关于电力系统继电保护整定计算运行方式的组合问题思考

关于电力系统继电保护整定计算运行方式的组合问题思考

张杨

（国网甘肃省电力公司定西供电公司）

摘要：继电保护具有选择性、灵敏性、可靠性和速动性四个要素，四个基本要求要完美平衡才能保证电力系统运行方式的可靠性、安全性。这需要依靠整定计算，因此，本文通过简单介绍继电保护的基本要求，并结合当前整定计算中存在的困难，思考了一些解决方案.

关键词：电力系统；继电保护；整定计算

继电保护整定计算是针对电力系统的继电保护进行计算分析，按照特定的电力网络结构和模型参数，计算分析继电保护的各项整定值和运行方式。整定计算很关键，继电保护装置必须经过整定计算才能投入运行。目前，电力系统越来越复杂，整定计算更加凸显其重要作用，因此，有必要对此进行探讨。

一、关于继电保护基本要求

目前电网运行要求安全可靠，继电保护装置在其中具有重要作用，是降低故障损失的重要装置。继电保护配置在电力系统每一个需要保护的设备上，能够发现系统的故障，并在断路器上发生作用或是发出信号的一种装置。在电力系统当中一旦发生故障，继电保护装置要能够对保护范围内的故障快速识别，并能够有选择性地切除故障，且这种选择要可靠，不会误动或拒动。这几个基本要求就是选择性、速动性、灵敏性以及可靠性。要保证达到这些要求，所能依靠的就在于整定计算与保护原理。

二、目前整定计算存在的困难

尽管为了实现电力系统的安全可靠运行，发挥继电保护的功效，整定计算运行方式在近些年有了很大的改观，但面对日益复杂的电力系统，整定计算运行方式还是有诸多新问题发生。结合实践经验与相关研究资料，总结出以下几点。

（一）断相故障中参数设置与实际不符

断相这种故障属于纵向故障，它可能是电网中单相或两相出现问题，导致电网出现非全相状态。当然发生这种故障，一般后果并不是很严重，这需要继电保护整定计算来协调。但实际情况是，断相点开路电压设定的参数与实际情况存在不符的情况，根源在于对电压参数与电网结构之间的关系没有进行恰当评估，在整定计算中误差较大。

（二）过高的对线性流程

对线性流程，也就是参数显性优化计算，是一种重要的整定计算方法，它是按照相关的计算方程式（反映干扰线性系统状态），并基于一定能够算法对继电保护装置的参数进行整定计算，使装置附加一定阻力，以便能够提高电力系统动态稳定性。随着电力系统规模与复杂程度越来越大，继电保护整定也越来越复杂。参数线性优化计算虽然可以优化整定计算，但不能过度使用这种方式，否则会造成整定缪误的出现。特别是分支系数计算中，过度使用线性流程，容易出现多次重复计算，降低计算速度，加大错漏的出现概率。

（三）存在较大偏差的分支系数计算

分支系数计算，针对的是分布式电源，它对于整定有着极大的影响，当分布式电源出现变化，分支系数也会受到影响，进而影响到整定结果。它们之间的关系一旦没有受到足够重视，必然导致最终整定结果偏差较大。使得继电保护的四个基本要求无法实现完美统一。

三、继电保护整定计算思路

继电保护整定计算工作流程并不复杂，也就是通过对电网接线、设备参数的收集，进而依据这些资料构筑模型并确定运行方式，然后开始进行整定计算，包括原理级定值计算、装置级定值计算。但是其中要注意的细节很多。其中运行方式的影响很大，在整定计算中不仅要计算线路对继电保护装置的影响结果，还要考虑运行方式对系统可能产生的影响，避免故障范围扩大。所以综合上文的分析，必须解决好继电保护整定计算运行方式的组合问题。

（一）基本思路

运行方式对整定计算影响大，在实际的整定中，一般要根据现有电力系统常见运行方式来获取计算数据，由此获得完善运行方式的参数数据。目前来说电力系统的正常运行方式通常有两种模式，包括最大运行或最小运行，涵盖全网发电机、变压器的变化限度。其中最大运行方式，主要根据相关部门确定的迎峰度为依据，一般都是全网全接线、全网投入运行。最小运行，则是考虑到蓄能、机组部分停机、变压器部分检修等情况，一般需要靠相关部门给出的相关资料为基准。

事实上，上述这些经验虽然十分成功，在目前电网规模越来越大，新建与改造的接入电网对安全可靠运行的要求越来越高，上述划分的运行经验是否适应这一变化，有待商榷。经过研究，可以运用阻抗矩阵来分析系统运行能力。但电力系统出现故障，要分析其数据，当涉及节点计算就可以使用阻抗来表示。可参考如下公式：ZI=U。节点的自阻抗可以用阻抗矩阵中的对角线来表达，也就可以用作输入阻抗。而节点转移阻抗可用矩阵中的非对角线数据来表达，也就是说系统每个节点都可以用阻抗来表现。从而获取系统运行状态。当电力系统运行方式发生变化或环路形式，阻抗矩阵依然适用。在现有节点中，连支断开，阻抗变化，系统中电压分布也会随之变化。但要注意系统的节点、结构一般比较固定，所以阻抗变化基本不会太大。所以环路形式需要对阻抗矩阵稍加调整。因为环路中出现变化，阻抗的变化会不一样，阻抗矩阵可综合表现系统运行方式，环路中的元件断开，必然会导致阻抗产生变化。

（二）完善方案

首先，要考虑整定计算中的所有影响因素，如果系统结构中分布式电源出现变化，原有的数据就不能用，在继电保护整定计算中就需要调整并计算电源变化区域的继电保护。避免分支系数出现偏差。

其次，当系统发生震荡，或处于非全相状态，计算这种运行状态下的电压参数很关键。当系统是已知的，发电机组、断相点的各项参数也是已知的，但是用常规方法来整定就会发现工作量太大。因为，当系统结构出现变化，机组等值阻抗以及电势会变化，这一变化是导致工作量大的根本原因，每一次变化都需要对整定计算进行调整，因而就会出现频繁的重复计算。参数线性优化是一种成熟的方法，但要考虑到重复性的问题。因此，在实际整定中需要对线性流程进行改造，可以假定机组电势为定值，由此简化计算，但并不一定适用。所以就出现了网络等值计算的方法，这种方法综合了计算量问题与实用性问题。

最后，继电保护整定计算中要注意选型，特别是发电机组、变压器。就发电机组而言，当一个发电厂存在两个机组，在整定计算中可以全停，一组检修，另一组解决故障。在整定计算中效果比较好，但如果存在三组以上机组，那么可以停运两个容量大的机组。而对于变压器一方面要注意当发生故障时，一般可以停运容量大的变压器。另外，要注意变压器中性点接地，它对整定影响很大，在实际电网运行中，主变中性点的接地方式一般会尽量保证变电所零序阻抗变化最小或基本不变，所以除直接节点外，22kV母线上尽可能保证一台主变接地，而110kV线路中电源单回线的终端变压器一般不能直接接地。

除此之外，系统若为环路形式，当计算继电保护最大电流时（一般这种出现在最大运行方式中），需要对节点位置断开可能会对继电保护产生的影响进行分析。也就是要计算最大（最小）短路电流。例如系统出现短路也就是横向故障，利用阻抗矩阵的方法来分析，可知环路位置断开会对系统运行产生巨大影响。若线路中任意节点断开，断开点阻抗发生变化，那么就可以通过计算边界数值，确定故障点，反过来通过计算阻抗就可以确定运行方式。换言之系统最大（最小）短路电流可以用阻抗矩阵来表达，进而确定运行方式。

结束语：

继电保护整定计算具有重要作用，合理利用整定计算可以使继电保护的几个基本要求实现完美平衡，尽可能降低电力系统发生故障时的损失，进而提高系统运行效率。对此，结合自身工作经验与研究资料进行了思考，所分享的内容可能存在不足，但想必有参考价值，希望可与业内相关人员予以探讨。

参考文献：

[1]陈锐.电力系统继电保护整定计算中的问题分析[J].中国高新技术企业,2015,(34):146-148.

[2]范柳.电力系统主设备继电保护整定计算研究[J].科技展望,2014,(19):99.

[3]张颖,郭贤敏.电力系统继电保护整定计算软件的研究[J].城市建设理论研究(电子版),2017,(02):137.