继电保护整定计算方法存在的问题及其解决措施

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  摘要:继电保护整定计算手段应用相对广泛,当振荡状况并未全面涉及时,开路电压基础方法计算和在进行保延时阶段相应动作数值选取时以及在实施电力结构总体系统运行操作过程中均会出现一些阻碍因素。应从全相振荡信息方面入手解决,以计算机网络为基础进行开路电压计算,开路电压位置应在网断相口处。本文针对继电保护整定计算方法的发展现状,对整定算法中所遇到的难点进行阐述,并总结出一套切实可行的整定计算策略。
  关键词:继电保护;整定计算方法;应对策略
  1 前言
  随着我国经济的快速发展、社会的不断进步,无论是社会生产还是人们日常生活对用电量的需求都日益增加,因此,保证配电网的正常运转显得至关重要。当前,我国的电力系统已经获得了较大的发展与改善,由于使用大容量、高参数的设备使得电力的稳定性以及动力设备的安全性得到了有效的提高。实际上,由于自然、人为的因素或者设备故障等原因而引发的配电故障不断增多,这严重影响了整个电力设备的运行安全与稳定性,同时造成了一定的经济损失,使社会生产与人民生活受到限制。因此,在当前的电力保护系统之中,继电保护工作显得日益重要。
  2 断相口开路电压计算方面存在的问题和解决对策
  2.1 存在的问题
  通过研究发现,在继电保护整定计算的过程中,需要对线路非全相运行引起电力系统发生震荡时的电流和电压等电气量进行计算。而要想对这些电气量进行计算,就需要计算非全相振荡时正序网断相口开路电压。我们将发电机母线设为电力系统中的1,2,3,,,s,第m台发电机的等值电势和等值阻抗用相应字母表示出来,如果有非全相振荡发生于任意线路,将叠加原理应用起来,就可以将正序网断相口的开路电压给求出来:
  虽然通过这个公式,可以将非全相振荡时正序网断相口的开路电压给精确地计算出来,但是有着较大的计算量,主要原因是需要通过暂态稳定计算才可以求出来 和 。随着网络结构的变化,也会改变 和 ,但是每一次网络操作之后,都需要重新计算。因此,利用这个公式计算出来的非全相振荡时正序网断相口的开路电压,就无法应用到大型电力系统继电保护整定计算中。针对这个问题,开始利用下面这个公式来对非全相振荡时正序网断相口的开路电压进行计算:
  采用这种计算方法,网络结构对正序网断相口开路电压的影响就遭到了忽略,如果是非放射状两端供电线路发生了非全相振荡,计算结果就会出现较为严重的误差,而网络结构的复杂程度则会直接影响到它的偏差程度。
  2.2 解决对策
  首先是口网络H参数法,为了对网络结构的影响进行考虑,我们将电力系统振荡过程中系统内的发电机分成两个振荡群参与振荡,用 来表示两个振荡群等值发电机电势幅值,用 来表示相角差;在这种假设条件下,将端口选择为正序网断相口和两群振荡机组等效电势端点,将双口网络H参数的物理意义应用过来,那么就可以得出一种计算方法:
  在这个过程中,因为继电保护整定计算中给定的是非全相振荡线路两侧等效发电机的电势幅值和相角差,在实际计算过程中,依然会有误差出现。正序网断相口注入单位电流时,网络结构会影响到发电机的节点电压,每一次的网络操作,都需要对各个发电机节点电压进行重复计算,那么本公式依然有着较大的计算量。
  其次是网络等值法,我们假设有非全相运行发生于电力系统的任意线路中,导致电力系统振荡出现,将非全相线路两侧节点为端口,在计及网络操作的条件下,用一个无源双端口网络来简化电力系统的正序网络,将补偿法应用过来,结合阻抗参数的物理意义,将网络操作前原网节点阻抗参数给利用起来,就可以将无源双端口网络的阻抗参数给求出来。那么就可以将线路两侧节点的自阻抗和互阻抗参数给得出来:
  将欧姆定律以及戴维南定理给应用过来,就可以对双端口网络阻抗参数所需的补偿电流给得出来,如下所示:
  那么非全相振荡时正序网断相口的开路电压就可以表示为:
  这个公式中,仅有非全相线路两侧节点 的子阻抗和互阻抗是与网络结构相关的参数,正序简化之后,可以有效减小计算误差,提高计算精度。
  3 查找运行方式时存在的问题和解决对策
  3.1 存在的问题
  查找不到电力系统最不利的运行方式。查找电力系统最不利的运行方式是继电保护整定计算过程中非常关键的一个环节,以便对动作值进行计算,对灵敏度进行校验。在对继电保护动作值进行计算时,为了对电力系统最大运行方式进行查找,仅对保护所在线路对侧母线上所连接的线路轮流开断。在对继电保护的灵敏度进行校验时,仅对保护所在线路背后母线上所连接的线路轮流开断,以便对电力系统最小运行方式进行查找。在某些情况下,这些轮流开断方法,是无法将电力系统最不利的运行方式给查找到。以下图为例,在对图中保护1是Ⅰ段动作值进行计算时,结合现有方法,在B母线上选择故障点,然后在母线B上轮流开断一回线和二回线,但是从图中我们可以得知,对于保护1来讲,电力系统的最大运行方式是将E-C断开。在对保护2的第二段灵敏度进行校验时,在母线A上选择故障点,然后在母线B上,对一回线轮流开断。但是在图中我们可以得知,电力系统最小运行方式为将E-C线断开。
  3.2 解决对策
  利用计算机来对继电保护进行整定,对线路开断时,在对保护的整定计算范围进行确定时,依据的是开断线路所产生的扰动,这样就可以将整定继电保护所需的电力系统最不利的运行方式给准确的找出来。扰动域的概念是在大型电力系统中,对任意一条线路进行开断,在线路开断过程中,就会有对称变化出现于电力系统网络结构中,这种变化,将会改变与线路M相邻的线路中短路电流的水平,对相邻线路中继电保护的整定结果产生影响。与线路M有着越远的距离,那么就会减小这种影响,如果远离的距离达到了相关要求,就不需要考虑开断线路的影响。因此,线路的开断,只会对继电保护系统中某一个区域内的继电保护装置的整定值产生影响,扰动域指的就是这个受影响的区域。
  按照开断线路所产生的扰动域来进行继电保护整定计算,可以保证将电力系统最不利的运行方式给查找出来。
  4 结束语
  综上所述,计算机整定计算方法以相分量处理方法为主,有时会应用到序分量计算法,其优异性不言而喻,但系统运行中也存在算机为计算基础的整点计算运行问题和断相口电压计算问题以及运行方式查找问题等,应从参数整定、电力系统运行不正常方式找寻和扰动域确定以及避免线路重复开断操作等几个方面进行权衡考虑。
  参考文献
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