繼電保護(hù)整定計算方法存在的問題及解決對策

梁晨　計海明

摘要：伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和社會的進(jìn)步，電力系統(tǒng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和動力機(jī)械設(shè)備的安全性提出了更高的要求，因自然、人為等因素引發(fā)的電力設(shè)備故障問題日益凸顯。文章結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)探討了繼電保護(hù)整定計算方法存在的問題及解決對策。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；整定計算；電力系統(tǒng)；電力設(shè)備；動力機(jī)械設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM77 文章編號：1009-2374（2015）05-0139-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0401

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中不可避免地會出現(xiàn)各種故障，為有效規(guī)避各種故障的發(fā)生，引入了繼電保護(hù)裝置。一旦發(fā)生故障繼電保護(hù)裝置可快速切斷故障原件，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)步、安全運(yùn)行。然而在具體的應(yīng)用過程中，我們應(yīng)合理設(shè)定整定值，只有這樣才能高效切斷故障原件，且不會出現(xiàn)拒動、誤動等現(xiàn)象。

1 繼電保護(hù)概述

1.1 繼電保護(hù)要求

為切實(shí)保障電網(wǎng)的安全、高效運(yùn)行，繼電保護(hù)應(yīng)具有較高的可靠性、速動性、靈敏性和選擇性。其中可靠性是指一旦發(fā)生故障繼電保護(hù)裝置可進(jìn)行正確的動作，在無需動作時可拒絕動作要求，進(jìn)而規(guī)避錯誤動作的出現(xiàn)；速動性是指發(fā)生故障時可快速切除設(shè)備，進(jìn)而減小電氣設(shè)備的損壞程度，避免事態(tài)擴(kuò)大化；靈敏性是指無論在哪種電網(wǎng)運(yùn)行模式中，繼電保護(hù)裝置均能準(zhǔn)確動作；選擇性是指在繼電保護(hù)裝置的保護(hù)過程中，應(yīng)盡量縮小停電范圍，保障電網(wǎng)中沒有故障的部位。

1.2 繼電保護(hù)原理

1.2.1 一側(cè)反應(yīng)電氣量。一側(cè)反應(yīng)電氣量的繼電保護(hù)通常為分段形式，如若電網(wǎng)中的反應(yīng)電流不斷加大，則實(shí)施電流保護(hù)，反應(yīng)電壓降低時，則實(shí)施低電壓保護(hù)，例如距離保護(hù)、零序電流保護(hù)。

1.2.2 兩側(cè)及多側(cè)反應(yīng)電氣量。兩側(cè)及所側(cè)反應(yīng)電氣量是指針對兩側(cè)及多側(cè)電流實(shí)施相位和功率差動保護(hù)。此種保護(hù)模式不受電網(wǎng)運(yùn)行方式的影響，可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)動作，且容易計算整定計算，例如縱聯(lián)差動保護(hù)、縱聯(lián)方向高頻保護(hù)。

2 繼電保護(hù)整定計算

2.1 整定原則

繼電保護(hù)整定計算具有較強(qiáng)的整體性，相應(yīng)的計算人員應(yīng)全面掌握繼電保護(hù)基本要求和工作原理。通常在具體的整定計算過程中會遵循一定的規(guī)律，卻存在細(xì)節(jié)不明確和在特定的原則性規(guī)定范圍中提供所有情況的問題，這要求我們在具體的整定計算中，除了要考慮電網(wǎng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)和運(yùn)行實(shí)際要求等因素外，還應(yīng)制定科學(xué)、可行的整定原則。

2.2 整定計算步驟

相分量法和序分量法是較為常用的整定計算模式，現(xiàn)階段，這種整定計算模式被廣泛地應(yīng)用在電力系統(tǒng)中。依據(jù)整定計算法則，具體的計算步驟為：首先利用相分量法和序分量法準(zhǔn)確計算電氣量，再以故障電氣量為依據(jù)進(jìn)行繼電保護(hù)整定值計算。

3 繼電保護(hù)整定計算方法存在的問題及解決對策

3.1 端相口開路電壓計算

3.1.1 問題。在繼電保護(hù)整定計算過程中，我們需要計算電流量和電氣量，這個電流量和電氣量是在系統(tǒng)非全相運(yùn)行過程中出現(xiàn)的，其中以正序斷相開口電壓為基礎(chǔ)。通常借助疊加原理計算端相開口電壓，為縮減暫態(tài)穩(wěn)定性的計算數(shù)量，我們可假定電系統(tǒng)內(nèi)部的位于非全相震蕩線路中的等效發(fā)電機(jī)的相位角度和電勢均相同，然后在通過相應(yīng)的公式求解開路電壓。這種計算方法具有計算步驟少的優(yōu)點(diǎn)，然而也存在一定的缺陷，因電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在某種程度上影響開路電壓，在此種方法中卻沒有考慮到這一點(diǎn)，如若是在非放射狀非全相振蕩電路中誤差將會更加凸顯。為解決此類問題，可以采用下述方法。

3.1.2 解決對策。一方面可以使用雙口網(wǎng)絡(luò)H參數(shù)法，由于電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在某種程度上會影響繼電保護(hù)整定計算結(jié)果，考慮此點(diǎn)，可分解震蕩發(fā)電機(jī)，將其劃分成兩個震蕩群，然后以其等效電勢端口和斷相口充當(dāng)端口。另一方面可以使用網(wǎng)絡(luò)等值法，這種方法是指以全非相電路中的兩端結(jié)點(diǎn)充當(dāng)結(jié)點(diǎn)，待操控網(wǎng)絡(luò)時將其劃分成無源的雙端口網(wǎng)絡(luò)，在利用補(bǔ)償原理計算相應(yīng)的阻抗參數(shù)，利用疊加原理計算線路兩端的互相阻抗和自由阻抗參數(shù)，以此為依據(jù)計算端相口開口電壓。

3.2 電力系統(tǒng)最不利運(yùn)行情況

3.2.1 問題。為檢驗(yàn)計算動作值和靈敏度，需要查找電力系統(tǒng)最不利運(yùn)行方式。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，我們無法快速查找其中的最不利運(yùn)行方式，因此，我們應(yīng)在繼電保護(hù)整定計算中明確最不利運(yùn)行方式。同時，在電力系統(tǒng)最不利運(yùn)行條件下，十分容易出現(xiàn)相同線路中反復(fù)多次斷開現(xiàn)象，這在很大程度上影響了整定計算效率。為解決此類問題，通?？刹捎靡韵陆鉀Q

對策。

3.2.2 解決對策。在整定計算過程中，我們可假定此條件下的電力系統(tǒng)中存在著一條斷開的線路，且這必然會影響系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)相應(yīng)的變化，造成與之相鄰的線路的短路電流出現(xiàn)一定的轉(zhuǎn)變，自然會影響最終的整定計算結(jié)果，我們可觀察某一范圍中整定值的變化情況而明確擾動區(qū)域；為規(guī)避相同線路中多次出現(xiàn)斷開現(xiàn)象，我們可不遵從繼電保護(hù)的順序，有效利用開端線路的循環(huán)狀況重新設(shè)定整定計算順序，進(jìn)而規(guī)避相同線路中多次出現(xiàn)開端現(xiàn)象。

3.3 分支系數(shù)計算

我們都知道，最小分支系數(shù)對照的電力系統(tǒng)運(yùn)行模式和極限短路電流對照運(yùn)行模式之間存在出入，這表明不存在與繼電保護(hù)延長區(qū)域動作值相對照的最不利運(yùn)行模式，這種運(yùn)行模式只是一種虛擬模式。由于引入了分支系數(shù)，導(dǎo)致相間電流保護(hù)延遲區(qū)域的動作值稍大，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定著稍大程度。

因電力系統(tǒng)中的電源分布較為分散且運(yùn)行模式多種多樣，因此，在具體的繼電保護(hù)整定計算中，無法準(zhǔn)確評判電源運(yùn)行模式對分支系數(shù)的影響。在借助計算機(jī)實(shí)施繼電保護(hù)整定計算時，單純地考慮了整定保護(hù)自身所在側(cè)母線上的電源對分支系數(shù)的影響，這種計算方法自身具有一定誤差。

3.4 勵磁涌流

3.4.1 問題。勵磁涌流專屬于變壓器，這主要是因?yàn)樵诳胀蹲儔浩鞯倪^程中，因內(nèi)部鐵芯中的磁通無法及時突變，進(jìn)而形成非周期分量磁通，造成內(nèi)部鐵芯飽和，勵磁電流大幅增加。通常最大值可達(dá)到其額定電流的7倍左右，且與其容量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。

3.4.2 對策。含有較多的二次諧波且隨著時間的延長不斷衰減這是勵磁涌流的主要特征，通過勵磁涌流的這個顯著特征，我們可以在電流快速斷開保護(hù)裝置中加設(shè)一段時間延時，這種方法過于簡單且不利于快速切除變壓器故障。通過相關(guān)研究，勵磁涌流的電流中二次諧波分量和五次諧波分量很大，同時勵磁涌流的波形偏于時間軸的一側(cè)，間斷角可達(dá)60度，這是勵磁涌流區(qū)別于合應(yīng)涌流等其他突變電流的三個顯著特征。保護(hù)裝置加入二次諧波或者五次諧波制動、間斷角原理和波形對稱原理可以有效規(guī)避因勵磁涌流而引發(fā)的錯誤

動作。

4 結(jié)語

伴隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，繼電保護(hù)整定計算愈發(fā)受人關(guān)注，對于繼電保護(hù)整定計算中相關(guān)問題的探討有助于保障電力系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。我們應(yīng)在有效掌握繼電保護(hù)要求和工作原理的基礎(chǔ)上，明確繼電保護(hù)整定計算中存在的問題，并針對這些問題，采取相應(yīng)的解決對策，不斷探索，進(jìn)而保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

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作者簡介：梁晨（1987-），女，河北承德人，承德供電公司變電檢修室助理工程師，研究方向：繼電保護(hù)及廠站自

動化。

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