梁晨　計(jì)海明

摘要：伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，電力系統(tǒng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)力機(jī)械設(shè)備的安全性提出了更高的要求，因自然、人為等因素引發(fā)的電力設(shè)備故障問(wèn)題日益凸顯。文章結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)探討了繼電保護(hù)整定計(jì)算方法存在的問(wèn)題及解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；整定計(jì)算；電力系統(tǒng)；電力設(shè)備；動(dòng)力機(jī)械設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM77 文章編號(hào)：1009-2374（2015）05-0139-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0401

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種故障，為有效規(guī)避各種故障的發(fā)生，引入了繼電保護(hù)裝置。一旦發(fā)生故障繼電保護(hù)裝置可快速切斷故障原件，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)步、安全運(yùn)行。然而在具體的應(yīng)用過(guò)程中，我們應(yīng)合理設(shè)定整定值，只有這樣才能高效切斷故障原件，且不會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)、誤動(dòng)等現(xiàn)象。

1 繼電保護(hù)概述

1.1 繼電保護(hù)要求

為切實(shí)保障電網(wǎng)的安全、高效運(yùn)行，繼電保護(hù)應(yīng)具有較高的可靠性、速動(dòng)性、靈敏性和選擇性。其中可靠性是指一旦發(fā)生故障繼電保護(hù)裝置可進(jìn)行正確的動(dòng)作，在無(wú)需動(dòng)作時(shí)可拒絕動(dòng)作要求，進(jìn)而規(guī)避錯(cuò)誤動(dòng)作的出現(xiàn)；速動(dòng)性是指發(fā)生故障時(shí)可快速切除設(shè)備，進(jìn)而減小電氣設(shè)備的損壞程度，避免事態(tài)擴(kuò)大化；靈敏性是指無(wú)論在哪種電網(wǎng)運(yùn)行模式中，繼電保護(hù)裝置均能準(zhǔn)確動(dòng)作；選擇性是指在繼電保護(hù)裝置的保護(hù)過(guò)程中，應(yīng)盡量縮小停電范圍，保障電網(wǎng)中沒有故障的部位。

1.2 繼電保護(hù)原理

1.2.1 一側(cè)反應(yīng)電氣量。一側(cè)反應(yīng)電氣量的繼電保護(hù)通常為分段形式，如若電網(wǎng)中的反應(yīng)電流不斷加大，則實(shí)施電流保護(hù)，反應(yīng)電壓降低時(shí)，則實(shí)施低電壓保護(hù)，例如距離保護(hù)、零序電流保護(hù)。

1.2.2 兩側(cè)及多側(cè)反應(yīng)電氣量。兩側(cè)及所側(cè)反應(yīng)電氣量是指針對(duì)兩側(cè)及多側(cè)電流實(shí)施相位和功率差動(dòng)保護(hù)。此種保護(hù)模式不受電網(wǎng)運(yùn)行方式的影響，可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，且容易計(jì)算整定計(jì)算，例如縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、縱聯(lián)方向高頻保護(hù)。

2 繼電保護(hù)整定計(jì)算

2.1 整定原則

繼電保護(hù)整定計(jì)算具有較強(qiáng)的整體性，相應(yīng)的計(jì)算人員應(yīng)全面掌握繼電保護(hù)基本要求和工作原理。通常在具體的整定計(jì)算過(guò)程中會(huì)遵循一定的規(guī)律，卻存在細(xì)節(jié)不明確和在特定的原則性規(guī)定范圍中提供所有情況的問(wèn)題，這要求我們?cè)诰唧w的整定計(jì)算中，除了要考慮電網(wǎng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)和運(yùn)行實(shí)際要求等因素外，還應(yīng)制定科學(xué)、可行的整定原則。

2.2 整定計(jì)算步驟

相分量法和序分量法是較為常用的整定計(jì)算模式，現(xiàn)階段，這種整定計(jì)算模式被廣泛地應(yīng)用在電力系統(tǒng)中。依據(jù)整定計(jì)算法則，具體的計(jì)算步驟為：首先利用相分量法和序分量法準(zhǔn)確計(jì)算電氣量，再以故障電氣量為依據(jù)進(jìn)行繼電保護(hù)整定值計(jì)算。

3 繼電保護(hù)整定計(jì)算方法存在的問(wèn)題及解決對(duì)策

3.1 端相口開路電壓計(jì)算

3.1.1 問(wèn)題。在繼電保護(hù)整定計(jì)算過(guò)程中，我們需要計(jì)算電流量和電氣量，這個(gè)電流量和電氣量是在系統(tǒng)非全相運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的，其中以正序斷相開口電壓為基礎(chǔ)。通常借助疊加原理計(jì)算端相開口電壓，為縮減暫態(tài)穩(wěn)定性的計(jì)算數(shù)量，我們可假定電系統(tǒng)內(nèi)部的位于非全相震蕩線路中的等效發(fā)電機(jī)的相位角度和電勢(shì)均相同，然后在通過(guò)相應(yīng)的公式求解開路電壓。這種計(jì)算方法具有計(jì)算步驟少的優(yōu)點(diǎn)，然而也存在一定的缺陷，因電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在某種程度上影響開路電壓，在此種方法中卻沒有考慮到這一點(diǎn)，如若是在非放射狀非全相振蕩電路中誤差將會(huì)更加凸顯。為解決此類問(wèn)題，可以采用下述方法。

3.1.2 解決對(duì)策。一方面可以使用雙口網(wǎng)絡(luò)H參數(shù)法，由于電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在某種程度上會(huì)影響繼電保護(hù)整定計(jì)算結(jié)果，考慮此點(diǎn)，可分解震蕩發(fā)電機(jī)，將其劃分成兩個(gè)震蕩群，然后以其等效電勢(shì)端口和斷相口充當(dāng)端口。另一方面可以使用網(wǎng)絡(luò)等值法，這種方法是指以全非相電路中的兩端結(jié)點(diǎn)充當(dāng)結(jié)點(diǎn)，待操控網(wǎng)絡(luò)時(shí)將其劃分成無(wú)源的雙端口網(wǎng)絡(luò)，在利用補(bǔ)償原理計(jì)算相應(yīng)的阻抗參數(shù)，利用疊加原理計(jì)算線路兩端的互相阻抗和自由阻抗參數(shù)，以此為依據(jù)計(jì)算端相口開口電壓。

3.2 電力系統(tǒng)最不利運(yùn)行情況

3.2.1 問(wèn)題。為檢驗(yàn)計(jì)算動(dòng)作值和靈敏度，需要查找電力系統(tǒng)最不利運(yùn)行方式。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，我們無(wú)法快速查找其中的最不利運(yùn)行方式，因此，我們應(yīng)在繼電保護(hù)整定計(jì)算中明確最不利運(yùn)行方式。同時(shí)，在電力系統(tǒng)最不利運(yùn)行條件下，十分容易出現(xiàn)相同線路中反復(fù)多次斷開現(xiàn)象，這在很大程度上影響了整定計(jì)算效率。為解決此類問(wèn)題，通?？刹捎靡韵陆鉀Q

對(duì)策。

3.2.2 解決對(duì)策。在整定計(jì)算過(guò)程中，我們可假定此條件下的電力系統(tǒng)中存在著一條斷開的線路，且這必然會(huì)影響系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)相應(yīng)的變化，造成與之相鄰的線路的短路電流出現(xiàn)一定的轉(zhuǎn)變，自然會(huì)影響最終的整定計(jì)算結(jié)果，我們可觀察某一范圍中整定值的變化情況而明確擾動(dòng)區(qū)域；為規(guī)避相同線路中多次出現(xiàn)斷開現(xiàn)象，我們可不遵從繼電保護(hù)的順序，有效利用開端線路的循環(huán)狀況重新設(shè)定整定計(jì)算順序，進(jìn)而規(guī)避相同線路中多次出現(xiàn)開端現(xiàn)象。

3.3 分支系數(shù)計(jì)算

我們都知道，最小分支系數(shù)對(duì)照的電力系統(tǒng)運(yùn)行模式和極限短路電流對(duì)照運(yùn)行模式之間存在出入，這表明不存在與繼電保護(hù)延長(zhǎng)區(qū)域動(dòng)作值相對(duì)照的最不利運(yùn)行模式，這種運(yùn)行模式只是一種虛擬模式。由于引入了分支系數(shù)，導(dǎo)致相間電流保護(hù)延遲區(qū)域的動(dòng)作值稍大，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定著稍大程度。

因電力系統(tǒng)中的電源分布較為分散且運(yùn)行模式多種多樣，因此，在具體的繼電保護(hù)整定計(jì)算中，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)判電源運(yùn)行模式對(duì)分支系數(shù)的影響。在借助計(jì)算機(jī)實(shí)施繼電保護(hù)整定計(jì)算時(shí)，單純地考慮了整定保護(hù)自身所在側(cè)母線上的電源對(duì)分支系數(shù)的影響，這種計(jì)算方法自身具有一定誤差。

3.4 勵(lì)磁涌流

3.4.1 問(wèn)題。勵(lì)磁涌流專屬于變壓器，這主要是因?yàn)樵诳胀蹲儔浩鞯倪^(guò)程中，因內(nèi)部鐵芯中的磁通無(wú)法及時(shí)突變，進(jìn)而形成非周期分量磁通，造成內(nèi)部鐵芯飽和，勵(lì)磁電流大幅增加。通常最大值可達(dá)到其額定電流的7倍左右，且與其容量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。

3.4.2 對(duì)策。含有較多的二次諧波且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)不斷衰減這是勵(lì)磁涌流的主要特征，通過(guò)勵(lì)磁涌流的這個(gè)顯著特征，我們可以在電流快速斷開保護(hù)裝置中加設(shè)一段時(shí)間延時(shí)，這種方法過(guò)于簡(jiǎn)單且不利于快速切除變壓器故障。通過(guò)相關(guān)研究，勵(lì)磁涌流的電流中二次諧波分量和五次諧波分量很大，同時(shí)勵(lì)磁涌流的波形偏于時(shí)間軸的一側(cè)，間斷角可達(dá)60度，這是勵(lì)磁涌流區(qū)別于合應(yīng)涌流等其他突變電流的三個(gè)顯著特征。保護(hù)裝置加入二次諧波或者五次諧波制動(dòng)、間斷角原理和波形對(duì)稱原理可以有效規(guī)避因勵(lì)磁涌流而引發(fā)的錯(cuò)誤

動(dòng)作。

4 結(jié)語(yǔ)

伴隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，繼電保護(hù)整定計(jì)算愈發(fā)受人關(guān)注，對(duì)于繼電保護(hù)整定計(jì)算中相關(guān)問(wèn)題的探討有助于保障電力系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。我們應(yīng)在有效掌握繼電保護(hù)要求和工作原理的基礎(chǔ)上，明確繼電保護(hù)整定計(jì)算中存在的問(wèn)題，并針對(duì)這些問(wèn)題，采取相應(yīng)的解決對(duì)策，不斷探索，進(jìn)而保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：梁晨（1987-），女，河北承德人，承德供電公司變電檢修室助理工程師，研究方向：繼電保護(hù)及廠站自

動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：蔣建華）