继电保护整定技术在智能电网供配电系统中的应用

山东黄金电力有限公司 朱胜强

电力系统运行期间产生故障的概率很大，继电保护装置是维持电力系统安全稳定运行的第一道防线。现今，电力企业高度重视供电与配电之间的稳定与平衡，电网对继电保护的要求越来越高。随着科技进步，计算机软件逐步代替手工进行继电保护整定计算，提高了继电保护整定计算的效率，并在智能电网中起着关键的作用，其是智能电网发展的一大趋势。本文主要阐述继电保护整定技术在智能电网中的应用。

目前，我国仍使用传统的电力能源为主，供配电系统的结构比较复杂，供配电中的继电保护在维持供配的稳定与平衡的同时，还能节省电力成本。通常情况下，继电保护是以电网的短路电流为基础，并按照一定的计算原则对电流赋值，继电保护根据值的大小来决定是否进行。赋值保护的弊端在于精准度较低，导致大面积停电的情况时有发生，对居民生产生活和供电可靠稳定产生一定影响。所以，智能电网的供配电应严格计算短路电流、精准修复误差，极大程度保障用电设备的安全运行。

1 继电保护整定技术

为了安全稳定的运行继电保护装置，工作人员务必对继电保护装置的制造程序、整定计算、运行安全和机件设计等综合考虑、全面科学设计，其中继电保护整定计算是重中之重。随着电网规模不断扩大，计算定值保护的方法也随之更新；但不变的是计算人员仍要掌握基本的整定计算原理，在分析电力系统运行结构和电力保护要求的前期下，使用科学的计算手段。在众多整定计算方法中，序分量法和相分量法应用的最为广泛。另外，计算工作人员在遵守整定计算原则的基础上，精准确定合理适用的计算举措。例如，可以先使用相分量法对电气量进行计算，根据故障产生的电气量和前一步的结果继续对保护整定值进行求证，最终得到相应的结果。以下五大模块组成了继电保护整定系统。

1.1 CPU模块

CPU（central processing unit）是电力继电保护的核心部件，它具有识别判断和筛选功能，可以识别系统的供电图并对需要的参数进行筛选，得到特性曲线；根据处理技术标准展开进一步优化，按整定的具体规则和核校规则进行数据的具体处理。

1.2 属性图数据库模块

在继电保护整定系统中，将整定转化出的数据和信息进行科学合理的规划编辑，即可构建一个数据库，该数据库储存着电力系统的信息与信息间的关系，包含大量的数据，且可根据需要及时准确的查找、筛选出各时间段所有类型的数据。

1.3 整定规则模块

此模块是结合供配电网络结构模式进行的，在具体的供配电网络系统中，事先梳理好各种能影响整定计算的因素，并反复不断的优化调整，确保形成的整定规则是准确恰当的；在前述步骤的基础上搭建各种处理程序，最终保证整体上的整定设计更加科学合理。

1.4 整定计算模块

供配电系统的图种类繁多，相应的整定方法也大有不同。全自动计算方式是目前大多数整定计算所使用的，工作人员只需要把供电系统图制作好，选取分析各部件技术参数，其最大的优势是在过程中没有人工干预，借助参数实现科学合理的自动化计算，极大程度上避免人工计算造成的错误情况；同时，还有半自动的计算方式，有机结合人工与自动化计算，即在需要人工指定配点和参数失配的情况下完成，计算机完成剩余部分参数的计算。计算系统的结果会与半自动计算结果对照比较，避免人工计算错误结果的发生。全人工计算则是采用网络人工问答形式，将每步结果显示在屏幕上，工作人员根据具体情况进行人工干预。

1.5 电网拓扑图模块

电网拓扑是内部镶嵌机械和电子绘图软件包的电网绘图工具。其能根据具体的绘图需求，借助动态模块将具体的线路与断路器立体显示出来，形成的网络拓扑图结构是立体化全方位的，可有效实现一次网络与二次网络的重复制图。模块以此形式构建完成，可使用户的交互体验更丰富，便于更好的设计整定方案。

2 继电保护整定计算中存在的问题

2.1 难以确定对电力系统最有利的运行方式

为确定动作值和校验灵敏度，应先找寻确定对电力系统最不利的运行方式。其中，将继电保护所处母线的关联线路进行轮流的断开是最常用的确定电力系统运行最小方式的方法。但是，这只针对大多数情况而言，对于少部分的特殊情况，上述方法难以行之有效的确定最不利的电力系统运行方式。

2.2 非全相震荡正序网断相口的电压问题

在非全相状态下线路运行过程中，电力系统会产生一定的震荡，因此在整定计算时必须充分考虑震荡影响电流的电气量。应事先记录好正序网断相口处的开路电压值与计算系统的母线的阻抗等值。此方法的不足之处在于受到的干扰因素较多，网络操作环境变化、网络结构改变都会影响到计算方法，此时必须要更新整定值。

2.3 重复断开同一段线路

使用计算机来计算继电保护整定值时，循环保护的线性流程通常被采用。循环保护所触发的机制会导致整定计算时多次重复断开同一条线路的多次冲段；同时，这种重复的断开在继电保护延时段动作值计算时也经常发生。

2.4 分支系数计算中的问题

当电力分支系数运行跟极限短路电流运行出现差别时，意味着此时无继电保护区域处于虚拟的运行状态，其动作值对应的模式是不利运行的。电力网络系统的运行模式多样化，且分支系数的存在，会增加电流保护延迟区域动作值。所以，分支系数是在何种情况下被电源运行模式所影响，这个问题很难准确的去分析评价。

3 智能电网与继电保护装置技术分析

我国的智能电网是在能源专家吴建东提出的互动电网基础上发展起来的，它基于开放的互联模式信息并通过相应的网络管理系统和数字设备实现。智能电网可分级调度和管理电力生产、输送、供应、使用过程，并不断反馈信息，来完善电力设施体系的效能，实现我国电力系统产业价值的高效利用和管理模式的思想转变，便于最大化的使用能源。

智能电网的最大特点是根据用户所需的电量不断进行改善，降低供配电过程中发生故障的概率。它基本流程是通过相应的计量系统和动态判别模式，优先化选择发电和用电设备功率，优化负荷平衡；并通过智能电网中的信息交互，有效保证电网的安全运行。在数据的采集过程中，因为电流互感器饱和等现象会使电网继电器保护装置产生一定的差动。建立在传统的继电保护配置基础之上的智能电网，同时还具备相应的GOOSE网传输跳闸命令和启动失灵、重新合闸等功能。

4 继电保护整定计算方法的改善措施与具体应用

4.1 找出最不利的电力系统运行方式

实施继电保护整定计算要开断相关的线路，过程中要找出开断线路形成扰动域的情况，即把继电保护整定值范围值确定好，就可以发现最不稳定的电力系统运行方式。为明确扰动域，可以采取以下方式，先设定一个小数，如果某线路存在开断问题，就以此线路作为新的圆心，对经同一层线路保护的短路电流按由内而外的顺序进行计算，并将开断前后流经继电保护的短路电流进行比较。如果所得差值大于这个小数，应继续向外查找；如果跟此小数非常近似，表明此时保护处于扰动域边界。

4.2 丰富接口方式

软件接口方式多种多样，若接口方式相对单一，会影响与外界的联系，使软件数据封闭单一，因此必须将接口方式丰富充盈起来。随着科技的发展，各类信息量不断增加，冗杂繁多交错，基于此对软件的设计，应充分发挥其可查询的功能，帮助用户快速便捷掌握最新的消息，优化用户体验。

4.3 创新继电保护整定计算方法

为了最准确有效的得到继电保护整定计算的结果，应及时更新相关的整定计算软件，同时严格测试和准确分析软件运行过程，使各计算程序的开发得到科学保障，最终确保得到的计算结果准确无误。例如，在使用网络等值法计算保护整定值的过程中，所有的线路都会存在一个相同的问题，问题往往出现在无缘双端口网络图线路上，此时会直接引发电力系统局部震荡甚至两侧节点的端口松动。所以，在设置继电保护装置时，要把正序网络设置成双端口（无源）网络。

4.4 减少重复断开同一线路的方法

应按照开断线路的循环计算继电保护整定值，合理的调整继电保护整定计算顺序，有效减少重复开断同一线路问题。