继电保护的整定值范文

导语：如何才能写好一篇继电保护的整定值，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：定值整定；计算管理；继电保护

中图分类号：TM77文献标识码： A

引言

配电系统主要是因为人为设备或者自然等方面的因素而形成的，因此当配电网发生故障后，为了保证继电保护装置能够快速地清除故障，就需要保证继电系统的可靠性以及设备安全等。因此，继电保护在电力系统中的地位，我们可以看出是十分重要的。

1、电网继电保护整定计算的现状分析

在电网建设与运行发展中，继电保护整定计算是实现电网安全稳定工作运行的重要基础保障，对于电网工作运行以及建设发展有着非常重要的作用和影响。近年来，随着电网建设的不断发展，电力系统继电保护的结构装置以及种类越来越复杂，进行继电保护整定计算的工作量也越来越大，为了满足电网继电保护整定计算的相关需求，对于整定计算工作人员的专业化水平以及实践经验要求也越来越高，而实际的电网建设中继电保护整定计算主要依赖于人工手算，远不能满足电网继电保护整定计算的实际需求，针对这种情况，在电网建设与计算机信息技术不断发展应用基础上，国内外对于电网继电保护整定计算的研究也有了一定的新突破与新发展，实现继电保护整定计算系统软件的设计，并在实际计算中得到应用。

这一时期设计实现的继电保护整定计算系统主要由图形建模以及故障计算、整定计算、数据管理等结构模块组成，在电网建设中得到了较为广泛的应用实现，很大程度上提升了电网继电保护整定计算的自动化水平，但仍然存在着较多的人工操作环节，为继电保护整定计算的智能化研究与发展提供了很大的空间。

2、继电保护整定计算概述

继电保护是研究电力系统故障并提出反故障措施的一个过程，因其在维护过程中与继电器有关，因而称其为继电保护。从其名词解释中可以看到继电保护的重要性，因为继电保护关乎到能否在最短时间内将故障带来的破坏降到最低，从而达到维护供电设备与供电区域的用电安全与通达。然而继电保护又与其定值计算有极大关系，因其对保持供电的稳定和顺畅有很大关系，所以加强对继电保护整定计算特点分析是我们务必进行讨论的课题。时代的发展让全国电网互联的工作日益复杂化，21世纪是一个数据时代，电力的发展也离不了高科技的数据平台，有关继电保护整定计算的相关软件也不断涌现，然而总的情况是各自为政，没有一个共同的软件，且其间利用的数据也不尽相同，这在一定程度上影响到了电力故障的及时维修。因而我们通过对继电保护整定计算特点的分析在某种程度上增进了电力系统安全运行的可吸取之经验。

3、定值整定计算管理其在继电保护之中的应用

3.1、电流速断保护措施

我们在进行整定计算的时候，由于10kV的线路一般都是为了保护电流速断最末级，因此定值计算就偏重于灵敏性，为了不改变用户变电站的线路，我们需要选择性靠重合闸来保证。进而在进行实际计算的时候，需要我们按照保护安装较近的线路最大的变压器低压侧的故障进行整定。因此，当保护按照处变电站主变流保护为一般过流保护的时候，需要进行电路速断定值与主变过流定值相配合。特殊线路的处理：①线路很短，最小方式时无人保护区；下一级为重要的用户变电站时，要将速断保护改为时限速断保护。动作电流与下级保护速断配合，此种情况出现在城区新建变电站或改造变电站的时候，我们建议保护配置用全面的微机进行保护，这样改变保护方式就相对容易。我们在无法采用其它保护的情况下，可以依靠重合闸来保证选择性。②当保护安装处于主变过流保护为复压闭锁过流或低压闭锁过流时，不能够与主变过流配合。③当线路较长且相对规则的时候，线路上的用户就会逐渐减小，我们就需要采用躲过线路末端的最大短路电流进行整定，这时候可靠的系数则采取1.5-1.8。此种情况我们一般也只是能够保证选择性和灵敏性。④当速断的定值较小或者与负荷电流相差不大的时候，我们需要先验证速断定值躲过励磁涌流的能力，然后再往下继续进行。2.2过电流保护我们按照躲过线路上配变的励磁涌流整定。变压器的励磁涌流一般是额定电流的6-8倍。因此，当重合闸线路需要躲过励磁涌流的时候。我们需要决定线路总励磁涌流就会小于同容量的单台变压器的励磁涌流。因此，我们在进行实际整定计算的时候，就会适当降低励磁涌流系数。

3.2、TA饱和

在10kV的配电线路中，因为在整个线路的各个位置的电流是不相等的，且在线路出口位置的电流一般也比较小和不固定的，且会随着系统运行方式或者是规模的改变而改变，其电流最高可达到TA几百倍的额定电流，这个时候TA饱和的现象就会出现。此外，由于在短路电流当中会含有大量的非周期分量，暂态的短路故障也会加速TA的饱和。如果10kV的配电线路出现暂态的短路故障时，因TA处于饱和状态，二次侧的感应电流会很小，保护装置就会因为能量不足而产生拒动作的可能，不但延长了故障的时间扩大了事故范围，甚至会影响整个配电线路的稳定安全运行，所以，TA饱和问题是应该引起重视的问题，因为其自身的难于控制和事故易扩大的特点。通常情况下对于这个问题的解决大致有以下两种方法：一是在选择继电保护装置特别是TA的时候，尽量不要选择变化范围较小的，TA饱和是必须要充分考虑到线路短路故障的，比如对于10kV的线路保护来说，TA的选择变化范围应不小于300/5。第二就是要尽量降低TA的二次负载阻抗，避免计量与保护共用TA，从而缩短TA的二次电缆长度，也加大了二次电缆的截面，以防止TA饱和的问题。

4、继电保护整定计算中的重点与注意事项

我们已反复谈到继电保护整定计算对维护电网安全运行的重要性。可我们仍要考虑到一些突况下的继电保护。

4.1、冬季，恶劣的天气情况可能突然降临

例如2008年的雪灾、冰灾造成了全国很大区域的用电困难。为此，我们要增强冰灾用电方面的预防意识。因冰灾期间的电网线路强弱电源变化无序，所以加强继电保护定值的研究很有必要。这样不仅能响应国家节能方面的要求，也能为此电网运行顺畅。

4.2、既然继电保护整定计算如此重要，因此要维持一个较稳定的值就要加强继电保护管理。要根据电力系统的发展与变化，及时修订继电保护的管理方案。同时也要加强继电保护整定计算中的档案资料记载，这样有利于新旧整定值的替换，为以后的工作留下参考的依据。

4.3、任何一项活动的开展都少不了各个部分的合作。继电保护整定值的运用中也少不了。例如在整定值的变更中，继电保护整定人员，生技部门与调度部门要密切联系和配合。再一个就是要在对定值更变时加强设备的检修力度，并要按照一定的程序来申请变更方案，在获得大多数部门的认可后再来开展后续工作。

5、结语

在配电网运行过程中，继电保护发挥着极为关键的作用，而且继电保护装置工作过程中，继电保护整定计算作为十分关键的环节，整定计算的准确性和可靠性是确保电网能够安全稳定运行的基础，所以需要我们在日常工作中加强继电保护的整定计算，从而确保继电保护系统能够正常运行，确保电网能够及时、稳定的提供电能的供应。

参考文献

[1]都健刚.继电保护定值整定计算和管理中的自适应技术[D].四川大学,2003.

[2]钟耀星.县级电网继电保护整定系统研制与应用[D].南昌大学,2013.

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关键词：三次谐波；定子接地保护、阻抗补偿。

0 引言

小湾水电站位于澜沧江中下游河段大理州南涧县和临沧市风庆县交界处，是“西电东送”的标志性工程；总装机容量420万千瓦（6×700MW）。

小湾发电机采用整数槽（q=4）波绕组（定子绕组节距为y1=13、y2=11），40极，定子槽数为480，每相8分支，每分支20个线圈。电站投产后，发电机线棒陆续出现电晕现象，阿尔斯通水电设备（中国）有限公司通过改进发电机定子绕组接线方式对线棒进行防晕处理。

发电机定子改接线不会改变发电机单相接地时的零序电压分布规律，因此不会对利用零序电压原理构成的定子接地保护造成影响，但发电机定子改接线改变了定子对地分布电容，会影响三次谐波定子接地保护及注入式定子接地保护的整定值。

1 发电机定子改接线简介

小湾电厂发电机原绕组绕线方式中，所有绕组的走线方向都是相同的，这就造成相邻的不同相别的线棒（定子端部每8根线棒）之间的电势差逐渐从零（中性点端）变大到18kV（出口段），继而造成定子绕组电场分布不均，局部电势差过高，加重了电晕。为解决电晕问题，小湾电厂对发电机定子进行改接线，改变部分支路绕组的走线方向，使相邻的不同相别绕组的走线方向相反，这样就使得它们之间的电势差始终保持在10.4kV左右，从而降低绕组间的局部电势差、改善线棒间的电场分布，进而减少、减弱电晕的发生[1]。

2 发电机定子改接线对三次谐波定子接地保护定值的影响

发电机三次谐波定子接地保护是通过比较发电机机端和中性点的三次谐波电压的比值，来判断发电机是否满足定子接地相关动作条件，以达到检测距中性点5%～15%范围内定子接地故障的目的。三次谐波定子接地保护的动作判据为：U3T/U3N >K3wzd，式中： U3T、U3N为机端和中性点三次谐波电压值，K3wzd为三次谐波电压比定值。机组在并网后，受变压器对地容抗的影响，机端等值容抗会发生较大的变化，三次谐波电压比值也会随之变化，因此微机保护在机组并网前后各设置一个三次谐波电压比值整定值，根据机组出口断路器位置接点变化自动切换。

根据实际运行情况，正常运行时机端和中性点三次谐波电压比值并不是一个固定的值，随着机组有功负荷变化而变化。这是因为：随着发电机运行工况的改变，定子绕组各点温升有差异，不同程度改变着定子绕组各点对地电导的大小；随着发电机运行工况的改变，发电机沿磁极表面各部位饱和程度不一致，发电机磁场是不均匀分布的，由此造成三次谐波电动势的不均匀；随着发电机运行工况的改变，升压变压器的铁芯饱和程度不同，变压器产生的三次谐波电动势也不同[3]。

发电机定子改接线后，改变了发电机定子绕组对地电容分布，将对机端和中性点三次谐波电压比值U3T/U3N造成影响，同时比值U3T/U3N又随着机组有功负荷变化而变化。因此需要实际测量定子改接线后，机组不同运行工况下机端和中性点三次谐波电压比值的最大值，以此为依据对三次谐波电压定子接地保护定值进行整定。

小湾电厂1、2、3号机组定子改接线前后三次谐波现场试验测量数据如下表。

通过现场试验测量可以看出，定子改接线后U3T/U3N的实测最大值比改接线前增大了，根据理论计算可以得出，发电机定子单相接地故障时：

（1）

（2）

U3T/U3N增大，则 就减小，所以小湾电站发电机定子改接线缩小了三次谐波定子接地保护的保护范围。

3 发电机定子改接线对注入式接地保护定值的影响

3.1 注入式定子接地保护简介

小湾电厂发变组B套定子接地保护使用的是20Hz电源注入式保护，其原理是在发电机定子回路对地之间外加一个20Hz交流电源，保护的动作判据为：RERE.SET}IG0ISAFE，即发电机定子绕组接地电阻小于接地电阻跳闸定值且流过发电机接地设备的零序电流大于安全接地电流定值时，保护动作跳闸。发电机正常运行时，三相定子绕组对地是绝缘的，20Hz电源回路检测到的定子绕组接地电阻很大。而发生定子接地故障时，20Hz电源回路将检测到定子绕组的接地过渡电阻值，该值小于接地电阻跳闸定值，同时发电机接地设备将流过较大的零序电流，使保护满足动作条件跳闸。保护具体接线方式为：发电机中性点接地变压器副边接负载电阻，20Hz注入式电源叠加在负载电阻上，通过接地变压器副边耦合至一次侧。

注入式接地保护的整定值主要有：接地电阻定值、安全接地电流定值、相角补偿值、电阻补偿值、电抗补偿值、电阻折算系数、电压回路监视定值、电流回路监视定值。

3.2 接地电阻定值

发电机中性点经接地变压器高阻接地，当定子绕组发生单相接地故障时，其等效的基波零序回路电路如图2所示。图中，E为发电机相电压；RE为故障点的接地过渡电阻；α为接地故障位置至中性点的匝数占定子绕组一相串联总匝数的百分比；Rn为中性点接地电阻；Xc为三相定子绕组侧系统对地总电容的容抗； U0为基波零序电压；IE为流过故障点的基波零序电流。

考虑发生严重的机端接地故障，根据规程允许的接地故障电流值，通过等效电路求出接地过渡电阻值，此电阻值作为保护接地电阻报警值和调整值的整定依据。

根据等效电路可得出

（3）

式中RN为接地变压器等效至发电机一次侧的电阻值。

根据公式（3）可以计算出机端接地故障时在规定接地故障电流下的过渡电阻值。接地过渡电阻值由两部分组成：可以看出第一部分是一个固定值（机端接地时α=1，IE取规程允许的接地故障电流值）；第二部分在定子改接线后变化很小，这是因为发电机定子绕组对地总电容的容抗Xc比RN大得多，定子改接线后Xc发生了一定的变化，但Xc仍然比RN大得多，RN/（-jXc）的值变化很小。

综上所述，定子改接线前后，机端接地故障时在规定接地故障电流下的过渡电阻计算值变化很小，所以注入式定子接地保护的接地电阻定值受发电机定子改接线的影响很小。

3.3 安全接地电流定值

发电机停机时，机端金属性接地，串接一电流表，发电机零起升压，当电流表显示接地故障电流到达安全电流时，读取保护装置检测到的流过接地变压器电流IG0，作为安全接地电流的定值。这是比较准确的安全接地电流的整定方法[7]。

如图2在定子绕组对地总电容和接地变压器构成的并联回路中，流经接地变压器的接地故障电流为：

（4）

由于发电机定子绕组对地总电容的容抗Xc比RN大得多，所以流经接地变压器的电流占发电机接地故障电流的很大一部分。发电机定子改接线虽然改变了定子绕组对地总电容的容抗Xc，但Xc仍比RN大得多，定子绕组对地总电容和接地变压器构成的并联回路的总阻抗变化很小，流经接地变压器的接地故障电流的变化也很小，所以对安全接地电流定值不会有太大的影响。

3.4 相角补偿值

发电机在正常绝缘情况下，注入电流表现为电容电流，注入电压滞后注入电流90°，由于电压、电流回路硬件检测通道相位存在延迟差异，会使电压、电流相位发生偏移。因此须查看正常状态下保护装置显示的相角，然后通过修改相角补偿值进行相角补偿，使补偿后的相角为270°[8]。

发电机定子改接线后改变了定子绕组对地总电容容抗Xc的大小，但不会改变注入电流、电压的相角关系，因此发电机定子改接线对注入式定子接地保护的相角补偿值没有影响。

3.5 电阻、电抗补偿值

电阻补偿值、电抗补偿值的整定方法为：发电机停机状态下，接地变压器高压侧对地短路，投入“补偿试验状态投入”控制字，读取测量电阻二次值作为电阻补偿值，读取测量电抗二次值作为电抗补偿值。经补偿后装置测量的电阻值应该接近为零[8]。

20Hz注入式电源的等效电路如图3所示，图中， 、是接地变压器一次侧绕组漏阻抗，R2、X2是接地变压器二次侧绕组漏阻抗，、是接地变压器激磁阻抗，EZ是注入式电源电动势，各参数均为20Hz下折算到接地变压器二次侧的值。可以看出，接地变压器高压侧对地短路时，所测量出来的电阻二次值、电抗二次值，实际上就是接地变压器的电阻、电抗值，因此发电机定子改接线对注入式定子接地保护的电阻补偿值、电抗补偿值没有影响。

3.6 电阻折算系数

理论上电阻折算系数，但实际的接地变压器电压变比nt、分压器分压比、中间电流互感器变比与设计值之间有偏差，因此需按现场模拟接地故障试验调整该系数。发电机停机状态下，中性点对地经过电阻接地，将实际电阻值与装置中测量的接地电阻值进行比较，电阻折算系数，其中RE为实际接地故障电阻的阻值（一次值），为装置测量到的接地电阻的二次值。调整折算系数后，装置测量结果（一次值）应与实际电阻阻值相对应。由上述可见，电阻折算系数与电压、电流回路变比有关，发电机定子改接线对注入式定子接地保护的电阻折算系数没有影响。

3.7 电压回路监视定值

在发电机停机状态下，发电机中性点做金属性短路试验，实测低频零序电压为，则电压回路监视定值，其中Krel为可靠系数，取0.4～0.6。根据T型等效电路图（图3）可以看出，发电机中性点金属性短路时，其实测低频零序电压的大小与定子绕组对地总电容的容抗Xc无关，因此发电机定子改接线对注入式定子接地保护的电压回路监视定值没有影响。

3.8 电流回路监视定值

在发电机停机状态下，无接地故障时，保护装置实测低频零序电流为IG0.min，则电流回路监视定值，其中Krel为可靠系数，取0.4～0.6。

无故障时保护装置检测到的低频零序电流主要为发电机对地低频电容电流，其大小与定子绕组对地总电容的容抗Xc有很大关系，因此发电机定子改接线对注入式定子接地保护的电流回路监视定值有较大影响。

3.9 注入式定子接地保护现场试验情况

小湾电厂1、2、3号机组定子改接线前后注入式定子接地保护现场试验整定数据如下表。

从表中数据可以看出，小湾电站发电机定子改接线前后，通过现场试验方法整定的注入式定子接地保护的相角补偿值、电阻补偿值、电抗补偿值、电阻折算系数、电压回路监视定值变化很小，只有电流回路监视定值发生了比较明显的变化。

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【关键词】继电保护； 安全运行； 改进措施

继电保护试验的宗旨就是检测继电保护设备质量，从各种技术参数中判断保护的好坏，达到保证设备正常工作之目的。因此，对继电保护试验中发生的问题进行分析，制定改进预防措施，对于工程实践，有着重要的现实意义。

1继电保护的基本要求

当电力系统中，如果本身发生故障或不安全运行时，且有可能危及电力系统安全的情况下，能够自动向相关工作人员发出信号，或者通过控制装置设备发出跳闸命令，切断或终止引起这一事件的设备，通称为继电保护装置。

1.1 基本结构

继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的模拟量（电流、电压、功率、频率等）的变化，构成继电保护动作的原理，也有其他的开关量。大多数情况下，继电保护装置分为四大模块，如图所示：测量单元、定值设定单元、逻辑处理单元、执行单元。

1.2 基本功能

继电保护设备作为电力系统的重要组成部分，在大量的工作实践中，要求继电保护设备具有以下基本功能：

（1）保护。当被保护的电力元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地向最有效的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对系统的影响，降低对系统安全供电的影响。

（2）调整。在电气设备的不正常工况时，能够根据具体的工作情况及时发出报警信号，提醒工作人员进行处理。通常，在一定的范围内，是由装置自动地进行调整，一旦发生重大偏差时，继电保护装置会主动将事故的电气设备予以切除。

1.3基本要求

由于继电保护的重要性，其装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。

可靠性是指保护应当能够可靠动作。这是最根本的要求。选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障。为保证对相邻设备和线路，装置的灵敏系数及动作时间，在一般情况下应相互配合。灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生故障时，保护装置应具有必要的灵敏系数，保证能够有效切除故障，在继电保护中，对选择性和灵敏性的确定，通过继电保护的整定实现。这也是继电保护装置安装与调试的重要内容。速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。

2 继电保护装置故障异常动作原因类型统计分析

综合某电建公司继电保护班的统计数据，在多个110KV变电站试运期间，装置共动作182 次。继电保护装置异常动作原因类型统计如表1 所示。

表1 继电保护装置故障异常动作原因类型统计

注：其它类型故障导致继电保护动作的原因主要是指直流接地、直流保险熔断、直流回路串入交流信号、电压抽取不正常、一次设备等引起的保护装置异常动作。

从表1 统计的数字来看，占前五位的异常动作原因分别是定值整定问题、接线问题、瞬时缺陷，分别占故障总次数的35.3%、17.6% 、13.2%。“定值整定问题”原因造成继电保护装置异常动作占首位（35.3%）。定值整定问题系指对继电保护设备整定得不合理，造成继电保护装置误动或者拒动。而接线问题也占有较大份额，说明这类故障也要引起工作人员足够的重视。

3 问题分析

3.1 继电保护定值整定

针对继电保护装置异常动作原因的微机保护大量使用后，整定试验不应该再作为检验工作的重点，虽然现在的检验规程，包括针对微机保护的检验规程，对定值试验仍保留了较大篇幅。从近年来发现的定值整定方面的问题看，主要集中在控制字整定、临时定值整定及应用、综自站改定值等方面，问题的发生基本上都与人员技术水平和责任心相关，而不是保护装置本身的定值错误。

3.2 回路检查试验

接线问题造成的故障，作为专业人员，应当根据二次回路的特点，按照检验规程的规定及具体工程的实际，进行必要项目的检查，因为二次回路涉及整个变电站，较保护装置影响范围更广，这是形成了当前安装检验的重点。

4 改进预防措施

4.1 单体调试前

在施工现场，进行继电保护定值整定时，首先要进行技术交底，按照作业指导书的方法与程序进行相应的调试。对于安装工作完工后，调试工作开始前，应检查安装人员是否按要求将应断开的连接片断开，着重检查连跳其它断路器的连接片、启动失灵保护连接片、远跳回路连接片，联切小电源连接片、跳合本间隔的连接片等：检查应断开的交直流电源空气开关是否已断开。

工作开始前根据图纸拟订好二次回路安全措施单.对于所有连跳回路、远传启动对侧回路、失灵回路、跳合本间隔等重要回路在解脱和恢复安全措施前应将上下相临的端子用绝缘胶布封好。对于交流电压回路也应采用相同的方法做好安全措施，以防将试验设备所加电压加入交流电压回路。

如果检修的设备电流回路接入母线保护装置，应在母线保护屏内将该电流回路端子连接片断开。

4.2 整组试验

整组试验时要采用动态方式进行。在试验开始前应打印一份定值与正式定值核对，定值单上没有的定值应认真记录，装置内调整的系数，将装置插件拔出检查并记录。试验时定值要按运行定值摆放。在试验过程中如有疑问应仔细检查，不能让轻易放过任何细小的问题。试验时应按定值的1.05倍与0.95倍来检查装置，应该动作的必须动，不该动作的必须不动。动作的时间应用试验设备采集并分析是否正确。如果设备可以打印故障波形的要将波形打印出来分析。

带有方向的保护必须做正、反方向试验，结合TA的一次及二次极性接法，并对照保护定值验证保护的方向性是否正确。保护装置相关韵闭锁条件必须一一模拟检验其闭锁功能是否正常。对于定值投入的信号均要逐一检验，如过负荷闭锁有载调压、TA断线等。

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【关键词】继电保护;整定计算;运行维护

前言

众所周知，继电保护是电网不可分割的一部分，它的作用是当电力系统发生故障时，迅速地有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统的其余部分快速恢复正常运行;当发生不正常工作情况时，迅速地、有选择地发出报警信号，并由此进行人工调整或触发自动装置的调整策略。文章主要就继电保护整定计算运行维护措施进行探析。

1 继电保护整定计算

1.1 继电保护整定计算的基本任务及步骤

继电保护整定计算的基本任务：就是要对系统装设的各种继电保护装置进行整定计算并给出整定值。任务的实施需要对电力系统中的各种继电保护，编制出一个整体的整定方案。整定方案通常按两种方法确定，一种是按电力系统的电压等级或设备来编制，另一种按继电保护的功能划分方案来编制。因为各种保护装置适应电力系统运行变化的能力都是有限的，所以继电保护整定方案也不是一成不变的。随着电力系统运行情况的变化，当其超出预定的适应范围时，就需要对全部或部分保护定值重新进行整定，以满足新的运行需要。如何获得一个最佳的整定方案，要考虑到继电保护的快速性、可靠性、灵敏性、选择性之间求得妥协和平衡。因此，整定计算要综合、辨证、统一的运用。

1.2 进行整定计算的步骤大致如下

（1）按继电保护功能分类拟定短路计算的运行方式，选择短路类型，选择分支系数的计算条件。

（2）进行短路故障计算。

（3）按同一功能的保护进行整定计算，如按距离保护或按零序电流保护分别进行整定计算，选取出整定值，并做出定值图。

（4）对整定结果进行比较，重复修改，选出最佳方案。最后归纳出存在的问题，并提出运行要求。

（5）画出定稿的定值图，并编写整定方案说明书。

2 加强继电保护运行维护的相关措施

2.1 优化继电保护原则

电力系统继电保护运行维护要将系统安全作为继电发展的基础，对继电保护原则进行设计提高电力系统安全运行质量。在对系统安全原则、宏观规划原则进行应用的过程中要对电力系统目标进行明确，对目标进行分层落实、逐层安排，实现管理环节一体化。继电人员要对继电保护装置运行状态进行检修，对监控工作、继电保护周期等进行设置和调整，要对电力系统全过程形成完善的继电保护内部操作。

2.2 继电运行维护的具体内容

继电保护装置要对可能出现的异常状况进行分析，对继电保护各项指标进行全面监测，降低继电保护运行维护问题的发生率。要对电力系统继电保护装置的状况进行实时控制，对相关数据及时进行上报，提高主管部门对设备运行状况的了解程度。

相关人员要对检修内容进行明确，对检修操作进行合理安排。要积极与负责人进行协商，严格依照标准要求进行检修中的分合开关操作、二次接线操作，降低可能出现的意外状况。

保护动作是继电保护的重要部分。在进行维护的过程中要将保护工作信号作为保护的基本点，对保护故障发生原因、发生状况、处理操作内容进行记录，为后续设备运行打下良好的基础。

继电保护装置的操作权限应有非常严格的把关，相关人员需要完全了解设备运行工况及部门允许的情况下才能对设备进行拆卸、重置等操作，防止继电保护装置出现异常造成无法实现电力系统继电保护安全可靠运行要求。

2.3 继电保护运行维护优化方案

继电保护技术能够完成对数据的迅速处理，实现智能处理和人机互动，改善人机互动质量及从本质上提高运行设备的可靠性。在进行优化的过程中相关人员要对保护基础、日常维护、人员技术等进行提升，提高运行维护水平。

（1）加大继电保护投入。在进行继电保护运行维护的过程中，单位企业要首先对继电保护投入进行加大，增强保护基础和保障质量。随着当前计算机技术的不断完善和提高信息技术已经逐渐应用到继电保护过程中。通过对继电保护设备、材料、通道等的提升，可以有效提高继电保护技术数据处理效果，满足继电保护装置对大容量故障信息的贮存要求。单位企业要对设备资源进行合理引进，加大资金控制力度和资金投入力度增强投运后的维护效果。

（2）加强继电保护日常维护。单位企业要建立完善的日常维护体系，扩大数据监测范围及内容，对日常运行的数据进行强化，实现对日常维护运行的完善和提升。要对可能出现的故障及时进行预防和处理，对出现的异常数据进行分析和制动，保障系统稳定运行。要对运行质量的控制力度进行强化，对自身的故障处理能力进行提升。除此之外，部门之间还要对日常维护操作进行合理安排，对日常维护人员进行合理分配，明确增强系统建设效果。通过部门之间的层层落实、层层监督，为电力系统继电保护正常运行建立良好的外部环境，增强运行质量和效果。

（3）增强运行维护人员技能素质。运行维护人员的素质和技术直接关系到电力系统继电保护运行维护质量，是保护操作的软基础。因此单位企业要对自身的运行维护人员进行全面教育，对电力系统继电保护运行维护人员的维护技术和维护意识进行提升，提高检修效果和检修质量。要对人员的技术效果进行考核，确保人员完全符合运行要求后方可进行上岗操作。单位企业要定期对人员技术理论进行提升，加强对先进技术知识及更新维护设备的宣传，提高人员对电力系统继电保护运行维护知识的了解和认识。

3 结语

综上可知，继电保护整定计算系统已经给电力系统保护带了巨大的便利，提升了电网运行的稳定与效率。上文主要就继电保护整定计算的任务、步骤及计算机的实现进行了分析，且提出来一系列继电保护运行维护的建议。总而言之，在未来的电力事业发展中，电网结构势必会更加复杂，人们对电力的供应质量也将提出更高要求，继电保护系统的作用地位也将更加突出。因此我们必须不断的提高继电保护系统的运行维护水平，使其为保证电力系统安全运行做出更大贡献。

参考文献：

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关键词：继电保护整定计算软件；通用性；实用性；研究

前言：

随着我国经济的快速发展，电网规模不断的扩大和继电保护技术不断的提高，使得继电保护整定计算工作的复杂度和工作量加大。为此，通过对继电保护整定计算软件的通用性和实用性开展有效地研究，建立起完善的继电保护整定计算系统，不仅可以满足继电保护整定计算人员的工作需要，而且可以提高工作效率和促进电网安全稳定运行，同时将有效提升电力企业的现代化管理水平。

一、继电保护整定计算软件的通用性研究

具备通用性的继电保护整定计算软件要实现电力企业的现代化管理，需要解决以下几方面的问题：首先，电力企业用户可以根据自身需要，根据电网结构特点对电力系统运行方式和范围进行确定；其次，整定计算软件必须可以精确计算和管理多样化的数据，为继电保护整定计算人员提供更多的参考；最后，继电保护整定计算人员进行计算继电保护定值时，必须要严格按照规章制度的要求和电网运行过程中的实际情况而进行。通用性的整定计算程序对故障分析模块有着较高的要求，既要具有完善的故障分析功能，又要具备控制操作的能力。

1.通用性的数据类型

具有通用性的继电保护整定计算软件，需要对电力通用数据进行转化与其他厂家的整定计算软件进行对接，首先需要国家电力行业整合现有的资源，规定统一的的数据类型格式，一般情况下，具有以下四种类型的数据：第一，电网一次系统的数据，例如：电力运行中的线路、电力设备的参数等；第二，配合定值数据，电力运行中，各条线路的配置都具有固定的定值和时间等；第三，继电保护工作中的各种配置数据以及继电保护装置中的各类定值数据；第四，电力系统中，各个数据项的特性描述数据。

2.实现继电保护整定计算软件通用性的关键

继电保护工作中，要想实现整定计算软件的通用性，关键在于制定一种拥有计算机高级语言的，具备数据访问、故障计算和分析、图形化计算等功能的，可以将象形运算化简成为最简单的指令的算法。一般情况下，继电保护装置中的整定计算具有不确定性，例如：电力运行方式的变化范围、配置装置、数据测量的原理、定值项的计算等，其计算方法较多。即便如此，确定继电保护的定值计算，仍然具有一定的规律，即遵循继电保护中最基本的整定配合原则。由此可见，制定一种满足继电保护工作的算法发挥着重要作用。但是，尤为重要的是：其一，算法中计算机高级语言需要具有较多的支持功能；其二，计算机应该提供具有共性的算法，以避免工作人员在工作中浪费不必要的时间和增加不必要的工作量。

二、继电保护整定计算软件的实用性研究

继电保护整定计算软件的计算程序，不仅具有通用性，而且具有实用性，因而在电力企业的电力系统中，更应该解决以下几方面的问题。

1.整定计算软件需要具备较强的工作能力

继电保护的整定计算工作尤其复杂，而计算的各个环节都必须谨慎，如有丝毫的马虎，则会对继电保护整定计算软件的实用性有着较大的影响。一般情况下，整定计算程序中包括一次系统的数据收集、管理、再处理环节、故障计算分析的环节、配合计算环节、管理保护装置配置数据的环节、定值项计算、管理、传送环节等。在整定计算工作中，任意一个环节都是必不可少的，每一个环节的计算结果对下一个环节的计算有着较大的影响，由此，如果在继电保护工作中进行整定计算时，缺少任意环节或者只选用一个环节，对继电保护计算工作有着极大的影响。

2.保证继电数据的安全性

继电保护的整定计算工作中，面临着大量不同类型的数据，有的数据之间有着紧密的联系，而有的数据之间联系不够直接，由此，需要在进行继电保护整定计算中，保障计算数据的一致性、安全性、继承性。例如：一次系统的数据、保护装置和配置的数据、定值数据等，各种数据间有着不同程度的联系，然而，随着我国电网的不断深入发展，继电保护会产生越来越多的数据量和数据种类，并且其数据具有动态性。为此，数据的安全性是必须要保证的，以更好为继电保护工作人员提供有效参考；保证数据的一致性，可以有效避免工作人员在工作中出现较大的偏差；保证数据的继承性是针对于流动的数据，既可以使数据为整定计算工作提供有效参考，又可以使数据具有一定的时效性。

3.营造一个良好的用户操作环境

继电保护的整定计算程序由多个模块构成，因而在整定计算程序运行中，应该注重各模块间的协调性，增强程序的整体感，为用户提供更大的方便。要想为用户提供一个良好的操作环境，首先，需要相关人员在主界面上设置可以调动其它模块的功能，使用户可以通过轻松操作即可链接到需要操作的界面中，尽可能的采用内嵌模块方式；其次，将各个界面的操作、风格等进行统一设计，以增强整体感；最后，尽可能采用图形界面，使用户界面表现的更加清晰和直观。

4.考虑电力运行环境的要求和问题

首先，考虑电力运行环境的要求，例如：对操作系统的要求，如何使操作系统发挥着最大的效果，为用户提供更大便利和获取用户的青睐。其次，考虑电力运行环境的可维护性问题，例如：随着电网的不断发展，电力系统的程序需要不断升级以适应电力发展的需要，保证电力运行环境的可维护性，有利于电网的发展。最后，考虑电力运行环境的个性化问题，用户可以根据自身风格对界面进行字体、颜色等方面的设置。

三、建立和完善继电保护的管理系统

通过对继电保护的整定计算软件实用性和通用性进行了有效分析，为建立起完善继电保护的管理系统提出了一些要求和方向。该系统应以整定计算支持平台为基础，以管理通用数据为中心，结合数据的各个处理模块，以实现系统的故障计算分析和故障计算分析控制等。继电保护的管理系统由多个模块组成，各个模块在电力运行中发挥着不同的作用，既方便于继电保护工作人员的工作，又提高了电力系统运行的效率。

四、结论

继电保护工作在电力企业中发挥着重要作用，对继电保护整定计算软件进行实用性和通用性的研究有着重要意义，既提高继电保护工作人员的工作效率，又促进电网安全运行，还可以通过研究以建立和完善继电保护的管理系统。

参考文献：

[1]李银红，王星华，骆新，段献忠，柳焕章，刘天斌.电力系统继电保护整定计算软件的研究[J].继电器，2001，12（25）：12-13.

[2]高红艳，杨志刚.可灵活配置整定原则的继电保护整定计算软件的研究[J].电力系统保护与控制，2010，10（01）：25-26.

[3]邓丰强，吕飞鹏，张向亮，赵美琳，张新峰，肖飞.面向对象的电网继电保护整定计算管理系统[J].华北电力大学学报（自然科学版），2012，04（12）：56-60.

篇6

关键词：电力系统；继电保护装置：仿真系统：实现技术要点

根据保护通用模型来实现各种保护装置的功能。设立保护总的故障入口，另外把保护分为4大模块，分别是线路、变压器、母线和发电机，每一种模块中包含了一些具体的保护函数实现各自的功能。本文通过了解继电保护仿真系统的分类及组成对事故中继电保护装置动作行为和线路保护及其仿真原理进行分析。

1 继电保护系统仿真技术的分类

1．1 数模混合仿真技术

电网重要的发电机、电动机等旋转设备采用数学模拟方法，重要的变压器、线路元件和直流输电系统采用物理模拟方法，其他电网元件及特性采用全数字实时仿真系统模拟，通过功率连接技术实现全数字实时仿真与物理仿真装置的连接，从而构成兼有物理和数字模拟技术特点，并且能够突破模拟规模限制为特征的实时电力系统数模混合仿真模拟。该技术是实现大电网关键技术突破的重要依托之一，是实现电网关键仿真模拟功能的重要试验验证手段之一。

1．2 动态模拟仿真技术

具有多年的动态模拟仿真技术研究经验，可以实现l000 kV及以下交流系统，800 kV直流输电系统及交直流混合输电系统、变压器、并联电抗器、固定及可控串补、数字式电压、电流互感器等的动态模拟。可开展继电保护和安全自动装置的试验研究；保护控制装置与通道的联合测试；负荷模型、发电机及其励磁系统参数的试验研究：可控电抗器、静止无功补偿、故障限流器等新型设备的性能及对系统影响的试验研究。

1．3 建模技术

采用统计综合法、总体辨测法、故障拟合法等技术，开展负荷模型建模研究及SLM 综合负荷模型适应性研究；结合机组励磁及PSS参数实测、调速系统实测技术研究工作，进行大电网发电机控制系统仿真建模及校核技术研究。

2 事故中继电保护装置动作行为的分析

如果在电网故障中，保护装置有不正确动作行为，要根据当时的系统实际运行方式，在寻找到的故障点处模拟相同的故障类型，来计算相关变电站和发电厂的电压、电流及阻抗等值，观察保护的动作情况，分析故障中的保护装置的动作行为。并与录波结果进一步进行核实，以保证与当时的实际情况相符，从而验证了保护装置动作的正确与否。利用仿真程序分析电网事故，可以大大提高工作效率和工作质量，为继电保护工作提供了先进的管理手段。

在电网运行中，会出现很多难以预料的运行方式，这些运行方式在保护整定计算中，是没有考虑的，也是无法预料的。利用继电保护仿真程序，可以很方便地校验临时方式各种保护的灵敏度，对紧急情况或电网事故作出正确的处理。

3 继电保护仿真系统的组成

继电保护仿真程序就是利用计算机程序模拟电力系统各种故障，用故障量来检测保护的动作行为，并能输出各站的保护动作情况。其主要由程序和数据库2部分组成。

3．1 数据库

(1)电网一次系统图。包括所有整定范围的一次电网结构图，应标有断路器状态，断路器在断开位置和合闸位置应有明显区别，以提醒计算人员有关保护动作跳闸情况。

(2)继电保护定值库。1)元件参数：电网元件参数数据是用来模拟故障计算时的依据，必须是电网运行元件的实测参数。2)继电保护定值库：与在电网中运行的实际定值一致，包括各种保护的定值。

3．2 程序部分

程序主要包括以下几个部分：模拟故障计算、保护动作行为的判断和报告输出等。

(1)模拟故障计算程序：模拟故障计算程序是仿真系统的核心，它应能模拟各种故障类型，并对各厂、变每条线的保护的各种测量值进行计算，如相电压、相电流、相问阻抗、接地阻抗、零序电流、负序电流等。(2)输出报告：比较完毕后，输出保护动作情况报告，并在电网一次结线图上标明保护动作情况。

4 线路保护及其仿真

4．1 线路保护配置原理

110 kV及以下中性点非直接接地的电网，主要采用过电流保护，某些情况下采用距离保护，甚至是高频保护，并列运行的平行线路采用横联差动保护作为主保护，以阶段式电流保护作为后备保护。110--220 kV中性点直接接地电网，通常采用距离保护作为主保护，阶段式或反时限零序电流保护、电流速断保护作为后备保护，有些110kV线路也装设l套全线速动保护。220kV线路通常装设2套全线速动保护，采用接地距离保护、阶段式或反时限零序电流保护、电流速断保护等作为后备保护。

4．2 管理功能

4．2．1 定值单的自动生成功能

当完成系统整定配合后，进入定值单生成模块。程序可根据保护装置类型自动提供一种装置定值单的模板，定值项的值自动取自整定出的定值。定值单可以修改、保存。

4．2．2 计算书自动生成功能

定值整定的整个过程都自动记录在计算书中。手工进行整定计算时，计算书同步显示，清楚地显示每步操作的情况，十分方便。计算书可以查看、保存。

4．2．3 定值单管理功能

可以显示所有生成的系统定值单，也可分别显示正在整定、待执行、已执行、已作废4种状态的定值单。可查阅各定值单对应的装置型号、保护对象、定值单编号等。可以将待执行定值单通过点击转化为已执行定值单，并自动添加执行日期。可以将已执行定值单通过点击转为已作废定值单，并自动记录作废日期。对于已作废的定值单可设定保留期限，到期后自动删除。

5 变压器保护及仿真

5．1 变压器保护的逻辑动作原理

变压器保护主保护的逻辑动作方式比较简单，不管设置的内部故障还是外部绝缘套管及引出线处故障，都只要直接跳开变压器两侧或三侧开关。当变压器发生内部故障时，搜索此变压器上安装的保护，并根据其动作时延进行排序，动作时延最短的即为动作的保护，由于变压器很多保护都是零秒延时，因此有可能2个保护同时动作。当变压器发生外部绝缘套管及引出线处发生故障时则认为差动保护动作。保护变压器防止出现故障和后备保护的动作

情况与线路故障基本相同。

5．2 变压器保护模型仿真流程

系统中的变压器保护是由函数TransformerSimulator来实现的，变压器保护的程序流程框图如图1所示。

变压器保护仿真程序流程图

6 结语

本文以基于逻辑的保护通用为基础，并根据实际保护元件的特点，对各种元件保护原理实行变通和合理的分析，使其更能满足本课题的快速性及逼真性的要求。分别对线路保护、母线保护、变压器保护及发电机保护中各相具体保护装置明确动作原理及判据，而后建立相应的数学模型及程序实现，并对其作必要的解释说明，根据各类的保护装置的相互配合，即可仿真实现整个继电保护系统的仿真。

[参考文献】

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关键词：继电保护；图形化仿真；虚拟继电器

1 引言

电网本身是由众多元件连接成的统一的系统，对电网中继电保护设备的要求不仅仅局限于逻辑功能正确、动作可靠，更重要的是强调各级电网的继电保护设备的动作行为必须严格配合，在一次设备发生故障时，保护装置必须做到该动必动，不能误动。继电保护定值作为保护设备能否正确动作的直接依据，各级继电保护装置动作行为的配合实际上就是保护定值的配合。如果对保护定值的正确性进行校验就必须考虑到各级保护定值的逐级配合，联系各级电网对定值进行系统的校验。

由于电力系统故障的瞬时性、突发性、破坏性以及故障过程的不可逆转性，现有的技术手段尚不能对电网各级保护定值进行系统的检验。本系统在现已成熟的电网一次设备电磁暂态仿真（DDRTS仿真系统）技术的基础上，采用图形化仿真支撑平台系统建立电网中各种继电保护设备的数字化模型――虚拟继电器，将电网中各级保护定值置入虚拟继电器，通过对电网进行各种电磁暂态过程仿真，观察各虚拟继电器的动作情况，从而检验电网中各级继电保护定值的正确性。

2 电网一二次系统的数字化建模

DDRTS是基于微机开放式的体系结构和自主开发的全中文图形化电力系统仿真软件，用于模拟电力系统的电磁暂态过程，可以进行电力系统一次系统部分的仿真计算。

仿真系统中包括丰富的电力系统元件模型，如发电机、励磁机及励磁调节装置、调速器、电动机、变压器、负荷、断路器等，能够根据系统实际接线结构、元件参数对一次系统的运行情况进行准确的计算，输出与系统实际相同的电压、电流波形。

2.1 实际电力系统模型的建立

利用仿真软件提供的电力系统元件库，根据实际的电网接线图将有关元件进行连接，输入各元件数据，并通过编译生成电力系统一、二次电网数字化模型。

2.2 各种典型保护的建模

为构建电网二次系统，形成完整的电网模型，利用仿真软件建立各种典型保护的数字化模型，从而建立完善的一二次电网系统。

3 电网一二次系统闭环仿真测试

针对以上系统模型，模拟各种情况下系统的电流电压变化情况，根据仿真结果对比一、二次采样同步、数据计算模块运行情况，分析验证保护采样接口算法、滤波算法、各种保护算法的原理、配合效果，整定方案合理性等环节，从而对系统的正常、异常及事故运行情况进行预测，从而采取有效措施保证电网的安全稳定运行，减少事故损失。

⑴系统正常运行情况下一次系统潮流与二次系统采样分析

⑵系统故障情况下一次系统潮流与二次系统采样分析

利用已搭建的实际一二次系统的数字化模型，分析系统故障时不同安装地点保护的动作行为和相互配合情况。

4 二次系统整定方案校验

在已建立的一二次仿真模型上，将保护整定方案输入保护模块，实际模拟各种不同类型的故障和各种异常情况（主保护退出、开关拒动）下的故障，保护动作逻辑均正确，同时也反应出当主保护退出后，后备保护的配合不易整定。

5 结论

虚拟继电器开发及仿真研究系统的应用，有利于提高继电保护整定值校验的可靠性，避免因整定失误造成不可预见的电网事故，降低定值复核所投入的人力、物力大幅度提高了工作效率，对优化二次电网结构编制技术改造方案提供有力的技术支撑。

[参考文献]

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【关键词】220kV电网继电保护；自动重合闸；纵联保护；零序电流保护

引 言

继电保护是电力系统在发生故障或出现威胁安全运行状况时，利用继电器来保护发电机变压器输电线路等电力系统元件免受损坏的措施利用它可以在最短时间内，自动从系统中切除故障设备，或者发出信号让工作人员能及时排除故障，从而将损失减少到最小。在文中，所确定的220kV及以上电网继电保护研究范围主要指220kV、330kV、及500kV电网。这三个等级的电网继电保护可以通过线路、母线以及与电网保护配合有关的变压器等电力设备继电保护运行整定。但文章以自动重合闸保护、纵联保护和零序电流保护方法为研究对象，主要是由于这些方法的运用可以保证220kV及以上电网继电保护实施的快速性、正确性及有效性，从表1可以很直观的看出结果。

表1 220kv及以上电网主保护运行情况年统计表

继电保护方法 自动重合闸保护 纵联保护 零序电流保护

动作总次数 4026 7312 2580

正确动作次数 4016 7244 2575

不正确动作次数 误动 3 64 3

拒动 7 4 7

年正确动作率（100%） 99.75 99.07 99.75

1、220kV及以上电网继电保护原则

由于220kV及以上电网继电保护方式较多，所以在确定使何种继电保护方法的同时必须遵守一定的原则，只有在一个统一的规范要求下，才能更有效的体现电网继电保护效果。

220kV及以上电网的继电保护，必须满足可靠性、速动性、选择性及灵敏性的基本要求。可靠性由继电保护装置的合理配置、本身的技术性能和质量以及正常的运行维护来保证：速动性由配置的全线速动保护、相间和接地故障的速断段保护以及电流速断保护取得保证；通过继电保护运行整定，实现选择性和灵敏性的要求，并处理运行中对快速切除故障的特殊要求。对于300～500kV电网和联系不强的220kV电网，在保证继电保护可靠动作的前提下，重点应防止继电保护装置的非选择性动作：而对于联系紧密的220kV电网，重点应保证继电保护装置的可靠快速动作。

2、220kV及以上电网继电保护方式分析

2.1自动重合闸继电保护

自动重合闸装置是当断路器跳开后按需要自动投入的一种自动装置。从上表可以看出其正确动作率达到了99.75％，采用自动重合闸的继保护可以在提高供电的可靠性的基础上，保证电网系统并列运行的稳定性，并纠正断路器的误跳闸。下面来看一组数据，如表2所示。

表2 220kv及以上电网单相接地故障统计

电压等级 220kv 330kv 500kv

单相故障占所有故障的百分比 92.05% 98% 98.87%

从中可以看出，220kv及以上电网单相接地故障率非常高，针对上表所描述的现象，可以通过自动重合闸继电保护，以提高其准确性。常用方式有单相自动重合闸和综合重合闸两种。

(1)单相自动重合闸要求在保证选择性的基础上并拥有足够的灵敏性。在动作时．限的选择方面，除应满足三相重合闸时所提出的要求外，还应考虑：两侧选相元件与继电保护以不同时限切除故障的可能性和潜供电流对灭弧所产生的影响(图1)。时刻注意线路电压越高，线路越长，潜供电流就越大，潜供电流持续时间不仅与其大小有关，而且与故障电流的大小、故障切除的时间、弧光的长度以及故障点的风速等因素有关。单相自动重合闸在绝大多数情况下保证对用户的供电，并提高系统并列运行的动态稳定性。但在具体实践中需要有按相操作的断路器，重合闸回路的接线比较复杂，促使了保护的接线、整定计算和调试工作复杂化。为了弥补以上缺点，可以通过以下介绍的综合重合闸方式来解决。

(2)综合重合闸是指当发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式，而当发生相间短路时，采用三相重合闸方式。实现综合重合闸回路接线时应考虑的一些问题：①单相接地故障时只跳故障相断路器，然后进行单相重合。②相间故障时跳三相断路器，然后进行三相重合。③选相元件拒动时，应能跳开三相并进行三相重合。④对于非全相运行中可能误动的保护，应进行可靠的闭锁；对于在单相接地时可能误动作的相间保护(如距离保护)，应有防止单相接地误跳三相的措施。⑤一相跳闸后重合闸拒动时，应能自动断开其它两相。⑥任意两相的分相跳闸继电器动作后，应能跳开三相并进行三相重合。⑦无论单相或三相重合闸，在重合不成功后，应能加速切除三相，即实现重合闸后加速。⑧在非全相运行过程中又发生另一相或两相的故障，保护应能有选择性予以切除。⑨当断路器气压或液压降低至不允许断路器重合时，应将重合闸回路自动闭锁；但如果在重合闸的过程中下降到低于运行值时，则应保证重合闸动作的完成。

2.2纵联保护

随着电力技术的发展，220kV及以上电网纵联保护目前采用反应两侧电量的输电线路纵联保护，其工作原理如图2所示。通过利用通信通道将两端的保护装置纵向联结起来，将两端的电气量比较，以判断故障在区内还是区外，保证继电保护的选择性。

纵联保护一般分为方向比较式纵联保护和纵联电流差动保护两种，在从具体方式上来看主要有纵联差动保护、高频保护、微波保护、光纤差动保护等，在些方式之中，灵敏度整定都要不得小于2.0。由于各种方式的在整定时要求有所不同，在此就高频保护整定稍作概述。

在反映不对称故障的起动元件整定时，高定值起动元件应按被保护线路末端两相短路、单相接地及两相短路接地故障有足够的灵敏度整定，12力争大于4.0，最低不得小于2.0。同时要可靠躲过三相不同步时的线路充电电容电流，可靠系数大于2.0。低定值起动元件应按躲过最大负荷电流下的不平衡电流整定，可靠系数取2．5。高、低定值起动元件的配合比值取1.6～2.0。

2.3零序电流保护

零序电流保护一般为四段式。在复杂环网中为简化整定配合，零序电流保护I、II、III、Ⅳ各段均可分别经零序功率方向元件控制。如实际选用的定值，不经过方向元件也能保证选择性时，则不宜经方向元件控制。为了不影响各保护段动作性能，零序方向元件要有足够的灵敏度，在被控制保护段末端故障时，零序电压应不小于方向元件最低动作电压的1.5倍，零序功率应不小于方向元件实际动作功率的2倍。

方向零序电流I段定值和无方向零序电流I段定值，按躲过本线路区外故障最大零序电流整定。若本线路采用单相重合闸方式，尚应按躲过本线路非全相运行最大零序电流整定。零序电流II段定值，若相邻线路配置的纵联保护能保证经常投入运行，可按与相邻线路纵联保护配合整定，躲过相邻线路末端故障。否则，按与相邻线路在非全相运行中不退出运行的零序电流II段配合整定；若无法满足配合关系，则可与相邻线路在非全相运行过程中不退出工作的零序段配合整定。零序电流II段定值还应躲过线路对侧变压器的另一侧母线接地故障时流过本线路的零序电流。零序电流III段定值，按灵敏性和选择性要求配合整定，应满足灵敏度要求，并与相邻线路在非全相运行中不退出工作的零序电流III段定值配合整定。若配合有困难，可与相邻线路零序电流Ⅲ段定值配合整定。零序电流Ⅳ，段定值(最末一段)应不大于300A，按与相邻线路在非全相运行中不退出工作的零序电流Ⅲ段或Ⅳ段配合整定。对采用重合闸时间大于1.0s的单相重合闸线路，除考虑正常情况下的选择配合外，还需要考虑非全相运行中健全相故障时的选择性配合，此时，零序电流Ⅳ段的动作时间宜大于单相重合闸周期加两个时间级差以上。当本线路进行单相重合闸时，可自动将零序电流Ⅳ段动作时间降为本线路单相重合闸周期加一个级差，以取得在单相重合闸过程中相邻线路的零序电流保护与本线路零序电流Ⅳ段之间的选择性配合，以尽快切除非全相运行中再故障。线路零序电流保护的电流定值和时间定值可参照相关规范进行设定。

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关键词：继电保护 传统电流保护

中图分类号： TM77 文献标识码： A 文章编号：

0 引言

自适应继电保护是20世纪80年代提出的研究课题。其基本思想是使保护装置尽可能地适应电力系统的各种变化，改善保护性能，使其能够适应电力系统各种运行方式和复杂故障类型，有效地处理故障信息，从而获得更可靠的保护。自适应继电保护能够克服同类型传统保护长期以来存在的困难和问题，改善保护的动作性能。经过多年的发展，目前自适应保护在电力系统中已经广泛运用。2006年1月13日由国家知识产权局公布：经国家电网公司推荐，国电自动化研究院薛禹胜院士发明的“电力系统的自适应系统保护方法”荣获中国专利优秀奖。

1 自适应电流速断保护

电力系统继电保护的基本要求包括选择性和速动性。当发生故障时，继电保护不仅要有选择地切除故障路线，而且要在保障可靠性和稳定性的前提下尽量快速地执行，以最大限度地减少故障造成的损失。这种在电流瞬时增大时动作的电流保护就是电流速断保护。

传统的速断装置是在离线状态下，假定工作在最大运行方式下，当线路末端发生短路时确定出保护整定值。随着电力系统的不断发展，电网结构越来越复杂，其规模越来越大，而且处在不断地变化之中，电力系统故障变得多种多样，传统的速断保护明显地与电网变化发展脱节：一方面，整定值虽然相对合理，但与实际运行状态仍有区别，它必将导致保护装置不能总是运行在最佳状态；另一方面，整定值是假设工作在最大运行方式下得到的，当系统运行在其它(或最小)运行方式时，保护可能失效。

自适应电流速断保护特点是可以根据电力系统的运行方式和故障状态实时改变保护性能和整定值，使保护性能最优化。

1．1 传统电流速断保护原理

根据电力系统短路分析，当电源电势一定时，三相短路电流可以表示为

Id=E/Zs+Zd ,(1)

式中：E―系统等效电源的相电势；

Zd ,―短路点至保护安装处的阻抗，即被保护线路的阻抗；

Zs―保护安装处到系统等效电源的阻抗。

Id.max=E/Zs.min+Zd 0(2)

则流过保护的电流的整定值

ID=KkId.max，(3)

式中，可靠度系数Kk=1.2～1.3，用来反映理论计算与实际情况之间存在的差别。

以上仅是理论上的计算值，在实际运行中，短路电流还与故障点的位置和故障类型有关，用公式表示为

ID.1=Kd.E/Zs+aZd，(4)

式中，Kd为故障类型系数，故障类型不同，Kd取不同的值，在相间短路保护条件下，三相短路时，Kd =1；两相短路时，Kd：√3／2。

令ID.1=ID，可得电流速断最小保护范围为

a=Kd/(Zs.min+Zd)/Kk.Zd-Zs/Zd。(5)

由以上公式可以分析得出，传统速断保护的保护范围总是小于最大运行方式下的保护范围，且保护范围受系统运行方式的影响很明显，严重时甚至会出现保护范围为0的情况，这是亟待解决的突出问题。

1.2自适应电流速断保护原理

自适应电流保护的特点是利用微型机的计算和记忆功能，在线计算出电流速断保护的整定值，即让整定值随着运行方式和故障类型的变化而变化。

自适应电流保护整定值

I,D=KkKdE/Zs+Zd’ (6)

式中：E ―系统等效电源的相电势；

Zd― 短路点至保护安装处的阻抗，即被保护线路的阻抗；

Zs―保护安装处到系统等效电源的阻抗；

Kk― 取1．2～1．3；

Kd ― 故障类型系数。

所以，必须实时测量出Kd 和Zs才能确保整定值的实时性。

测量Kd的关键是判断电网的故障是三相故障还是两相故障。三相故障时会有很小的不平衡负序电出现；两相故障时，会有较大的负序电流出现。可据此判断线路的故障类型。三相短路时，Kd= 1；

两相短路时，Kd =√3／2。

令式(6)与式(4)相等，得到自适应电流保护的范围

а,=Zd-(KK-1)Zs/KkZd。(7)

从式(7)可以看出，自适应电流保护的保护范围与故障类型无关，但а,是随时间变化的，它的大小取决于阻抗的大小，并能够使保护总是处在最佳保护的状态。

为了比较传统电流速断保护和自适应电流保护的性能，将Zs.min =0.187Ω，Zs =0.00375 LΩ，Zd=0.0032LΩ式中L为阻抗计算长度，0．187，0．00375，0．0032分别为1km的阻抗值，代入式(5)和式(7)，分别计算出а和а,，结果见表1。

表1 传统电流速断保护和自适应电流保护的性能比较

从表1计算结果比较可以看出，自适应电流速断保护的性能明显优于传统速断保护。

2 自适应过电流保护

过电流保护通常是指其启动电流按照躲开最大负荷电流来整定的一种保护。它在正常运行时不应该起动，而在电网发生故障时，则能反应于电流的增大而动作。在一般情况下，它不仅能够保护本线路，而且能够保护相邻线路，以起到后备保护的作用。

2．1 传统过电流保护原理

过电流保护是根据在电网发生故障时短路电流增大的原理动作的。为了避免在非故障情况下保护误动，传统过电流保护的整定式如下

IDZ=KkKzg/kh IHmax, (8)

式中： IDZ― 电流组件的启动电流；

kk―可靠系数，取1.15～1.25；

Kzg― 自启动系数，Kzg >1；

kh―― 电流组件的返回系数，ks1>0．85；

IHmax,―最大负荷电流。

过电流保护是否有效决定于灵敏度KLm

KLm=IFmin/IDZ,(9)

式中，IFmin为最小运行方式下，保护区末端发生金属两相短路的短路电流。

当灵敏系数KLm≥1.3时，可以采用过电流保护。从式(9)可以看出，在IFmin 固定的条件下，ID的大小决定了灵敏系数能否满足要求。

可见，传统的过电流保护是按躲过最大负荷电流进行整定，在区外故障切除后继电器应能可靠返回，且要考虑电动机自启动系数。所以，过电流保护的保护范围受系统运行方式、负荷变化、返回系数及自起动系数的影响，使它的保护范围大大减小。

2．2 自适应过电流保护原理

自适应过电流保护按照当时的负荷电流来整定动作电流的定值；动作时限按反时限特性在线或离线整定。

设当时的负荷电流为，IH，其动作电流就整定为

IzDz=KkKzqIH/Kho(10)

动作时限设定，以离线方式整定

t= Tp／[(I,d/IP)n-1]，(11)

式中：t ―动作时间；

Tp― 时间常数；

I,d―流人保护安装处电流继电器的电流；

IP―电流系数，取IP =(2／3)IDZ；

n ―般反时限取0.02，非常反时限取1。

如图1所示，当保护线路分成几段时，上一段要与后一段相配合，只能采用一种特性，先把最后一段线路的时限设定好，比如设为t1，而上一段线路的时间就为t1+t，由此求出上一段线路的值来确定动作时间曲线。

根据式(10)可以使保护装置随系统运行方式、负荷的变化实时调整动作电流定值，当故障电流Id大于整定电流,IzDz时，保护启动，再用故障电流，Id与时间曲线方程式(11)计算出动作延时，经过动作延时使保护动作切除故障。

由此可见，自适应过电流保护可以通过对负荷电流的实时监测，随时调整动作电流整定值及动作时限特性，使保护时刻处于最佳状态。

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关键词： 自适应控制； 继电保护； 距离保护； 整定值

伴随着计算机技术的飞速发展， 现代自动控制理论正日渐深入应用到各个领域， 形成了各种成熟的计算机控制系统。它具有不同的控制方式： 程序控制、数字控制、实时控制， 也可以充分发挥其计算机软件功能与分时特性， 实现多变量、多回路、多对象、多工况、变参数和自适应的综合控制。电力系统的运行状态处于频繁的变化中， 且可能发生各种类型的短路故障， 如瞬时的、永久的、金属性的、非金属性的故障， 以及可能出现的各种极端运行方式等。

1 自适应控制模型

设计自适应控制系统的目标： 即使参数发生变化，这个系统也能保持它的标准特性。它可以通过反馈控制， 比较性能指标后修改控制参数来实现对某一系统的控制。自适应控制系统分为参数自适应控制系统和性能自适应系统。后者最典型的模型参考自适应控制系统（ 如图1 所示） 。

图1 自适应控制模型

在图1 中， 输入信号可同时加到可调系统和参考模型， OM代表期望的响应， OS为系统当时的实际响应， e 为期望响应与实际响应的误差。自适应控制的任务是， 当可调系统受到干扰时， 使可调系统的输出和参考模型之差e 为最小。为实现这个要求， 自适应机构根据性能指标， 按预定策略进行参数调整或综合出一个辅助输入信号（ 虚线所示） ， 以实现可调系统的最优响应。

2 自适应在继电保护中的应用

以继电保护中最常用的且很重要的线路距离保护为例， 说明自适应保护的特点及应用过程。

2.1 距离保护设置的难点

作为高压、超高压输电线路的主保护， 距离保护基本不受电力系统运行方式和结构变化的影响，因而保护范围较长且稳定， 适合于远距离、重负荷的高压线路， 但在保护构成上仍存在如下一些问题：

a） 避越最小负荷阻抗， 防止保护误动的能力；

b） 避越非金属性短路， 过渡电阻的影响， 防止保护拒动的能力；

c） 外部短路伴随系统振荡时， 防止保护误动的能力。

2.2 自适应距离保护方案

自适应距离保护的构成见图2。

图2 自适应距离保护模型

如图2， 自适应控制回路的主要作用是根据被保护线路和系统有关部分所提供的输入量， 识别系统所处的状态， 进一步作出自适应的控制决策， 如改变距离保护的整定值、动作特性等。距离保护本身包括测量回路和逻辑回路， 输入量主要包括输电线路本端的电流、电压及序分量， 根据自适应距离保护具体的要求， 除信息从本端获得外， 还需通过远方线路或调度中心获得。

2.3 自适应距离保护方案举例

2.3.1 在自动重合闸过程中的自适应控制

在距离保护中， 第I段采用方向阻抗继电器以保证在反向故障时保护不误动。为解决方向阻抗继电器在线路正方向出口处发生故障时存在“死区”，保护不动作的问题， 广泛采用记忆回路和引入非故障相电压的方法。但在220 kV及以上电压等级的输电线路， 其距离保护的电压通常是由线路侧的电压互感器（ TV） 上引入的。在这种条件下， 当故障线路两端断路器跳开后， 在自动重合闸的过程中，由于线路上的电压和继电器中记忆回路作用已消失， 因而线路正方向出口永久故障保护跳闸， 自动重合闸后， 保护不能再跳闸， 形成“重合闸于故障”的现象。为解决这一问题， 在重合闸过程中采用自动改变阻抗继电器动作特性的自适应方案， 将方向阻抗继电器的阻抗特性（ 虚线） 改变为包含阻抗平面坐标原点（ 即对应线路正方向出口短路点） 的偏移特性（ 实线） ， 以使包含出口短路的所有正向短路测量阻抗均落在动作圆内， 如图3 所示。

图3 阻抗继电器复平面向量图

2.3.2 消除分支电流影响的自适应控制

由于电力系统网络的复杂性及运行结构的变化， 在构成距离保护时， 往往需要考虑分支电流对距离Ⅰ， Ⅱ段的整定和保护范围产生不利的影响，图4 给出3 种代表性的网络。

如图4， 设距离保护装设在a 和b 端， 则故障时测量阻抗为：

（a）助增电源电流的影响

（b）助增电流的影响

（c）汲出电流的影响

图4 分支电流的影响

其中， K f z称为分支因数， 它与电网运行方式有关， 当K fz> 1 时， 称助增因数， 当K f z< 1 时称汲出因数。这时由于b 端主保护不能切除故障，需要上级a 端Ⅱ段距离保护动作跳闸时， 保护的配合关系中实际电流值有差异， 必须把分支因数考虑进去， 否则保护范围将会变化， 引起拒动和误动， 因此采用相应的自适应控制方式， 根据电网的运行方式实时确定分支因数K f z和保护的整定值。实际上可采用较简单的方法， 如将b， c 端断路器的状态信息通过通信工具传送到a 端， 此时可以确定保护的整定值：

式中 KK――可靠因数， 可取0.8；

端主保护距离Ⅰ段整定值；

端距离Ⅱ段作为b 端主保护的后备保护的整定值。

这样， 只需将三端a， b 和c 的断路器状态进行互相的传送， 不要求经常和实时传送信息， 即可避免分支电流对保护范围的影响。