人工智能技术为核心，以数据库、绘图软件为支撑，有条不紊地控制整定方案制订、推理、计算、优化、决策、出图、出单等整定任务，并到达了实用化水平。
总之从功能及原理来讲，该系统是完善的，功能是先进的，技术是成熟的，在国内外处于领先水平。
5、应用结果
5.1 定值校对
自通过在诸多电厂实际应用，软件不断强化升级，运行稳定，其功能及通用性覆盖了各类电厂所有种类的保护及定值计算工作。经过多年现场应用发现程序定值计算结果与由设计方（设计院、电科院）手工计算结果存在许多不一致之处，经严格对照相关标准、规范进行检验，证明了软件计算的精确性与正确性，同时及时发现并解决了这些定值问题，消除了继电保护误动的安全隐患。
例如：手工计算定值错误，通过软件可以发现错误并得到正确结果。以下图5是计算书手工错误的截图：
5.2安全可靠
可避免由于人工计算错误、手工电网等值化简计算错误、最大、最小运行方式使用错误、母线故障电流替代支路电流错误、电流序网络设置错误、定值计算错误引起的保护误动和拒动（这也是目前产生问题的主要原因），使电厂的设备运行安全可靠。在绘图，录入，故障分析，保护整定的过程中通过整合现有资料，有利于发现计算不精确，定值设定不合理之处，做到真正未雨绸缪。
例如，通过进行保护整定，发现计算书计算结果和定值单计算结果不同之处，加以调整：
5.3 统一管理
可提供设备台帐、计算结果、计算书、定值单无纸办公，便于保存、修改、查找、筛选、过滤、签发流转；通用定值单实际选取值与计算结果对应，一目了然；标准化报表等使电厂的定值管理更加方便。
6、需要改进的方向
虽然Venas电网图形可视化分析系统具有以上诸多优点，但还需要在更多的实际工程中磨合、检验，发现漏洞并及时修正。例如，各种保护装置的保护逻辑计算公式的数据库还需要补充完善，以适应不同保护装置的使用，同时使保护定值和保护装置的配合更能适应实际工作条件，提高继电保护的安全性和可靠性。
7、总结
电网图形可视化分析系统在电厂的应用，加强了电网和电厂的安全可靠性，方便了继电保护定值整定，缩短了工作时间，以往2-3月的工作将缩短到2-3天完成，数据准确度将达到100%，最终将实现整个电力系统分析领域工作的智能化、计算机化。
參考文献：
[1] DL/T684-99 大型发电机变压器组继电保护整定计算导则【s】.北京:中国电力出版社,2000.
[2] GB14285-2006，继电保护和安全自动装置技术规程【s】.北京:中国标准出版社, 2006.
[3] LiuLifeng, YangQixun et al.Fuzzy Decision Making Modle to Determine the Parameters for Intelligent Design of Power System Protection.IEE-GTD U.K Vol145(2). Pp169-174, 1998.3.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。