繼電保護(hù)整定計(jì)算存在的問題與應(yīng)對(duì)措施分析

武改萍　郭帥

摘要：隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)等級(jí)不斷提高，電力系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜和龐大，為了保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性，對(duì)繼電保護(hù)的研究變得十分重要，特別是對(duì)其整定計(jì)算方法的研究。

關(guān)鍵詞：電力能源;繼電保護(hù);整定計(jì)算;應(yīng)對(duì)措施

引言

利用繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)融合了多數(shù)整定人士的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于加快實(shí)現(xiàn)整定的程序自動(dòng)化和直觀圖形界面的多元信息交互有極大作用，并對(duì)工程用圖、保護(hù)定值、設(shè)備參數(shù)等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，提升繼電保護(hù)整定效果，降低整定人員負(fù)擔(dān)。

1繼電保護(hù)配置任務(wù)及重要性

繼電保護(hù)裝置的主要任務(wù)目標(biāo)具體如下。（1）電力系統(tǒng)中如果出現(xiàn)設(shè)備故障或者發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出異常的電流超過繼電保護(hù)裝置的最大電流時(shí)，執(zhí)行跳閘動(dòng)作，并對(duì)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)。一般專業(yè)人員會(huì)對(duì)故障類型和故障位置進(jìn)行判斷，評(píng)判對(duì)電力系統(tǒng)的影響程度，避免維修過程中出現(xiàn)二次傷害。（2）電路系統(tǒng)中的元器件出現(xiàn)短路和斷路的情況，該系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)選擇性的信號(hào)，對(duì)具有故障電路的保護(hù)系統(tǒng)迅速斷開，保證電路中的故障不會(huì)產(chǎn)生異常電流或電壓的波動(dòng)，對(duì)其他元器件造成擊穿等現(xiàn)象，確保電力系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)大面積損壞。繼電保護(hù)配置是系統(tǒng)的重要組成部分，具有維護(hù)和保證系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性的作用，同時(shí)可以監(jiān)控故障范圍，防止事故發(fā)生。

2繼電保護(hù)整定計(jì)算存在的不足和優(yōu)化

2.1斷相口開路電壓計(jì)算問題

在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算時(shí)，需要計(jì)算電網(wǎng)絡(luò)中的電流和電壓等電氣量，特別是出現(xiàn)概率較大的由于電力系統(tǒng)震蕩引起的非全相運(yùn)行，需要對(duì)其正序網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行開路電壓計(jì)算。因此，可以將系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)的等值電勢(shì)和等值電阻用相應(yīng)符號(hào)表示，當(dāng)系統(tǒng)任意線路發(fā)生非全相運(yùn)行時(shí)，運(yùn)用疊加定理可以求出正序網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。雖然這個(gè)過程可以很精確地計(jì)算出開路電壓值，但是計(jì)算量過大，不能運(yùn)用在大規(guī)模電力系統(tǒng)中。為了解決這個(gè)問題，首先運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)H參數(shù)法，將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響考慮進(jìn)來，把電力系統(tǒng)震蕩過程中的發(fā)電機(jī)分成兩個(gè)震蕩群，同時(shí)，將端口選擇為正序網(wǎng)絡(luò)斷相口和兩個(gè)震蕩群機(jī)組等效電動(dòng)勢(shì)端口。最后應(yīng)用雙口網(wǎng)絡(luò)H參數(shù)的計(jì)算方法得出開路電壓。

2.2運(yùn)行方式選擇存在的問題

電力系統(tǒng)運(yùn)行方式是影響繼電保護(hù)整定的重要因素，一般在進(jìn)行繼電保護(hù)整定時(shí)只是將繼電保護(hù)所在的母線進(jìn)行隔離，并沒有考慮到其他運(yùn)行方式對(duì)整定的影響，這樣會(huì)造成保護(hù)范圍過大。找到電力系統(tǒng)的極端運(yùn)行方式是進(jìn)行繼電保護(hù)整定的關(guān)鍵一步，一般都是通過對(duì)保護(hù)所在的線路進(jìn)行輪流開斷的方法來查找，然而在某些情況下這種方法無法找到電力系統(tǒng)的極端運(yùn)行方式。為了能找到電力系統(tǒng)的最不利運(yùn)行方式，運(yùn)用計(jì)算機(jī)來完成繼電保護(hù)整定值的計(jì)算。計(jì)算機(jī)可以完成開斷線路，根據(jù)開斷線路所造成的擾動(dòng)域來判斷繼電保護(hù)整定值的計(jì)算范圍，只有這樣才能準(zhǔn)確查找出電力系統(tǒng)的最不利運(yùn)行方式。

2.3保護(hù)出口整定問題

實(shí)際工作中往往重視繼電保護(hù)定值的整定計(jì)算，但是容易忽視對(duì)保護(hù)出口的整定問題。在傳統(tǒng)的發(fā)變組整定計(jì)算中，對(duì)發(fā)變組全停、解列、解列滅磁、跳分支開關(guān)等比較重視，但是隨著機(jī)組容量的增加和繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置的不斷融合，在保護(hù)出口的整定中，尤其要關(guān)注啟動(dòng)失靈、啟動(dòng)遠(yuǎn)跳、啟動(dòng)分支快切、閉鎖分支快切、關(guān)主汽門甚至鍋爐全燃料失去（MFT）等功能的整定，通過保護(hù)定值整定和保護(hù)出口整定的完美配置，保證繼電保護(hù)裝置的可靠性。

3繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)功能

3.1系統(tǒng)管理

繼電保護(hù)整定系統(tǒng)中的管理功能可以對(duì)電網(wǎng)內(nèi)的二次設(shè)備和一次設(shè)備固有信息實(shí)施維護(hù)管理，具體包括以下幾種信息內(nèi)容：（1）管理參數(shù)類型。具體包含電抗器、電動(dòng)機(jī)、母線、發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等一次設(shè)備相關(guān)參數(shù)和名稱、元件運(yùn)行狀態(tài)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息等。（2）參數(shù)查詢?？梢园凑针妷旱燃?jí)、生產(chǎn)廠家、型號(hào)、名稱、元件種類、廠站、地理區(qū)域等因素，來選擇具體實(shí)施模糊還是精確的查詢。（3）參數(shù)的編輯與修改。能夠通過對(duì)話框修改任意一個(gè)單獨(dú)元件參數(shù)，同時(shí)還能利用參數(shù)表格同時(shí)修改或編輯多種元件。（4）參數(shù)計(jì)算功能。可以結(jié)合線路類型、公里數(shù)和型號(hào)計(jì)算阻抗參數(shù)。（5）參數(shù)的檢驗(yàn)?？梢宰詣?dòng)識(shí)別孤立區(qū)域、孤立母線和零序孤島等部分特別的接線，而且可以檢核線路的參數(shù)是否正常。

3.2整定計(jì)算

該模塊主要發(fā)揮各種定制計(jì)算保護(hù)功能：（1）一站式整定計(jì)算，在運(yùn)用整定計(jì)算時(shí)，必須整體考慮規(guī)程部分的要求，而且還需要整定原則構(gòu)建完善，通過半自動(dòng)式整定方式提高整定工作的靈活性，通過多元化的定制方式進(jìn)行調(diào)整，確保用戶可以參與到整個(gè)整定過程當(dāng)中，促進(jìn)定值適應(yīng)性和正確性的全面提升。（2）可以在網(wǎng)絡(luò)接線圖中順利進(jìn)行各項(xiàng)工作，比如手動(dòng)調(diào)整、查看定值、指定整定范圍，設(shè)置運(yùn)行方式等。（3）提供各種結(jié)果輸出功能，將各種整定細(xì)節(jié)詳細(xì)展示出來，生成一種定值保護(hù)配置圖和定值算稿等，為人工干預(yù)提供可靠參考。（4）提供新定值自動(dòng)生成功能。

3.3故障計(jì)算

故障計(jì)算模塊是整個(gè)系統(tǒng)中的核心內(nèi)容，可以服務(wù)于整定計(jì)算模塊，而且對(duì)于故障計(jì)算可以獨(dú)立的進(jìn)行。這一個(gè)模塊是把節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣作為基本的數(shù)學(xué)模型，并且通過調(diào)整導(dǎo)納矩陣的方法來處理不同類型的故障，結(jié)合動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化故障計(jì)算，其具體功能如下：（1）能夠計(jì)算電力系統(tǒng)中各種簡單的故障，比如跨線短路、且可以隨意設(shè)置不同短路故障中的非全相擺角和過渡電阻。（2）能單相斷線、兩相斷線、三相斷線、三相短路接地、單相短路等故障，夠處理特殊形式的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，比如無限大的阻抗支路、零阻抗支路等。用戶不需要專門給自己建立，這種程序的優(yōu)點(diǎn)就在于具備自動(dòng)連通性檢查的特點(diǎn)，并且還可以處理網(wǎng)絡(luò)中的孤立不接地網(wǎng)絡(luò)。（3）能夠分區(qū)管理大范圍電網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，而且它還可以專門對(duì)不同的分區(qū)電網(wǎng)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)等值，隨后進(jìn)行故障計(jì)算，縮減計(jì)算時(shí)間。

4整定計(jì)算的任務(wù)以及步驟

整定計(jì)算是該系統(tǒng)的基礎(chǔ)，可以保護(hù)其正常穩(wěn)定運(yùn)行。該計(jì)算的內(nèi)容明確了主要任務(wù)，在電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)上組建一個(gè)整定體系。確定了整定體系中的兩種方案，第一種是通過電壓等級(jí)的元器件建立整定體系的具體條例;第二種是通過元器件的功能和作用建立整定體系的相關(guān)規(guī)定。電力系統(tǒng)中的各種繼電保護(hù)裝置都具有自適應(yīng)的能力，可以自適應(yīng)相關(guān)電力環(huán)境。因此，如果電力系統(tǒng)的外部環(huán)境發(fā)生變化，該體系也可以隨之改變。假如電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式發(fā)生了變化，那么相關(guān)整定體系也要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，針對(duì)系統(tǒng)外部的運(yùn)行方式進(jìn)行重新計(jì)算整定值。然后考慮整定的范圍和變化，考慮繼電器保護(hù)之間的關(guān)系等因素，制定整定體系。

結(jié)束語

近些年隨著國家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們收入水平有了極大的提高，工業(yè)建設(shè)也越來越完善。由此對(duì)于用電質(zhì)量以及用電需求也越來越高。繼電保護(hù)設(shè)備的應(yīng)用極大的提升了整個(gè)系統(tǒng)的智能化建設(shè)，對(duì)于故障線路的識(shí)別也更加高效可靠。但在定值整定時(shí)則需要經(jīng)過大量復(fù)雜的計(jì)算與分析。

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