火电厂继电保护整定计算工作分析

火电厂继电保护整定计算工作分析

刘峰

国家能源费县发电有限公司山东省临沂市273400

[摘要]：继电保护整定计算工作是火电厂继电保护专业的一项重要工作，保护定值整定的正确与否，直接影响保护装置的保护性能，并关系到被保护设备的安全运行。本文将概括说明火电厂继电保护整定计算的工作内容和基本方法，全面总结我厂电气继电保护整定计算工作取得的经验和存在的问题，并结合实际对今后的工作提出改进建议，最后就火电继电保护定值信息化管理系统的设计思想和实施方案进行了专题论述。

关键词：继电保护整定计算定值管理

一、继电保护整定计算工作的重要意义

继电保护与安全自动装置是电力系统不可或缺的重要组成部分,被称为“电力系统的哨兵”。对电厂而言，继电保护装置能够有效切除设备故障、防止事故扩大，对保障设备安全和机组稳定运行发挥着举足轻重的作用。继电保护装置只有在系统故障和不正常工况下迅速、灵敏、准确、可靠地切除故障，才能最大限度的发挥其保护性能。影响继电保护装置动作正确与否的因素除保护装置原理、装置设计制造水平外,很大程度上取决于正确可靠的整定计算。在继电保护定值工作中稍有疏忽或考虑不周，就有可能对电厂乃至电网的安全运行带来严重威胁，甚至造成电气设备严重损坏、全厂停电、电网瓦解等重大事故。

二、继电保护整定计算工作的工作内容和基本方法

火电厂继电保护整定计算工作的任务就是对各种短路故障和不正常工况进行模拟计算和分析，结合保护装置原理和被保护设备电气特性，为电厂各种继电保护装置给出整定值。下面结合我厂继电保护整定计算的工作实际，将基本的整定计算方法简要介绍如下：

首先需要了解电厂电气系统的基本情况并建立技术档案。这其中的主要工作是熟悉电气一次接线图，收集汇总发电机、主变压器、启备变、厂用变压器、电动机等电气设备的基本参数，建立保护用电流、电压互感器技术档案，熟悉保护原理展开图及有关的二次回路，熟悉各类保护装置的技术说明书。

第二步是绘制阻抗图。阻抗图一般分为正序、负序和零序阻抗图三部分。电气元件的正序阻抗可直接参考铭牌值得出。电气元件负序阻抗的取值可遵循以下原则：对于变压器、电抗器、架空线路、电缆线路等静止电气元件，负序电抗与正序电抗相等。而对于汽轮发电机等旋转电气元件，负序电抗不等于正序电抗，其值可从产品手册里查找或采用=1.22的近似公式计算得出。电气元件零序阻抗的取值方法则各不相同，可参考产品手册的实测值或采用经验公式计算得出。

第三步是确定并选择整定计算用的系统运行方式。为提高继电保护装置对运行方式变化的适应能力，必须合理选择系统的最大和最小运行方式。在不影响保护效果的前提下，可适当加大运行方式的变化范围。选择运行方式的一般原则为：一是必须考虑检修与故障两种状态的重叠出现，但不考虑多种重叠；二是不考虑极少见的特殊方式，因为出现特殊方式的机率较小，不能因此恶化了绝大部分时间的保护效果，必要时，可采取临时的特殊措施加以解决。具体到我厂，运行方式的选择结果为：大方式选择为系统最大，两台机组运行，厂用电由高厂变供电；小方式选择为系统最小，两台机全停，厂用电由启备变供电。

第四步是进行短路故障计算，编制短路电流计算书。短路计算是整定计算工作的重要内容，短路计算的结果是整定定值、保证上下级配合和校验灵敏度的重要参数。短路计算一般采用基于标么值的运算曲线法，即将发电机、变压器、线路等元件的原始参数，按选取的基准条件（基准容量和基准电压）换算为标么值，然后对标么阻抗图进行网络化简，得到各电源（发电机、变压器）对故障点的转移阻抗并换算为计算电抗，利用计算电抗直接求出或查阅运算曲线得出各电源提供给故障点的短路电流，最后折算为有名值后求和，即得到故障点的实际短路电流。

第五步是整定保护定值，编制定值整定计算书及保护定值通知单。继电保护装置的整定值一般可参考整定计算导则、相关技术规程和保护装置技术资料给出的计算公式得出。定值整定的基本方法为：首先根据保护装置的构成原理和电力系统运行特点，确定其整定条件及整定公式中的有关系数，然后按整定条件初选整定值，按系统可能出现的最小运行方式校验灵敏度，如果灵敏度满足要求，即可确定为选定的整定值，若不满足要求，就需重新考虑整定条件和最小运行方式选择是否恰当，经过重新计算直到得出合适的整定值。定值正确整定的关键因素有两点：一是选择合理的整定系数：为使整定值符合电气设备正常运行及故障状态下的规律，达到正确整定的目的，在计算公式中需要引入各种整定系数，如可靠系数、返回系数、分支系数、灵敏系数、自启动系数。整定系数应综合参考保护装置的构成原理、监测精度、动作速度、整定条件及设备运行特性等因素确定，具体的选择方法本文就不再赘述。二是掌握正确的整定配合原则：除差动保护等在原理上能够区分内、外部故障的保护之外，继电保护必须按照断路器分级进行整定，要求按照保护的正方向各相邻的上、下级保护之间实现配合协调，以达到选择性的目的。上、下级保护首先在时间上应有配合，上一级保护应比与其相配合的下一级保护的整定时间大一时时间差Δt；其次在保护范围上有配合，即对同一故障点而言，上一级保护的灵敏系数应低于下一级保护的灵敏系数。

3继电保护整定计算经验

继电保护整定计算工作是一项整体性和专业性较强的工作，除了掌握基本的整定方法及整定原理之外，在整定计算过程中不断积累经验，灵活运用一定的整定技巧，对提高整定计算工作效率和保证计算结果准确都具有重要意义。下面简要论述一下我厂继电保护整定计算工作中积累的几点经验：

一是在短路故障实用计算时，采用一定的计算技巧，合理简化计算条件，可以大幅减少工作量。

二是一切以现场设备实际出发，灵活掌握整定技术规程和保护装置技术说明书提供的整定计算公式和要求，使定值整定符合设备实际，保证保护效果。

三是高度重视保护的配合问题，确保保护动作的选择性。

4火电厂继电保护定值管理信息化实施方案

随着电厂自动化程度的不断提高，继电保护定值信息化管理成为目前的大势所趋。事实上，为了减轻整定工作计算强度，提高工作效率，避免误整定，从上世纪70年代初期，就出现了针对电网的继电保护整定计算自动化系统，截至到目前为止，已经出现了全过程的电网继电保护整定计算自动化系统。但上述整定计算自动化系统仅限于电网，对于电厂而言，至今仍无一套成熟并且大范围应用的继电保护整定计算自动化系统，究其原因，笔者认为有以下几个难点，限制了其在电厂的应用：一是电厂电气设备种类众多，性能各异，同类设备配置的保护装置不尽相同；二是主设备保护项目多样，原理繁多，整定工作量较大；三是保护装置厂家众多，原理各异，不同装置的整定原则千差万别，很难建立一套统一的数学模型。

目前国内已经有科研单位着手开发基于电厂的继电保护整定计算自动化系统，如华中科技大学目前正在的电厂继电保护整定计算自动化系统，将设备参数管理、装置故障计算、定值计算、定值单形成及管理全部纳入其中，实现全程自动化管理。针对我厂实际，目前实现全程的整定计算自动化系统还存在一定的难度，下面将本人对火电继电保护定值单管理自动化系统的设计思想及基本功能介绍如下：

继电保护定值管理系统作为电厂继电保护技术监督管理系统的一个组成模块，其设计思想是采用面向装置的自定义数据库系统，为电厂继电保护装置定值从录入到终结的各个环节提供一整套的电子化流程。电厂继电保护整定计算人员把计算好的定值录入系统中，通过定值管理系统直接发送审核、批准，并最终下达执行，定值执行完成后再由执行人员反馈定值执行情况，因为定值传输全程通过计算机网络执行，使得整个工作流程得以顺利、高效地进行，不但提高了工作效率，而且规范了工作流程。

继电保护定值管理系统采用图形化操作界面，主要由定值录入模块、定值流通模块、定值查询模块构成：定值录入模块提供可完全自定义的定值单模板，被保护设备名称、保护装置信息（生产厂家、型号）、定值项等可完全自定义，从而方便用户录入及更新定值单信息。

定值流通模块可提供对定值通知单的审批，执行和回执处理等多个流程的管理，可以实现对定值通知单的查询、修改、批准、执行、作废、删除、新增和打印等功能。定值计算完成后，整定计算人通过该系统将定值单提交审核，系统按流程逐级提醒审核人、审定人及批准人完成定值审核、审定及批准流程，签字操作采用专用工号加密码操作，简单方便、安全可靠，节约了大量的工作时间。定值单流转程序图见下页图所示：

定值查询模块可为用户提供灵活多变的定值单查询功能，在查询栏中输入定值单名称、保护装置名称、定值单状态等相关的查询条件，可迅速查找出符合条件的定值通知单。

5结束语

电厂继电保护定值整定计算工作是一项专业性较强的工作，整定计算人员除需掌握电路、电机学、电力系统分析、继电保护原理等基础理论外，还必须对保护相关的一、二次设备的工作原理、性能、参数计算和故障分析有深刻的理解。此外，整定计算人员还必须有高度的责任心和一丝不苟的工作态度，因为整定计算工作稍有差错，就有可能导致保护装置的不正确动作，造成电厂设备损坏和冲击电网等恶性事故。

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[参考文献]

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[2]李光琦.电力系统暂态分析.中国电力出版社.1995

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[4]陈军旗.继电保护简易整定计算方法.电工技术.2004（12）

[5]孔鸣,孔健,程小平.电力系统整定计算中一种运行方式变化的处理办法.继电器.2004（09）

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[作者简介]

作者简介：刘峰（1981-），男，籍贯山西大同，国家能源费县发电有限公司二次班班长，工程师，技师，从事火力发电厂电气运行及二次专业15年运行维护工作。