继电保护整定计算系统研究

刘洪

国网山西省电力公司阳泉供电公司 山西省 阳泉市 045000

摘要：随着信息与通信技术在继电保护系统中的应用不断加深，基于高度信息开放背景下的在线运检成为了提升继电保护系统运维有效性的新模式。首先论证传统运检的有效性和充分性。围绕继电保护全面实时状态评估和可靠有效运检的目标，提出全景信息开放和在线运检的需求。然后全面梳理评估继电保护状态所需的状态信息集，探讨状态信息集的构成及获取方式，提出基于不同类别状态信息的在线运检方法，从而构建在线运检系统的架构，综合利用状态信息发现继电保护的异常。最后，结合传统运检与在线运检提出继电保护新模式的构想。

关键词：继电保护；整定计算系统；研究

引言

随着智能电网技术的应用范围不断扩大，对智能电网的建设要求也越来越高。在智能电网的建设中，智能变电站是电网建设中重点建设的对象，也是智能电网建设中的关键节点。智能变电站能够通过继电保护分析装置进行电能的分配、转移与传输，并且可以利用继电保护分析装置排查出变电站中的设备故障，避免设备故障波及范围的扩大，因此继电保护分析装置是智能变电站建设中的重要设备。继电保护分析装置能够在不影响设备正常运转的情况下，对故障设备进行切除操作，因此其对电网系统正常运转具有重大意义。

1续电传统模式分析

1.1传统运检模式充分性分析

继电保护的部检具体是以单一间隔内的各个保护功能为单位进行的(母线保护除外)。传统运检模式在部检时：1)能反映单一间隔内加量时本间隔保护功能的好坏，但不能反映相邻间隔加量时本间隔的保护响应情况。2)能反映单一保护元件的状态，但不能反映不同保护元件间的响应配合情况。如主保护动作时后备保护的响应情况和动作时限的校验，以及主后备保护的时序配合。3)通常无法检验出保护原理中的异常。传统运检全检时能较全面地获取继电保护系统的各类状态信息，其中整组传动试验主要从维度2的角度整体评价继电保护的整体功能是否正常，还能通过模拟区外故障校验本间隔保护的选择性。综上所述，传统定检模式虽然能较全面地从两个维度评价继电保护状态，但在较长的时间间隔内不能校验多保护之间是否正常配合，也不能反映保护原理本身的正确性。因此传统运检模式对继电保护系统状态的评价是不充分的。

1.2站控单元设计

站控单元的配置包括状态监测模块、同步对时模块、网络分析记录仪、远动通信装置、操作员兼主机站，其中，状态监测模块负责进行智能告警的决策分析;同步对时模块负责进行同步采样;网络分析记录仪负责进行网络故障的分析记录;远动通信装置负责进行与主站的通信;操作员兼主机站负责进行程序化操作。站控单元的网络采用SNTP、GOOSE与MMS相结合的方式进行设计，网络结构是单星类型的以太网，网速可达100Mbps。配置远动单套主机、电口交换机以及中心交换机实现站控单元的网络通讯^[1]。

2继电保护整定计算系统分析

2.1基于广域自适应电流速断保护的DG下游线路继电保护微电网内DG下游线路故障电流均由系统侧指向负荷侧，DG接入仅仅改变了线路的故障电流水平，因而只需要对保护整定值进行重新整定［19］。为了实现对继电保护故障电流动作阈值的自动调整，针对微网并/离网运行(或DG投切)状态，综合考虑网内故障类型，基于1.4节提出的故障辨识算法，本节提出一种广域自适应过流继电保护动作电流计算方法微网在线运行时由于网内线路发生故障导致系统运行模式发生变化时，通过实时检测微电网并网、离网运行模式及各DG的运行状态，根据式(19)—(25)实时自适应计算出各继电保护装置的阈值，并利用高速通信网络对网内原有继电保护动作电流阈值进行实时更新，结合1.4节提出的故障类型辨识算法，实现对网内故障线路的准确切除^[2]。

2.2DG上游保护动作的仿真验证

为了验证提出的DG上游线路继电保护动作新判据的准确性，基于原有微电网系统模型，在0.2～0.24s时段分别在保护2、保护3和保护5、保护6构成的保护区域A相线路50%处设置接地故障(过渡电阻为300Ω)，分别模拟保护2、保护3区内和区外2种故障。区内发生故障时，保护2、保护3构成的保护区始端和末端测得的同名相正序故障电流分量相位差如图11所示。保护区外发生故障时，保护2、保护3构成的保护区始端和末端测得的同名相正序故障电流分量相位差。

2.3现有集电线路电流保护及分析

继电保护的基本要求是满足可靠性、选择性、速动性和灵敏性，本文据此对集电线路电流保护进行分析。现有集电线路电流保护为三段式电流保护，其整定主要原则：电流I段按本线路末相间故障有足够灵敏度整定，灵敏系数Ksen不小于1.5，时间为0s；电流II段按躲过本线路最大负荷电流整定，时间比电流I段多一个时间阶梯Δt；电流III段可不设置；汇集线路不采用自动重合闸。通过分析可知，电流I段灵敏性过高，而熔断器熔断时间一般为0.1s，风电场集电线路一般多为距离较长的线路，这可能造成集电线路保护与熔断器不配合，导致风机出口处故障与集电线路入口处故障难以区分，容易引起相邻集电线路保护误动，造成大面积脱网事故；电流II段与LVRT时间不配合，电流II段时间比电流I段多一个时间阶梯Δt，集电线路保护在0.3s内动作；当电网发生故障时，要求风电场低电压运行至少保证0.625s，即包括0.5s的后备保护时间和0.125s的保护启动和开关动作的时间

^[3]。

2.4全景信息开放的需求分析

传统运检模式对继电保护状态的评价是不完全的。另外，由于每次定期检验的时间间隔较长，继电保护的状态并不能被实时监控。因此，基于全面且实时评价继电保护系统状态的需求，全景信息开放成为了提升继电保护运检有效性的重要前提。全景信息开放指的是开放所有评价继电保护系统状态所需要的信息。根据继电保护检验规范梳理出继电保护状态信息主要包括两个部分：运行状态信息和设备状态信息。从维度1的角度评价继电保护系统的状态时，需要获取运行状态信息，这部分信息通常由一次系统故障激励继电保护动作而产生，主要涉及到保护装置的动作情况。从维度2的角度出发，则需要获取设备状态信息，这部分信^[4]。

结束语

对大型输电线继电保护装置的自适应调节和增益稳态控制，进行输电线继电保护容错设计，提高输电线继电保护控制能力，从而确保输电线路的安全稳定运行。本文提出基于三型两网理念的大型输电线继电保护容错方法，构建输电线继电保护装置控制的模糊控制模型，建立不同频率状态下的输电线继电保护故障量化特征分析模型，采用负荷的波动性调节方法进行输电线继电保护装置的直流偏置调节，建立三型两网理念下输电线继电保护小扰动反馈调节模型，进行输电线继电保护装置的直流间谐波动抑制，实现容错保护控制。研究得知，该方法进行输电线继电保护装置的容错保护控制的输出稳定性较高，增益较大，分送控制能力较强，具有很好的继电保护性能。

参考文献：

[1]丁保迪,季宇,王永刚,苏剑,魏大钧,陈继开.面向多能互补微网的故障辨识与继电保护算法[J].电力建设,2020,41(04):10-21.

[2]刘琨,黄明辉,李一泉,刘玮,陈桥平,王增超,王育学.智能变电站继电保护在线运检方法研究[J].电力系统保护与控制,2020,48(07):58-65.

[3]刘永祥,田振军,王洪亮,李绪勇,汪战魁.分布式电源不同接入方式对继电保护影响的分析[J].自动化技术与应用,2020,39(03):118-121+125.

[4]刘志刚,王志鹏,张海辉,李能俊,毛艺.基于SVG技术的智能变电站继电保护分析装置设计[J].机械设计与制造工程,2020,49(03):61-65.