繼電保護整定計算方法的探究及改善措施

楊圃睿　馬濤

摘要： 在電力系統(tǒng)實際運行中，由自然因素、人為因素和設(shè)備故障引起的事故不斷增多，不僅干擾電網(wǎng)正常運行，而且導(dǎo)致配電網(wǎng)頻繁斷開，造成區(qū)域性停電，甚至造成重大事故。本文將對目前繼電保護整定計算方法中存在的問題進行分析和探討，研究這一問題的改進措施。

關(guān)鍵詞：繼電保護;整定計算方法;探究及改善措施

1 繼電保護整定計算方法的介紹

為了保證電力系統(tǒng)繼電保護裝置的安全可靠運行，設(shè)計者必須考慮繼電保護裝置的制造工藝、機械部件設(shè)計、安全運行、整定計算和全面維護等方面的問題。其中，準確使用繼電保護整定計算可以保證繼電保護裝置的穩(wěn)定運行，具有極其重要的作用和意義。

近年來，我國電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，繼電保護整定計算方法從手工計算方法轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C計算方法。這種變化在一定程度上適應(yīng)了大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展趨勢，解決了計算中的時間延遲、工作量大、計算精度高等問題。

在電力系統(tǒng)中，繼電保護整定計算是一項綜合性的計算工作。它要求相關(guān)的計算器準確地了解繼電保護整定計算的基本原理，熟練掌握電網(wǎng)運行的具體特點。在實際繼電保護整定計算中，首先要考慮的是電力系統(tǒng)的運行結(jié)構(gòu)和運行要求。其次，必須制定科學(xué)有效的整定計算方案。

常規(guī)分量法和相分量法在電力系統(tǒng)整定計算中有著廣泛的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，從整定計算的原理出發(fā)，提出了實用的計算方法。例如，采用相分量法和序列分量法計算相關(guān)電量，繼而根據(jù)故障電量計算繼電保護整定值。

2 繼電保護整定計算方法存在的問題

2.1 無法找到對電力系統(tǒng)最不利的運行方式

在計算繼電保護整定值時，為了計算其動作值和校驗靈敏度，工作人員必須首先找出電力系統(tǒng)最不利的運行方式。在計算繼電保護動作值的過程中，若要找出電力系統(tǒng)最不利的運行方式，就需要輪流斷開與電路相關(guān)聯(lián)的母線上的繼電器。而且，折斷線的數(shù)目通常是一到兩次。在檢查繼電保護靈敏度時，為了找到電力系統(tǒng)的最小運行模式，只需輪流中斷與電路相關(guān)聯(lián)的母線上的繼電保護。

然而，某些情況下這兩種輪流開斷的方式都無法確切地找到對電力系統(tǒng)最不利的運行方式。以圖1為例，對A到B線路上的1號和2號繼電保護裝置的 I、II 段的繼電保護動作值的計算方法進行具體的討論。在計算繼電保護 1中 I 段的動作值時，如果根據(jù)現(xiàn)有方法來選擇故障點，就應(yīng)該選擇 B母線，接著在B母線上輪流進行一次到兩次的開斷。但對繼電保護 1 來說，將 E-C 線斷開才是電力系統(tǒng)的最大運行方式，而對保護 2 來說，要檢驗II 段的靈敏度，如果根據(jù)現(xiàn)有的靈敏度校驗方法來確定故障點，就應(yīng)該將故障點的位置放在母線 A上，再輪流在母線 B上進行一次線路的開斷。但是從圖1中可以看出，對于保護2來說，只有將E到C的線路斷開才能達到電力系統(tǒng)的最小運行。

2.2 重復(fù)斷開同一段線路

如果利用計算機來對繼電保護整定值進行計算，那么就會利用循環(huán)保護的線性流程來進行相關(guān)的計算。但是這種方法可能會導(dǎo)致在整定計算過程中出現(xiàn)多次重復(fù)的開斷同一段線路的問題。比如說，在對圖1中位于A到B線路的1號保護的I段動作值進行計算時，必須輪流在B母線上開斷一到兩條線路。而在計算圖1中E到C線路的E 側(cè)保護的I段動作值的過程中，還得需要再次重復(fù)輪流地將在整定A到B線路的保護 1時開斷過的線路開斷。同時，在對繼電保護延時段的動作值進行計算時也存在相似的問題。

3 繼電保護整定計算方法的改善措施

3.1 尋找對電力系統(tǒng)最不利的運行方式的方法

在利用計算機對繼電保護整定計算的過程中，進行相關(guān)的開斷線路時，必須按照開斷線路所造成的擾動域來判斷繼電保護整定值的計算范圍，才能對繼電保護整定計算所需要的對電力系統(tǒng)最不利的運行方式進行準確的查找。其中，擾動域指的是，如果將大型的電力系統(tǒng)中任意某一線路 M斷開，那么在開斷線路時會導(dǎo)致電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)的對稱變化，并且這種變化會影響到與線路 M 相鄰的線路中的短路電流的水平，從而影響到相鄰線路中繼電保護的最終整定結(jié)果。因此，將受到開斷線路影響的某個區(qū)域中繼電保護裝置的整定值的區(qū)域稱為擾動域。

如果要確定擾動域，首先就得給定一個小數(shù)ε，那么一旦某條線路發(fā)生開斷現(xiàn)象之后，就得計算以開斷線路為圓心由內(nèi)向外逐層地對經(jīng)過同一層線路保護的短路電流值，同時，比較開斷后經(jīng)過繼電保護的短路電流和開斷前經(jīng)過該繼電保護的短路電流，若兩者之間的電流差值≥ε，那么就繼續(xù)向外查找;如果兩者之間的電流差值約近似于ε，就表示已經(jīng)到達擾動域的邊界。而兩者電流差值≤ε的線路組成了擾動域，如圖2所示。

3.2 減少重復(fù)斷開同一線路的方法

計算機在計算繼電保護整定值的時候，不能再按照之前的繼電保護循環(huán)的方式來確定整定計算的先后順序，而應(yīng)該按照開斷線路的循環(huán)來對繼電保護整定計算的先后順序進行調(diào)整，從而有效地減少出現(xiàn)多次重復(fù)開斷同一段線路的現(xiàn)象。例如，當對圖1中 B到C的線路進行開斷時，只要分別對A到B線路中保護 1以及 E到C 線路中E 側(cè)的保護的整定值進行計算，就可以避免多次重復(fù)地對B到C線路進行開斷。

3.3 創(chuàng)新繼電保護整定計算方法

為確保繼電保護整定計算出的結(jié)果具有一定的準確性，必須定期地更新電力系統(tǒng)中相關(guān)的整定計算軟件，并且對這些軟件運行過程進行分析和測試，從而確保每個計算的環(huán)節(jié)都可以通過專業(yè)的測試以及具備開發(fā)過程的嚴謹性和計算結(jié)果的準確性。以網(wǎng)絡(luò)等值法作為例子，在利用網(wǎng)絡(luò)等值法來計算電力系統(tǒng)繼電保護的整定值時，電力系統(tǒng)中的無緣雙端口網(wǎng)絡(luò)圖的任意一條線路都可能會出現(xiàn)問題，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)局部的震蕩，甚至導(dǎo)致兩側(cè)節(jié)點的端口發(fā)生松動的現(xiàn)象。因此，在設(shè)計電力系統(tǒng)的繼電保護裝置時，應(yīng)該將電力系統(tǒng)中的正序網(wǎng)絡(luò)整體裝成一個無緣的雙端口網(wǎng)絡(luò)。

總結(jié)：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對供電質(zhì)量的要求越來越高，對電力資源的需求也越來越大。因此，保證電力企業(yè)能夠安全穩(wěn)定地向用戶提供電能是非常重要的。為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，必須注意繼電保護整定計算中存在的問題，并采取有效措施加以解決，希望這項措施對繼電保護工作者是有所幫助的。