探讨继电保护整定中的短路电流计算问题

作者：姚瑶 王斯妤 肖鹏 汪泓 来源：《科学与财富》2020年第33期

摘 要：面临着时代的不断进步，我国经济的发展离不开电力的供应，因此，供电安全变得尤为重要。随着电力企业的不断发展，继电保护工作在电力企业的工作中起到了重要作用，通过继电保护工作，实现了高效稳定的电流输出，并确保电力系统能够安全稳定的运行，为电力系统的运行环境提供有利保障。 关键词：继电保护;短路电流;计算 引言

近年来，随着微机保护的普及，又提出了自适应电流保护作用来提高保护的灵敏性.但是，在系统运行方式变化较大的情况下，自适应保护也难以解决电流保护灵敏性低的缺点，针对以上问题，本文提出大保护范围电流保护原理及装置的设计方案，可以大大提高电流保护的灵敏性.

1、线路继电保护配置现状及存在的问题

目前，线路继电保护的典型配置一般为阶段式时限配合的电流保护、电压闭锁电流保护和距离保护。通过定值、时限的配合来获得选择性，从原理上决定了线路中仅有部分区段中的故障能够被无延时地快速切除，其余部分的故障则要经0.3～0.5s或更长的延时后才能切除，使故障有较长的持续时间？但阶段式电流保护存在着灵敏度低？动作性能受运行方式影响大等缺点。就其实质而言，阶段式电流保护实际上是通过牺牲灵敏性和速动性来换取选择性的。这就造成了低电压等级的线路保护可能没有灵敏度，并且后备保护时间较长，上、下级保护不能很好配合等一系列的问题。

2、继电保护整定系统的功能实现

通过软件程序的开发和实现，为用户提供更多的拓展功能，充分发挥编程语言类的逻辑控制功能，同时利用强大的计算系统，使用户能够根据自己的实际需求来制定解决方案，虽然IPLAN语言是一种解释性语言，但是计算机工作在PSS/E中完成的，因此继电保护整定程序的总体性能不会受到影响。在程序的应用中，应该注重各环节支路的轮断计算，在采用递归的方法进行计算时，主要具有简单、易操作的特点，但是由于函数的调用层次比较多，导致速度缓慢。而应用非递归的方法会使速度比较快，但也比较晦涩[1]。 3、继电保护整定中的短路电流计算

3.1、装设弱反馈逻辑

在配电网配有分布式电源的系统中，分布式电源侧产生的短路电流相对较小，可能导致保护元件的信息反馈幅度过小甚至无法反馈，从而影响电网继电保护。安装在分布式电源这一侧的弱反馈逻辑相当于一个信号放大器。在接收到短路电流信息后，可以将其反馈为强信号。作为一个信息中继站，附加的弱反馈逻辑截获原始信息并进行反馈。但是这样会导致原本可启动保护元件的微弱短路電流不能直接到达最终的信息接收点。弱反馈逻辑安装后，如果安装侧的故障检测元件工作，则说明这里的网络系统有故障，否则这里没有故障。如果从非安装侧接收到允许信号，则表示非安装侧的背面没有故障。 3.2、网络拓扑模块的设计

在网络拓扑模块的设计中，应该充分发挥系统的主界面的作用，同时注重以下功能的开发。1）为继电保护整定短路电流计算提供标准的网络拓扑绘制。通过基础的元器件作为绘图的单元电气接线图，其中包括系统的母线、变压器、线路以及负荷元件等，同时对这些图元实现多元化的操作，例如实现便捷的旋转、删除、添加和移动等多元化的功能。2）确保网络拓扑模块的设计具备全屏动态的缩放功能，同时满足屏幕漫游的功能，在对鹰眼功能的实现时，能够实现随时查看整个网络系统中的概况。3）需要网络拓扑模块设计中在理论上可以实现无限大的网络绘制和打印功能。确保网络拓扑系统能够允许用户绘制大规模的网络图，并可以将网络图氛围多个小图，以便于更好的进行修改。4）在网络拓扑模块的设计时，需要其具备母线分裂与合并的能力，并能够直接通过图形来实现这一系列的操作功能。5）系统支持子系统功能。一旦设定子系统后，程序窗口中将只显示当前子系统中的元件。数据前端功能：将访问PSS/E数据的复杂性隐藏起来，用户可直接从图形上查询元件电气参数。系统的集成功能：其他模块都无缝地集成进绘图模块，用户可以方便地在图形界面上进行短路、整定等各项操作[2]。

3.3、变压器组对的整定计算

在整定的过程中，主要是面向的继电保护，就整定电源侧的馈供线继电保护，要保证整个线路具备较强的灵敏度，同时也要能够实现对变压器内部的有效保护。在实际的工作中，需要对零序iv段的线路进行设定，对相间距离和接地距离加以明确。在整定时，要注意科学避开下一级的电压母线，应停用受电侧的线路保护，除此之外，还应该停用线路两侧的受电保护。将系统设置为双线馈供，就能解环运行馈电线路。将终端打开，并构建母联的运行方式。将馈电线路重合闸设置成两种方式，一种是单相故障，具体是跳三相和合三相。另外一种则是相间故障，同样也是跳三相，但是不会重合，也可以将其称作是三相合一的重合闸方式。这种整定方式在实际运行时比较简单，运行过程也非常方便。无论采用哪一种方式，电源侧的馈电线路都能与联络线路实现良好配合。两个馈供线路的故障是互不影响的。为了能够方便供电，也会采取自切投入重合闸的操作[3]。

3.4、等值网络的设计

在较大的电力系统中，由于所管辖的区域划分和研究对象的侧重需求，需要对研究系统以外的部分进行等值，因此资源保留研究系统和一些边界节点，才能更好的发挥短路电流计算效果，并实现等值电流，等值接地之路和等值线路的计算。在实际的应用过程中，也可以对网络等值采取简化处理，对于我国目前的电网编制来说，每年的短路容量以及等值阻抗都需要进行电网之间的数据交流。通过等值网络模块的设计，可以实现自动生成短路容量以及等值阻抗的效果，利用自动系统对每一条母线的三相短路进行计算，从而得出母线段路电流的倒数，这也是正序的等值阻抗计算结果。在对母线进行单项短路的计算时，需要对故障木星的零序等值阻抗进行计算[4]。

3.5、变电站间隔层的继电保护

对间隔层设置继电保护装置，也就是在变电站的继电保护系统中应用双重化装置，这是一个集中设置后备保护的过程。在后备保护系统的作用下，展开集中的配置活动。后备保护系统的作用是为变电站提供后背设备，另外还能提供开关失灵保护。除此之外保护作用还涉及到相邻范围内的相连电路和对端母线。将后备电流作为基础内容，正确诊断电网的运行问题，同时也准确诊断电网中存在的实际问题。专门针对电网存在的跳闸现象提出有效地解决对策。在全站的外部电压中集中装配等级。对应用的技术加以科学地调整。良好适应电网的实际运行情况，能够较好对应电网的实际功能。以电网的实际运行情况为基础依据，陈列几种电网的运行方案，全面分析站内电网的实际情况，从而在方案中选择出最佳的一套，以较好实现对变电站的继电保护[5]。 结束语

由于技术的进步，电力系统的短路故障和其他较为复杂的故障都伴随着复杂的电磁和极端过程，通过对电力系统继电保护整定短路电流计算的问题进行分析和研究，构建完整的短路电流和故障计算策略，从而提高电力系统的安全运行。 参考文献：

[1]程宝芳.钢铁厂10kV线路继电保护配置分析[J].山西冶金，2019，42（03）：188-190. [2]黄毓瑄.基于Matlab软件的水电站继电保护仿真研究[J].黑龙江水利科技，2019，47（06）：61-64.

[3]张峰.基于微机综合保护装置的继电保护改造[J].合成技术及应用，2019，34（02）：60-64.

[4]廖鹉嘉.配电自动化与继电保护配合的配电网故障处理探究[J].低碳世界，2019，9（06）：79-80.

[5]周国平.发电机复压过流保护计算方法探讨[J].自动化应用，2019，（06）：133-134. （江苏方天电力技术有限公司 江苏 南京 211102）