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继电保护整定计算方法存在的问题及优化策略林锋

发表时间：2021/7/27 来源：《基层建设》2021年第14期作者：林锋

[导读] 本文对继电保护整定计算方法存在的问题及优化策略进行了研究，首先分析了继电保护基本原理，然后分析了整定计算方法存在的问题及优化策略

        新疆天业（集团）公司能源管理公司供电供热公司新疆石河子市 832000
        摘要：本文对继电保护整定计算方法存在的问题及优化策略进行了研究，首先分析了继电保护基本原理，然后分析了整定计算方法存在的问题及优化策略。
        关键词：继电保护；整定计算

        1 引言
        随着我国经济的快速发展，人们的生活质量要求越来越高，而电力系统的稳定与否直接关系到人们的生活质量，因此，保障电力系统的稳定性变得至关重要[1]。继电保护装置作为电力系统的主要保护装置，在保证电力系统的稳定性方面发挥着巨大作用。当电力系统发生故障或者异常时，继电保护装置能够快速检测到故障点并做出相对准确的动作，最大程度地保证电力系统的稳定和完整，减少损失，维护用户的利益[2]。但是电力系统在实际应用中，容易出现诸多的问题，那么就需要结合具体情况，采取一系列的应对策略。
        2 继电保护原理
        继电保护装置的主要作用就是对电力系统中的故障和异常进行监测，然后发出报警信号给工作人员，让值班员人为消除故障，或在最短时间内和最小区域内自动将故障点隔离或切除，以减轻或避免其他设备的损坏，保障邻域地区供电的稳定[3]。通常当电力系统发生故障时，系统中的电流、电压、相位角、功角、频率和测量阻抗都会发生变化，甚至当系统发生不对称故障时，出现相序分量和功率方向的变化，这些都可以作为继电保护装置判定被保护元件状态的依据。另外，除反映各种电气量的保护以外，还有根据电气设备的特点实现反映非电量的保护，当绕组多相短路、匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良时，电力线路中应该有瓦斯保护、过热保护等装置，确保电力线路的稳定性与安全性。微机继电保护装置一般由三部分组成，分别是测量单元、逻辑单元和执行单元，当继电保护的范围确定后，需要在范围内进行设置，比如根据发生故障的强弱做出跳闸、风险预警、不动作等反应。在执行单元中，主要是根据逻辑判断单元给出的指令进行执行，确保继电保护装置的可靠性、灵活性等。
        继电保护装置为了完成任务需要满足4个基本要求，即可靠性、灵敏性、选择性和速动性。
        （1）继电保护可靠性是指其对电力线路、用电器等故障保护精准，在使用过程中，不会出现由于误动而导致电流被切断等问题。
        （2）继电保护灵敏性是指当系统中出现故障时，继电保护装置能够在第一时间做出反应，保护用电设备。
        （3）继电保护选择性是指在发生故障后，首先应该由发生故障的用电器本身做出相应的反应，当用电器的保护器发生拒动后，相邻的设备才被允许做出反应。
        （4）继电保护速动性是指当电力系统发生故障后，继电保护装置能够在第一时间对故障进行切除，将由于电路故障造成的损失降到最低。
        3 整定计算方法存在的问题及优化策略
        3.1 断相口开路电压计算
        通过研究发现，在继电保护整定计算的过程中，需要对线路非全相运行引起电力系统发生震荡时的电流和电压等电气量进行计算。而要想对这些电气量进行计算，就需要计算非全相振荡时正序网断相口开路电压。我们将发电机母线设为电力系统中的1，2，3，，，s第m台发电机的等值电势和等值阻抗用相应字母表示出来，如果有非全相振荡发生于任意线路，将叠加原理应用起来，就可以将正序网断相口的开路电压给求出来：虽然通过原有计算公式可以将非全相振荡时正序网断相口的开路电压给精确的计算出来，但是有着较大的计算量，主要原因是需要通过暂态稳定计算才可以求出来Em和Qm。随着网络结构的变化，也会改变Em和Qm，但是每一次网络操作之后，都需要重新计算。因此，利用计算出来的非全相振荡时正序网断相口的开路电压，就无法应用到大型电力系统继电保护整定计算中。
        为了解决这个问题首先是口网络H参数法，为了对网络结构的影响进行考虑，我们将电力系统振荡过程中系统内的发电机分成两个振荡群参与振荡，用El来表示两个振荡群等值发电机电势幅值，用1来表示相角差；在这种假设条件下，将端口选择为正序网断相口和两群振荡机组等效电势端点，将双口网络H参数的物理意义应用过来。因此，可以得到如下计算公式：

        这个过程中，因为继电保护整定计算中给定的是非全相振荡线路两侧等效发电机的电势幅值和相角差，在实际计算过程中，依然会有误差出现。正序网断相口注入单位电流时，网络结构会影响到发电机的节点电压，每一次的网络操作，都需要对各个发电机节点电压进行重复计算，那么本公式依然有着较大的计算量。
        3.2 分支系数计算问题
        在开展继电保护整定计算时，必须充分考虑到分布式电源变化对分支系数的影响，如果没有严谨选择合适的分支系数，会导致计算出的整定值有很大的误差。为了能选择合适的分支系数，在计算分支系数之前，要充分、全面地考虑到各方面因素，当分布式电源发生变化时，要修改旧数据，重新计算更新数据，保证分支系数的准确性，最大程度地减小分支系数的计算误差。
        电力系统运行方式是影响继电保护整定的重要因素，一般在进行继电保护整定时只是将继电保护所在的母线进行隔离，并没有考虑到其他运行方式对整定的影响，这样会造成保护范围过大。找到电力系统的极端运行方式是进行继电保护整定的关键一步，一般都是通过对保护所在的线路进行轮流开断的方法来查找，然而在某些情况下这种方法无法找到电力系统的极端运行方式。
        为了能找到电力系统的最不利运行方式，运用计算机来完成继电保护整定值的计算。计算机可以完成开断线路，根据开断线路所造成的扰动域来判断继电保护整定值的计算范围，只有这样才能准确查找出电力系统的最不利运行方式。
        3.3 励磁涌流问题
        励磁涌流问题主要发生在变压器中，特别是在变压器空投的过程中，变压器铁芯内磁通量会产生很大改变，产生非周期性的励磁电流，导致铁芯内部处于饱和状态，使励磁电流出现大幅度增长，其主要特点是：（1）非周期分量占较大的比例，出现涌流后，一般会聚集在时间轴端。（2）高次谐波比例较大，多为二次谐波。（3）励磁涌流波形出现间断角。（4）励磁涌流的初始阶段数值比较大，然后渐渐减弱。
        3.4 保护出口整定问题
        实际工作中往往重视继电保护定值的整定计算，但是容易忽视对保护出口的整定问题。在传统的发变组整定计算中，对发变组全停、解列、解列灭磁、跳分支开关等比较重视，但是随着机组容量的增加和继电保护与安全自动装置的不断融合，在保护出口的整定中，尤其要关注启动失灵、启动远跳、启动分支快切、闭锁分支快切、关主汽门甚至锅炉全燃料失去（MFT）等功能的整定，通过保护定值整定和保护出口整定的完美配置，保证继电保护装置的可靠性。
        4 结论
        继电保护作为电力系统中的主要保护装置，在保证电力系统稳定性、安全性和可靠性方面起着不可替代的作用，因此提高和改善继电保护装置的性能十分必要。其中，对继电保护整定值计算方法的研究十分重要，它关系到保护装置的准确性和灵敏性。目前我国电网系统变得越来越庞大和复杂，继电保护整定在实践过程中遇到了不少问题，继电保护整定计算既是一门理论学科，又是一门实践学科，我们需要理论联系实际，不断发现并善于总结问题，最终找到解决途径，保证继电保护装置的稳定运行，提高电力系统的可靠性。

        参考文献：
        [1]崔凯.继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策[J].科技经济导刊，2018，v.26；No.637（11）：233.
        [2]梁晓姣.继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策[J].城市建设理论研究：电子版，2016，000（012）：1443-1443.
        [3]孟凡莹.继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策[J].工业C，2016，000（006）：P.53-53.