电网重要线路继电保护定值失配点推移方法研究与应用

陈波，钱文姝

（1.国网陕西省电力公司，陕西西安 710048；2.国网陕西省电力公司电力科学研究院，陕西西安 710100）

电网重要线路继电保护定值失配点推移方法研究与应用

陈波1，钱文姝2

（1.国网陕西省电力公司，陕西西安 710048；2.国网陕西省电力公司电力科学研究院，陕西西安 710100）

继电保护定值配合计算中，受电网结构的影响，历来都有部分线路保护定值无法做到相互完全配合，失配点不仅存在于一般线路也同样存在于不同运行方式下的一些重要线路。目前各单位只能通过事故备案来提醒相关部门注意，实际系统在发生故障时，保护不正确动作将首先发生在这些线路上，如果失配点落在重要线路（迎峰度夏、冬期、特殊保电方式等其间的关键线路）上，此时保护不正确动作会给电网带来灾难性的破坏。

电网重要线路继电保护定值配合失配点推移法，针对重要线路存在的保护定值失配情况，研究出了继电保护定值配合失配点推移法，即将整定计算与N-1潮流计算相结合确定解环点，依据系统运行方式对电网中不同时期线路输送功率的重要性进行分析计算，将整定计算中存在的重要线路失配点推移到非重要线路上，在系统发生故障时确保重要线路保护不因定值失配发生不正确动作，保证了重要联络线、重要用户可靠供电，重要电厂可靠送出。

1 分析计算

线路输送功率的重要性从2个方面进行分析，一是负荷的性质，二是负荷的大小。根据负荷的性质对电网中的支路进行划分，通过潮流计算对网络中的输送功率大小进行排序。

对于一个有b条支路的电网，将需要充分保证的重要线路集合记作Z，其他的支路集合记作S。

以常规大方式（考虑N－1检修）为例分析网络中的各线路输送功率的重要性。

1）通过潮流计算，将大方式下各支路的输送功率记为

N－1检修情况下各支路的输送功率记为

2）将某条支路在各种情况下的潮流计算结果求平均值

记作P＝{P1，P2…+Pb}将集合P中的元素按照从小到大的顺序进行排列。

3）依据上面计算出的结果，将Z和S 2个集合中的元素按照其输送功率从小到大的顺序排列出来。

2 选取解环点

本方案依据系统运行方式对电网中不同时期（夏大、夏小、冬大、冬小、特殊方式）线路输送功率的重要性进行分析计算，对于整定计算中出现的“死循环”给出合理的解环点，使电网中的失配点推移到相对不重要的线路上。

在多电源环网中，如果配置的全是三段式方向保护，极易产生嵌套互锁的问题，这样就会产生大量的失配点。如图1所示为一简单环网，线路L1、L2、L3、L4配置的距离保护 P1、P2、P3、P4为三段式。

图1 死循环网说明Fig.1 Description of the endless loop grid

通过计算得出P1、P2、P3、P4的I段定值，开始计算P1的II段定值，计算P1的II段定值需要P2的I、II段定值，如果P1的II段定值与P2的I段定值配合不上，需要与P2的II段定值配合，而P2的II段定值未知，因此需要先计算P2的II段定值。因此P2的II段定值与P3的I段定值配合不上，需要与P3的II段定值配合，而P3的II段定值未知，因此需要先计算P3的II段定值；P3的II段定值与P4的I段定值配合不上，需要与P4的II段定值配合，而P4的II段定值未知，因此需要先计算P4的II段定值；计算P4的II段定值需要与P1的I、II段定值，如果与P1的I段定值配合不上，需要与P1的II段定值配合，而P1的II段定值未知。这时，保护P4、P3、P2、P1之间互相等待，形成死循环，整定无法进行下去。

选取解环点的目的是为了解决继电保护整定计算配合中出现的死循环问题，死循环现象的产生原因：一是计算网络中有通路的存在，二是线路保护定值配合计算中保护定值相互循环配合。通路的存在是由电网网架的结构决定的，是系统实际固有的；保护定值相互循环配合是在环网线路配合中一些特殊情况下产生的。此处的解环点也是网络的失配点，在进行继电保护定值配合计算中，当环网线路定值配合形成死循环时，定值间上下级的配合关系无法满足灵敏性或选择性的要求，失配点选择不当，电网在此死循环区域发生故障时，周边存在配合关系的线路可能会出现保护误动或拒动情况，对电网会造成不不可估量的损失。

电网形成在前，继电保护定值配合计算在后，由于电网的网络结构特殊性而产生的保护定值配合死循环情况非常普遍，电网中由长短线构成的环网中最容易形成。在系统的重要负荷区域，为了保证重要负荷供电的可靠性和安全性，重要负荷所在区域的保护不允许失配。本项目的关键问题就是通过潮流计算，选择合理的失配点，使系统因停电切负荷造成的损失最小。

3 失配点推移

通过分析，找出电网中有n个死循环回路记为集合H：

其中将死循环Hi中的支路记为：

3.1 循环回路的失配点求取

如果Hi中的元素与H中的其他回路的元素没有交集，则为循环回路。首先在集合S中搜索中的支路，将最先出现的支路做为循环回路的失配点；如果S中没有中的元素，则去集合Z中搜索中的元素，最先出现的支路作为死循环回路的失配点。

3.2 复杂循环回路的失配点求取

如果出现死循环的回路是一个复杂回路，如图2所示。

图2 复杂回路示意图Fig.2 Schematic diagram of the complex circuit

假设图2有n个死循环回路，则死循环回路的线性组合个数为：

要描述所有会出现的线性组合，建立一个数学模型：数列矩阵T。矩阵T的行用g（二进制数）表示，1≤g≤2n-1，即T为（2n-1）×n阶数列矩阵。

死循环回路计算：设有n个节点b条支路，如果它的一子图是由一条连支和其他树枝组成的闭合路径，则称该子图为一个死循环回路。图2的死循环回路总数为：g=b-n+1。

以图2的拓扑图所示，g＝7-5+1=3，则

在图2中定义A、B、C、D支路为树枝，死循环回路矩阵Bf：

用T中的第i行不是零的元素选择Bf矩阵中第i种死循环回路线性组合的可能。对所有死循环回路线性组合的可能都记录于矩阵Ni。取T中的第5行，即为N5：

T矩阵有2n-1行，则Bf就有2n-1个不同的线性组合。依照此法，便可得到2n-1个Ni矩阵。从以上矩阵与拓扑图可以得出：Ni所指出的线性组合可能不是死循环回路。由此可以推出：若Ni（i=1，2，…，2n-1）中不会有任何一列含有两个以上的非零元素，这说明参与线性组合的多个死循环回路交集，也就是说所得死循环回路的线性组合不是一个真正的死循环回路。要得到图2的所有死循环回路，必须要使Ni中必须有偶数个非零项的列数集合M，若Ni仅有一行，则代表一个死循环回路，并且是一个基本死循环回路；再就是要选出Ni数列矩阵中的第J列，列中第一行元素非零，若Ni中无满足这两个条件的元素，这说明Ni中的所有死循环回路没有交集，最多只有一个公共节点，该数列矩阵对于要找到所有死循环回路不具有存在的实际作用，在此不做保留；若找到满足上面两个条件的列时，可使Ni中第P行和第一行的第J列均为非零元素进行组合：

这样在得到新的矩阵Ni之后，再回到第一步，反复循环，直到得到的矩阵Ni再也难以有适合上面2个条件时的列为止，设这时得到的矩阵Ni为，若可化简为仅有单行非零元素的一个矩阵，这个组合一定满足一个死循环回路所具备的必备条件，就有可能构成一个死循环回路；反之，这个组合就不构成一个死循环回路，此时，该组合将被取消，接着再继续一种组合。这样的过程反复进行（i=1，2，…，2n-1），直到得到由Ni得到所有可能的死循环回路。矩阵如果找不到满足上述2个条件的列，则新得到的2个子图不再具有公共支路，因此该组合不可能是一个死循环回路，它或是分离子图，或是复合回路。

即使矩阵N′i化成了仅一行有非零元素，所得结果也可能含有复合回路，因此必须加入新的充分条件，才能得到所有的死循环回路。这个条件就是：必须按死循环回路的定义校验所得子图的节点度数，将度数大于2的节点所对应的组合进行剔除，就会得到继电保护整定计算配合中需要的死循环回路。具体的实现方法如下：

1）设定回路分析矩阵A，行i为支路号，列j中为简单回路数。如果第j个回路中包含支路i，则Aij=1，否则为Aij=0。

2）设定各支路的潮流因子列向量F，行数为简单回路数，各列的数值为在各种负荷方案下简单回路各支路的计算潮流值的平均值。

3）设定解环列向量S，根据公式S=A*F得到解环列向量中的数值。根据得到求解的S列向量的值确定解环点的先后顺序。首先解开S向量中值最小的支路，进行整定计算。整定计算结果中对简单回路再进行同上方法的计算，最后将环逐一解开，使失配点得到推移。

4 应用效果

2013年冬大方式陕北地区保护整定计算中，750 kV洛川智能站330 kV出线产生了失配点，我们利用该研究成果，将陕北地区750 kV、330 kV主网以及110 kV地区网实际负荷、潮流等与整定计算与N-1潮流计算相结合从新选择解环点，依据系统运行方式对电网中不同时期线路输送功率的重要性进行分析计算，针对负荷性质和潮流大小进行判断，判断后根据图论技术，按回路矩阵进行统一分析，将750 kV洛川智能站330 kV出线的失配点进行了推移，得到了失配点推移后的保护整定值，为首座750 kV智能站安全稳定运行提供了坚定的技术支持。

5 结语

电网重要线路继电保护定值失配点推移方法的研究与应用使得继电保护整定计算过程发生了新的变化，保护定值的配合工作不仅要做到使用整定计算参数配合保护定值，还要结合电网不同运行方式下潮流情况分析、判断线路重要性，对于落在重要线路上的保护定值失配点不能只在定值单中进行备注，而要将其进行推移，做到重要线路保护定值完全配合。

国网公司近期正在各网、省调推进继电保护整定计算在线校核系统应用，该系统能将实时在线电网运行数据上传应用，电网重要线路继电保护定值失配点推移所使用的潮流数据会非常准确得到，电网重要线路继电保护定值失配点推移方法的应用将会得到更好的发挥和推广。

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Research and Application of Mismatch Points Transfer Method for Relay Protection Setting Values of Important Transmission Lines

CHEN Bo1，QIAN Wenshu2
（1.State Grid Shaanxi Electric Power Company，Xi’an 710048，Shaanxi，China；2.State Grid Shaanxi Electric Power Research Institute，Xi’an 710100，Shaanxi，China）

Based on research of mismatch points in setting values for the relay protection of important transmission lines，a mismatch point transfer method is introduced in this paper.And the setting calculation and flow calculation are combined to determine ring rejection point.Through calculation result of transmission power importance in different periods based on system operation modes，mismatch points can be transferred from important lines to unimportant lines，and the relay protection setting values of important transmission lines can be fully coordinated.

power grid important transmission line;valuesetting mismatch points;power flow calculation

针对电网重要线路继电保护定值配合存在失配点问题，提出了将整定计算与潮流计算相结合确定解环点，依据系统运行方式对电网中不同时期线路输送功率的重要性进行分析计算，使保护定值配合中产生在重要线路上的失配点推移到非重要线路上，重要线路保护定值达到完全配合。

电网重要线路；定值失配点；潮流计算

1674-3814（2017）09-0017-04

TM774

A

2017-03-08。

陈 波(1969—)，男，硕士，高级工程师，长期从事电网运行调度控制等工作；

钱文姝（1982—），通讯作者，女，硕士，高级工程师，长期从事输变电试验与技术管理等方面的工作。

（编辑 徐花荣）