继电保护整定计算方法的探究及改善措施

杨圃睿　马涛

摘要： 在电力系统实际运行中，由自然因素、人为因素和设备故障引起的事故不断增多，不仅干扰电网正常运行，而且导致配电网频繁断开，造成区域性停电，甚至造成重大事故。本文将对目前继电保护整定计算方法中存在的问题进行分析和探讨，研究这一问题的改进措施。

关键词：继电保护;整定计算方法;探究及改善措施

1 继电保护整定计算方法的介绍

为了保证电力系统继电保护装置的安全可靠运行，设计者必须考虑继电保护装置的制造工艺、机械部件设计、安全运行、整定计算和全面维护等方面的问题。其中，准确使用继电保护整定计算可以保证继电保护装置的稳定运行，具有极其重要的作用和意义。

近年来，我国电网规模不断扩大，继电保护整定计算方法从手工计算方法转变为计算机计算方法。这种变化在一定程度上适应了大数据时代的发展趋势，解决了计算中的时间延迟、工作量大、计算精度高等问题。

在电力系统中，继电保护整定计算是一项综合性的计算工作。它要求相关的计算器准确地了解继电保护整定计算的基本原理，熟练掌握电网运行的具体特点。在实际继电保护整定计算中，首先要考虑的是电力系统的运行结构和运行要求。其次，必须制定科学有效的整定计算方案。

常规分量法和相分量法在电力系统整定计算中有着广泛的应用。在此基础上，从整定计算的原理出发，提出了实用的计算方法。例如，采用相分量法和序列分量法计算相关电量，继而根据故障电量计算继电保护整定值。

2 继电保护整定计算方法存在的问题

2.1 无法找到对电力系统最不利的运行方式

在计算继电保护整定值时，为了计算其动作值和校验灵敏度，工作人员必须首先找出电力系统最不利的运行方式。在计算继电保护动作值的过程中，若要找出电力系统最不利的运行方式，就需要轮流断开与电路相关联的母线上的继电器。而且，折断线的数目通常是一到两次。在检查继电保护灵敏度时，为了找到电力系统的最小运行模式，只需轮流中断与电路相关联的母线上的继电保护。

然而，某些情况下这两种轮流开断的方式都无法确切地找到对电力系统最不利的运行方式。以图1为例，对A到B线路上的1号和2号继电保护装置的 I、II 段的继电保護动作值的计算方法进行具体的讨论。在计算继电保护 1中 I 段的动作值时，如果根据现有方法来选择故障点，就应该选择 B母线，接着在B母线上轮流进行一次到两次的开断。但对继电保护 1 来说，将 E-C 线断开才是电力系统的最大运行方式，而对保护 2 来说，要检验II 段的灵敏度，如果根据现有的灵敏度校验方法来确定故障点，就应该将故障点的位置放在母线 A上，再轮流在母线 B上进行一次线路的开断。但是从图1中可以看出，对于保护2来说，只有将E到C的线路断开才能达到电力系统的最小运行。

2.2 重复断开同一段线路

如果利用计算机来对继电保护整定值进行计算，那么就会利用循环保护的线性流程来进行相关的计算。但是这种方法可能会导致在整定计算过程中出现多次重复的开断同一段线路的问题。比如说，在对图1中位于A到B线路的1号保护的I段动作值进行计算时，必须轮流在B母线上开断一到两条线路。而在计算图1中E到C线路的E 侧保护的I段动作值的过程中，还得需要再次重复轮流地将在整定A到B线路的保护 1时开断过的线路开断。同时，在对继电保护延时段的动作值进行计算时也存在相似的问题。

3 继电保护整定计算方法的改善措施

3.1 寻找对电力系统最不利的运行方式的方法

在利用计算机对继电保护整定计算的过程中，进行相关的开断线路时，必须按照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，才能对继电保护整定计算所需要的对电力系统最不利的运行方式进行准确的查找。其中，扰动域指的是，如果将大型的电力系统中任意某一线路 M断开，那么在开断线路时会导致电力系统的网络结构发生相应的对称变化，并且这种变化会影响到与线路 M 相邻的线路中的短路电流的水平，从而影响到相邻线路中继电保护的最终整定结果。因此，将受到开断线路影响的某个区域中继电保护装置的整定值的区域称为扰动域。

如果要确定扰动域，首先就得给定一个小数ε，那么一旦某条线路发生开断现象之后，就得计算以开断线路为圆心由内向外逐层地对经过同一层线路保护的短路电流值，同时，比较开断后经过继电保护的短路电流和开断前经过该继电保护的短路电流，若两者之间的电流差值≥ε，那么就继续向外查找;如果两者之间的电流差值约近似于ε，就表示已经到达扰动域的边界。而两者电流差值≤ε的线路组成了扰动域，如图2所示。

3.2 减少重复断开同一线路的方法

计算机在计算继电保护整定值的时候，不能再按照之前的继电保护循环的方式来确定整定计算的先后顺序，而应该按照开断线路的循环来对继电保护整定计算的先后顺序进行调整，从而有效地减少出现多次重复开断同一段线路的现象。例如，当对图1中 B到C的线路进行开断时，只要分别对A到B线路中保护 1以及 E到C 线路中E 侧的保护的整定值进行计算，就可以避免多次重复地对B到C线路进行开断。

3.3 创新继电保护整定计算方法

为确保继电保护整定计算出的结果具有一定的准确性，必须定期地更新电力系统中相关的整定计算软件，并且对这些软件运行过程进行分析和测试，从而确保每个计算的环节都可以通过专业的测试以及具备开发过程的严谨性和计算结果的准确性。以网络等值法作为例子，在利用网络等值法来计算电力系统继电保护的整定值时，电力系统中的无缘双端口网络图的任意一条线路都可能会出现问题，从而导致电力系统出现局部的震荡，甚至导致两侧节点的端口发生松动的现象。因此，在设计电力系统的继电保护装置时，应该将电力系统中的正序网络整体装成一个无缘的双端口网络。

总结：随着社会经济的快速发展，人们对供电质量的要求越来越高，对电力资源的需求也越来越大。因此，保证电力企业能够安全稳定地向用户提供电能是非常重要的。为了保证电力系统的安全稳定运行，必须注意继电保护整定计算中存在的问题，并采取有效措施加以解决，希望这项措施对继电保护工作者是有所帮助的。