繼電保護(hù)整定算法現(xiàn)存問題及解決策略探析

王嘉琳

摘要：繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)重要的組成部分，一方面維護(hù)著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，另一方面保障著其運(yùn)行的可靠性。文章從當(dāng)前的繼電保護(hù)中整定計算方法所存在問題及其解決方法等方面進(jìn)行分析，提出了與之相適應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；整定計算方法；解決對策；電力系統(tǒng)；繼電裝置 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM744 文章編號：1009-2374（2016）33-0053-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.028

隨著當(dāng)今我國經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，電力產(chǎn)業(yè)對我們各個領(lǐng)域的生產(chǎn)生活的正常運(yùn)轉(zhuǎn)都起著不可替代的作用，因此，電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性成為了我們社會發(fā)展的決定性因素，變得越來越重要。繼電保護(hù)這一裝置，在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行中起著安全的保障作用，它是維持電力穩(wěn)定供給的一條重要防線。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，它會準(zhǔn)確無誤地加以識別，然后及時采取各種解決措施比如對故障的隔離和切除、緊急預(yù)警等，對于電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況起到一定的緩沖和保護(hù)作用，防止運(yùn)行狀態(tài)惡化。同時，它有效地防止了設(shè)備的損毀，在一定程度上保障了市民的人身財產(chǎn)安全，對電能的高效利用和穩(wěn)定傳輸起著重要的保障作用。

1 繼電保護(hù)整定計算概述

要使繼電保護(hù)裝置得以安全可靠的運(yùn)行，可以從它的機(jī)件設(shè)計、制造程序、整定計算，安全運(yùn)行、全面維護(hù)等多個方面來進(jìn)行。其中，整定計算進(jìn)行準(zhǔn)確應(yīng)用對于繼電裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，具有重要的意義和保障作用。

我國電力系統(tǒng)的發(fā)展史，繼電保護(hù)中整定計算這一工具也是由簡單向高級逐步發(fā)展的過程。近幾年，我國電網(wǎng)規(guī)模加速擴(kuò)大，起初的保護(hù)定值的計算方法由一般依賴于人工或者人工為主專用計算機(jī)為輔助，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槔脭?shù)字計算機(jī)為主。在一定程度上既順應(yīng)了大數(shù)據(jù)時代潮流，又解決了工作量大、時間拖沓和計算精度和準(zhǔn)確性的問題。

繼電保護(hù)的整定計算，在電力系統(tǒng)中是一個整體性的工作。這就要求計算人員要準(zhǔn)確了解基本原理和熟練的掌握工作內(nèi)容。在具體的整定計算中，第一，要考慮電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的實際要求等諸多因素；第二，要制定科學(xué)、可行的整定原則。

通常情況下，廣泛應(yīng)用在現(xiàn)階段電力系統(tǒng)中的整定計算模式主要包括相分量法和序分量法，根據(jù)整定計算法則，可以做出具體的計算方法，其步驟為：第一，先用上述的兩種方法對電氣量進(jìn)行準(zhǔn)確的計算；第二，將故障電氣量作為依據(jù)來對繼電保護(hù)整定值進(jìn)行計算。

2 繼電保護(hù)整定計算方法存在的主要問題

隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，繼電保護(hù)整定計算方法得到了很大程度的改善，但是在實際計算過程中仍然有各種各樣的問題，具體表現(xiàn)為以下方面：

2.1 分支系數(shù)計算環(huán)節(jié)存在較大偏差

電力系統(tǒng)中的電源運(yùn)行模式多樣且分布較為分散，因此開展繼電保護(hù)整定計算，需充分考慮分布式電源發(fā)生變化對分支系數(shù)的產(chǎn)生的影響，分支系數(shù)一旦發(fā)生改變，整定計算的結(jié)果也將隨之發(fā)生變化。但是，當(dāng)涉及到繼電保護(hù)的整定計算時，在電源運(yùn)行模式和分支系數(shù)之間的影響往往難以做出精確評判，對于這一變化的忽視，分支系數(shù)與實際情況相偏離也在所難免，并導(dǎo)致延時時段動作參數(shù)設(shè)定出現(xiàn)一定失誤。

2.2 斷相口位置開路電壓參數(shù)設(shè)定與實際嚴(yán)重不符

繼電保護(hù)的整定計算中，計算電氣量、電流量是首要問題，需要充分考慮到線路的非全相運(yùn)行過程而引起的電力系統(tǒng)震蕩對電氣量和電流量造成的影響。這個電氣量和電流量以正序斷相開口電壓為基礎(chǔ)。在計算端相開口的電壓時，一般利用疊加原理。在暫態(tài)穩(wěn)定性的計算數(shù)量減少方面，電力系統(tǒng)的內(nèi)部在非全相震蕩線路中，假設(shè)等效發(fā)電機(jī)的電勢與相位角度相同，接著用相應(yīng)的公式計算開路電壓。這種計算方法有計算步驟少的優(yōu)勢，但也存在一定的缺點，因為這種計算方法會受到電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化的影響，一旦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)環(huán)境發(fā)生變化，整定值需更新。假設(shè)不考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化在繼電保護(hù)整定計算中的結(jié)果所產(chǎn)生的影響，那么計算誤差將會進(jìn)一步加劇，最終導(dǎo)致整定計算的結(jié)果產(chǎn)生較大偏差。

2.3 電力系統(tǒng)最不利運(yùn)行情況

在對計算動作值及靈敏度的檢驗上，需要查找出電力系統(tǒng)中最為不利的運(yùn)行方式，一般是在整定計算中查找。對動作值進(jìn)行計算時，采用輪流開斷保護(hù)所在線路母線的連接線路，從而使查找電力系統(tǒng)的最大化運(yùn)行。在進(jìn)行繼電保護(hù)靈敏度檢驗時，則是通過對線路背后母線連接的線路進(jìn)行輪流開斷保護(hù)來實現(xiàn)查找系統(tǒng)的最小運(yùn)行方式。由于無法快速查找電力系統(tǒng)運(yùn)行中最不利的方式，所以在繼電保護(hù)的整定計算中過程中應(yīng)該明確地計算出最不利的運(yùn)行模式。與此同時，在進(jìn)行此項工作時，也比較容易出現(xiàn)一條線路反復(fù)斷開的現(xiàn)象，從而影響整定計算的效率。

2.4 對線性流程運(yùn)用過高

線性流程運(yùn)用過高是導(dǎo)致繼電保護(hù)整定計算結(jié)果錯誤的另一常見原因。線形流程的過度使用，尤其是在進(jìn)行分支系數(shù)的實際運(yùn)算過程時，可能會導(dǎo)致分支系數(shù)的運(yùn)算產(chǎn)生較高的重復(fù)率，從而導(dǎo)致繼電保護(hù)系統(tǒng)整定計算的速率嚴(yán)重降低。

2.5 繼電保護(hù)整點算法缺乏實用性和通用性

如果運(yùn)用計算軟件來計算繼電保護(hù)的整定值，就必須對軟件的實用性進(jìn)行充分考慮，一方面要保障計算軟件可以自動進(jìn)行整定計算；另一方面也要將準(zhǔn)確、可行的方案提供給用戶，一旦繼電保護(hù)整定計算的過程中沒有相應(yīng)的交互設(shè)計，那么計算過程就會出現(xiàn)各種問題。

目前，整定計算是保障各級電網(wǎng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵一環(huán)，但是各級電網(wǎng)因為自身的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、配套裝置和運(yùn)行方式的不同，在整定計算方面也采取了不同的模式和方法，這也導(dǎo)致了繼電保護(hù)整定算法的局限性，即只能針對相應(yīng)配置條件下的用戶使用，所以繼電保護(hù)整定計算軟件的開發(fā)必須嚴(yán)格遵循用戶的需求而定。

3 繼電保護(hù)整定算法的改進(jìn)措施

3.1 關(guān)于分支系數(shù)計算環(huán)節(jié)的改進(jìn)

要全面充分地考慮整定計算過程中各方面因素的影響，當(dāng)分布式電源產(chǎn)生變化的時候，就不能繼續(xù)使用原有計算數(shù)據(jù)，而是要重新計算這些發(fā)生變化電源所在區(qū)域的繼電保護(hù)，進(jìn)而避免分支系數(shù)造成的誤差，以達(dá)到最大限度地保障繼電保護(hù)整定計算準(zhǔn)確性的目的。

3.2 關(guān)于斷相口開路電壓計算環(huán)節(jié)的改進(jìn)

一方面，采用雙口網(wǎng)絡(luò)的H參數(shù)法，因為繼電保護(hù)整定計算的結(jié)果在一定程度上受電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響，可采用對震蕩發(fā)電機(jī)分解，形成兩個震蕩群，然后將其斷相口和等效電勢端口充當(dāng)端口；另一方面，采用網(wǎng)絡(luò)等值計算的方法，以全非相電路中兩端的結(jié)點為結(jié)點，在對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操控的同時把它分為無源雙端口網(wǎng)絡(luò)，在運(yùn)用補(bǔ)償原理計算相應(yīng)的阻抗參數(shù)時，依照疊加原理對線路兩端的互阻抗和自阻抗參數(shù)進(jìn)行取值，以此作為依據(jù)來計算斷相口開口電壓。

3.3 關(guān)于電力系統(tǒng)最不利運(yùn)行情況的改進(jìn)

在進(jìn)行整定計算時，假設(shè)電力系統(tǒng)中有一條斷開的線路，并且這條線路會使系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，造成不必要的惡性影響，以至于同開斷線路相鄰的線路的短路電流會有一定的轉(zhuǎn)變，并影響最后的整定計算結(jié)果，我們可以觀察到某一范圍中整定值受到影響，受到影響的區(qū)域就是擾動區(qū)域；為了使同一線路不出現(xiàn)多次重復(fù)斷開的現(xiàn)象，可以采用其他順序，利用開斷線路循環(huán)狀況，重新安排設(shè)定好整定計算的順序，進(jìn)而解決相同線路中多次出現(xiàn)開斷現(xiàn)象的問題。

3.4 加強(qiáng)對繼電保護(hù)整定計算系統(tǒng)的創(chuàng)新

為保證繼電保護(hù)整定算法的準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)定期對電網(wǎng)整定計算軟件進(jìn)行更新，同時分析并測試軟件運(yùn)行過程，保證每個階段都能夠通過專業(yè)測試和科學(xué)開發(fā)過程的嚴(yán)密性，進(jìn)而保證整定計算的準(zhǔn)確率。以網(wǎng)絡(luò)等值法為例，當(dāng)運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)等值法計算電力系統(tǒng)的整定數(shù)值時，電力系統(tǒng)無緣雙端口網(wǎng)絡(luò)圖的任何一條線都有可能出現(xiàn)問題，進(jìn)而造成電力系統(tǒng)局部出現(xiàn)震蕩，從而使兩側(cè)節(jié)點端口出現(xiàn)松動。因此，在設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)把電力系統(tǒng)內(nèi)部的正序網(wǎng)絡(luò)整體化成無源的一個雙端口網(wǎng)絡(luò)。

4 結(jié)語

經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展也帶動了電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大發(fā)展，繼電保護(hù)的整定計算變得尤其重要。在電力系統(tǒng)實際的運(yùn)行過程中，為了保證電力系統(tǒng)可以安全穩(wěn)定地運(yùn)行，電力企業(yè)必須充分重視繼電保護(hù)整定計算的重要意義，明確繼電保護(hù)整定計算中存在的所有問題，對于這些問題的不斷探究，采取與之相應(yīng)的解決方法和手段，從而進(jìn)一步提高控制能力，確保電力系統(tǒng)得以安全運(yùn)行。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）