繼電保護(hù)整定方法存在的問(wèn)題與解決對(duì)策

巨曉玲/國(guó)網(wǎng)青海省電力公司黃化供電公司

繼電保護(hù)整定方法存在的問(wèn)題與解決對(duì)策

巨曉玲/國(guó)網(wǎng)青海省電力公司黃化供電公司

電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)整定計(jì)算有著非常高的要求，整定計(jì)算存在問(wèn)題就會(huì)直接影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此，必須重視繼電保護(hù)整定問(wèn)題。本文簡(jiǎn)單介紹了繼電保護(hù)整定的相關(guān)內(nèi)容，并重點(diǎn)探討了繼電保護(hù)整定方法存在的問(wèn)題與解決對(duì)策。

繼電保護(hù)；整定計(jì)算；問(wèn)題

一、繼電保護(hù)整定方法

（一）繼電保護(hù)整定的目的

設(shè)計(jì)部門―其目的是按照所設(shè)計(jì)的電力系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算分析，選擇和論證繼電保護(hù)的配置及選型的正確性。

運(yùn)行部門―對(duì)電力系統(tǒng)中已經(jīng)配置安裝好的各種繼電保護(hù)，按照具體電力系統(tǒng)的參數(shù)和運(yùn)行要求，通過(guò)計(jì)算分析給出所需的各項(xiàng)整定值，使全系統(tǒng)中各種繼電保護(hù)有機(jī)協(xié)調(diào)地布署，正確地發(fā)揮作用。

（二）繼電保護(hù)整定計(jì)算的任務(wù)

根據(jù)具體的電力系統(tǒng)，計(jì)算出各繼電保護(hù)裝置的整定值，并對(duì)各保護(hù)的靈敏度進(jìn)行計(jì)算；經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，確定合理的繼電保護(hù)方案。

具體地：1）繪制電力系統(tǒng)接線圖。2）建立電力系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)表。

3）根據(jù)電力系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備的原始參數(shù)，計(jì)算歸算到基準(zhǔn)參數(shù)下的各序阻抗并繪制出正、負(fù)、零序阻抗圖。4）確定繼電保護(hù)整定需要滿足的電力系統(tǒng)規(guī)模及運(yùn)行方式變化限度。5）進(jìn)行電力系統(tǒng)各點(diǎn)短路電流的計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果列表。短路點(diǎn)一般選在各廠、站的母線上。

6）確定初步的保護(hù)方案，進(jìn)行各保護(hù)定值的計(jì)算，并將整定計(jì)算結(jié)果列表(微機(jī)保護(hù)定值單)。7）按繼電保護(hù)功類能分類，分別繪制出護(hù)繼電保護(hù)配置圖。8）編寫整定方案報(bào)告書，著重說(shuō)明整定的原則、整定結(jié)果評(píng)價(jià)、存在的問(wèn)題及采取的對(duì)策等。

二、繼電保護(hù)整定方法存在的問(wèn)題與解決對(duì)策

（一）勵(lì)磁涌流問(wèn)題

勵(lì)磁涌流是變壓器所特有的，是由于空投變壓器時(shí)，變壓器鐵芯中的磁通不能突變，出現(xiàn)非周期分量磁通，使變壓器鐵芯飽和，勵(lì)磁電流急劇增大而產(chǎn)生的。變壓器勵(lì)磁涌流最大值可以達(dá)到變壓器額定電流的6～8倍，并且跟變壓器的容量大小有關(guān)，變壓器容量越小，勵(lì)磁涌流倍數(shù)越大。勵(lì)磁涌流存在很大的非周期分量，并以一定時(shí)間系數(shù)衰減，衰減的時(shí)間常數(shù)同樣與變壓器容量大小有關(guān)，容量越大，時(shí)間常數(shù)越大，涌流存在時(shí)間越長(zhǎng)。

勵(lì)磁涌流有兩個(gè)明顯的特征，一是它含有大量的二次諧波，二是它的大小隨時(shí)間而衰減，一開始涌流很大，一段時(shí)間后涌流衰減為零。利用涌流這個(gè)特點(diǎn)，在電流速斷保護(hù)裝置上加一短時(shí)間延時(shí)，就可以防止勵(lì)磁涌流引起的誤動(dòng)作，這種方法最大優(yōu)點(diǎn)是不用改造保護(hù)裝置（或只作簡(jiǎn)單改造）。

（二）斷相口開路電壓的計(jì)算問(wèn)題

在進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算的過(guò)程中，由于注重對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行線路在非全相運(yùn)行且存在明顯震蕩狀態(tài)下而產(chǎn)生的電壓與電流參數(shù)的計(jì)算，可能會(huì)導(dǎo)致開路電壓參數(shù)在計(jì)算過(guò)程中存在較大的計(jì)算量。導(dǎo)致這一問(wèn)題的根本原因是：首先，發(fā)電機(jī)的等值電勢(shì)和等值阻抗參數(shù)計(jì)算要通過(guò)暫態(tài)穩(wěn)定的方式來(lái)計(jì)算；其次，發(fā)電機(jī)的等值電勢(shì)和等值阻抗參數(shù)都會(huì)隨著電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化而產(chǎn)生相應(yīng)的變化，因此在每次進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)操作時(shí)，都要對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行重新計(jì)算，進(jìn)而致使計(jì)算量過(guò)大的問(wèn)題。

如果出現(xiàn)上述問(wèn)題，可以采取以下策略來(lái)解決：在對(duì)斷相口開路電壓進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，一般假設(shè)該線路兩側(cè)的發(fā)電機(jī)實(shí)電勢(shì)的幅值參數(shù)都保持恒定的狀態(tài)，通過(guò)這種方式可以合理地簡(jiǎn)化繼電保護(hù)整定計(jì)算。但是這種計(jì)算方式忽略了正序網(wǎng)相口開路電壓的參數(shù)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀態(tài)下的影響，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的情況，將會(huì)致使繼電保護(hù)整定計(jì)算的結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤。

（三）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)與反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)問(wèn)題

定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)特性：為了實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作選擇性，各保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間一般按階梯原則進(jìn)行整定。即相鄰保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，自負(fù)荷向電源方向逐級(jí)增大，且每套保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間是恒定不變的，與短路電流的大小無(wú)關(guān)。

反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)特性：流過(guò)熔斷器的電流越大，熔斷時(shí)間越短。反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)是指動(dòng)作時(shí)間隨短路電流的增大而自動(dòng)減小的保護(hù)。使用在輸電線路上的反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，能更快的切除被保護(hù)線路首端的故障。

在電源進(jìn)線斷路器的保護(hù)整定計(jì)算過(guò)程中常常存在定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)與反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的選擇問(wèn)題，下面以一實(shí)例分析。

兩路10kV電源進(jìn)線，一用一備，負(fù)荷出線6路，4臺(tái)630kW電動(dòng)機(jī)，2臺(tái)630kVA變壓器，所以采用單母線分段，兩段負(fù)荷分布完全一樣，右邊部分沒(méi)畫出，右邊變壓器與一臺(tái)電動(dòng)機(jī)為備用。有關(guān)數(shù)據(jù)：最大運(yùn)行方式下10kV母線三相短路電流為I31=5000A，最小運(yùn)行方式下10kV母線三相短路電流為I32=4000A，變壓器低壓母線三相短路反應(yīng)到高壓側(cè)Id為467A。

電源進(jìn)線斷路器的保護(hù)整定計(jì)算，如果采用反時(shí)限，瞬動(dòng)部分無(wú)法配合，所以選用定時(shí)限。

1.過(guò)電流保護(hù)

按照線路過(guò)電流保護(hù)公式整定

Idzj=Kjx★Kk★Igh/(Kh★Ki)=12.36A,取12.5A

動(dòng)作時(shí)限的確定:與母聯(lián)過(guò)流保護(hù)配合。定時(shí)限一次動(dòng)作電流500A,為母聯(lián)反時(shí)限動(dòng)作電流2.4倍,定時(shí)限動(dòng)作時(shí)限要比反時(shí)限此倍數(shù)下的動(dòng)作時(shí)間大0.7S,查反時(shí)限曲線2.4倍時(shí)t=8.8S,所以定時(shí)限動(dòng)作時(shí)限為9.5S。選DL-11/20型與DS時(shí)間繼電器構(gòu)成保護(hù)。

靈敏度校驗(yàn):Km1=0.866X4000/(12.5X40)=6.9＞1.5

2.帶時(shí)限速斷保護(hù)

與相鄰元件速斷保護(hù)配合

Idzj=Kjx★Kph★Idz/Ki=1.1X700/40=19.25A,取20A,延時(shí)0.7S,選DL-11/20型與DS時(shí)間繼電器構(gòu)成保護(hù)。

靈敏度校驗(yàn):Km=0.866X4000/(20X40)=4.3＞2

（四）繼電保護(hù)主保護(hù)配置對(duì)整定配合帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)

以110kV線路無(wú)主保護(hù)運(yùn)行造成故障無(wú)法快速切除的風(fēng)險(xiǎn)為例分析。對(duì)于110kV及以下電壓等級(jí)電網(wǎng)，按照遠(yuǎn)后備原則配置單套保護(hù)裝置，若未配置全線速動(dòng)保護(hù)功能，線路故障時(shí)只能依靠后備保護(hù)切除故障，若本線保護(hù)拒動(dòng)需要依靠上一級(jí)保護(hù)切除故障，對(duì)整定配合的要求更高，若上下級(jí)配合不當(dāng)會(huì)出線越級(jí)動(dòng)作或者兩級(jí)線路同時(shí)跳閘的風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)上述問(wèn)題，對(duì)于110kV系統(tǒng)，應(yīng)逐步提高繼電保護(hù)配置水平，充分利用現(xiàn)有通道條件，110kV線路逐步配置光纖電流差動(dòng)保護(hù)，簡(jiǎn)化后備配合。其中220kV站的110kV出線具有光纖通道時(shí)，應(yīng)配置一套光纖電流差動(dòng)保護(hù)，以保證故障快速切除，避免因出線線路保護(hù)拒動(dòng)導(dǎo)致220kV主變跳閘影響多個(gè)110kV站失壓情況。對(duì)造成無(wú)保護(hù)運(yùn)行的原因進(jìn)行分析，梳理每條線路存在電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)并制定管控措施，對(duì)具備改造條件的，提出改造方案，并盡快組織實(shí)施。

（五）整點(diǎn)計(jì)算法問(wèn)題

1.運(yùn)用參數(shù)整定法加以修正

整定計(jì)算過(guò)程中原定給予電勢(shì)增幅數(shù)值已被標(biāo)定，此數(shù)值是在非全相振蕩線路位置發(fā)電機(jī)中所計(jì)算產(chǎn)生的，而相角差也是如此，應(yīng)保證計(jì)算中出現(xiàn)誤差。由正序網(wǎng)段相口所進(jìn)行注入的個(gè)體單位電流處正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，此時(shí)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)電壓效果與相關(guān)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)總體并無(wú)關(guān)聯(lián)，要在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)操作的每一次運(yùn)算中進(jìn)行節(jié)點(diǎn)電壓重算，在保證計(jì)算數(shù)值穩(wěn)定時(shí)已避免其出現(xiàn)較大誤差。

2.電力系統(tǒng)運(yùn)行不正常的主要方式要以正確手段加以找尋

整點(diǎn)算法計(jì)算過(guò)程中，繼電保護(hù)開端線路操作流程進(jìn)行中應(yīng)依據(jù)線路中擾動(dòng)信息對(duì)整定計(jì)算范圍予以明確，只有這樣才能夠在一定程度上準(zhǔn)確的找出系統(tǒng)運(yùn)行不利方式，此種不利運(yùn)行方式存在于基礎(chǔ)電力系統(tǒng)之中。擾動(dòng)區(qū)域是指系統(tǒng)中任意一條線路會(huì)在整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)程序正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生一定對(duì)稱變化，此種變化行為可同個(gè)體標(biāo)定線路的相鄰線路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的相關(guān)短路電流發(fā)生水平電流變化以至?xí)o最終整定結(jié)果造成一定影響。

3.確定擾動(dòng)域

首先進(jìn)行小數(shù)數(shù)值預(yù)定，線路斷開之后將相應(yīng)開斷線路作為中心點(diǎn)，之后不斷向外層線路進(jìn)發(fā)并通過(guò)已知短路電流，在實(shí)施開斷操作后會(huì)通過(guò)短路電流，將此短路電流與之前所保護(hù)的短路電流之間進(jìn)行規(guī)范化比較，若交流差值大于這一小數(shù)數(shù)值，那么就應(yīng)該繼續(xù)向前查找，而電流差值幾乎等同于小數(shù)數(shù)值時(shí)，則可判定為已經(jīng)達(dá)到擾動(dòng)域標(biāo)定位置，擾動(dòng)域是由不小于小數(shù)數(shù)值的線路所構(gòu)成的。

[1]劉健,劉超,張小慶,張志華.配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2015年9期.

[2]段惠明,何志勤,李志宏,宿昌,石東源,羅一香.依托電網(wǎng)調(diào)控管理系統(tǒng)的省、地、縣調(diào)保護(hù)一體化整定計(jì)算[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2014年22期.