软件开发与应用
Software Developm ent And Application
电子技术与软件工程
Electronic Technology & Software Engineering 配电网保护定值可视化配置图开发
汪娇娇叶皖丁健
(广东电网有限责任公司茂名供电局广东省茂名市525000 )
摘要：本文提出了一种配电网继电保护简化图自动生成方法和系统，通过从相应的图模系统中获取相应的配网线路图，利用Java 语言自动识别保护计算所涉及的设备，生成仅用于保护计算的设备简化图。并根据给定的规则，自动识别智能开关类型及其投入的保护功 能，根据给定的计算原则，计算站外保护定值。
关键词：配电网保护；简化图；保护定值
配电网是对用户供电至关重要的一环，对配电网设备进行准确 的定值计算，对相关设备配置正确的保护方式，以及在电网发生故 障时，对相关故障进行有效的处理和隔离，这些都是配电网整定人 员必不可少的
重要工作。近年来，电网伴随着社会的进步也在不断 地加速建设，规模与往日也不可同日而语，虽说配电网站外定值计 算相对简单，但是配电网线路繁多，保护人员需要计算的线路定值 数量庞大，每条线路都需要手动绘制保护计算简化图，工作极其繁 琐，耗费大量时间，工作效率低下。
就现在来看，全国的地调县调都己具有对配网整定计算以及分 析的应用，但大部分定值还是通过人工整定，计算的方式也是以经 验估算、经验值为主，总的来说还是比较容易造成定值不够精准，误差较大等问题；且通过对单线图的简单分析与查看，单线图是 一个sv g文件，里面包含的电力设备以及线路层级分明，对需要进 行整定的设备也有特殊标识。而在配电网的继保工作中，不同位置 的自动化断路器与自动化负荷开关都有相应的整定原则。文献w对 配电网线路继电保护就设备的定值计算给出了详细的介绍，描述了定值计算的步骤和计算的方法。文献[2]研究了配电网在不同级的极 差下使用不同的时间配合方式，描述了在4种不同情况下的配电网 分别釆用的配合模式，分析了每一种模式下的各自的特点。文献[3]就对于在继电保护中常用的保护方式与方法下，提出了一些在整定 人员整定时会发生的常见问题，同时提供了解决的办法和思路。
本文针对配电网继电保护现状和配电网单线图的特点，提出了 配电网保护定值可视化配置图的开发。
1可视化配置图的开发
1. 1识别单线图svg文件
通过接口技术从相应的配电网图模系统中获取配电网线路图 文件；svg简化图是从单线图系统读取到单线图后，运用Java中的 dom文件解析技术转换而成的。读取单线图的所有信息，通过图中 的分层关系和图中内置的关联信息，筛选出所需要的变电站，投入 保护的开关，杆塔信息，再将无用的信息删减掉，形成一个比较简 略的信息列表，如图1。
4. 1Arduino程序设计
M CU控制模块Arduino开发板的程序设计流程图如图5所示。
4.2 APP设计
手机打开svgApp Inventor是一个可视化的安卓应用制作平台，App Inventor 简称ai，为了和人工智能（Artificial Intelligence)区别，简称用小写。最初由谷歌公司开发，后来谷歌公司移交给M IT维护，M IT发布 了ai 2，a i l成为历史不再使用。本设计使用App Inventor2 WxBit 版，这是作者基于MIT App Inventor2源代码优化定制的 版，并修正了 a i架构的若千缺陷。这款软件不需要具备一定专业知 识也可以使用，软件已经事先将按钮、文字输入输出等软件代码编 写成不同的模块，用户只需根据自己的需求拼装就可以[4】。
程序初始化如图6所示。
选择蓝牙设备如图7所示。
开始连接选择的蓝牙设备如图8所示。
发送控制指令如图9所示。
手机A P P界面如图10所示。
5系统测试
系统测试分为手机A P P测试和按键测试。首先，打开手机蓝 牙功能和A P P应用程序，让手机和蓝牙通信模块进行配对，配对 成功后，点击“开灯按钮”，灯泡亮；点击“灯光增强”，灯泡亮 度增加；点击“灯光减弱”，灯泡亮度减弱；点击“关灯按钮”灯 泡灭。系统实物图如图11所示。
本文设计的基于Arduino和APP Inventor2的智能灯，解决了传统照明电灯在安全性、便利性、舒适性和环保节能等方面的局限 性，通过测试证明了系统的稳定可靠、低成本等诸多优点。为智能 家居和物联网学习提供了学习案例。系统只对电灯进行了开关灯和 亮度调节，还可以扩展更多的功能，例如定时开关灯、检测人体自 动亮灯和电量显示等功能。
参考文献
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[6] 于欣龙.爱上Arduino[M].人民邮电出版社，2011.
作者简介
张海生（ 1982-)，男，海南省儋州市人。大学本科学历，海南政 法职业学院讲师。研究方向为计算机通信。
6结论58
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(a  )单线图s v g 文件内容
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(b  )简化图s v g 文件内容
图1：单线图与简化图的s v g 文件内容
(a )单线图原图
(b  )简化图
图2：单线图与简化图
1.2信息的筛选与转换生成简化图
利用java 编程将配电网线路图中与保护无关的设备信息过滤 掉，只保留用于保护计算的设备，包括智能自动化负荷开关、智能 自动化断路器、主干线及支线名称和重要杆塔信息，对得到的信息 列表，使用对应的算法分析出线路中的开关的位置，开关之间的层 级关系，进一步分析开关的保护对得到的信息列表进行整理排列出 简化图所需要的列表信息，之后导出到对应文件夹中，自动生成专 门用于保护计算的配电网保护计算简化图。1.3对简化图里面的开关进行规则配置
在单线图生成简化图的基础上，己经对配网的现有开关进行了 开关的分类，根据配置原则对每个保护开关配置对应功能的保护： 主干线的智能开关全部投逻辑功能，分支线的第一个智能开关投电 流保护功能，后面的开关全部投逻辑功能；所有智能自动化负荷开 关只能投逻辑功能。电流保护功能是指通过多级级差电流保护的配 合来实现保护，逻辑功能是指电压-时间型开关之间的逻辑配合功 能。
从单线图到简化图，再对简化图里面的开关进行分类并选择相 应的整定原则对其进行保护整个过程可以用图3表示。2投入电流保护功能的保护开关定值
对电流保护功能开关按照潮流流向进行级别划分，电流速断保 护按不大于上一级分段断路器电流速断段定值的90%整定，若用 于躲合闸涌流等特殊情况，可以按变电站馈线开关保护过流I 段定 值的100%整定。定时限过流保护与配电网上一级分段断路器定时 限过流保护定值配合，也可取上一级分段断路器定时限过流保护段
电流值。动作时间从第一级开关开始以时间差A T 逐级递减。
一般来说，线路上最常规的设备就是负荷开关和断路器，一般 给断路器配置的都是电流保护，而在配置相关的电流保护时，时间 配合方面是一个大问题；以往的经验都是从线路的末端开始配合， 但由于一条线路上开关设备较多，级别也较多，这样很容易导致站 端的时间设定过大而满足不了继保的速动性；而这里提出的却是从 站内开始进行配合，且将一些站外线路投入逻辑功能的保护，这样 利用电流保护
和逻辑功能的保护相互配合，减少了整条线路上的极 差配置，保证了继电保护的速动性、可靠性、灵敏性。
例如，对于定时限过流保护，断路器从站内馈线开关保护开始 往站外线路末端逐级配合，站内定时限过流动作时间作为第一级保 护，以至少0.15s 的级差往站外线路末端逐级配合。3投入逻辑功能的保护开关定值 3.1投入逻辑功能开关的定值
投入逻辑功能的定值主要包括X 时间（关合延时时间）、Y 时 间（关合确认时间）、Z 时间（分闸延时时间）以及电压定值。
X 时间取值原则：(1)
从变电站或者开关馈线出来的第一台负荷开关定义它的
关合延时时间为40S  (这个合闸时间它与跟变电站站内的出线开关 相配合，它是此开关原有的合闸时间加上储能时间和充电时间，再 加上出线开关的重合闸时间，这几个值的总和定义了X 时间）。第 一台之后的负荷开关关合延时时间定义为7S 。
(2) 在相对来说比较长的分支线位于断路器后面安装的负荷开关：
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通过接口技术
获取配电网线路图文件
I
删除配电网线路图中与保护无关的设
备信息
丄—
根据配置原则对每个保护开关
配置对应功能的保护
计算投入电流保护功能的保护
开关定值
丄
计算投入逻辑功能的保护开关定值
图3：定值设置流程图
第1条分支线（最接近变电站的出线开关的支线我们定义为第 1条支线，同理，之后是第2条、第3条）上面的第1台负荷开关：X时间定义为主干线上面的所有己投入保护的负荷开关的X时间的 总和减去此条支线T接点之前的所有己投入保护的负荷开关X时 间的和，此支线第2台及以后负荷幵关的X时间均整定为7S。
同理，第2条分支线上面的第1台负荷开关X时间：它的时 间应整定为第1条分支线上最后一条支线的所有己投入负荷开关X 时间的总和减去两条支线T接点之间的负荷开关的X时间的和再 加上7S。该支线第2台及以后负荷开关定值均整定为7S。
以此类推，第N条分支线的第1台负荷开关X时间定值应整 定为第N-1条分支线上最后一条支线的所有己
投入负荷开关X时 间的总和减去第N条支线与第N-1条支线T接点之间的负荷开关 的X时间的和再加上7S，第X条分支线第2台及以后负荷开关X 时间定值均整定为7S。
对于线路比较长的分支线上面的负荷开关都是安装在分支线断 路器之后的，同时按照上面所说的原则进行了 X时间的整定之后，若在断路器之后的负荷开关整定的X时间小于40S，直接取40S。
负荷开关关合确认时间（Y时间）：负荷开关关合后，在Y时 间里判断是否合闸到故障线段，若合闸后在Y时间内低压或过流元 件启动，则判定合闸到故障线段，分闸并闭锁合闸，以保持分位状 态。若合闸后Y时间内低压或过流元件不启动，则判定合闸到非故 障线段，则闭锁分闸以保持合位状态。Y时间整定为5S。
Z：分闸延时时间（时间）：这里的Z时间指的是负荷开关在 失去电压后，开关进行分闸的延时时间。上一级电源线路发生瞬时 性故障跳闸后发生重合闸使变电站在短时间内失去电压时，为避免 负荷开关失电分闸，失电分闸延时整定为3.5S;
对于电压定值的整定，有压值，取70%至80%额定电压；失 压值，取30%至40%额定电压；残压值，取40%至50%额定电压整定，且残压值大于无压值10%额定电压。
配电网地区的线路复杂多变，有许多地方位于山村里面，而对 于山村来说，地势偏远，一条线路下来的
总长很长，这样就造成了 极差比较多，按照以前的整定方法很难去计算和配合，所以对配网 线路采用本文说的整定配合方式去进行整定，这样便能解决线路长 度长极差多不易配合的难题，在保证继电保护四要素的前提下良好 的解决了配网线路的问题。
3.2关于配网自动化开关逻辑功能的整定及其原理
当线路中的保护设备为配网自动化负荷开关时，真正在开关运 行的时候会将其自动化终端的故障保护跳闸功能退出，对开关进行 电压-时间型功能的整定。
投入逻辑功能开关的工作原理[4]是通过X、Y、Z的时间配合 来隔离故障区域，以图4进行说明。
当线路上的1点出现问题或是发生故障时，站端的断路器跳闸，后面线路的A、B两个开关分闸，站内的开关进行第一次重合闸，经过重合闸通电后后A、B两个开关经过40s和7s (各自的X时间）进行合闸，在进行开关合闸时，开关的Y时间功能开始启动，如果 发生在点1的故障属于瞬时故障，那么在B开关进行合闸后，电力 系统便能恢复正常运行；如果发生在点2的故障属于永久故障，那 么B开关在判定合闸到到故障线路的同时，分闸闭锁，站内的断路 器再次跳闸同时进行第二次重合闸，而B开关己经进行了分闸闭锁，相当于己经把点1的故障点进行了隔离，那么此时其他区域便能正 常运行。
4结论
配电网继电保护整定计算关系到整个电网的运行，无论是从整 定计算的合理性或是准确与否，都与用户和电网的可靠运行息息相 关。本文从配电网保护工作人员的角度出发，提出了一种配电网继 电保护简化图自动生成方法和系统，通过数据接口获取线路图，自动对其进行简化形成保护计算简图，自动计算保护设备定值，并以 可视化的形式显示在系统中，保护工作人员只需对定值进行校验就 能给出定值单，大大减轻了保护工作人员的工作时间，提高工作效 率。
参考文献
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[4] 陈勇，海涛.电压型馈线自动化系统[J].电网技术，1999,
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作者简介
汪娇娇（1983-)，男，湖北省大悟县人。工程硕士，工程师。研 究方向为继电保护。
叶皖（1981-)，男，湖北省黄冈市人。硕士研究生，高级工程师。研究方向为继电保护、电力调度运行和系统管理。
丁健（1989-)，男，广东省高州市人。工学学士，工程师。研究 方向为继电保护。
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