近年来，内蒙古电网规模不断扩大，结构日趋复杂，运行方式多样化，对继电保护整定计算工作的要求也越来越高。而内蒙古原有电网整定计算系统功能简单，没有统一的数据平台，造成内蒙古电力调度控制中心（以下简称中调）、地区调控中心（以下简称地调）形成多个信息“孤岛”，而且各调度部门整定计算基础数据以及定值单缺乏规范管理。本文针对内蒙古电网的实际情况，结合中调、地调的个性化需求，提出了继电保护一体化整定计算系统的设计理念和基本架构。通过该系统的开发与应用，实现了统一数据平台下的中调、地调联合计算功能，有效提高了整定计算的精度和工作效率，促进了内蒙古电网继电保护整定计算技术的发展。

系统设计既要满足内蒙古电网对一体化整定计算系统的要求，又要满足继电保护整定计算相关标准的要求。

一体化原则即构建统一的数据平台，统一图形建模，使中调、地调所辖电网展示在1张图上，用户可以按各自权限进行相关的整定计算。在统一的数据平台上进行整定计算，可避免产生信息孤岛，实现中调、地调两级数据一体化。

结合继电保护整定的最新理论成果，采用先进的一体化全网模式及分区算法，使该系统具有先进的技术性能。

为了满足继电保护专业对数据的严格要求，必须保证该系统在数据存储、处理、传递、维护等环节具有较高的安全性和可靠性。

本系统采用开放性设计，可实现不同系统间的程序对接、数据接口对接，具有较好的扩展性。

内蒙古电网继电保护一体化整定计算系统的架构设计原理为：在中调服务器上部署数据库服务器，存储所有数据，构建统一的数据平台，中调、地调均可在此服务器上进行数据录入及维护，从而保证了数据的一致性。系统架构示意图如图 1所示。该系统建立了全网统一的电气模型，并将其展示在1张接线图上。该图包含了全网的所有设备信息，可反映站间及站内设备的连接关系，所有模型数据由中调和地调共同维护，真正做到了“一张网”。

图1(Figure 1)

图1 内蒙古电网继电保护一体化整定计算系统架构示意图

一体化整定计算系统的主要功能模块可以分为4个，即图形建模、故障计算、整定计算、信息管理，各功能模块结构如图 2所示。

系统所有应用功能的实现，都以绘制的电网模型图为基础。通过电网模型图可以模拟实际的电网运行情况，显示电网实际运行中各元件模型、参数并体现电网的物理拓扑关系。模型图分为主网图和站内图 2个层次。主网图可显示厂、站间设备的连接关系，站内图则展示了站内设备的连接关系。另外，在主接线图和站内图的基础上，设计了次生图。在次生图上，既可显示站内设备的连接情况，又可显示站间设备的连接关系。

图2(Figure 2)

图2 一体化整定计算系统主要功能模块结构示意图

该模块在绘图模式下，可建立各种电气元件的拓扑关系、输入各元件参数、为各设备配置原理级和装置级保护。

故障计算模块为系统的应用模块，可根据现有的电网模型模拟设置故障点，分析电网发生故障时相关电气量的变化情况。

该模块支持电网各种运行方式下的故障计算及区域供电方案分析计算。在计算时可设置某种特定方式下的单一故障，也可设置多处故障、发展性故障等复杂故障。

在故障计算过程中，采用了较先进的网络分区算法。中调、地调数据平台的统一，使得系统数据规模庞大，电气节点急剧增多，生成的数据模型阶数也相应增加，从而降低了运算速度。为此该系统采用网络分区算法，即将大网络分割为若干个较小的子网络，分别求解每个小网络在边界的等值网，然后通过分析区域模型、分割支路及其他区域的等值，得到反映全网的降阶数学模型^[2]，这在模型处理上做到了等效降阶，从而提高了运算速度。

整定计算模块是系统的重要应用模块，保护定值的计算分析均由该模块完成。系统开发了2种整定计算模式，分别是基于原理和基于装置的整定计算。同时，在以上2种计算模式下，又专门设计了针对单一工程的整定计算模式，即基于工程的整定计算。

系统重点考虑反映单侧电气量的保护，并根据获取的电气量不同将其划分为阶段式电流保护、阻抗保护、零序电流保护等^[3]。单侧电气量的保护无法区分本线路末端故障和相邻线路出口故障，因此总是以阶段式保护的形式出现；而阶段式保护每一阶段都要满足灵敏性和选择性的要求。系统在设计时，在保证选择性的基础上尽可能做到保护更加灵敏。

根据具体的保护装置型号对装置所要求的定值进行整定计算。这些定值项中除了原理定值外，还有一部分辅助定值。每个辅助定值都有明确的整定原则，整定过程中涉及的参数有一次设备参数、原理保护定值和系统故障的电气量等^[4]。辅助定值的整定工作繁琐、易出错，因此系统中将辅助定值整定作为整定计算的一大部分单独进行分析计算。

目前国内各网调、省调的整定计算系统具有手动、自动2种整定方式。其中手动整定只能逐个设备进行，整定过程详细但效率很低；而自动整定虽然整定范围较大，但部分整定过程不够详尽，且结果不够直观。一体化整定计算系统结合手动、自动整定的优点，提出工程整定的概念，对划定范围内的设备进行专而精的整定计算，可将保护定值直观地展示在定值配置图上。

工程整定计算流程如下：在工程范围内选定整定对象，根据实际情况选定整定原则；根据设置的原则对选定的对象进行自动整定，得到整定计算结果；对选定范围内的相关设备进行自动校核，验证计算的整定定值是否合理；对不合理的整定定值进行人工手动调整；生成计算书，详细记录此整定过程定值的选定依据（见图 3）。

图3(Figure 3)

图3 工程整定操作时序图

在整定过程中，整定原则设置可精确至特定设备某种保护的特定段，也可对多个设备多种保护的多段设置整定原则，设定灵活，操作简单。整定过程中，对未设置的公式变量可进行参数补算，选定相应的运行方式，计算所需参数。整定计算结果可按设备选择的保护类型在定值配置图上进行展示。

信息管理模块即电网信息管理模块，是电力信息的管理枢纽。通过该模块可以对全网的电力元件、网络连接方式和厂站信息等进行查询^[5]；该模块具有记录系统操作信息功能，可查询各时段的操作记录，便于进行系统维护；对故障计算及整定计算过程中得到的相关数据，以特定的形式存储。

内蒙古电网一体化整定计算系统已开始应用，已建成的内蒙古电网模型如图 4所示（整个电网的一部分），目前该系统实现了以下功能。

图4(Figure 4)

图4 内蒙古电网部分模型图

当电网结构发生变化，如变压器、线路改造或扩建时，可使用图形化建模工具更改原有电网模型，快速完成新电网的模型构建，大大节省了时间。

基于图形化的电网模型，利用故障计算功能可以准确快速地完成电网任意点的故障分析或事故预演，并通过故障计算得到的向量及电流，以图形方式展示故障量的大小和方向。

设置故障的界面如图 5 所示。由图 5 可以看出，在实际应用中进行故障计算时可以设置的故障类型有单相接地、两相接地、两相相间、三相相间；也可以确定设置的故障点位置，还可以进行组合故障计算。

图5(Figure 5)

图5 故障设置界面

针对实际工作中电网新增保护或需要校核的保护，应用整定计算功能实现在整定工程范围内对设备保护定值的全自动整定，并根据保护装置自动生成定值单，节省了大量的人工计算定值及手动录入定值单的时间，并有效避免了因人工计算及录入疏忽导致的错误。

例如：按照躲线路末端故障的原则，拟计算隆兴昌变电站天隆线相间距离Ⅰ段的定值。电网模型建立后，为隆兴昌变电站侧开关配置了相间距离保护，选中Ⅰ段保护原则为躲线路末端故障（见图 6）。点击图 6中的“确定”即可计算相间距离Ⅰ段定值，最终可以得到相间距离Ⅰ段定值（见图 7）及整个整定过程的计算书（见图 8）。

图6(Figure 6)

图6 保护原则确认界面

图7(Figure 7)

图7 整定定值结果图 图8

图8(Figure 8)

图8 整定计算书

信息管理包括系统信息、厂站综合信息、元件综合信息、保护装置、保护信息、故障分析数据、定值单、计算书、设备参数等方面的全过程管理，同时涵盖了继电保护定值管理以及运行管理，并且预留数据接口，可同中调OMIS、内蒙古电力公司PMIS、继电保护统计分析等系统进行对接，进一步实现设备运行与电网运行之间的信息共享，有助于提高工作效率和业务部门协同处理能力，推进定值管理的标准化建设。信息管理界面如图 9所示。

图9(Figure 9)

图9 信息管理界面

通过内蒙古电网继电保护一体化整定计算系统的开发及应用，实现了统一数据平台下中调、地调的一体化联合计算功能，各调度部门等值阻抗、边界定值发布与交换，基础数据、计算数据的共享均由系统自动完成，有效提高了整定计算的工作效率和计算精度，也为提升继电保护定值管理水平提供了有效手段，提高了内蒙古电力公司继电保护整定计算工作的标准化建设水平。