继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策

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1、继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策2008-1-1015:33:03核心提示：1引言高压电网中广泛使用的反应单侧电气量的继电保护，如零序电流保护、相间电流保护、相间距离保护和接地距离保护等，是一种具有固定动作特性的非自适应继电保护，其整定值通过离线计算获得并在运行中保持不变。根据继电保护整定计算原则，利用计算机进行这类继电保1引言高压电网中广泛使用的反应单侧电气量的继电保护，如零序电流保护、相间电流保护、相间距离保护和接地距离保护等，是一种具有固定动作特性的非自适应继电保护，其整定值通过离线计算获得并在运行中保持不变。根据继电保护整定

2、计算原则，利用计算机进行这类继电保护整定计算的步骤为[1]：①采用相分量法[2~4]或序分量法[5~6]计算电力系统故障时的电气量；②利用故障时的电气量计算继电保护的整定值。为确保继电保护能适应电力系统运行方式的变化，在整定计算过程中不得不按每套继电保护对应的电力系统最大运行方式计算保护的动作值，按每套继电保护对应的电力系统最小运行方式校验保护的灵敏度，且对延时动作的继电保护II段、III段和IV段，在动作时间上要满足严格的配合关系[7]。基于这种原则利用计算机进行继电保护整定计算的现有方法主要存在6个方面的问题：（1）计算非全相振荡时正序

3、网断相口的开路电压未计及网络结构的影响，造成计算结果出现严重的计算误差；（2）计算继电保护延时段的动作值引入分支系数，造成动作值计算结果出现误差；（3）计算分支系数时未全面考虑电力系统中分布电源运行方式的变化，导致分支系数本身存在计算误差；（4）继电保护整定计算过程中采用线性流程，造成多次重复计算同一分支系数；（5）继电保护整定计算过程中仅轮流开断保护所在线路母线上所连接的线路，可能查找不到电力系统最不利的运行方式；（6）按保护装置循环安排继电保护整定计算顺序，造成多次重复开断同一条线路。问题(1)~(3)造成继电保护整定计算结果不正确；问

4、题(4)和(6)降低了继电保护整定计算的速度和效率；问题（5）可能导致电力系统故障时扩大事故范围。本文分析了继电保护计算机现有整定计算方法存在的问题，提出了解决这些问题的对策。2断相口开路电压计算方面存在的问题与解决对策2.1存在的问题在继电保护整定计算过程中，需计算线路非全相运行引起电力系统发生振荡时的电流和电压等电气量。计算这些电气量的关键在于非全相振荡时正序网断相口开路电压的计算。设电力系统中1,2,…,s号母线为发电机母线，EmÐqm和Zm分别为第m台发电机的等值电势和等值阻抗。当任意线路i-j发生非全相振荡时，根据叠加原理，可求得

5、正序网断相口i、t的开路电压[1]尽管式(1)可精确地计算出非全相振荡时正序网断相口的开路电压，但计算量太大，其原因在于：（1）Em和θm(m=1,2,…,s)必须通过暂态稳定计算才能求得；（2）均随着网络结构的变化而变化，每进行一次网络操作均需重新计算。因此，在含有大量发电机的大型电力系统继电保护整定计算中不可能采用式(1)计算非全相振荡时正序网断相口的开路电压。为避免多次进行暂态稳定计算，在继电保护整定计算中通常假设非全相振荡线路两侧等效发电机的电势幅值相等均为E、相角差为d，并采用下式计算非全相振荡时正序网断相口的开路电压：这种计算方

6、法实际上忽略了网络结构对正序网断相口开路电压的影响，当非全相振荡线路为非放射状两端供电线路时，计算结果严重偏大，其偏大程度取决于网络结构的复杂程度。2.2解决对策2.2.1口网络H参数法为计及网络结构的影响，假设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，两振荡群等值发电机电势幅值相等均为E1、相角差为d1。在这种假设条件下，以正序网断相口i、t和两群振荡机组等效电势端点为端口，根据双口网络H参数的物理意义，可导出一种计及网络结构影响时正序网断相口开路电压的计算方法为（1）在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

7、的电势幅值E和相角差δ。实际计算中只能取E1=E、δ1=δ。因此，式(3)仍存在计算误差；（2）正序网断相口注入单位电流时发电机的节点电压与网络结构有关，每进行一次网络操作均需重新计算各发电机节点电压，对含大量发电机的大型电力系统继电保护整定计算来讲，式(3)的计算量仍比较大。2.2.2网络等值法设电力系统中任意线路i-j发生了非全相运行引起电力系统振荡，以非全相线路两侧节点i、j为端口，在计及网络操作的条件下将电力系统的正序网络简化成一个无源双端口网络，见图1。基于补偿法，根据阻抗参数的物理意义，利用网络操作前原网节点阻抗参数可求得无源双

8、端口网络的阻抗参数，相应的计算模型见图2。根据叠加原理，不计量纲关系，由图2可求得线路两侧节点i、j的自阻抗和互阻抗参数为可根据欧姆定律和戴维南定理计算双端口网络阻抗参数所需的补