探析電網(wǎng)繼電保護(hù)的整定值計(jì)算問(wèn)題及其解決策略

文/劉洋 王宏 李娜 劉馨陽(yáng) 馬航，國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司檢修分公司

1 電網(wǎng)繼電保護(hù)定值的計(jì)算方法

1.1 電流速斷保護(hù)。按躲過(guò)線路上配電變壓器二次側(cè)最大短路電流整定。實(shí)際計(jì)算時(shí)，可按距保護(hù)安裝處較近的線路最大變壓器低壓側(cè)故障整定。當(dāng)保護(hù)安裝處變電所主變過(guò)流保護(hù)為一般過(guò)流保護(hù)時(shí)，線路速斷定值與主變過(guò)流定值相配合。

1.2 過(guò)電流保護(hù)。按躲過(guò)線路最大負(fù)荷電流整定。此方法應(yīng)考慮負(fù)荷的自啟動(dòng)系數(shù)、保護(hù)可靠系數(shù)及繼電器的返回系數(shù)。為了計(jì)算方便，將此三項(xiàng)合并為綜合系數(shù)。 微機(jī)保護(hù)可根據(jù)其提供的技術(shù)參數(shù)選擇。按照線路上躲過(guò)配變的勵(lì)磁涌流來(lái)進(jìn)行整定。這主要因?yàn)槠渑潆娋€路負(fù)荷有一定的分散性，這就在一定程度上決定了線路總勵(lì)磁涌流將小于和它同容量的單臺(tái)變壓器的勵(lì)磁涌流。

2 電網(wǎng)繼電保護(hù)整定值的計(jì)算問(wèn)題原因分析

電網(wǎng)繼電保護(hù)定值計(jì)算利用計(jì)算機(jī)計(jì)算的步驟為：在出現(xiàn)故障時(shí)，用電氣量來(lái)計(jì)算繼電保護(hù)的整定值。然后用序分量法或相分量法來(lái)檢測(cè)計(jì)算電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)的電氣量。為了能夠讓繼電保護(hù)能夠適應(yīng)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式，要按照每套繼電保護(hù)對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)系統(tǒng)最大運(yùn)行值作為整定值計(jì)算過(guò)程中計(jì)算保護(hù)的動(dòng)作值，在動(dòng)作時(shí)間上必須滿足嚴(yán)格的配合關(guān)系。在這種原則的基礎(chǔ)上利用計(jì)算機(jī)對(duì)繼電保護(hù)整定系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，主要會(huì)存在以下問(wèn)題：（1）線性流程是繼電保護(hù)整定值計(jì)算中采用的方法，這種方法會(huì)造成多次重復(fù)計(jì)算同一個(gè)分支系數(shù)；（2）在計(jì)算過(guò)程中，正序網(wǎng)斷相口的開(kāi)路電壓會(huì)受到非全相振蕩的影響，引起計(jì)算結(jié)果的誤差。

3 電網(wǎng)繼電保護(hù)整定值計(jì)算問(wèn)題的解決策略

3.1 運(yùn)行方式查找計(jì)算問(wèn)題及其解決策略分析。在電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，其運(yùn)行方式多種多樣，當(dāng)前只能采用電網(wǎng)系統(tǒng)最大、最小、檢修等幾種運(yùn)行方式來(lái)簡(jiǎn)單概括所有運(yùn)行方式的方法計(jì)算保護(hù)定值。而選擇合理的運(yùn)行方式進(jìn)行計(jì)算，對(duì)保證繼電保護(hù)裝置的可靠運(yùn)行以及充分發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的性能具有十分重要的作用。否則會(huì)保護(hù)范圍過(guò)大或過(guò)小，失配多， 動(dòng)作時(shí)限長(zhǎng)等，嚴(yán)重影響了保護(hù)性能。

3.1.1 運(yùn)行方式查找計(jì)算存在的問(wèn)題：繼電保護(hù)整定值計(jì)算可以從運(yùn)行方式的方面來(lái)說(shuō)，其主要存在的問(wèn)題可以總結(jié)歸納為以下加點(diǎn)：第一，電網(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，繼電保護(hù)整定值計(jì)算無(wú)法準(zhǔn)確地查找最不利運(yùn)行方式，對(duì)于現(xiàn)階段的查找方式來(lái)說(shuō)，這種最不利查找方式僅能夠?qū)υ诰€路兩側(cè)的側(cè)母線進(jìn)行查找，這種輪流式的斷開(kāi)方法不能保證正確的電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行；第二，計(jì)算機(jī)輔助作用下的繼電保護(hù)整定值計(jì)算常常會(huì)出現(xiàn)同一線路一直重復(fù)的問(wèn)題；現(xiàn)階段，線性流行方式在計(jì)算機(jī)的輔助下使繼電保護(hù)整定動(dòng)作的整個(gè)過(guò)程中避免了所斷開(kāi)線路的重復(fù)性。如果繼電保護(hù)整定值計(jì)算在頻繁的開(kāi)斷操作不能保證其精準(zhǔn)性，那么也就不能保證電網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.1.2 解決策略：可以分為以下方面：首先，要框定整定結(jié)果的取值范圍就要借助于計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序?qū)﹂_(kāi)斷線路狀態(tài)下擾動(dòng)的區(qū)域，借此作為電網(wǎng)系統(tǒng)最不利運(yùn)行方式查找的輔助。繼電保護(hù)系統(tǒng)中的擾動(dòng)域在一般情況下被稱為在線路開(kāi)斷狀態(tài)下部分將會(huì)受到影響的區(qū)域。對(duì)擾動(dòng)域邊界及劃定范圍的測(cè)定是在對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)某條線路進(jìn)行開(kāi)斷的操作之后，以圓心為起點(diǎn)，按照由內(nèi)向外的方法進(jìn)行短路電流參數(shù)的計(jì)算。其次，用參照開(kāi)斷線路的循環(huán)趨勢(shì)也是對(duì)繼電保護(hù)整定值計(jì)算方法的一種補(bǔ)償方式，此方法是運(yùn)用二次組合并借助于計(jì)算機(jī)輔助來(lái)完成繼電保護(hù)的整定值計(jì)算，能夠有效地把線路頻繁開(kāi)斷這一問(wèn)題解決。

3.2 斷相口開(kāi)路電壓計(jì)算問(wèn)題及解決策略分析

3.2.1 對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中的斷相口開(kāi)路電壓計(jì)算中出現(xiàn)的問(wèn)題分析，可以得到以下結(jié)論：電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的路線應(yīng)該被列為電網(wǎng)繼電保護(hù)整定值計(jì)算中的重點(diǎn)。因?yàn)殡妷簠?shù)在正序網(wǎng)斷相口的位置開(kāi)路與發(fā)電機(jī)母線運(yùn)行發(fā)電機(jī)裝置的電壓參數(shù)等值在已經(jīng)擬定好的電網(wǎng)系統(tǒng)中和等值的阻抗參數(shù)聯(lián)系比較密切。開(kāi)路電壓參數(shù)一旦采用這種方法，雖然這種方法有它的好處所在，但在進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中還是會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，所以要謹(jǐn)慎使用，而出現(xiàn)這些問(wèn)題的主要原因是：第一、電網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生變化，則發(fā)電機(jī)的等值電勢(shì)和阻抗參數(shù)也會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化而變化。第二、可以用暫時(shí)狀態(tài)下的穩(wěn)定計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的等值電勢(shì)、阻抗參數(shù)的計(jì)算；但這種計(jì)算方法也有弊端：每操作一次網(wǎng)絡(luò)，都需要對(duì)上次的參數(shù)做出修改和計(jì)算，加大了工作量，使工作變的繁瑣。這一問(wèn)題解決的關(guān)鍵所在是：簡(jiǎn)化整定的計(jì)算方式可以讓線路兩側(cè)發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)電勢(shì)幅值參數(shù)保持恒定的狀態(tài)，當(dāng)然這種方法也有劣勢(shì)，最主要的是它在工作過(guò)程中忽略了正序網(wǎng)相口開(kāi)路的電壓參數(shù)，此電壓參數(shù)因受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀態(tài)的影響，會(huì)讓網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，使計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤。

3.2.2 解決策略：在開(kāi)路的電壓計(jì)算過(guò)程中，引入網(wǎng)絡(luò)等值計(jì)算的方法，不僅可以讓整定值計(jì)算的結(jié)果更加準(zhǔn)確，還能有效地保證繼電保護(hù)工作的可控性。通過(guò)對(duì)阻抗參數(shù)的物理價(jià)值分析，發(fā)現(xiàn)它對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的計(jì)算模型參數(shù)有補(bǔ)償?shù)淖饔?。另外，若要推定電網(wǎng)系統(tǒng)雙端口網(wǎng)絡(luò)下的T 型等值電路結(jié)構(gòu)形式還可以結(jié)合電網(wǎng)系統(tǒng)外的原則，在此基礎(chǔ)上獲得與之對(duì)應(yīng)的正序等值電路。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題變得更加復(fù)雜和電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題日益突出。而繼電保護(hù)整定計(jì)算不僅是有效保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)前提，也是繼電保護(hù)裝置及時(shí)消除障礙的有效保證，因此對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)整定值計(jì)算問(wèn)題的解決策略進(jìn)行分析具有重要意義。