继电保护整定计算中的问题与对策分析

继电保护整定计算中的问题与对策分析

时勇

国能太仓发电有限公司 江苏太仓 215400

摘要：电力系统的工作状态下，实际工作情况的变化会影响到其的运行方式，而保护电力系统的继电保护系统，其必须要保证能够与各种运行方式的电力系统运行，因此，继电保护系统的整定计算中，一定要对电力系统运行实际情况做充分地分析，才能更好地设计其运行方式组合。本文阐述继电保护的原理，继电保护整定的计算方式，其中存在的不足之处，并结合行业发展特征给出了优化继电保护整定计算的有效策略。

关键词：电网技术; 继电保护; 整定计算

引言

在电力系统之中，继电保护装置主要起到了对电网的保护及维稳作用，只有确保一个具备较强稳定性的电网，才能够充分满足人民群众的用电需求，有效增强人民群众的生活质量。如若电力系统出现了故障，那么继电保护装置就能够在最短的时间之内探寻到故障发生部位，并及时做出应对，让损失最小化，有效维护用电客户的切身利益。

1.继电保护的原理

继电保护装置主要用于监测电力系统中可能出现的异常与故障，并且在最短的时间之内将这类故障信息传输至后台工作人员，通过人为操作来隔离或者是切除故障点，以此来防止电网中其余设备受到损害，确保能够稳定供电。如电力系统出现了故障，其中的相位角、频率、电流、电压以及测量阻抗这类指标都会出现较大程度的变化，如产生了较为严重的不对称故障，那么就会引发功率方向以及相序分量和既定标准背道而驰，此时继电保护装置便会将产生故障的元件判定为可保护状态。继电保护装置不但能够作用于电气量的保护，还能够按照电气设备基本特征来保护非电气量，例如出现了匝间短路、铁芯故障、绕组多相短路、油面下降、导线焊接不良、分接开关接触不良这类故障时，便能够通过过热保护、瓦斯保护这类继电保护装置实现对电力线路安全性以及稳定性的保障。一般而言继电保护装置主要包含了逻辑单元、测量单元以及执行单元，在明确继电保护范围之后，相关工作人员就应当按照故障的实际强弱来进行风险预警、跳闸以及维持原状等操作。执行单元主要是执行逻辑单元所传递的指令，以此来保证整个继电保护装置有着较强的灵活性以及可靠性。

2 .继电保护整定的计算方式

(1）继电保护的基本要求。一般而言继电保护装置必须满足灵敏性、速动性、可靠性以及选择性这四个基本要求。其中可靠性主要指的是该装置能够精准应对用电器以及电力线路所产生的故障，且不会产生误动而引发的电流断路等现象。灵敏性主要指的是如若系统产生了一定的故障，那么其中的继电保护装置就会在极短的时间之内进行有效的处理，最大化地降低用电设备所受到的损害。选择性主要指的是在系统产生故障之后，用电器保护器反应选择应当优于周围保护装置的选择，如若用电器保护器产生了拒动现象，那么周围保护装置才能够进行反应选择。速动性顾名思义指的是当电力系统产生了一定的故障，继电保护装置会让这类故障发挥破坏作用的时间降至最低，相比之下有着较快的速度。

(2）整定方法及整定流程。继电保护整定计算主要包含了离线模式以及在线模式，而离线模式又可以划分为全计算机计算、半人工计算以及完全人工计算，其中全人工计算顾名思义主要指的是各类技术人员通过对某区域电网中所具备的网络结构情况进行深入分析，获取正确的基本分支系数以及该系数所依附的电流情况，并按照既定的正定标准来有效整定保护值[2]。半人工计算顾名思义主要指的是利用计算机中的各类软件实现电流、电压等方面数值的计算，并将结果传输给技术人员完成人工计算保护整定值操作。全计算机计算主要指的是在整定计算的过程之中全权交给计算机软件，软件能够自动完成全过程的整定。在线模式则以电力通信技术、微机保护技术以及在线继电保护整定计算软件为依据，充分考虑到电力系统的实际运转模式，能够跨越时空界限随时随地地动态整定保护定值，并根据整定结果来对不同线路的保护值进行适当的调整，以此来让各个线路之间能够形成配合。

3.继电保护整定计算的不足之处与优化策略

(1）断相口开路电压计算问题。在进行继电保护整定计算的过程之中，计算电流、电压这类电气量是其中的工作重心，尤其是产生概率较高的非全相运行，必须要针对正序网络继续按开路电压计算。故而应当使用各类符号来表示出系统中不同发电机的等值电阻以及等值电势，这样一来只要系统中某一线路出现了非全相运行，那么就能够通过叠加定理来求得相应的开路电压，这也是当前常用的断相口开路电压计算方式。但这一方式有着较大的计算量，无法广泛应用于规模较大的电力系统之中。针对这一问题，可以结合网络结构的基本特征，通过网络H参数法的应用来将电力系统振荡发电机划分为两个震荡群，并将等效电动势端口和正序网络断相口作为所连接的端口，这样就能够通过双口网络H参数计算法来获取相应的开路电压。

(2）分支系数计算问题。分支系数计算同样是继电保护整定计算中的关键工作，而分支系数一般会受到不断变化的电源特性影响，如分支系数的选择不够严谨，那么就会让所得的整定值存在着较为显著的误差。因此在选择分支系数时应当结合全方位因素进行考虑，并根据分布式电源的实际变化情况来对之前的数据信息进行修改，并在此基础之上重新进行计算，这样一来所计算的分值系数也就更为准确，产生误差的概率也就越小。

(3）励磁涌流问题。一般在变压器进行空投时很容易出现励磁涌流这一问题，变压器铁芯内磁通量会出现较大幅度的转变，出现一系列的励磁电流，且这类电流并不存在周期性，会让铁芯内部过度饱和。励磁电流主要有以下几个方面的特征：(1)存在着较大的非周期分量，在产生励磁涌流问题之后，往往会集聚于时间轴之中，如若不及时进行干预那么就会越累越多，进而影响电路系统的正常运转。(2)以二次谐波这类高次谐波为主，且其波形呈现出间断角的状态。(3)励磁涌流的数值呈现出逐步下滑的趋势。励磁涌流的典型波形如图1所示，CT变化比例达到了1 500/1，能够看出其中无论是主变高压侧A、B、C相，还是主变接地中心线N相，其都是呈现出了一种由上至下的波形。因为励磁涌流中存在着一定的非周期分量，在电网运转过程中产生误动现象。针对这一问题国内相关企业都是采取了大型变压器差动保护的添加来进行有效的防治[4]。在使用这一方式之后，大型变压器会在进行空投的过程之中让相应的保护装置出现了误动的现象，这样会对继电保护整定计算结果的精准程度产生不利的影响。且其二次谐波的比例会呈现出逐渐下滑的趋势，无法保障继电保护整定计算结果的准确性。因此相关企业应当适当调整变压器差动保护装置的二次谐波制动比例，以12%左右为宜。

图1 励磁涌流典型波形

4.结语

在我国电力系统运转过程中，机电保护装置至关重要，可以让该系统的运转显得更为稳定、安全且可靠，但当前我国部分继电保护装置暴露出了一定的问题，其性能已经无法跟上时代发展潮流，不能够满足人民群众日益增长的用电需求。因此，相关单位应当结合自身的实际情况，明确当前继电保护装置在整定计算中所面临的困境，通过对各类问题的有效解决，来增强继电保护整定计算结果的精准程度，有效促进电力系统的稳定运转。

参考文献

[1]曹国臣,蔡国伟,王海军.继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策[J].中国电机工程学报,2003(10):51-56.

[2]丁保迪,季宇,王永刚,苏剑,魏大钧,陈继开.面向多能互补微网的故障辨识与继电保护算法[J].电力建设,2020,41(04):10-21.
[3]刘琨,黄明辉,李一泉,刘玮,陈桥平,王增超,王育学.智能变电站继电保护在线运检方法研究[J].电力系统保护与控制,2020,48(07):58-65.
[4]刘永祥,田振军,王洪亮,李绪勇,汪战魁.分布式电源不同接入方式对继电保护影响的分析[J].自动化技术与应用,2020,39(03):118-121+125.
[5]刘志刚,王志鹏,张海辉,李能俊,毛艺.基于SVG技术的智能变电站继电保护分析装置设计[J].机械设计与制造工程,2020,49(03):61-65.