繼電保護整定計算方法的研究及優(yōu)化

武改萍　郭帥

摘要：隨著我國電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)逐步完善。要求電力系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展必須跟上國家的城鎮(zhèn)發(fā)展。電力系統(tǒng)中，繼電保護具有重要作用，能夠有效預(yù)防電力事故的發(fā)生，進而避免造成嚴重的經(jīng)濟損失。整定計算在電力系統(tǒng)中可以有效地解決復(fù)雜的封閉線路。因此，研究了電網(wǎng)繼電保護配置與繼電器保護的整定計算。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)系統(tǒng);繼電保護;整定計算

引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量要求越來越高，而電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與否直接關(guān)系到人們的生活質(zhì)量，因此，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性變得至關(guān)重要。繼電保護裝置作為電力系統(tǒng)的主要保護裝置，在保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面發(fā)揮著巨大作用。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或者異常時，繼電保護裝置能夠快速檢測到故障點并做出相對準確的動作，最大程度地保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和完整，減少損失，維護用戶的利益。

1繼電保護原理概述

繼電保護裝置的主要作用就是對電力系統(tǒng)中的故障和異常進行監(jiān)測，然后發(fā)出報警信號給工作人員，讓值班員人為消除故障，或在最短時間內(nèi)和最小區(qū)域內(nèi)自動將故障點隔離或切除，以減輕或避免其他設(shè)備的損壞，保障鄰域地區(qū)供電的穩(wěn)定。通常當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)中的電流、電壓、相位角、功角、頻率和測量阻抗都會發(fā)生變化，甚至當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時，出現(xiàn)相序分量和功率方向的變化，這些都可以作為繼電保護裝置判定被保護元件狀態(tài)的依據(jù)。另外，除反映各種電氣量的保護以外，還有根據(jù)電氣設(shè)備的特點實現(xiàn)反映非電量的保護，當(dāng)繞組多相短路、匝間短路、繞組與鐵芯或與外殼間的短路、鐵芯故障、油面下降或漏油、分接開關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良時，電力線路中應(yīng)該有瓦斯保護、過熱保護等裝置，確保電力線路的穩(wěn)定性與安全性。微機繼電保護裝置一般由三部分組成，分別是測量單元、邏輯單元和執(zhí)行單元，當(dāng)繼電保護的范圍確定后，需要在范圍內(nèi)進行設(shè)置，比如根據(jù)發(fā)生故障的強弱做出跳閘、風(fēng)險預(yù)警、不動作等反應(yīng)。在執(zhí)行單元中，主要是根據(jù)邏輯判斷單元給出的指令進行執(zhí)行，確保繼電保護裝置的可靠性、靈活性等。

2繼電保護配置原則

對于繼電保護的配置，具有相關(guān)的原則和規(guī)范。（1）根據(jù)保護對象的故障特點進行配置。繼電保護裝置有效提取保護對象的運行狀態(tài)和發(fā)生故障數(shù)量等相關(guān)數(shù)據(jù)，判斷是否有故障點和異常狀態(tài)。對產(chǎn)生故障的線路進行分類，根據(jù)重要等級和位置等級的不同安裝不同種類或者不同數(shù)量的繼電保護裝置。（2）該裝置具有保護電路的電壓等級和重要等級。電力系統(tǒng)具有保護配置要求，因其電壓等級不同而不同。例如，高壓電網(wǎng)系統(tǒng)，因為其穩(wěn)定性比較高，所以對切斷故障的所需時間也要求相對較高，同時必須增加主線路的保護裝置，以便日后的簡化工作。電路中主線路的保護裝置在安裝的情況下需要明確設(shè)備的可靠性和安全性，用最快的速度選擇被保護的線路，并對存在故障的線路進行隔離和切斷。需注意，高壓系統(tǒng)中需設(shè)計多重保護機制，防止電路出現(xiàn)故障無法切除的情況。如果系統(tǒng)存在的電壓參數(shù)比較低，利用元后背的方式進行調(diào)整和優(yōu)化。如果保護裝置在容錯范圍內(nèi)且無法關(guān)閉保護系統(tǒng)，那么相鄰的保護系統(tǒng)會對該故障點打開保護系統(tǒng)。對整個電網(wǎng)系統(tǒng)都具有保護的作用。

3繼電保護整定計算方法

3.1繼電保護的基本要求

繼電保護裝置為了完成任務(wù)需要滿足4個基本要求，即可靠性、靈敏性、選擇性和速動性。（1）繼電保護可靠性是指其對電力線路、用電器等故障保護精準，在使用過程中，不會出現(xiàn)由于誤動而導(dǎo)致電流被切斷等問題。（2）繼電保護靈敏性是指當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時，繼電保護裝置能夠在第一時間做出反應(yīng)，保護用電設(shè)備。（3）繼電保護選擇性是指在發(fā)生故障后，首先應(yīng)該由發(fā)生故障的用電器本身做出相應(yīng)的反應(yīng)，當(dāng)用電器的保護器發(fā)生拒動后，相鄰的設(shè)備才被允許做出反應(yīng)。（4）繼電保護速動性是指當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，繼電保護裝置能夠在第一時間對故障進行切除，將由于電路故障造成的損失降到最低。

3.2整定方法及整定步驟

繼電保護整定計算模式主要有離線模式和在線模式兩種，其中離線模式主要包括完全人工計算、半人工計算和全計算機計算三種。全人工計算是指繼電保護整定技術(shù)人員通過對區(qū)域電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行分析和計算，得出相關(guān)的短路電流和分支系數(shù)，最后根據(jù)整定規(guī)則和實際要求對保護值進行整定。半人工計算則是由計算機軟件先計算出線路相關(guān)的故障電流，然后由人工進行保護整定值的計算。全計算機計算則完全由計算機軟件來代替人工進行繼電保護的整定工作。整定計算在線模式主要依賴于微機保護、電力通信技術(shù)和在線繼電保護整定計算軟件的開發(fā)。它能夠根據(jù)電力系統(tǒng)運行方式的變化，對保護定值進行動態(tài)在線整定，調(diào)整各線路保護段保護值的配合問題，同時還能校驗保護定值的靈敏度。隨著目前電力通信技術(shù)越來越成熟，在線繼電保護整定技術(shù)已得到越來越多的應(yīng)用，特別是自適應(yīng)繼電保護在線整定，它能夠根據(jù)電力系統(tǒng)運行方式的改變，實時地對繼電保護定值進行修改，保證繼電保護裝置的最佳保護性能。同時在其他性能方面，它相比離線整定有很大的優(yōu)勢。

3.3整定計算的研究發(fā)現(xiàn)和狀態(tài)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和時代的不斷進步，整定技術(shù)的計算工具和方法有了很大的發(fā)展，其發(fā)展歷程大致可分為以下三個階段。第一階段是所有人工參與計算的過程。針對繼電保護裝置的整定工作，專業(yè)人員通過Y/△變換的方式簡化電力系統(tǒng)，計算出分支系數(shù)和通路的電流數(shù)據(jù)。對各個部分的電路的保護裝置設(shè)定整定值，工作難度非常大，造成工作效率非常低。第二階段是半自動的計算過程。通過人工計算的方法計算故障點的數(shù)據(jù)程序。電腦分析人工完成的故障點的數(shù)據(jù)，并計算整定值。專業(yè)人員手工進行該系統(tǒng)的保護值的計算。第三階段是設(shè)定計算整定系統(tǒng)的階段。計算機針對整定的所有計劃展開計算，完全取代了專業(yè)人員的手動計算，大大提高了繼電保護整定系統(tǒng)的準確性和穩(wěn)定性。對現(xiàn)階段國內(nèi)電網(wǎng)系統(tǒng)的整定計算的結(jié)果進行評定，現(xiàn)在應(yīng)用計算機參與整定工作的還是少數(shù)企業(yè)，該部分的工作量還是依靠專業(yè)人員完成的。繼電保護裝置建立整定計算體系時，先將整個電網(wǎng)系統(tǒng)的情況進行有效分析，針對整定的系統(tǒng)確定各個元器件之間的關(guān)系，然后應(yīng)用計算機對其發(fā)生的故障點進行計算，按其電力系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)定，考慮整個系統(tǒng)發(fā)生故障的相關(guān)點，同時應(yīng)看到各個元器件之間的相互關(guān)系，保證該裝置對整個系統(tǒng)提出的相關(guān)要求。

結(jié)束語

繼電保護作為電力系統(tǒng)中的主要保護裝置，在保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性和可靠性方面起著不可替代的作用，因此提高和改善繼電保護裝置的性能十分必要。其中，對繼電保護整定值計算方法的研究十分重要，它關(guān)系到保護裝置的準確性和靈敏性。目前我國電網(wǎng)系統(tǒng)變得越來越龐大和復(fù)雜，繼電保護整定在實踐過程中遇到了不少問題，繼電保護整定計算既是一門理論學(xué)科，又是一門實踐學(xué)科，我們需要理論聯(lián)系實際，不斷發(fā)現(xiàn)并善于總結(jié)問題，最終找到解決途徑，保證繼電保護裝置的穩(wěn)定運行，提高電力系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻

[1]黃昀，殷栢輝.繼電保護整定計算系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用研究[J].機電信息，2014（33）：129-130.

[2]王勛.配電線路繼電保護整定計算問題探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（31）：173.

[3]余莉.配電線路繼電保護整定計算問題探究[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2014（09）：224-225.