電網(wǎng)繼電保護(hù)配置及整定計(jì)算

楊 婷

（內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司阿拉善電業(yè)局，內(nèi)蒙古 阿拉善 750300）

1 概 述

繼電保護(hù)的作用是在電力系統(tǒng)的某一地區(qū)發(fā)生故障時(shí)，處于該地區(qū)的繼電保護(hù)裝置發(fā)生觸動(dòng)，斷開(kāi)該地區(qū)的供電系統(tǒng)裝置，保護(hù)電力系統(tǒng)中其他供電機(jī)制能夠正常工作，并可以快速對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)維修工作。該裝置在電力系統(tǒng)中的位置非常重要。若電力系統(tǒng)中的某一位置發(fā)生故障造成該系統(tǒng)無(wú)法正常工作，通過(guò)電網(wǎng)系統(tǒng)將具體的位置發(fā)送至系統(tǒng)中心，專(zhuān)業(yè)人員手動(dòng)切除繼續(xù)運(yùn)行的系統(tǒng)，極有可能造成其他電氣設(shè)備問(wèn)題。因此，繼電保護(hù)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行發(fā)揮著重要作用。充分安裝繼電器保護(hù)裝置，對(duì)于保護(hù)電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性有著重要意義，同時(shí)有利于提高整定和校核工作的準(zhǔn)確性。繼電保護(hù)工作中有一項(xiàng)重要工作，即繼電保護(hù)整定計(jì)算。因?yàn)檎ㄓ?jì)算的目標(biāo)不一致，整定計(jì)算的運(yùn)行模式也不同。因此，整定計(jì)算就是針對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中已經(jīng)匹配的各種繼電器，按照國(guó)家的電力標(biāo)準(zhǔn)和執(zhí)行的規(guī)則進(jìn)行計(jì)算，以得到系統(tǒng)的整定值，從而保證該系統(tǒng)的一些元器件能夠相互協(xié)同的工作，發(fā)揮能力[1]。

2 繼電保護(hù)配置

2.1 繼電保護(hù)配置原則

對(duì)于繼電保護(hù)的配置，具有相關(guān)的原則和規(guī)范。（1）根據(jù)保護(hù)對(duì)象的故障特點(diǎn)進(jìn)行配置。繼電保護(hù)裝置有效提取保護(hù)對(duì)象的運(yùn)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(diǎn)和異常狀態(tài)。對(duì)產(chǎn)生故障的線路進(jìn)行分類(lèi)，根據(jù)重要等級(jí)和位置等級(jí)的不同安裝不同種類(lèi)或者不同數(shù)量的繼電保護(hù)裝置。（2）該裝置具有保護(hù)電路的電壓等級(jí)和重要等級(jí)。電力系統(tǒng)具有保護(hù)配置要求，因其電壓等級(jí)不同而不同。例如，高壓電網(wǎng)系統(tǒng)，因?yàn)槠浞€(wěn)定性比較高，所以對(duì)切斷故障的所需時(shí)間也要求相對(duì)較高，同時(shí)必須增加主線路的保護(hù)裝置，以便日后的簡(jiǎn)化工作。電路中主線路的保護(hù)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(hù)的線路，并對(duì)存在故障的線路進(jìn)行隔離和切斷。需注意，高壓系統(tǒng)中需設(shè)計(jì)多重保護(hù)機(jī)制，防止電路出現(xiàn)故障無(wú)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(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。如果保護(hù)裝置在容錯(cuò)范圍內(nèi)且無(wú)法關(guān)閉保護(hù)系統(tǒng)，那么相鄰的保護(hù)系統(tǒng)會(huì)對(duì)該故障點(diǎn)打開(kāi)保護(hù)系統(tǒng)。對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)都具有保護(hù)的作用。

2.2 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(guò)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(zhuān)業(yè)人員會(huì)對(duì)故障類(lèi)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(guò)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(kāi)，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。

3 繼電保護(hù)整定計(jì)算

3.1 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(guò)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(guò)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[2]。

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。繼電保護(hù)整定體系具有綜合性。

例如，制定一個(gè)220 kV電網(wǎng)的繼電保護(hù)整定體系。該體系中具有多項(xiàng)內(nèi)容組成，該內(nèi)容具有獨(dú)立性但是又存在一定匹配的關(guān)聯(lián)性。繼電整定計(jì)算的流程：首先按照電路的屬性制定整定計(jì)算的運(yùn)行方案，選擇通路計(jì)算的類(lèi)型和分支等，然后進(jìn)行通路的故障計(jì)算和整定計(jì)算；可以按照保護(hù)裝置和電流的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行整定計(jì)算，計(jì)算出整定值，并制定系統(tǒng)定值圖；根據(jù)比較整定結(jié)果從中選擇最佳的整定體系；最后在整定體系中自檢存在的問(wèn)題，提出體系中的運(yùn)行要求；根據(jù)運(yùn)行要求進(jìn)行定稿，編寫(xiě)相應(yīng)的說(shuō)明書(shū)。

3.2 整定計(jì)算的注意事項(xiàng)及要求

第一，需要注意的是整定計(jì)算能夠處理好該體系內(nèi)部的相應(yīng)關(guān)系。

在整個(gè)供電系統(tǒng)中組建相應(yīng)的整定體系，整定系統(tǒng)與電力企業(yè)確定運(yùn)行方式，保證整定值具有合理性，結(jié)合電路的實(shí)際情況等因素得出適合系統(tǒng)的整定值。

第二，確保運(yùn)行方式合理。繼電保護(hù)整定計(jì)算的基礎(chǔ)是相應(yīng)的運(yùn)行方式，影響系統(tǒng)的因素有運(yùn)行方式、配置等，在整定計(jì)算體系中選擇一個(gè)合理的運(yùn)行方式。

第三，選擇正確的參數(shù)。需要實(shí)測(cè)測(cè)量單位、零序阻抗參數(shù)等一次參數(shù)，保證測(cè)量的正確性，同時(shí)保證在整定環(huán)節(jié)中正確輸入各個(gè)參數(shù)[3]。

3.3 整定計(jì)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(shí)代的不斷進(jìn)步，整定技術(shù)的計(jì)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(gè)階段。

第一階段是所有人工參與計(jì)算的過(guò)程。針對(duì)繼電保護(hù)裝置的整定工作，專(zhuān)業(yè)人員通過(guò)Y/△變換的方式簡(jiǎn)化電力系統(tǒng)，計(jì)算出分支系數(shù)和通路的電流數(shù)據(jù)。對(duì)各個(gè)部分的電路的保護(hù)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(dòng)的計(jì)算過(guò)程。通過(guò)人工計(jì)算的方法計(jì)算故障點(diǎn)的數(shù)據(jù)程序。電腦分析人工完成的故障點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并計(jì)算整定值。專(zhuān)業(yè)人員手工進(jìn)行該系統(tǒng)的保護(hù)值的計(jì)算。

第三階段是設(shè)定計(jì)算整定系統(tǒng)的階段。計(jì)算機(jī)針對(duì)整定的所有計(jì)劃展開(kāi)計(jì)算，完全取代了專(zhuān)業(yè)人員的手動(dòng)計(jì)算，大大提高了繼電保護(hù)整定系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

對(duì)現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)電網(wǎng)系統(tǒng)的整定計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行評(píng)定，現(xiàn)在應(yīng)用計(jì)算機(jī)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(zhuān)業(yè)人員完成的。繼電保護(hù)裝置建立整定計(jì)算體系時(shí)，先將整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的情況進(jìn)行有效分析，針對(duì)整定的系統(tǒng)確定各個(gè)元器件之間的關(guān)系，然后應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)其發(fā)生的故障點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，按其電力系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)定，考慮整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障的相關(guān)點(diǎn)，同時(shí)應(yīng)看到各個(gè)元器件之間的相互關(guān)系，保證該裝置對(duì)整個(gè)系統(tǒng)提出的相關(guān)要求[4]。

4 結(jié) 論

相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員在整個(gè)電路的保護(hù)過(guò)程中制定相關(guān)的整定體系。設(shè)計(jì)整定體系的過(guò)程中，專(zhuān)業(yè)人員考慮該系統(tǒng)方案是否合理。整定過(guò)程中，需要充分了解各項(xiàng)整定規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，利用電力系統(tǒng)中的電力電子裝置的原理進(jìn)行該系統(tǒng)的特種描述。增強(qiáng)整定的體系結(jié)構(gòu)。對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性具有一定的保證，同時(shí)也促進(jìn)了我國(guó)的電力行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。