繼電保護整定方法存在的問題與解決對策

巨曉玲/國網青海省電力公司黃化供電公司

繼電保護整定方法存在的問題與解決對策

巨曉玲/國網青海省電力公司黃化供電公司

電力系統對繼電保護整定計算有著非常高的要求，整定計算存在問題就會直接影響電力系統的正常運行，因此，必須重視繼電保護整定問題。本文簡單介紹了繼電保護整定的相關內容，并重點探討了繼電保護整定方法存在的問題與解決對策。

繼電保護；整定計算；問題

一、繼電保護整定方法

（一）繼電保護整定的目的

設計部門―其目的是按照所設計的電力系統進行計算分析，選擇和論證繼電保護的配置及選型的正確性。

運行部門―對電力系統中已經配置安裝好的各種繼電保護，按照具體電力系統的參數和運行要求，通過計算分析給出所需的各項整定值，使全系統中各種繼電保護有機協調地布署，正確地發揮作用。

（二）繼電保護整定計算的任務

根據具體的電力系統，計算出各繼電保護裝置的整定值，并對各保護的靈敏度進行計算；經過計算分析，確定合理的繼電保護方案。

具體地：1）繪制電力系統接線圖。2）建立電力系統設備參數表。

3）根據電力系統各個設備的原始參數，計算歸算到基準參數下的各序阻抗并繪制出正、負、零序阻抗圖。4）確定繼電保護整定需要滿足的電力系統規模及運行方式變化限度。5）進行電力系統各點短路電流的計算，并將計算結果列表。短路點一般選在各廠、站的母線上。

6）確定初步的保護方案，進行各保護定值的計算，并將整定計算結果列表(微機保護定值單)。7）按繼電保護功類能分類，分別繪制出護繼電保護配置圖。8）編寫整定方案報告書，著重說明整定的原則、整定結果評價、存在的問題及采取的對策等。

二、繼電保護整定方法存在的問題與解決對策

（一）勵磁涌流問題

勵磁涌流是變壓器所特有的，是由于空投變壓器時，變壓器鐵芯中的磁通不能突變，出現非周期分量磁通，使變壓器鐵芯飽和，勵磁電流急劇增大而產生的。變壓器勵磁涌流最大值可以達到變壓器額定電流的6～8倍，并且跟變壓器的容量大小有關，變壓器容量越小，勵磁涌流倍數越大。勵磁涌流存在很大的非周期分量，并以一定時間系數衰減，衰減的時間常數同樣與變壓器容量大小有關，容量越大，時間常數越大，涌流存在時間越長。

勵磁涌流有兩個明顯的特征，一是它含有大量的二次諧波，二是它的大小隨時間而衰減，一開始涌流很大，一段時間后涌流衰減為零。利用涌流這個特點，在電流速斷保護裝置上加一短時間延時，就可以防止勵磁涌流引起的誤動作，這種方法最大優點是不用改造保護裝置（或只作簡單改造）。

（二）斷相口開路電壓的計算問題

在進行繼電保護整定計算的過程中，由于注重對電力系統的運行線路在非全相運行且存在明顯震蕩狀態下而產生的電壓與電流參數的計算，可能會導致開路電壓參數在計算過程中存在較大的計算量。導致這一問題的根本原因是：首先，發電機的等值電勢和等值阻抗參數計算要通過暫態穩定的方式來計算；其次，發電機的等值電勢和等值阻抗參數都會隨著電力系統的網絡結構變化而產生相應的變化，因此在每次進行網絡操作時，都要對上述參數進行重新計算，進而致使計算量過大的問題。

如果出現上述問題，可以采取以下策略來解決：在對斷相口開路電壓進行計算的過程中，一般假設該線路兩側的發電機實電勢的幅值參數都保持恒定的狀態，通過這種方式可以合理地簡化繼電保護整定計算。但是這種計算方式忽略了正序網相口開路電壓的參數在網絡結構狀態下的影響，對于網絡結構復雜的情況，將會致使繼電保護整定計算的結果出現錯誤。

（三）定時限過電流保護與反時限過電流保護問題

定時限過電流保護特性：為了實現過電流保護的動作選擇性，各保護的動作時間一般按階梯原則進行整定。即相鄰保護的動作時間，自負荷向電源方向逐級增大，且每套保護的動作時間是恒定不變的，與短路電流的大小無關。

反時限過電流保護特性：流過熔斷器的電流越大，熔斷時間越短。反時限過電流保護是指動作時間隨短路電流的增大而自動減小的保護。使用在輸電線路上的反時限過電流保護，能更快的切除被保護線路首端的故障。

在電源進線斷路器的保護整定計算過程中常常存在定時限過電流保護與反時限過電流保護的選擇問題，下面以一實例分析。

兩路10kV電源進線，一用一備，負荷出線6路，4臺630kW電動機，2臺630kVA變壓器，所以采用單母線分段，兩段負荷分布完全一樣，右邊部分沒畫出，右邊變壓器與一臺電動機為備用。有關數據：最大運行方式下10kV母線三相短路電流為I31=5000A，最小運行方式下10kV母線三相短路電流為I32=4000A，變壓器低壓母線三相短路反應到高壓側Id為467A。

電源進線斷路器的保護整定計算，如果采用反時限，瞬動部分無法配合，所以選用定時限。

1.過電流保護

按照線路過電流保護公式整定

Idzj=Kjx★Kk★Igh/(Kh★Ki)=12.36A,取12.5A

動作時限的確定:與母聯過流保護配合。定時限一次動作電流500A,為母聯反時限動作電流2.4倍,定時限動作時限要比反時限此倍數下的動作時間大0.7S,查反時限曲線2.4倍時t=8.8S,所以定時限動作時限為9.5S。選DL-11/20型與DS時間繼電器構成保護。

靈敏度校驗:Km1=0.866X4000/(12.5X40)=6.9＞1.5

2.帶時限速斷保護

與相鄰元件速斷保護配合

Idzj=Kjx★Kph★Idz/Ki=1.1X700/40=19.25A,取20A,延時0.7S,選DL-11/20型與DS時間繼電器構成保護。

靈敏度校驗:Km=0.866X4000/(20X40)=4.3＞2

（四）繼電保護主保護配置對整定配合帶來的風險

以110kV線路無主保護運行造成故障無法快速切除的風險為例分析。對于110kV及以下電壓等級電網，按照遠后備原則配置單套保護裝置，若未配置全線速動保護功能，線路故障時只能依靠后備保護切除故障，若本線保護拒動需要依靠上一級保護切除故障，對整定配合的要求更高，若上下級配合不當會出線越級動作或者兩級線路同時跳閘的風險。

針對上述問題，對于110kV系統，應逐步提高繼電保護配置水平，充分利用現有通道條件，110kV線路逐步配置光纖電流差動保護，簡化后備配合。其中220kV站的110kV出線具有光纖通道時，應配置一套光纖電流差動保護，以保證故障快速切除，避免因出線線路保護拒動導致220kV主變跳閘影響多個110kV站失壓情況。對造成無保護運行的原因進行分析，梳理每條線路存在電網風險并制定管控措施，對具備改造條件的，提出改造方案，并盡快組織實施。

（五）整點計算法問題

1.運用參數整定法加以修正

整定計算過程中原定給予電勢增幅數值已被標定，此數值是在非全相振蕩線路位置發電機中所計算產生的，而相角差也是如此，應保證計算中出現誤差。由正序網段相口所進行注入的個體單位電流處正常運行狀態時，此時發電機節點電壓效果與相關系統網絡結構總體并無關聯，要在計算機網絡操作的每一次運算中進行節點電壓重算，在保證計算數值穩定時已避免其出現較大誤差。

2.電力系統運行不正常的主要方式要以正確手段加以找尋

整點算法計算過程中，繼電保護開端線路操作流程進行中應依據線路中擾動信息對整定計算范圍予以明確，只有這樣才能夠在一定程度上準確的找出系統運行不利方式，此種不利運行方式存在于基礎電力系統之中。擾動區域是指系統中任意一條線路會在整體系統結構程序正常運轉時發生一定對稱變化，此種變化行為可同個體標定線路的相鄰線路系統結構中的相關短路電流發生水平電流變化以至會給最終整定結果造成一定影響。

3.確定擾動域

首先進行小數數值預定，線路斷開之后將相應開斷線路作為中心點，之后不斷向外層線路進發并通過已知短路電流，在實施開斷操作后會通過短路電流，將此短路電流與之前所保護的短路電流之間進行規范化比較，若交流差值大于這一小數數值，那么就應該繼續向前查找，而電流差值幾乎等同于小數數值時，則可判定為已經達到擾動域標定位置，擾動域是由不小于小數數值的線路所構成的。

[1]劉健,劉超,張小慶,張志華.配電網多級繼電保護配合的關鍵技術研究[J].電力系統保護與控制,2015年9期.

[2]段惠明,何志勤,李志宏,宿昌,石東源,羅一香.依托電網調控管理系統的省、地、縣調保護一體化整定計算[J].電力系統自動化,2014年22期.