110kV環網運行繼電保護整定存在的問題及優化措施研究

摘要：為滿足社會經濟發展需求，電網規模逐漸增大，電壓等級不斷升高，以提高電網運行穩定性為目的，雖然引進了更多新型設備與技術，并在一定程度上取得了效果，但是從總體上來看還存在問題。110kV以上繼電保護對維持電網穩定運行具有重要意義，針對此方面工作，就需要對其繼電保護整定中存在的問題進行分析，采取相應的措施爭取不斷提高電網運行效果。文章對110kV環網運行繼電保護整定所存在問題進行了分析，并提出了相應的優化措施。

關鍵詞：110kV；環網運行；繼電保護整定；電網規模；電壓等級 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM713 文章編號：1009-2374（2015）05-0041-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0353

110kV是電網的重要組成部分，在地區應用上一般都是選擇用環網設計、開環運行的方式，普遍存在多級串供現象。如果環網配置110kV環網線路開環運行，并不能完全滿足電網運行可靠性與穩定性的要求。這樣為了能夠更好地實現電網可靠運行，同時又不會形成220kV/110kV電磁環網，可以將220kV變電站110kV環網線路與不同母線相連接。但是就110kV繼電保護整定處理現狀來看，并不能滿足110kV環網運行網絡需求，因此需要對繼電保護整定計算做進一步的研究分析。

1 繼電保護整定計算簡析

繼電保護整定計算具有很強的整體性，要求整定計算人員熟練掌握各種繼電保護原理以及基本操作，可以應對各種存在的問題。在進行繼電保護整定計算時，需要對電力系統中應用的繼電保護裝置進行整定計算來獲得相應的整定值，保證在電力系統發生故障時，各繼電保護裝置能夠及時對故障部位進行切除，其中整定計算的準確性決定了繼電保護裝置能否及時做出反應。在對110kV環網繼電保護進行整定計算時，雖然有一定的規則可循，但是在實際應用上還存在兩個問題，即忽視了對各細節部位的原則制定，并且原則性規定使用范圍已經被確定，并不能完全滿足電網運行全面情況。因此，在對110kV環網繼電保護整定計算時，除了要結合電網運行結構、運行要求一級保證裝置幾個方面因素，還應提高計算原則的合理性。例如輸電線路末端出現故障時，可以利用最大三相短路電流值來進行整定計算；如果電路末端出現故障，利用敏感度來進行計算。從整體來看，繼電保護整定計算是一項復雜的工作，應與計算原則相聯系，在明確繼電保護運行的原理基礎上，解決整定計算中所存的問題，提高110kV環網運行穩定性。

2 110kV環網繼電保護整定計算所存問題

2.1 斷相口開路電壓計算

在對110kV環網繼電保護整定計算時，主要計算線路中電力系統非全相運行引起電力系統震蕩時的電流量與電氣量，應用的計算原則為正序斷相靠口電壓計算。計算中普遍存在利用疊加原理計算電網斷相口開路電壓的情況，其中為減少對暫態穩定性的計算次數，可以設定系統中紅非全相震蕩線路等效發電機在相位角與電勢上相等，利用公式來計算電壓。此種計算方法雖然可以有效減少計算量，但是忽略了電網結構對開路電壓造成的影響，計算結果存在一定的誤差。

對于此類問題，可以選擇用雙口網絡H參數法與網絡等值法進行解決：第一，雙口網絡H參數法，將重點放在電網網絡結構對繼電保護整定計算影響的分析上，將系統震蕩發電機分為兩個震蕩群，期中將等效電勢端口以及斷相口作為端口。第二，網絡等值法，即將全非相電路兩側結點作為結點，在對系統網絡進行操作時，將電力系統網絡結構劃分為無源雙端口網絡。在此基礎上結合補償原理來計算求解無源雙端口網絡阻抗參數，其中可以對線路兩側互阻抗參數與自由阻抗參數進行疊加原理計算，最后完成非全相震蕩斷相口開路電壓的

計算。

2.2 電力系統運行最不利情況

想要快速有效地確定電力系統運行存在的不利情況，只通過對系統的觀察檢測并不能完成，因此需要通過對繼電保護整定計算來確定最不利的運行方式。一般情況下在電網中出現最不利運行時，很容易出現同一線路多次斷開的情況，這樣就會在很大程度上對整定計算造成影響。對于此類情況，第一，可以在整定計算時，設定電力系統中任意一條線路為斷開狀態，并且線路斷開必定會對系統運行造成影響，使得相鄰線路出現短路電流變化，最終影響整定計算結果，這樣在對繼電保護進行整定計算時，就可以以某一區域整定值影響情況來確定存在問題的具體位置。第二，為了有效避免統一線路存在重復斷開的情況，在計算時可以不按照繼電保護的次序來進行，而是利用開端線路循環情況來確定計算次序，提高整定計算的效果。

3 110kV環網線路保護整定計算原則優化

3.1 出線保護整定計算原則優化

電網系統110kV環網線路接地故障整定計算，大部分是將接地距離保護作為主要保護，零序段保護作為高阻接地后備保護，結合此在對110kV環網外線末故障相應保護或者斷路器拒動導致的母線短路器跳開后，環網線路對側相間以及接地距離段對相鄰線路靈敏度可以滿足系統運行需求。其中為了能夠滿足系統運行對靈敏度的需求，對于220kV主變110kV測復壓閉鎖方向過流以及零序方向過流保護第2時限與第1時限配合級差變為2個，并對220kV主變110kV、220kV側后備保護動作時限進行調整。通過對整定計算原則的優化，可以利用保護相繼動作來提高220kV變電站110kV環網線路的靈敏度，避免了220kV變電站非110kV環網線路故障相應保護或者斷路器拒動導致220kV主變110kV側相應方向保護第1時限動作跳開110kV母聯斷路器，達到利用110kV環網線路對側相應動作隔離故障的目的，將停電故障的影響范圍降到最小。

3.2 測距離保護整定計算原則優化

3.2.1 線路相間距離保護整定。如果220kV變電站存在2臺以上主變壓器，110kV環網線路對側相間距離Ⅱ段按照2臺主變運行，110kV環網合環運行并且母聯斷路器斷開運行，相鄰線路末端金屬性相間故障存在1.2靈敏度整定，這樣在整定計算時，就需要將110kV環網線路與不同母線進行連接。如果相間距離保護整定配合與靈敏度存在矛盾，應該保證靈敏度滿足系統運行要求。對于相鄰單供線路，應以相鄰線路相間距離I段伸入線末主變內部整定；對于相鄰串供線路，并且配置縱連保護的，應利用縱聯保護來輔助整定，其中110kV環網內線路必須要配置縱連保護，對于沒有采取縱連保護措施的線路不得合環運行。

3.2.2 線路接地距離保護整定。如果220kV變電站存在2臺以上主變時，則接地距離Ⅱ段采取2臺主變運行、110kV母聯斷路器、110kV環網合環的方式存在1.2靈敏度整定，并且要將110kV環網線路與不同母線連接。在接地距離保護整定配合與靈敏度原則發生矛盾時，應保證保護裝置的靈敏度。

4 結語

110kV繼電保護整定是保證電網系統穩定性運行的主要措施，在進行整定計算時，需要以繼電保護整定原則為依據。但是在實際應用過程中存在各種問題，這就需要對計算原則中不合理的地方進行優化完善，并針對存在的問題進行分析，采取有效的措施進行管理，爭取不斷提高環網運行的有效性。

參考文獻

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作者簡介：林超（1978-），男，山東萊陽人，山東省萊陽市供電公司變電檢修班技師，研究方向：繼電保護。

（責任編輯：秦遜玉）