110kV電網(wǎng)繼電保護整定計算是一項十分復雜的技術(shù)工作。它要求按照一定的整定計算原則，以電網(wǎng)的短路電流計算為基礎，進(jìn)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(lái)，成為許多專(zhuān)家學(xué)者和技術(shù)人員追求的目標。計算機技術(shù)的迅速發(fā)展使實(shí)現這個(gè)目標有了技術(shù)支持。

　　從70年代后期，計算機整定計算的開(kāi)發(fā)工作就開(kāi)始了。由于短路電流計算的理論基礎雄厚，數學(xué)模型成熟，因此在80年代用計算機進(jìn)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(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)法的基本模式，開(kāi)發(fā)了一些整定計算軟件，這些軟件在一部分220kV電網(wǎng)中的應用有了一些成功的經(jīng)驗，而對于110kV電網(wǎng)，到目前為止，還沒(méi)有比較成熟的軟件。這主要是由于220kV及以上電壓等級的電網(wǎng)結構規范，相應的繼電保護整定計算能夠用規范的數學(xué)方法描述；而110kV電網(wǎng)的結構不規范，如有短線(xiàn)群、T接線(xiàn)、小電源等，這樣在110kV電網(wǎng)的整定計算中既有用數學(xué)方法描述的確定性問(wèn)題，也有大量需要用人的經(jīng)驗才能處理的問(wèn)題。要解決這些問(wèn)題，就要用到專(zhuān)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(shí)的具體情況使用這些規則，建立一定的邏輯關(guān)系，邏輯關(guān)系一旦建立，無(wú)論系統的其他參數如何變化，整定計算都可能自動(dòng)完成。由于其邏輯關(guān)系的建立需要一定的人工干預，因此我們稱(chēng)這種方法為準專(zhuān)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(kāi)發(fā)的時(shí)候，我國的大多數110kV電網(wǎng)還是環(huán)網(wǎng)運行，這些軟件充分考慮了220kV電網(wǎng)同110kV環(huán)網(wǎng)之間電磁環(huán)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110kV電網(wǎng)保護的整定不規范、失配點(diǎn)多、非常規整定多的問(wèn)題沒(méi)有重視，大大降低了計算出的結果的實(shí)用價(jià)值。另外受軟件開(kāi)發(fā)平臺的限制，開(kāi)發(fā)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(shí)費力，不得不棄而不用。

　　準專(zhuān)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110kV電網(wǎng)時(shí)所遇到的問(wèn)題，其主要依據有兩點(diǎn)：110kV電網(wǎng)結構的變化和計算機技術(shù)的發(fā)展。

　　1.1、110kV電網(wǎng)形成單電源的輻射結構，簡(jiǎn)化了整定計算

　　隨著(zhù)220kV的主輸電網(wǎng)絡(luò )的形成，原來(lái)的110kV環(huán)網(wǎng)得以解環(huán)運行，從而形成了以220kV變電站為中心電源的輻射型結構的分區網(wǎng)絡(luò )，使得110kV的電網(wǎng)結構大大地簡(jiǎn)化。由于不再考慮電磁環(huán)，也使得110kV電網(wǎng)的整定計算軟件的開(kāi)發(fā)思路發(fā)生了重大改變。解環(huán)運行之后，分區網(wǎng)絡(luò )的規模較以前減少了許多，各電力元件之間的保護配合關(guān)系變得非常簡(jiǎn)單，如果仍沿用節點(diǎn)方程的方法進(jìn)行整定計算，一方面將簡(jiǎn)單問(wèn)題復雜化，另一方面仍不能解決短線(xiàn)群、T接線(xiàn)、小電源的問(wèn)題。準專(zhuān)家模式是將電力元件的所有的整定配合關(guān)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(huán)，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(jiǎn)單、直觀(guān)，對整定計算全過(guò)程可進(jìn)行有效的控制。

　　1.2、計算機技術(shù)的發(fā)展為新模式提供強大的技術(shù)支持

　　最早進(jìn)行整定計算軟件的開(kāi)發(fā)大約是在七八十年代，現在計算機軟硬件的技術(shù)水平同當時(shí)相比不可同日而語(yǔ)。當時(shí)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(hù)界面，而以目前的計算機技術(shù)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(diǎn)應該是良好的用戶(hù)界面。準專(zhuān)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(guò)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(jīng)培訓就可以方便地使用。

　　2、整定計算的實(shí)施方案

　　2.1、方案總體設計

　　該方案由以下幾個(gè)模塊組成：電網(wǎng)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。

　　由圖1可以看出，整定計算的全過(guò)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(jìn)行操作。在專(zhuān)用的電網(wǎng)拓撲繪圖模塊下，一次圖一旦繪好，網(wǎng)絡(luò )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(guān)，當系統一次結構變化后，這兩個(gè)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(jìn)行。

　　2.2、功能模塊介紹

　　2.2.1、電網(wǎng)拓撲繪圖模塊

　　電網(wǎng)拓撲繪圖模塊是一個(gè)面向對象的電網(wǎng)繪圖工具，能夠支持全屏幕動(dòng)態(tài)縮放、屏幕漫游，以基本圖元（如線(xiàn)路、斷路器、變壓器等）為繪圖單位，進(jìn)行系統一次網(wǎng)絡(luò )圖的繪制，各圖元通過(guò)定義形成網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，性能優(yōu)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(diǎn)在于可以無(wú)隙地嵌入數據庫和保護整定計算模塊。因此，該模塊實(shí)際上充當了本系統的用戶(hù)交互界面，用戶(hù)在圖上即可進(jìn)行數據庫操作并可啟動(dòng)線(xiàn)路或變壓器的保護整定計算。

　　2.2.2、參數數據輸入模塊

　　在系統一次圖上，在定義好的圖元上輸入參數數據，經(jīng)過(guò)計算機處理后形成參數數據庫，并同網(wǎng)絡(luò )拓撲結構一一對應。參數數據能夠在系統一次圖上打印出來(lái)。

　　2.2.3、短路電流計算模塊

　　利用已形成的網(wǎng)絡(luò )拓撲結果及參數數據庫，以各母線(xiàn)為故障點(diǎn)，計算大小運行方式下三相短路、兩相短路、單相接地、兩相短路接地的故障電流，形成短路電流數據庫，并能夠以一定格式輸出打印。

　　2.2.4、整定計算規則模塊

　　以單電源輻射型網(wǎng)絡(luò )為主要整定對象，充分考慮短線(xiàn)群、T接線(xiàn)、小電源對整定計算的影響，將各種保護的整定方法總結、歸納，形成標準化、公式化的規則庫。

　　2.2.5、整定計算模塊

　　模塊分為整定設置、線(xiàn)路保護整定及元件保護整定三部分。整定計算所需的有關(guān)系數要求，例如靈敏系數、可靠系數、配合系數、整定原則等，整定前在整定設置菜單下填入。

　　線(xiàn)路保護整定計算分三種方式：

　　1）全自動(dòng)方式：所有整定步驟由計算機完成，沒(méi)有人工干預；

　　2）半自動(dòng)方式：由人工指定失配點(diǎn)及失配參數，計算機完成后面的工作；

　　3）全人工方式：全部整定步驟采用問(wèn)答式，由整定人逐步完成，每一步的計算結果均在屏幕顯示。

　　保護整定均在系統網(wǎng)絡(luò )界面上進(jìn)行，根據用戶(hù)在系統一次圖上選定的電力元件，直接啟動(dòng)相應保護的整定計算模塊，通過(guò)調用參數數據庫、短路電流數據庫、規則庫的內容進(jìn)行計算，計算過(guò)程可人工干預。

　　所有的計算結果均以整定計算書(shū)的形式輸出。

　　2.2.6、ODBC接口模塊

　　整定計算是在一次圖形界面上完成的，要通過(guò)ODBC（Open DataBase Connectivity，開(kāi)放數據庫互聯(lián)）將參數數據、短路電流數據以及網(wǎng)絡(luò )拓撲結構參數結合起來(lái)，完成相應的計算。

　　2.3、方案的特點(diǎn)

　　該方案具有以下特點(diǎn)：

　　1）數學(xué)模型簡(jiǎn)單

　　由于以單電源輻射型網(wǎng)絡(luò )作為整定計算的對象，大大簡(jiǎn)化了整定計算的數學(xué)模型，從而使整定計算的復雜程度大大降低。

　　2）人機界面友好

　　數學(xué)模型簡(jiǎn)單使開(kāi)發(fā)者在開(kāi)發(fā)平臺的選擇上有很大的余地，不用對平臺的數學(xué)計算能力有太高要求，因此可以充分利用近年來(lái)推出的優(yōu)秀商業(yè)軟件，從用戶(hù)角度開(kāi)發(fā)出具有直觀(guān)、簡(jiǎn)單、靈活的人機界面的軟件。

　　3）輸入輸出設計靈活

　　參數的輸入完全在系統一次圖形界面上完成，徹底擯棄了過(guò)去需要用戶(hù)做節點(diǎn)編號、做數據文件的方法，大大降低了工作量。計算結果的輸出有兩種方式，一是在屏幕輸出，這樣可以讓整定人監視整定計算的每一個(gè)步驟，這對于整定計算的審核十分有利；第二種方式是以整定計算書(shū)的形式輸出，可以文本格式進(jìn)行編輯，由于目前微機保護的許多小定值不是計算的結果，而是運行方式的一些具體要求，因此對整定計算書(shū)進(jìn)行必要的編輯，一方面使計算書(shū)更加完整，另一方面對無(wú)紙化辦公也有一定的意義。

　　3、開(kāi)發(fā)軟件的選擇

　　3.1、軟件運行平臺：中文Windows95

　　中文Windows95是一個(gè)32位的操作系統，它是專(zhuān)門(mén)為中國大陸的用戶(hù)而設計的，因此它具有內置的雙字節漢字內核，無(wú)需再外掛中文平臺即可顯示漢字，極大地方便了國內用戶(hù)。Windows95與Windows3.X以及DOS相比較，有操作容易、支持搶先式多任務(wù)、運行穩定等優(yōu)點(diǎn)。

　　3.2、數據庫接口工具：Microsoft ODBC 2.0

　　Microsoft ODBC 2.0是一個(gè)由微軟公司在90年代初提出的開(kāi)放式數據庫互連的標準，發(fā)展到現在在技術(shù)上已相當成熟，幾乎所有主要的數據庫開(kāi)發(fā)商都提供了相應的ODBC驅動(dòng)程序。ODBC的優(yōu)點(diǎn)在于它使程序員無(wú)須關(guān)心他所要存取的數據源的類(lèi)型、位置和格式等。他只需調用相同的API函數來(lái)和ODBC接口打交道即可，直接和某個(gè)特定的數據庫交互則由ODBC來(lái)完成。這樣，一方面使程序員的工作量大為減輕，另一方面使得程序更加靈活，因為當低層數據庫發(fā)生變化（如數據庫由DBASE變?yōu)锳CCESS）時(shí)，慶用程序不須做較大的改動(dòng)可適應新的數據源。

　　3.3、數據庫開(kāi)發(fā)軟件：Microsoft Access97中文版

　　Microsoft Access97中文版是微軟公司在1997年推出的最新的數據庫開(kāi)發(fā)及管理軟件，它在小型的數據庫應用中具有許多優(yōu)點(diǎn)。它是一個(gè)臺式的關(guān)系型數據庫，但同時(shí)又可被應用到客戶(hù)／服務(wù)器數據庫前端機的開(kāi)發(fā)應用中。它生成的數據庫僅由一個(gè)文件組成，極易管理。而且，它的開(kāi)發(fā)平臺是基于Windows95的，能充分利用其穩定、多任務(wù)的優(yōu)勢，并給開(kāi)發(fā)人員一個(gè)良好的開(kāi)發(fā)界面，操作相當容易。它具有以下特點(diǎn)：

　�。�1）Access支持多種數據形式，可以從FoxPro，Paradox 3.X，Lotus1-2-3.X，Dbase，Lotus1-2-3，Microsoft Excel和Betrieve中引入數據。

　�。�2）提供一整套極富特色的集成窗口式菜單開(kāi)發(fā)環(huán)境，所有對象的屬性采用窗口式表達，大大減少了編程語(yǔ)言，使得建立、編輯和調試一個(gè)應用程序既輕松又快速。

　�。�3）Access本身并不是一個(gè)面向對象的數據庫系統（OODBMS），但它是一個(gè)面向對象的開(kāi)發(fā)環(huán)境。

　�。�4）Access引入了SQL數據庫標準查詢(xún)語(yǔ)言，用戶(hù)可能直接在程序中嵌入SQL語(yǔ)言，從而使Access成為比較完善的關(guān)系數據庫系統。

　�。�5）在A(yíng)ccess中，可使用Windows API函數，支持OLE和DDE.

　�。�6）Access中的數據庫安全控制機制也是傳統的數據庫無(wú)法比擬的。

　　3.4、編程語(yǔ)言：Microsoft Visual C++5.0

　　Microsoft Visual C++5.0是微軟公司最新推出的應用程序開(kāi)發(fā)工具。較之其他同類(lèi)產(chǎn)品（如Borland C++5.0，Watcom C++等），功能更加強大。它支持Windows平臺上幾乎所有技術(shù)標準的開(kāi)發(fā)，其編譯器支持增量編譯，每次編譯只將修改過(guò)的部分重編譯一遍，而其他部分不動(dòng)，大大加快了編譯速度，縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間。在Visual C++5.0中，Class Wizard的功能大為增強，可以為開(kāi)發(fā)人員自動(dòng)生成許多代碼，使開(kāi)發(fā)人員能夠把精力集中于程序所要實(shí)現的特定功能上，不必為一些細節浪費時(shí)間。

　　4、結束語(yǔ)

　　由于110 kV電網(wǎng)本身所固有的一些特性，一直以來(lái)，計算機這一先進(jìn)的工具沒(méi)有在110 kV電網(wǎng)的整定計算領(lǐng)域得到有效的應用。本文根據近年來(lái)電網(wǎng)結構的變化以及計算機技術(shù)的發(fā)展，提出了110 kV電網(wǎng)計算機整定計算的一種新方案，該方案具有數學(xué)模型簡(jiǎn)單、人機界面友好、輸入輸出靈活的特點(diǎn)，具有較強的可操作性。在將來(lái)，根據計算機技術(shù)的發(fā)展，將引入更多的人工智能技術(shù)，使軟件的自動(dòng)化程度更加提高。

　　作者：廣州電力局調度所 蘇忠陽(yáng)　關(guān)紹彬