在VisualBasic.Net中实现微机保

摘  要：介绍了在电网微机继电保护整定计算方案中，如何利用Microsoft Visual Studio.NET 2003 作为软件开发平台，以SQL Server 2000作为底层数据库，用ADODB语言技术对数据库进行操作，编写程序自动生成微机保护模版及利用CrystalReport6.0自动生成报表，打印整定计算方案。
关键词：微机保护；水晶报表；动态生成
中图分类号：TM769 文献标识码：B  文章编号：1671- 8380(2006) 04-0017-03
1 　引言
微机保护代表着电力系统继电保护的方向，将成为未来电力系统的保护、控制、运行调度及事故处理的统一计算机系统的组成部分。不同厂家的微机设备有不同的保护整定计算方案，格式也不尽相同；而电网线路、母线、主变压器的装置方式也不尽相同，因而保护整定计算方案各式各样，这就要求能够有一种适应不同厂家、不同电气元件微机保护整定计算方案制作要求的微机制作模版，并能够自动打印整定计算方案。
2 　微机保护整定基本原理
电力系统继电保护的种类很多，按保护对象分，有元件保护，线路保护等；按保护原理分有差动保护，距离保护，电压电流保护等。然而，不管哪一类保护的算法，其核心问题归根结底是算出可表征被保护对象运行特点的物理量，如电压、电流等有效值和相位以及视在阻抗等；或者算出它们的序分量或基波分量或某次谐波分量的大小和相位等。有了这些基本的电气量的计算值，就可以很容易构成不同原理的保护[1] 。
微机保护计算与常规保护计算基本相同，而且对于同一个电网系统同一电气元件其常规计算整定方法是相同的，因而可以先建立线路、母线、主变压器的常规保护模块计算库，供微机保护过程调用。本计算软件将所有保护种类模块分为：线路模块、母线模块和主变模块。用户在线路、母线、主变压器数据参数库中输入微机保护装置方式，计算程序根据装置方式名称访问存放在模版库的装置方式内容，调用相应的计算模块，在窗体上显示出整定方案，并提供打印报表功能。整定计算流程见图1。
 

图1 　整定计算流程图
3 　微机保护的配电网络数据库和模版数据库
　　本程序所用到的各种数据参数都保存在SQLServer 2000 数据库服务器上，便于对电网的各种电气元件参数进行统一管理。如要计算某保护设备的定值，首先必须要知道电网在运行时与此保护设备相关的各个电气元件的参数以及它们之间的拓扑连接关系，所以在数据库服务器上就必须有图纸数据库和电气元件参数数据库。此外，电网中还有多种微机保护设备，本程序为微机保护定值计算提供了设计模版的功能，因此在数据库服务器上还有微机保护模版数据库。
3. 1   图纸数据库
图纸数据库的目的是为了建立各电气元件间的拓扑联系，用于在图形界面上显示电网结构。在计算程序中拓扑联系是通过绘制配置图的操作自动实现的，因此在绘制配置图时将直接对图纸数据库进行操作。使用者每新绘制一张配置图，计算程序就将在数据库服务器上自动建立一个保存此图纸信息的数据库。图纸数据库包括以下几个数据表：母线数据表、单回线数据表、双回线数据表、文本数据表等，用于记录图形在图纸上的起点坐标、终点坐标、在全网数据库中的编号、文本的内容等等。
3. 2 　电气元件参数数据库
电气元件参数数据库将直接被整定计算过程调用。在数据库服务器上有唯一的电气元件参数数据库，是所有电气元件的集合，它被所有图纸数据库所调用。若某一电气元件在多张配置图中都出现，则在某一张图纸中输入了此电气元件的运行参数后，其他图纸可直接调用，而不必多次重复输入。电气元件参数数据库中包括以下几个数据表：母线数据表、主变压器数据表、单回线数据表、双回线数据表等，用于记录计算过程中用到的各类参数，如TA 变比、TV 变比、最大系统阻抗、最小系统阻抗、最大负荷电流、微机保护装置名称、各种保护的动作时间等等。用户信息数据包括用户的实际姓名、登陆的密码、是否具有管理员权限等。
3. 3 　微机保护模版数据库
程序设计为使用者提供了建立微机保护模版的接口。程序引用插件“FlexCell 表格控件For. NET”作为微机模版制作工具接口，具有插入行，删除行功能。对于每一种微机保护设备，都可以利用此接口建立模版，在模版数据库中建立一张新的相应数据表，供自己和其他使用者使用。由于微机保护装置
的种类繁多，而且种类将来还可能增加，因此模版数据库中的数据表种类不是固定不变的，可以随时扩充。但是，每张数据表中记录的内容是类似的，所包括的字段有模版项的索引号、模版的内容、模版所对应的装置名称等。利用模版制作的MPS4000－130型线路保护模版界面如图2 所示。

图2




图2 　编辑MPS4000 - 130 装置方式模版界面
4 　计算程序的实现过程
程序以Microsoft Visual Studio.NET 2003[2～3]作为软件开发平台，以SQL Server 2000 作为底层数据库，用ADODB 技术对数据库进行操作。流程如下：访问电气元件参数数据库，同时读取微机保护装置名称；访问模版库，调出和微机保护装置名称相适应的模版，读取模版每行的内容，遇到需要整定计算时，调用常规三大计算模块(线路、母线、主变压器计算模块) ，程序处理流程如图3 所示。
程序体现了以下几个技术要点：[Page]
①利用Indexof语句定位判断模版每一行的内容是否含有指定代号的字符串，如果Indexof语句能够找到该字符串，则返回字符串的索引，否则返回“False”。不同代号的字符串具有不同的含义，如FXDLDY表示方向电流电压的整定计算，FXGL表示方向过流的整定计算，TCHZ表示重合闸时间定值，XD1表示接地距离I段电抗分量定值等等。当遇到需要进行整定计算时，在窗体上会有“进入整定”按钮提示，可以调用常规计算模块进行整定计算。
②能根据模版的内容，在Microsoft Visual Stu2dio.NET 2003窗体上自动生成标签控件，利用标签Label属性将模版内容显示出来。
 

图3 　微机程序处理流程图
　　③定义了一个ColLabel集合，保存微机整定计算模板窗体上的每行内容，包括计算过程，供水晶报表的动态生成用。
④引用CRAXDDRT20类的方法、属性，读取ColLabel集合的内容，动态生成水晶报表[4] 。
5 　实例分析
利用本程序计算潮州电网风一线0337。该微机保护装置方式为MPS4000－130 型，其经整定计算动态生成的水晶报表如图4所示。
6 　结论
本文介绍了一种能够适应不同厂家、不同电气元件微机保护整定计算方案制作要求的微机整定计算模版。该模版以Microsoft Visual Studio.NET 2003 作为软件开发平台，以SQL Server 2000作为底层数据库，用ADODB语言技术对数据库进行操作，自动生成水晶报表。从而打印整定计算结果，大大提高了电力系统微机保护整定计算的效率。
装置地点：东风变　　　　保护设备：风一线0337 　 装置名称：方向电流电压
装置方式：MPS400－130 型　  变比： 　400/ 5 　  接线方式
运行注意事项：
计算说明：
1 、控制字1 　K4130
位    符号    内容说明    定值
D15    S_FUL1     方向电流电压Ⅰ段投入    OFF
D14    S_FUL2    方向电流电压Ⅱ段投入     ON
D13    S_FUL3    方向电流电压Ⅲ段投入     ON
D12    S_BU1     方向电流电压Ⅰ段电压闭锁投入    OFF
D11    S_BU2    方向电流电压Ⅱ段电压闭锁投入    ON
D10    S_BU3    方向电流电压Ⅲ段电压闭锁投入    ON
D09    S_F1     方向电流电压Ⅰ段方向闭锁投入    OFF
D08    S_F2    方向电流电压Ⅱ段方向闭锁投入    ON
D07    S_F3    方向电流电压Ⅲ段方向闭锁投入    ON
D06    S_SHH     手合逻辑投入    ON
D05    S_CHZ     重合闸投入    ON
D04    S_HJ S2    方向电流电压Ⅱ段后加速投入    ON
D03    S_HJ S3    方向电流电压Ⅲ段后加速投入    ON
D02    S_PTDX PT    断线退出与电压有关的保护    ON
D01    S_PP    有功脉冲电度表接入    ON
D00    S_PQ    无功脉冲电度表接入    ON
2 、控制字2 　K4130 - 2
位    符号    内容说明    定值
D15    S_GL    TV 断线退出保护后的过流保护投入    OFF
D14    S_BLJ    B相保护TA 不投后方向电流电压B相Ⅲ投    ON
D13    S_CCT    B相测量TA 投入    OFF
D12    S_BCT    B 相保护TA 投入    OFF
D11    S_CT    零序TA 投入    OFF
D10-D00    不用    　    　[Page]
3 、闭锁电压定值                                       VBS＝57.00V
4 、方向过电流计算整定。                                   进入整定
按最大负荷电流整定， Ifhmax＝425A
Idzj＝1.2×425/0.85/80＝7.5A 　　取Idzj＝7.5A
Idz﹡3＝1560/(7.5×80)＝2.6
Klm1＝0.866×2.6/(0.37027+0.0406+0.06444)＝4.74线路末端
Klm2＝2.6/(0.37027+0.0406+0.06444+0.8924842)＝1.9东一主变低压侧短路
Klm1＝0.866×2.6/(0.37027+0.0406+0.00926)＝5.36线路末端
Klm2＝2.6/(0.37027+0.0406+0.00926+0.5896825)＝2.57 东四主变低压侧短路
5 、方向电流电压计算整定。                                    进入整定
1).电流元件：按东一35kV母线有1.57灵敏度整定
Idz﹡3＝0.866/(1.57×(0.0406+0.06444+0.07027))＝1.1605
Idz＝1560×1.1605/80＝22.6298A 　　取Idzj＝22.6A
Klm＝0.866/1.1590×(0.0406 + 0.00926 + 0.37027)＝1.7762 　东四35kV母线灵敏度
2).电压元件：(1)按躲东四主变低压侧短整定
Udzj1﹡3＝1.1605×(0.0406+0.00926+0.5896825)/1.3＝0.5709
(2)不与下一回线路配合
取Udzj＝0.57
Klm＝0.57×(0.0406+0.06444+0.22094)/(0.0406+0.06444)＝3.1 东一灵敏度
Klm＝0.57×(0.0406+0.00926+0.22094)/(0.0406+0.00926)＝1.77 东四灵敏度
6、方向过流(电流Ⅱ段)时间定值                       tI3＝1.5s
7、方向电流电压(电流Ⅱ段)时间定值                   tI2＝0.5s
8、重合闸时间定值                                    tchz＝2s
9、手合及重合闸后加速时间定值                       tHJS＝0.1s
　　　　　　　　　打印报表　　                     退出　
图4 　自动生成的水晶报表
参考文献：
[1] 贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力工业出版社，1991.
[2] 陈永琳.电力系统继电保护的计算机整定计算[M].北京：水利电力出版社，1994.
[3] 唐树才.Visual Basic.Net程序设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2002.
[4] . NET 平台下Crystal Reports设计与开发[M].北京：电子工业出版社，2003.