基于35kV继电保护的配置及整定计算分析

孙付 国网马尔康市供电公司

电力系统运行期间，很容易产生故障现象，继电保护装置能够及时地切除故障，所以要落实好继电保护工作，运用最佳的继电保护整定计算举措，最大限度减少电力系统故障，维护电力事业稳定向前发展。其中，35kV变电站的继电保护系统中需配置多种设备，且各类设备的保护对象也存在差别。基于此，本文首先介绍了继电保护及整定计算概况，继而分析继电保护整定计算方法中存在的问题，并提出了改善措施。

一、继电保护原理概述

电力系统中继电保护的作用性不言而喻，主要是监测系统是否存在故障或异常情况并向管理人员自动发送报警信号，以便能够及时消除故障。同时也可自动对一些故障点进行隔离，以避免其他设备受损，确保区域供电的稳定性。电流、电压、测量阻抗等值在系统发生故障时会出现明显变化，甚至系统出现不对称故障时，可根据功率方向、相序分量等变化情况判定被保护原件的状态。继电保护装置除反映出电气量的保护情况外，还可反映出非电量的保护[1]。如当出现铁芯故障、油面下降、绕组多相短路、开关接触不良等情况时，电力线路中的瓦斯保护装置、过热保护装置将发挥作用，确保整个电力线路的稳定运行。继电保护装置一般是由测量单元、逻辑单元和执行单元三部分组成，确定保护范围后就需进行设置，比如根据所发生故障的强度设定对应的保护反应。而在执行单元中，主要是根据事先设定的逻辑执行指令确保装置正常运行。

二、继电保护整定计算概述

为了维护继电保护装置稳定运行，设计人员需要综合多方面内容（继电保护装置的制造程序、机件设计、整定计算及运行安全等）考虑，做到科学设计，而且最为关键的是继电保护整定计算的作用。随着电网规模相继壮大，保护定值的计算方法也在相继的变革，运用先进的计算机提升了工作的效率，确保了整定计算工作的准确度。继电保护的整定计算，需要相关计算人员深入掌握基本原理，分析电力系统的运行结构及相关的要求标准等，提出科学的计算策略。通常在电力系统中应用较多的整定计算方法包括序分量法、相分量法。另外，计算工作人员要严格按照整定计算的原则，提出具备合理性及实操性的计算举措[2]。

随着时代发展整定计算也随之发生改变，逐渐从以往的人工计算向自动化计算方式转变。这种改变在很大程度上推动了行业与时代接轨，拉近了与大数据时代发展的距离，有效解决了计算精准度不高、耗时长、工作量大等问题。总之，整定计算工程浩大、牵涉多项工作，需相关人员了解其基本原理，熟悉电力系统运作，掌握电网运行流程。而在实际整定计算过程中，首先要充分了解电力系统运行条件及要求；其次结合电力系统具体情况，制定科学、合理的计算方案。通常整定计算主要采取的是有序分量法和相分量法两种。基于上述原则可找出最优计算方法。譬如以有序分量法和相分量法为依据得出电气量，而后确定好设定值。

三、35kV变电站继电保护系统的配置

（一）线路保护系统

在当前的线路保护系统运行过程中，一方面线路保护装置可根据该系统的本身运行状态对实时的工作参数和设定的参数做出比较，当发现某项参数超出了其设定值时线路保护装置作出响应，从而在一定范围内切断被控制的线路，同时其他的线路投入运行。这样既防止线路运行中出现了超出运行允许值时对各类线路造成的冲击，同时也可提高下游供配电系统的运行稳定性；另一方面，对于线路的保护中，在供配电系统中配置了相应的测量计量电气元件，这样既可把所有的电气数据传输给电气SCADA系统或上级变电站，以便适时发出控制指令，从而使继电保护系统可以做出响应，从而保护各类设备，确保该系统可以维持高效安全平稳运行。

（二）变压器保护系统

35kV变电站中的核心设备是变压器，变压器必须要能处于持续性的可控状态，才可以尽可能防止其连续运行过程中出现故障。关于对变压器的保护配置，一方面要能实现对运行参数的实时监控，另一方面要借助通信装置把所有获得的信息传递给电气SCADA系统，而电气SCADA系统发出的控制指令可发送给其它相关多种电气设备，从而使整个供配电系统做出正确的响应。在变压器的保护装置配置中，一方面会正确安全地配置各类传感器或变送器，该传感器的作用是把所有电气参数以电平信号或电磁信号模式发送，由系统中的通信装置将所有信号都传递到控制中心—电气SCADA系统，而在各种保护控制装置中，要根据已设定的运行程序和保护程序及保护定值分析所有信号的当前作用范围，当发现某信号已超出允许运行上限时，则要分析该系统的具体运行过程，系统中本身是否存在的运行故障，还要根据各类控制信息对可能存在的运行故障做出预测，之后把这类信号以声光报警或动作跳闸的形式传递给电力调度或运行值班人员，从而实现并加强了对运行变压器的日常运行维护监管力度[3]。

（三）母线保护系统

35kV变电站的母线保护工作，能够从根本上决定该变电站能否处于正常运行状态，在系统的保护配置工作中，一方面要通过继电保护装置的配置，分析当前母线系统中，是否会在出现了干扰的电子感应信号时，该系统中已经配置的各类设施，能够将这类干扰消除，以免造成误动。另一方面，在当运行的母线出现预警或跳闸信号时，母线实际已经完全出现或者部分出现故障，传感器要能够迅速将这类信息传递给控制中枢，当发现这类信息存在或出现严重风险或故障时，该报警信息应能够立即被电力调度或运行值班的相关人员所识别，之后立即投入相应的报警复位或故障排除工作，以避免电气系统异常运行或导致电气故障扩大。

四、35kV变电站继电保护系统的整定计算

（一）主变压器的整定计算

35kV变电站的主接线通常为单母线分段方式，且会把电源的进线配置成A线和B线，与其相对应的母线分别称为A段母线和B段母线，分别由两段母线上的两台变压器带所有负荷，因此在变压器的整定计算时要综合考虑所有负荷线路的电气参数，一方面要分析电路的速断保护能力，在该过程中需要使用差动速断电流、故障电流进行计算，当发现主变压器可以规避外部线路出现故障时，以及变压器由于本身故障产生的涌流时，则会在变压器中生成不平衡电流，所以整定计算过程可按照最大的不平衡电流值对整定值进行核算。

该过程中必须要能够科学估算最大电流值，而依据是在变压器中电压恢复瞬间产生的励磁电流，通常该最大电流值为正常参数的3至5倍，其中小容量的变压器取值5倍，大容量的变压器需要取值3倍。之后根据核算过程的计算公式对于各类参数做出计算，而在短路故障发生之时可能会在整个变压器内部产生最大电流参数，之后在整定计算过程也要考虑该设备的运行灵敏度，通过对该参数的测试可找到两个参数间的配合关系，最终求取电流速断的响应参数延迟时间。另一方面是分析该系统对于电能的保护能力，该过程中需根据变压器的额定电流参数获得具体的保护参数，通过对相关公式的使用，再加上一些经验值，就可实现对于各类参数间的有序配合。

（二）断路器的整定计算

在复杂的电气系统保护工作中要根据三个因素进行分析，首先是瞬时电流的保护工作，要根据该系统运行过程各类故障产生的瞬时电流，分析各个电流方向上的最大电流值，在具体处理过程中还需考虑上级的保护设定参数，通常要求该电流数值不得低于700A且要分析灵敏度；其次是对于方向限制的电流保护性能，该过程要能规避各类线路末端故障对灵敏度的影响；最后是对于不同电能方向的过电流保护工作，要根据系统的最大电负荷值对继电保护工作进行整定核算，通过具体的分析工作给出相应的定值参数，并确定各类故障的灵敏度参数。

（三）分支系数整定计算

继电保护的整定计算，需要对分布式电源变化对分支系数所造成的影响进行全面分析，如果分支系数选择不合理，会导致整定计算的结果出现较大误差。为进一步提高分支系数选择的合理性，需在分支系数计算前综合考虑各方因素。如分布式电源出现变化则需更新数据，确保分支系数准确，尽可能降低误差值。

（四）保护出口整定计算

计算继电保护定值非常重要，但在实际工作中却忽略了保护出口的整定计算。以往在开展整定计算时，跳分支开关、解列灭磁、发变组全停等非常重要，但近年来继电保护设备自动化程度加强，机组容量越来越大，需要尤其关注保护出口中启动失灵、远跳、分支快切等功能的整定，通过保护出口整定值来提高继电保护装置的功效，确保其正常运行。

五、继电保护整定计算方式优化

明确电力系统的运行方式，通过阻抗矩阵法预测系统运行的可行性，如系统存在异常就需针对故障现象进行数据分析[4]。当电力系统环路安装有继电保护设备时，就需将保护系统的最大电流计算出来，同时考虑断开节点位置是否会对系统定值产生影响。以继电保护电流单相短路为例，当系统发生金属性短路，短路处数值以I=Z=0进行表示，受环路断开操作的影响，系统运行方式有所改变；当系统中任意一个节点被断开，其任意节点故障值的阻抗均发生改变，那么就可通过对断开节点的边界数值进行计算来找出故障的具体位置。

当系统节点发生单相短路，通过对抗组参数进行计算可确定具体的运行方式。同时，通过阻抗矩阵描述系统边界电流的电路情况，从而找出整个系统重要路线的运行方式。对于继电保护系统而言，环路中线路运行方式将会对其电流产生一定的影响，采用传统运行方式的选择是无法看到这一影响的，需借助阻抗矩阵法。但在整个电力系统中，不仅是电力系统节点可采用阻抗矩阵表示，在电力系统运行方式选择以及环路上也可采用阻抗矩阵表示。首先在节点位置将阻抗连支断开，此时系统压力分布将发生改变，但由于整个系统的节点数是固定不变的，拓扑结构又具有较强的稳定性，所以阻抗矩阵变化不明显，只需要在环路形式描述中对阻抗矩阵进行微调[5]。

六、结束语

综上所述，35kV变电站的继电保护工作中，需实现对于母线的保护、变压器的继电保护、各类线路的继电保护等，在继电保护工作中需根据已配置了的自动化系统对所有设备做出相关的响应动作，同时也要确保所有设备的建设质量符合标准。在系统建设过程要分析主变压器的整定计算和线路的整定计算等，以确保该系统可高质量安全运行；在系统运行过程中要不断总结、不断优化，才能够在确保设备本质安全的前提下实现电气系统的安全经济平稳长期运行。