孫 冬， 薛 勇

(國網(wǎng)吉林省電力有限公司 通化供電公司,吉林 通化 134001)

0 引言

繼電保護(hù)可靠性的內(nèi)涵包括兩個方面：保護(hù)定值準(zhǔn)確性和保護(hù)裝置穩(wěn)定性。其中，保護(hù)裝置的穩(wěn)定性取決于保護(hù)裝置本身的制造質(zhì)量、保護(hù)回路的設(shè)計、運行、維護(hù)的水平，還可通過態(tài)檢修技術(shù)進(jìn)行提高。而保護(hù)定值的準(zhǔn)確性除了依賴合理的整定計算以外，還需要在線校核技術(shù)的配合。實時的在線校核可以保證在電網(wǎng)運行方式變化的情況下，檢驗保護(hù)整定項(整定值和動作時間)，使定值仍能保持選擇性、靈敏性和速動性。

上世紀(jì)70年代，我國科研人員就開始深入研究繼電保護(hù)定值在線校核技術(shù)[1-3]。當(dāng)前繼電保護(hù)定值在線校核較多應(yīng)用配置在省級較大電網(wǎng)中[4]，主要偏重保護(hù)靈敏度以及距離III段避免過負(fù)荷的校核，對于小地區(qū)的復(fù)雜電網(wǎng)結(jié)構(gòu)并不適用。繼電保護(hù)定值在線校核方法有很多其中基于故障點集的校核方法是以故障點為中心進(jìn)行多項保護(hù)校核，但該方法容易出現(xiàn)遺漏現(xiàn)象；基于綜合定值比較和保護(hù)范圍比較的一二次系統(tǒng)聯(lián)合仿真校核方法在全面校核定值全面性方面有欠缺[5]?；诒Ｗo(hù)重要度的繼電保護(hù)定值在線校核方法，將線路重要度等條件考慮到了校核方法中，但由于線路重要度的情況在地方電網(wǎng)中變化很大導(dǎo)致其不具備適普性[6～8]。圖形系統(tǒng)在繼電保護(hù)定值在線校核的應(yīng)用實現(xiàn)了校驗的可視化，但是復(fù)雜的編程過程阻礙了這種方法的進(jìn)一步發(fā)展[9，10]?；趧討B(tài)短路電流繼電保護(hù)定值在線校核使在線校驗的實時性得以實現(xiàn)，可以更快速地對電網(wǎng)運行方式提出整改方案[11]，更好地解決繼電保護(hù)定值可靠性的問題。本文提出了基于分項綜合指標(biāo)的繼電保護(hù)定值在線校核方法，該方法在國家電網(wǎng)相關(guān)規(guī)程的基礎(chǔ)上[12]，將保護(hù)選擇性、靈敏性和速動性分項校核，統(tǒng)一規(guī)劃，以更好地解決地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，保護(hù)配置繁多的問題，使運行維護(hù)人員能得到直觀的分析結(jié)果和及時的預(yù)警信息。

1 基于分項綜合指標(biāo)的繼電保護(hù)定值在線校核方法

基于分項綜合指標(biāo)的繼電保護(hù)定值在線校核方法是以保護(hù)定值以及保護(hù)的靈敏性、選擇性、速動性是否滿足要求為核心思想，利用分層的思想，依次在系統(tǒng)中維護(hù)保護(hù)裝置所包含的裝置型號、整定項以及保護(hù)原理，從而進(jìn)行定值分享校核，并給出分項校核報告。數(shù)據(jù)來源主要從繼電保護(hù)整定軟件內(nèi)部數(shù)據(jù)(一次設(shè)備電網(wǎng)資源功能位置、一次設(shè)備計算阻抗參數(shù)、支持兩種拓?fù)潢P(guān)系的圖形、保護(hù)模板及實例化保護(hù))和調(diào)度自動化系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)(一次設(shè)備電網(wǎng)資源功能位置、一次設(shè)備計算定額參數(shù)、支持兩種拓?fù)潢P(guān)系的圖形、實行運行方式狀態(tài))中提取，通過定值在線校核功能實現(xiàn)對保護(hù)橫向時間的校核、保護(hù)縱向時序配合的校驗、保護(hù)靈敏度校驗、保護(hù)縱向范圍校驗、保護(hù)速動校驗、保護(hù)整體方案評價校驗、實時定值讀取比較校驗。

在以裝置為保護(hù)單位的地區(qū)電網(wǎng)，保護(hù)整定項是核心，校核的本質(zhì)就是研究整定項與選擇性、靈敏性和速動性之間的關(guān)系，關(guān)系圖如圖1所示。

圖1 整定項與三性之間的關(guān)系圖

每一個整定項都由整定值和動作時間構(gòu)成，保護(hù)的靈敏性取決于定值，速動性則由動作時間決定，保護(hù)的選擇性由整定值和動作時間二者共同影響。保護(hù)的選擇性在裝置層面可以分為本保護(hù)裝置內(nèi)保護(hù)之間的配合以及不同裝置之間保護(hù)的配合兩種關(guān)系。故整定項的校核可細(xì)化為以下4點：

(1)按照保護(hù)速動性要求進(jìn)行校核；

(2)按照保護(hù)靈敏性要求進(jìn)行校核；

(3)同一裝置整定值和整定時間配合時序選擇性校核；

(4)不同裝置之間整定值保護(hù)范圍與整定時間時序的配合保證選擇性校核。

2 分項校核指標(biāo)的設(shè)計

2.1 保護(hù)定值橫向時序校核

橫向時序定值校核是指本裝置內(nèi)的保護(hù)定值和動作時間的配合關(guān)系的校核，應(yīng)該按以下3個角度進(jìn)行校核，分別為：

(1)動作時限應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)；

(2)低時序保護(hù)的時限應(yīng)比高時序時限至少相差一個級差；

(3)對于欠量起動保護(hù)低時序整定值不大于高時序整定值；對于過量起動保護(hù)低時序定值不小于高時序整定值。

2.2 保護(hù)定值縱向時序校核

保護(hù)縱向時序校核是面向相鄰保護(hù)裝置整定項之間的校核，因為電流保護(hù)在地區(qū)電網(wǎng)中被大量應(yīng)用，這里以電流保護(hù)為例，對電流II段保護(hù)需要與相鄰線路的I段相配合，即不同裝置之間的配合，所以需要II段保護(hù)定值具有一定的延時，故其定值由延時和相鄰I段保護(hù)時間決定?？偟膩碚f，校核的保護(hù)時限應(yīng)大出與其配合的保護(hù)時限至少一個級差。

圖2 保護(hù)定值縱向時序校核流程

2.3 保護(hù)定值靈敏度校核

靈敏度是指保護(hù)裝置對于保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或異常狀態(tài)的反應(yīng)能力，通常使用靈敏系數(shù)Ksen表示，其數(shù)值由故障量和整定值所決定。保護(hù)靈敏度校核的流程如圖3所示。

圖3 保護(hù)定值靈敏度校核流程

靈敏度系數(shù)在一定程度內(nèi)越高越好，可以降低故障對電網(wǎng)帶來的損害，使得電網(wǎng)可靠性提高，但在此基礎(chǔ)之上必須規(guī)定下限值，使其保證在故障時穩(wěn)定動作。對于成套保護(hù)裝置，對于靈敏度有要求的保護(hù)都配有測量元件。裝置內(nèi)對于閉鎖元件靈敏度要求最高，測量元件的要求最低。對于電流III段保護(hù)，方向閉鎖元件的靈敏度要求要大于2，其他測量元件的靈敏度要求在1.3～1.5之間。不同的運行方式，靈敏度計算結(jié)果也不同，一般選擇大于最大負(fù)荷電流的運行方式來校核靈敏度。

2.4 保護(hù)定值速動性校核

在保護(hù)整定方案的設(shè)計時，為滿足選擇性的要求，在整定某些保護(hù)時需要設(shè)置延時，但延時過長又會給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來影響，所以需要對保護(hù)速動性進(jìn)行校核。具體方法是先根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣泳€和被保護(hù)設(shè)備的狀況事先確定保護(hù)速動性標(biāo)準(zhǔn)，然后將整定后的時限與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，進(jìn)行速動性校驗。

2.5 保護(hù)定值縱向保護(hù)范圍的校核

縱向保護(hù)范圍的校核主要針對不同線路之間的保護(hù)，校核其是否滿足選擇性的要求，這是通過定值反驗證保護(hù)范圍的校核方法。

裝置的各時序保護(hù)選擇性保護(hù)范圍校核，應(yīng)從3個角度進(jìn)行校核：

(1)對于I段保護(hù)應(yīng)當(dāng)單獨校核最小保護(hù)范圍和最大保護(hù)范圍，看其是否滿足要求；

(2)對于后備段保護(hù)，應(yīng)計算保護(hù)定值的保護(hù)范圍是否延伸到相鄰設(shè)備，看其是否滿足要求；

(3)對于后備段保護(hù)，首先根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)確立配合關(guān)系，通過配合關(guān)系確定各保護(hù)裝置之間應(yīng)配合的整定項，然后通過計算，按照整定保護(hù)范圍小于配合保護(hù)范圍的原則，判斷保護(hù)范圍是否正確，其中對于保護(hù)范圍的計算是關(guān)鍵。定值縱向保護(hù)范圍校核的流程如圖4所示。

圖4 縱向保護(hù)范圍校核流程

2.6 保護(hù)整體方案的校核

保護(hù)整定方案校核是對保護(hù)出口、死區(qū)，配合時序以及速動性校核告警信息等進(jìn)行綜合性校核的過程。

對整體方案的校核是對保護(hù)間配合關(guān)系的全面校核，結(jié)合地區(qū)實際保護(hù)整定方案的要求，涉及到的方面有保護(hù)項、保護(hù)范圍顯示、保護(hù)是否存在死區(qū)、與相鄰保護(hù)配合范圍是否滿足要求、是否存在保護(hù)誤動或拒動的可能。

3 實際應(yīng)用

根據(jù)上述方法研發(fā)的地區(qū)電網(wǎng)保護(hù)定值在線校核與預(yù)警系統(tǒng)在通化地區(qū)應(yīng)用，該系統(tǒng)基于Oracle數(shù)據(jù)庫平臺，使用Delphi語言開發(fā)，具有3層軟件體系結(jié)構(gòu)，并具有針對地區(qū)電網(wǎng)的故障計算、整定計算、在線校核等功能?，F(xiàn)以實際的校核結(jié)果為例說明。

如圖5所示為該系統(tǒng)的局部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，待校核線路設(shè)為L1，校核保護(hù)為電流保護(hù)。在校核過程中，根據(jù)分項指標(biāo)校核方法，首先使用合理的定值進(jìn)行校核，再修改定值進(jìn)行第2次校核，2次結(jié)果進(jìn)行對比，查看是否可以校核正確。

圖5 通化電網(wǎng)局部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

首先對L1進(jìn)行橫向時間校核，定值正常時，L1的II段過電流整定值標(biāo)幺值為0.063 A時的動作時間為0.3 s，II段過電流整定值標(biāo)幺值為0.001 A時的動作時間為0.6 s。而定值異常時II段過電流整定值標(biāo)幺值為0.063 A時的動作時間為0.3 s，II段過電流整定值標(biāo)幺值為0.065 5 A時的動作時間為0.5 s。橫向時序校核的結(jié)果如表1所示。

表1 橫向時序校核結(jié)果顯示

結(jié)果分析：時序校核配合不合格：II段低延時：0.3 s，Ⅲ段高延時0.5 s，高段時間不滿足大于至少一個時間級差0.3 s，不符合靈敏性要求；保護(hù)定值配合校核不合格：II段低定值：0.063，Ⅲ段高定值：0.0655，低段保護(hù)定值小于高段序保護(hù)定值，選擇性不滿足要求。

接下來對線路L2進(jìn)行縱向保護(hù)范圍校核，該線路配置電流I段保護(hù)，其定值二次值為200 A，是正確保護(hù)定值，其保護(hù)范圍為線路全長的93.7%。修改定值為220 A，校核結(jié)果不合格，如表2所示。

表2 縱向保護(hù)范圍校核結(jié)果顯示

結(jié)果分析：整定保護(hù)無保護(hù)范圍，保護(hù)不起作用。

通化地區(qū)電網(wǎng)統(tǒng)計有317條線路，配有電流保護(hù)、距離保護(hù)等。以該地區(qū)總整定方案為依據(jù)，對地區(qū)中配置的相關(guān)待校核保護(hù)進(jìn)行重新核算，其中橫向、縱向時序校核時間分別為8 s和7.2 s，保護(hù)靈敏度和速動性校核時間分別為7 s和 6.5 s，縱向保護(hù)范圍校核和保護(hù)整體方案校核時間分別為45 s和97 s(與電網(wǎng)復(fù)雜程度有關(guān))。根據(jù)數(shù)據(jù)采集源和國家電網(wǎng)的相關(guān)規(guī)程規(guī)定，運用該方法進(jìn)行在線校核的時間大大縮短，校核效率大大提高。

4 結(jié)論

本文提出的基于分項綜合指標(biāo)的繼電保護(hù)在線校核方法是針對地區(qū)電網(wǎng)，將保護(hù)選擇性、靈敏性和速動性獨立校核，最后統(tǒng)一比較，校核結(jié)果顯示直觀，易懂，可以及時發(fā)現(xiàn)定值存在的問題。運用該方法設(shè)計的校核系統(tǒng)已成功應(yīng)用于通化地區(qū)電網(wǎng)的繼電保護(hù)在線校核業(yè)務(wù)中，對該地區(qū)的定值校核結(jié)果準(zhǔn)確，且運行維護(hù)人員所進(jìn)行的操作步驟大大減少，不僅提高了校核效率，同時減輕了工作人員的工作負(fù)擔(dān)，取得了較好的成效。

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