戴海燕

摘要：本文通過繼電保護整定計算中運行方式的分析，建立模型，提出了耦合度的選擇方法和實現(xiàn)的步驟，可以縮小選擇運行方式的范圍，并能提高整定計算的工作效率。

關鍵詞：繼電保護 ?運行方式 ?運行方法 ?步驟

確定電力系統(tǒng)運行方式是繼電保護整定計算的先決條件。在電力系統(tǒng)的實際操作中，確定下來的定值是不能頻繁改動的，所以定值需要能夠適應系統(tǒng)的各種運行方式。因此在整定計算過程中，要得到正確合理的定值需要考慮各種可能的運行方式，并在這些運行方式下取得相應的計算量。

但是，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模擴大和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不斷變化，電力系統(tǒng)的運行方式變得越來越多，對所有可能的電力系統(tǒng)運行方式進行整定值計算存在計算量大、消耗時間長等問題。如何從復雜的系統(tǒng)運行方式中選擇具有代表性的系統(tǒng)運行方式進行整定值計算并保證結(jié)果恰當合理，是繼電保護整定值計算人員和繼電保護整定值計算軟件編制人員面臨的新任務。

本文針對傳統(tǒng)選擇方法的缺點提出了一種基于耦合度的選擇方法。此方法可以縮小運行方式的選擇范圍，解決了繼電保護整定值計算中運行方式的選擇問題。只有對繼電保護的定值確定正確性，才能使其準確動作的發(fā)揮自身的技術性。在整定計算中，各種不同的繼電保護原理都被要求滿足運行方式的選擇和靈敏性，所以要經(jīng)過分析選擇作為計算依據(jù)的運行方式。在實際的運行中電網(wǎng)的運行方式是多樣的，而在整定計算各故障電流時使用的運行方式會比實際中的要極端，所以整定計算中，運行方式的選擇缺乏全面性及合理性。

1 運行方式的分析

經(jīng)過對實際的電網(wǎng)中運行方式和整定計算時選擇的運行方式進行研究得出，整定計算采用的運行方式可以分為電網(wǎng)的供電方式、廠站大小的方式以及設備檢修。

電網(wǎng)的供電方式指無需考慮廠站中設備的運行情況，只在意輸電線路在電網(wǎng)中的運行情況。因為電網(wǎng)的供電方式不分大小，對縮小運行方式起到關鍵性作用。環(huán)網(wǎng)運行型的電網(wǎng)中的供電方式是指線路的停用;分區(qū)運行型的電網(wǎng)中的供電方式是指高電壓等級為低電壓等級的供電，而分區(qū)運行型的電網(wǎng)普遍是開環(huán)運行，即廠站的某一刻只由一個高電壓等級供電，不同的高電壓等級供電就有不一樣的供電方式。

廠站大小方式指無需考慮進線和出線運行情況，只在意變電所、發(fā)電廠的內(nèi)部設備的大小運行方式。設置大運行方式是把所有的設備運行，外接的電源和變壓器接地方式也都按最大方式運行，如果只有一臺主變接地，可以選擇小的零序阻抗接地。反之，設置小運行方式是停運部分設備，如果有兩臺主變，停運大的，外接的電源和變壓器接地方式也都按最小方式運行，小的電源停運，選擇大的零序阻抗接地。

電網(wǎng)的供電方式和廠站大小方式即構(gòu)成了電網(wǎng)中的各種實際運行方式，但因為整定計算使用的電氣量是通過極端方式得到的，所以在普遍的運行方式下應再按一定的規(guī)則檢修掉一些設備?？s小計算的范圍，增加計算的可靠性。

2 運行方式選擇的方法

采用合理的編制程序，通過計算機把各種運行方式結(jié)果組合出來，從中選取適合的運行方式，這樣不僅會提高整定的工作效率，還可以提升保護裝置的性能。從理論方面來講，整定的線路包含n個元件時，運行可能方式有C■■+C■■種。盡管計算機高速，但數(shù)目驚人，工作量大。根據(jù)實踐的經(jīng)驗總結(jié)，某些元件變更運行方式對故障電流僅有很小的影響，可以在整定計算中忽略。因此，選取影響較大的、排除較小的運行方式，可以保證整定計算的可信度。而判定運行方式對故障電流的影響依據(jù)是關鍵。

2.1 建立模型。建立節(jié)點阻抗矩陣模型對運行方式進行分析。因節(jié)點矩陣模型在計算過程中的節(jié)點是直接截取并重復性高，計算便捷。在整定計算中還應考慮到投入支路及斷開后的相鄰支路的系統(tǒng)參數(shù)的計算。網(wǎng)絡節(jié)點矩陣會隨著電力系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)變更而變化，處理此種變化的方法有：第一，直接修復節(jié)點網(wǎng)絡矩陣，再根據(jù)新節(jié)點網(wǎng)絡的方程計算所需的電路。第二，用補償和局部修正節(jié)點網(wǎng)絡矩陣，再計算變化后的網(wǎng)絡情況。而對改變一般的線路運行方式可以采用支路的追加進行修正。

計算電力系統(tǒng)網(wǎng)絡的方程是：U=Z*I，Z表示n階方陣。在網(wǎng)絡節(jié)點i和j間追加支路，阻抗矩陣為Z，各個元素都會隨之產(chǎn)生變化。依據(jù)支路追加計算方法，若計算中斷開一條支路，則追加同值的負阻抗支路進行處理。即斷開支路是R+jx，追加同值的負阻為-R-jx。如果電力網(wǎng)絡中的Lij線路斷開，矩陣Z變成Z，追加的阻抗支路為Zij，而Z中各元素均有變化。

2.2 運行方式的變化對故障電流造成的影響。運行方式的變化對零序電流的定值影響大，使整定計算的配合困難。當電力網(wǎng)絡的元件運行發(fā)生變化，阻抗矩陣也隨之從Z變成Z，假設發(fā)生兩相接地故障產(chǎn)生零序電流，分析零序電流在支路中的分量大小。則任意一個節(jié)點的零序分量為：UI（0）=Zif（0）·If（0），而任意支路的零序分量為：Iij（0）=■=■·I■，U是故障處電壓，由阻抗矩陣與源節(jié)點的電流得出。從式中可以看出，當運行方式有變化時，即某一條線路的斷開會使阻抗矩陣中的各元素產(chǎn)生變化，并使等值阻抗也發(fā)生變化，最終引起支路的零序電流分量的變化。

2.3 提出耦合度。耦合度是指保護元件和各元件間相關程度的量。以上分析得知，電流的變化是由阻抗發(fā)生變化引起的，而阻抗矩陣中各元素對電流的大小變化所起作用不同。如果阻抗代替電流變化元素，計算電流變化的過程就變成了計算阻抗變化，而阻抗變化可以由阻抗矩陣中得出，計算過程就簡單了。自阻抗是在短路電流的計算中重要的量，與零序電流的變化基本一致。所以稱保護元件與各元件之間的耦合關系程度為耦合度，耦合度的值為0-1，越大表示越強的耦合關系。其他元件改變運行方式時對保護的線路產(chǎn)生的短路電流影響大小也可用耦合度表示，越大表示耦合度強，小表示耦合度弱。這種方法的判斷只需要原始阻抗矩陣中的元素，在整定計算時，可以先確定耦合度再選擇運行方式。也可以列出運行方式的總數(shù)，按耦合度大小依次運行。這種操作既簡單又實用，避免了計算的復雜化。

3 實現(xiàn)運行方式選擇的步驟

3.1 運行方式選擇的內(nèi)容。通過耦合度分析，保護元件和其他元件間的關系程度衡量以p表示，設定閥值為a，當p大于a時，就需要參與投入或者斷開的組合運行方式;當p小于a時，該元件可以不參與運行方式組合。如要控制元件數(shù)目，可設定限值N，依據(jù)分析，把p按大小列出，選大的元件。確定參與的元件，即集合A，此集合內(nèi)參與運行方式的元件對故障電流的影響大，需考慮到運行方式在許可范圍內(nèi)的變化。

另外運行方式的組合原則還應遵守：第一，保護端的相鄰節(jié)點應進入集合A;第二，某些元件不能停運的，即便在集合A中，也不考慮變化運行方式;第三，某些元件停運會影響其他的運行，即便不在集合A中，也應考慮變化運行方式;第四，按運行部門的規(guī)定最大最小的參與運行方式組合，不具體到機組和變壓器。

3.2 運行方式選擇的流程。運行方式的過程有：第一，分析保護元件和各元件間的耦合度;第二，按網(wǎng)絡狀況確定閥值a和N的大小，以獲得A;第三，修正A，確定其適合的運行方式。計算步驟為：發(fā)現(xiàn)故障點-確定耦合度-根據(jù)p、N得出A-修正元件-選擇運行方式-計算出整定計算參數(shù)。對結(jié)果進行比較，選取最終的參數(shù)，記錄適應的運行方式。

4 結(jié)束語

本文探討了繼電保護整定計算中運行方式的選擇分析，提出了耦合度的運行方式選擇方法。降低了整定計算的復雜化，縮小了運行方式的范圍，從而提高整定計算結(jié)果的準確性。

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