戴海燕

摘要：本文通過(guò)繼電保護(hù)整定計(jì)算中運(yùn)行方式的分析，建立模型，提出了耦合度的選擇方法和實(shí)現(xiàn)的步驟，可以縮小選擇運(yùn)行方式的范圍，并能提高整定計(jì)算的工作效率。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù) ?運(yùn)行方式 ?運(yùn)行方法 ?步驟

確定電力系統(tǒng)運(yùn)行方式是繼電保護(hù)整定計(jì)算的先決條件。在電力系統(tǒng)的實(shí)際操作中，確定下來(lái)的定值是不能頻繁改動(dòng)的，所以定值需要能夠適應(yīng)系統(tǒng)的各種運(yùn)行方式。因此在整定計(jì)算過(guò)程中，要得到正確合理的定值需要考慮各種可能的運(yùn)行方式，并在這些運(yùn)行方式下取得相應(yīng)的計(jì)算量。

但是，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不斷變化，電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式變得越來(lái)越多，對(duì)所有可能的電力系統(tǒng)運(yùn)行方式進(jìn)行整定值計(jì)算存在計(jì)算量大、消耗時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。如何從復(fù)雜的系統(tǒng)運(yùn)行方式中選擇具有代表性的系統(tǒng)運(yùn)行方式進(jìn)行整定值計(jì)算并保證結(jié)果恰當(dāng)合理，是繼電保護(hù)整定值計(jì)算人員和繼電保護(hù)整定值計(jì)算軟件編制人員面臨的新任務(wù)。

本文針對(duì)傳統(tǒng)選擇方法的缺點(diǎn)提出了一種基于耦合度的選擇方法。此方法可以縮小運(yùn)行方式的選擇范圍，解決了繼電保護(hù)整定值計(jì)算中運(yùn)行方式的選擇問(wèn)題。只有對(duì)繼電保護(hù)的定值確定正確性，才能使其準(zhǔn)確動(dòng)作的發(fā)揮自身的技術(shù)性。在整定計(jì)算中，各種不同的繼電保護(hù)原理都被要求滿(mǎn)足運(yùn)行方式的選擇和靈敏性，所以要經(jīng)過(guò)分析選擇作為計(jì)算依據(jù)的運(yùn)行方式。在實(shí)際的運(yùn)行中電網(wǎng)的運(yùn)行方式是多樣的，而在整定計(jì)算各故障電流時(shí)使用的運(yùn)行方式會(huì)比實(shí)際中的要極端，所以整定計(jì)算中，運(yùn)行方式的選擇缺乏全面性及合理性。

1 運(yùn)行方式的分析

經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)際的電網(wǎng)中運(yùn)行方式和整定計(jì)算時(shí)選擇的運(yùn)行方式進(jìn)行研究得出，整定計(jì)算采用的運(yùn)行方式可以分為電網(wǎng)的供電方式、廠(chǎng)站大小的方式以及設(shè)備檢修。

電網(wǎng)的供電方式指無(wú)需考慮廠(chǎng)站中設(shè)備的運(yùn)行情況，只在意輸電線(xiàn)路在電網(wǎng)中的運(yùn)行情況。因?yàn)殡娋W(wǎng)的供電方式不分大小，對(duì)縮小運(yùn)行方式起到關(guān)鍵性作用。環(huán)網(wǎng)運(yùn)行型的電網(wǎng)中的供電方式是指線(xiàn)路的停用;分區(qū)運(yùn)行型的電網(wǎng)中的供電方式是指高電壓等級(jí)為低電壓等級(jí)的供電，而分區(qū)運(yùn)行型的電網(wǎng)普遍是開(kāi)環(huán)運(yùn)行，即廠(chǎng)站的某一刻只由一個(gè)高電壓等級(jí)供電，不同的高電壓等級(jí)供電就有不一樣的供電方式。

廠(chǎng)站大小方式指無(wú)需考慮進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)運(yùn)行情況，只在意變電所、發(fā)電廠(chǎng)的內(nèi)部設(shè)備的大小運(yùn)行方式。設(shè)置大運(yùn)行方式是把所有的設(shè)備運(yùn)行，外接的電源和變壓器接地方式也都按最大方式運(yùn)行，如果只有一臺(tái)主變接地，可以選擇小的零序阻抗接地。反之，設(shè)置小運(yùn)行方式是停運(yùn)部分設(shè)備，如果有兩臺(tái)主變，停運(yùn)大的，外接的電源和變壓器接地方式也都按最小方式運(yùn)行，小的電源停運(yùn)，選擇大的零序阻抗接地。

電網(wǎng)的供電方式和廠(chǎng)站大小方式即構(gòu)成了電網(wǎng)中的各種實(shí)際運(yùn)行方式，但因?yàn)檎ㄓ?jì)算使用的電氣量是通過(guò)極端方式得到的，所以在普遍的運(yùn)行方式下應(yīng)再按一定的規(guī)則檢修掉一些設(shè)備?？s小計(jì)算的范圍，增加計(jì)算的可靠性。

2 運(yùn)行方式選擇的方法

采用合理的編制程序，通過(guò)計(jì)算機(jī)把各種運(yùn)行方式結(jié)果組合出來(lái)，從中選取適合的運(yùn)行方式，這樣不僅會(huì)提高整定的工作效率，還可以提升保護(hù)裝置的性能。從理論方面來(lái)講，整定的線(xiàn)路包含n個(gè)元件時(shí)，運(yùn)行可能方式有C■■+C■■種。盡管計(jì)算機(jī)高速，但數(shù)目驚人，工作量大。根據(jù)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，某些元件變更運(yùn)行方式對(duì)故障電流僅有很小的影響，可以在整定計(jì)算中忽略。因此，選取影響較大的、排除較小的運(yùn)行方式，可以保證整定計(jì)算的可信度。而判定運(yùn)行方式對(duì)故障電流的影響依據(jù)是關(guān)鍵。

2.1 建立模型。建立節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣模型對(duì)運(yùn)行方式進(jìn)行分析。因節(jié)點(diǎn)矩陣模型在計(jì)算過(guò)程中的節(jié)點(diǎn)是直接截取并重復(fù)性高，計(jì)算便捷。在整定計(jì)算中還應(yīng)考慮到投入支路及斷開(kāi)后的相鄰支路的系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)矩陣會(huì)隨著電力系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)變更而變化，處理此種變化的方法有：第一，直接修復(fù)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)矩陣，再根據(jù)新節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的方程計(jì)算所需的電路。第二，用補(bǔ)償和局部修正節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)矩陣，再計(jì)算變化后的網(wǎng)絡(luò)情況。而對(duì)改變一般的線(xiàn)路運(yùn)行方式可以采用支路的追加進(jìn)行修正。

計(jì)算電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的方程是：U=Z*I，Z表示n階方陣。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)i和j間追加支路，阻抗矩陣為Z，各個(gè)元素都會(huì)隨之產(chǎn)生變化。依據(jù)支路追加計(jì)算方法，若計(jì)算中斷開(kāi)一條支路，則追加同值的負(fù)阻抗支路進(jìn)行處理。即斷開(kāi)支路是R+jx，追加同值的負(fù)阻為-R-jx。如果電力網(wǎng)絡(luò)中的Lij線(xiàn)路斷開(kāi)，矩陣Z變成Z，追加的阻抗支路為Zij，而Z中各元素均有變化。

2.2 運(yùn)行方式的變化對(duì)故障電流造成的影響。運(yùn)行方式的變化對(duì)零序電流的定值影響大，使整定計(jì)算的配合困難。當(dāng)電力網(wǎng)絡(luò)的元件運(yùn)行發(fā)生變化，阻抗矩陣也隨之從Z變成Z，假設(shè)發(fā)生兩相接地故障產(chǎn)生零序電流，分析零序電流在支路中的分量大小。則任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)的零序分量為：UI（0）=Zif（0）·If（0），而任意支路的零序分量為：Iij（0）=■=■·I■，U是故障處電壓，由阻抗矩陣與源節(jié)點(diǎn)的電流得出。從式中可以看出，當(dāng)運(yùn)行方式有變化時(shí)，即某一條線(xiàn)路的斷開(kāi)會(huì)使阻抗矩陣中的各元素產(chǎn)生變化，并使等值阻抗也發(fā)生變化，最終引起支路的零序電流分量的變化。

2.3 提出耦合度。耦合度是指保護(hù)元件和各元件間相關(guān)程度的量。以上分析得知，電流的變化是由阻抗發(fā)生變化引起的，而阻抗矩陣中各元素對(duì)電流的大小變化所起作用不同。如果阻抗代替電流變化元素，計(jì)算電流變化的過(guò)程就變成了計(jì)算阻抗變化，而阻抗變化可以由阻抗矩陣中得出，計(jì)算過(guò)程就簡(jiǎn)單了。自阻抗是在短路電流的計(jì)算中重要的量，與零序電流的變化基本一致。所以稱(chēng)保護(hù)元件與各元件之間的耦合關(guān)系程度為耦合度，耦合度的值為0-1，越大表示越強(qiáng)的耦合關(guān)系。其他元件改變運(yùn)行方式時(shí)對(duì)保護(hù)的線(xiàn)路產(chǎn)生的短路電流影響大小也可用耦合度表示，越大表示耦合度強(qiáng)，小表示耦合度弱。這種方法的判斷只需要原始阻抗矩陣中的元素，在整定計(jì)算時(shí)，可以先確定耦合度再選擇運(yùn)行方式。也可以列出運(yùn)行方式的總數(shù)，按耦合度大小依次運(yùn)行。這種操作既簡(jiǎn)單又實(shí)用，避免了計(jì)算的復(fù)雜化。

3 實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式選擇的步驟

3.1 運(yùn)行方式選擇的內(nèi)容。通過(guò)耦合度分析，保護(hù)元件和其他元件間的關(guān)系程度衡量以p表示，設(shè)定閥值為a，當(dāng)p大于a時(shí)，就需要參與投入或者斷開(kāi)的組合運(yùn)行方式;當(dāng)p小于a時(shí)，該元件可以不參與運(yùn)行方式組合。如要控制元件數(shù)目，可設(shè)定限值N，依據(jù)分析，把p按大小列出，選大的元件。確定參與的元件，即集合A，此集合內(nèi)參與運(yùn)行方式的元件對(duì)故障電流的影響大，需考慮到運(yùn)行方式在許可范圍內(nèi)的變化。

另外運(yùn)行方式的組合原則還應(yīng)遵守：第一，保護(hù)端的相鄰節(jié)點(diǎn)應(yīng)進(jìn)入集合A;第二，某些元件不能停運(yùn)的，即便在集合A中，也不考慮變化運(yùn)行方式;第三，某些元件停運(yùn)會(huì)影響其他的運(yùn)行，即便不在集合A中，也應(yīng)考慮變化運(yùn)行方式;第四，按運(yùn)行部門(mén)的規(guī)定最大最小的參與運(yùn)行方式組合，不具體到機(jī)組和變壓器。

3.2 運(yùn)行方式選擇的流程。運(yùn)行方式的過(guò)程有：第一，分析保護(hù)元件和各元件間的耦合度;第二，按網(wǎng)絡(luò)狀況確定閥值a和N的大小，以獲得A;第三，修正A，確定其適合的運(yùn)行方式。計(jì)算步驟為：發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)-確定耦合度-根據(jù)p、N得出A-修正元件-選擇運(yùn)行方式-計(jì)算出整定計(jì)算參數(shù)。對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較，選取最終的參數(shù)，記錄適應(yīng)的運(yùn)行方式。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文探討了繼電保護(hù)整定計(jì)算中運(yùn)行方式的選擇分析，提出了耦合度的運(yùn)行方式選擇方法。降低了整定計(jì)算的復(fù)雜化，縮小了運(yùn)行方式的范圍，從而提高整定計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

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