探讨继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策

朱治业

摘要：纵观可知，随着社会进步，经济水平显著提升，电网发展十分迅猛，为充分确保煤矿电网稳定可靠运行，则必须认真做好相应的继电保护工作，具体涵盖可靠性以及灵敏性、速度以及选择等性质内容，应设置稳固的保护装置起到良好作用。就高压电网而言，较常选用的为相间的电流及距离、接地等有效的电流保护措施。基于离线方法针对整定值展开合理化计算，旨在确保实际运行中整定值不会发生变化。在此，本文将针对煤矿继电保护整定计算方法所存在的问题及对应解决对策进行简要探讨。

关键词：煤矿供电   继电保护   整定计算   问题   对策

近些年来，市场经济实现深化发展，人们日常工作生活针对电量提出更多要求，电网的可持续稳定运行占据有十分关键的应用地位，重要性不容忽视。现如今，我国煤矿体系全面发展，获得较大改善，电力使用量日趋增加，我国逐步加大对高参数动力设备的投资，旨在保障相关设备拥有高效安全性，电力颇具较强稳定性。然而，因为自然因素以及人为因素、机械设备故障等各种原因的形成，使得设备较为容易产生各种故障问题情况，导致煤矿电网设备安全稳定性备受直接的消极影响，电力可靠运行备受阻碍，会让煤矿日常工作开展遭受巨大损失。因此，纵观现今的电力维护系统，认真做好实际的继电保护工作是非常有必要的，应细化分析煤矿机电保护整定计算所存在的具体问题，并在此基础上采用优化对策展开问题的全面解决。

一、继电保护相关内容概述

（一）要求

为实现电网高效安全运行，则要求继电保护必须具备较高速动性以及选择性、可靠性以及灵敏性。具体来说，速动性主要指的是，一旦故障形成则能够将设备及时快速地切除，进而将电气设备发生损坏的程度控制在最小范围内，减缓事态扩大化发展态势;选择性则是指基于继电保护装置的应用，在其有效保护之下，使得停电范围得以尽可能缩小，旨在确保电网运作不存在故障部位;可靠性是指若是故障形成，一旦发生，继电保护装置则能够快速做出正确动作，若处在无需动作的状态则可以合理拒绝动作要求，如此一来，错误动作的形成则被制约;灵敏性指的是，不管是处在何种电力网络运行模式下，所使用的继电保护装置均可准确快速地做出相应动作。

（二）原理

第一，一侧反应电气量，在此基础上的继电保护一般运用的是分段形式，如果电网反应电流逐步增加，那么电流保护会被启动并实施作业，若是反应电压处在降低进程当中，则会采取有效的低电压保护措施，譬如说零序电流保护以及距离保护等。第二，两侧及多侧反应电气量，其主要指就两侧与多侧电流所展开的相位以及功率差动保护作业，在此须注意的是电网的实际运行方式不会直接影响这一类的保护模式，其能够独立完成相应动作，与此同时，较为容易开展一系列整定计算，譬如，纵联方向高频保护以及纵联差动保护等。

（三）常见模式

一，差动保护，该模式通常是将电力系统正常运行状态当做标准，基于最大负荷下的不平衡差流来实现整定操作。二，距离保护，根据躲过线路末端开路时对应的最小电阻阻抗展开有效的整定作业。三，零序电流保护，若要实现整定操作，则需根据躲过本线路末端接地短路最大零序电流以及躲开线路断路器三相不同时合闸对应的最大零序电流来完成。四，基波零序过电压保护，通常根据处于正常运行状态下的中性点单相电压互感器以及三相电压互感器所对应的最大不平衡电压实现整定工作。

二、继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策分析

（一）煤矿简介

国家能源集团准能黑岱沟露天煤矿位于准格尔煤田中部，是国家“八五”、“九五”计划重点建设项目准格尔项目一期工程煤、电、路三大主体工程之一，是我国自行设计、自行施工的特大型露天煤矿，井田面积50.33平方公里，境内可采原煤储量14.98亿吨，煤层平均厚度30米，属低硫（<0.5）、特低磷（<0.05）、高灰熔点、较高挥发份和较高发热量的长焰煤，发热量平均4600大卡/千克，是优质动力和化工用煤，被称为“绿色煤炭”。黑岱沟露天煤矿原设计生产能力1200万吨/年，1990年开工建设，1996年投入试生产，1999年正式移交生产，2003年以来经过多次扩能改造后，现核定生产能力为3400万吨/年，成为国内单坑产量最大的露天煤矿之一。黑岱沟露天煤矿开采所选用的大型设备都属当今露天采礦业中最先进的采矿设备。2017年被中国煤炭工业协会评为“特级安全高效矿井”。电力系统运行方式是中性点经电阻接地方式，移动站变压等级为35kV变6.3kV和35kV变22kV，移动站主变压器中性点连接方式为一次侧星形连接，二次侧三角形连接，变压器容量为35kV变22kV容量为25000KVA，35kV变6.3kV容量为6300KVA和5000kVA。

（二）存在问题

第一，计算机整点计算运行进程中所存在相关问题。具体来说，计算系统分值系数时，如果难以全面综合考虑分布电源各部自行运行方式，则极易导致分值系数最终计算误差问题的形成。除此之外，另一种情形为基于线性流程开展整定计算工作的时候经常会形成分支系数单体充分计算等各类型情况，在实际操作中，仅仅采用分支轮流开断保护措施，这种解决方式是不可行的，原因是母线进行连接的时候通常难以获得系统中不利运行手段，从而难以针对所存在的不良问题状况及时作出有效应对。就保护装置系统结构内部单体循环进行整定计算的优化安排时，一般较常会发生线路重复开断情况。

第二，分支系数计算进程涉及的一系列问题。极限短路电流运行模式与分支系数电力运行系统之间存在一定的出入，充分表明不存在与继电保护区域动作值相对应的不利运行模式，仅只是一种虚拟的运行模式。由于引入分支系数，导致电流保护延迟区域动作值增大;且电力网络系统运行模式各种各样。计算延时段动作值的时候，纵观实情，其所针对的主要是分支系数，就延时动作继电保护二段以及继电保护三段加之继电保护四段进行整定计算所采用的对应方法较为固定，目前现有的整定计算模式涵盖人工整定计算中某些计算套路，这就表明会在系统计算中融入相关的分支计算内容。中线路单体位置相间电流保护结构充分表明分支系数直接影响着动作电流值，对比之前情况，这一影响趋向于增大。根据整定计算模式中对应的基本计算原则，计算个体段点动作电流，参考可靠系数相关要求查找所存在的误差问题。

第三，断相口电压计算进程出现的相关问题。纵览实际的计算进程，需要就非全向运行过程中出现的振动电气电压量以及电流电压量等内容展开具体计算。针对电压及电流对应电气量实施基础计算时应准确计算正序网段巷口位置处的电压值，基于特殊记号标出发电机母线，要求跟发电机相关的等值电势以及等值阻抗均能够被标注出来，若是电压线路进行制定的位置点处存在有非全相振荡状况，那么能够通过相关叠加原理法的运用，针对正序网段巷口各部开路电压进行合理计算，而后得出具体的相关数值。基于暂态稳定算法的使用，方能计算得出发电机等值阻抗以及发电机等值电势，进而得到所需的预期数值，这主要是因为伴随总部电压基本网络结构的不断改变，发电机等值电势以及发电机等值阻抗随之产生异运行状态，如此一来，在单体网络操作进程中，均需重新整合计算对应的发电机等值电势以及发电机等值阻抗。

第四，查找运行方式中容易出现的相关要点问题。保证整定计算的科学合理性，能够尽可能为灵敏度与对应动作值的校验提供十分有力的参考依据，需将电力系统日常运行进程中所存在的不良运行状态与所处在的不利形势认真查找出来，计算动作值应将最大运行方式当做主要运行模式，同时，仅可采用单体循环式开端保护当做是线路连接点，此外，校验灵敏度时应将结构中最小运行模式合理找寻出来。在此应注意的是，只是运用轮流开断线路保护法通常是难以满足预期计算需求的，立足实际计算角度展开合理化分析，在轮流开断形式应用中，难以找到不良运行方式查找途径。

（三）解决对策

第一，基于参数整定法应用实现科学化修正。就目前的情况来看，纵览整定计算进程，已经标定出原定给予电势增幅数值，这一数值是通过全相振荡线路位置发电机计算来得出的，与此同时，相角差也是这样产生的，在此需确保计算中不会出现误差。在正序网段相口注入的个体单位电流若是处于正常运行过程中，这个时候发电机节点电压效果跟对应的网络结构相互间并不存在必要的联系，需于计算机网络操作的每次运行进程展开科学化的节点电压重算，旨在充分保证计算数值保持稳定状态，合理规避较大误差问题的经常出现。

第二，采用正确手段找寻电力系统运行不正常方式。采用整点算法进行计算的时候，需根据线路中扰动信息，细化明确继电保护开断线路操作流程的整定计算范围，唯有如此，方能在某种程度上将运行不利方式科学准确地找寻出来，此类不利运行方式在基础电力系统中较常存在，出现几率相对较大。

例：箱式变电站低电压保护常会受到其他分支线路故障的影响而出现误动作，所以整定按母线电压可能出现的最低电压整定。

Udz= KUe/Kk

Udz——低电压保护动作值

K——系统正常运行时可能出现的最低电压系数，取0.7

Ue——系统额定电压

Kk——电压互感器变比6300/100

Udz= 0.7×6300/63=70（V）

故低电压保护整定值取70V，动作时限1S。

具体而言，扰动区域主要指的是电力系统任意线路均会在整体系统结构程序处于正常运行状态时候形成一定的对称变化情況，如此产生的变化行为能够与同个体标定线路邻近线路系统结构对应的短路电流产生一系列的水平电流变化问题，最终直接影响到所得整定结果。

第三，有效解决分支系统问题。引入分支系数导致延时继电保护动作值出现误差，主要有两个影响因素，最大短路电流和最小分支系数相对应的系统运行方式之间不一致;分支系数自身就存在计算误差。要想解决这两个问题，需在计算整定继电保护动作值的过程中，不在使用人工整定计算动作值时所引入的分支系数方法，可直接按照电力出现故障时保护测量到电气量的方式计算继电保护的动作值。

例：露天煤矿移动变电站配出柜反时限过电流整定计算。

反时限过电流保护电流定值按可靠躲过线路最大负荷电流。

Ifh.max=1.5Ie=1.5×458=687（A）

Ie—变压器低压侧额定电流。

过电流定值选择为720A。

反时限曲线选择C1，动作时间整定：根据绿皮书396页资料，绕线式电机启动电流持续时间在10-15S，当最大电机按2.5倍的启动电流启动，即I=750A，Ip=687A时，保护动作时间不小于15S。

tp=15[（I/Ip）0.02-1]/0.14=15[（750/687）0.02-1]/0.14=0.188（S）

动作时间取0.2S。

第四，优化确定扰动域。首要任务是预定小数数值，在断开线路以后，应把对应的开断线路当做是中心点，而后向外层线路持续性进发并同时通过已知的短路电流，在认真做好开断操作之后经过短路电流，针对这一短路电流跟之前进行保护的短路电流相互间展开有效的规范化对比，相较这一小数数值，如果交流差值相对较大，则需继续展开向前查找工作，若是所产生的电流差值跟小数数值几乎相同，那么能够判定得出已经到达扰动域标定位置，在此注意，扰动域可谓是通过不小于小数数值的线路来进行构成的。

第五，实现新旧保护装置的逐步更替。煤矿电力系统所采用的保护装置品种是非常繁多的，其中既包括电磁式保护，同时又涵盖有微机保护。其中，电磁式保护装置进行动作的时间相对较长，反映却很慢，这是导致保护越级跳闸问题出现的关键形成原因。基于此，应把各个矿井下配电所已有陈旧的电磁式电流继电器逐步更换为微机保护装置。具体地，微机保护装置整定值范围处在1至100A之间，对应的级差值是0.01A，如此一来针对开关保护定值进行合理调整时，能够做到不进行电流互感器更换便满足相关定值要求。实践证明，微机保护装置产生的误差问题处在相对较小的范围之内，返回系数达到0.9至0.97，该装置精度高且动作执行速度快、返回系数相对较高且整定范围涉及面广、可实现便捷性的定制计算，进而使得电磁式电流继电器自身所具缺点被合理规避，获得有效克服，完成跟上级微机保护装置的良好配合，保障保护动作可靠稳定完成。

例：变压器容量为400kVA，高压侧额定电压为6.3kV;

变压器高压侧额定电流：

Ie = S/（√3×V）=400/（1.732×6.3）≈36.66（A）

继电保护动作电流：

Idz=Kk×Kjx×[Ie/（Kf×Ki）]

Idz——继电保护动作电流

Kk——可靠系数，取1.5

Kjx——接线系数，接相上为1，相差上为√3？

Kf——返回系数，取1

Kk——电流互感器变比？50/5

Idz=1.5×1×[36.66/（10×1）]≈5.4（A）

故过电流保护整定值取6A，动作时限取1S。

三、结语

综上可知，煤矿电力系统的可靠稳定运行直接影响着煤矿日常生产作业的顺利开展，保护装置的选择性及可靠性跟煤矿电力系统经济运行及安全生产是息息相关的，基于此，应重点关注继电保护系统整定计算中所存在的关键问题，采取有效的应对解决措施，全面结合具体的继电保护原理，认真做好继电保护计算工作，针对保护电流与时限实施科学合理化整定，规避越级跳闸事故的形成，推动煤矿电力系统可靠运行，保障煤矿生产工作稳定开展，进而提升整个煤矿的综合实力水平。

参考文献：

[1]周艳华.试论继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策[J].通讯世界，2016，（22）.

[2]張帆.继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策分析[J].科技创新与应用，2016，（36）.

[3]邱季，王长录.继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策[J].科技经济市场，2015，（06）.

[4]钟绮娜.继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策分析[J].科技与企业，2014，（08）.

[5]王毓芳，张治高.继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策[J].中国高新技术企业，2014，（01）.

[6]白杨.继电保护整定计算方法存在的问题与对策[J].山东工业技术，2018，（06）.

[7]王嘉琳.继电保护整定算法现存问题及解决策略探析[J].中国高新技术企业，2016，（22）.

[8]梁晓姣.继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策[J].城市建设理论研究（电子版），2016，（12）.

[9]段献忠，杨增力，程逍.继电保护在线整定和离线整定的定值性能比较[J].电力系统自动化，2015，（29）.

[10]张妍，胡卫东，熊丽霞.发电厂继电保护整定计算系统的应用现状分析[J].江西电力，2012，（36）.

[11]陈仁明，黄稳，王霜.煤矿供电设计与继电保护整定计算示例[M].徐州：中国矿业大学出版社，2013.

（作者单位：国家能源集团准能集团黑岱沟露天煤矿供电队）