探究电厂继电保护定值整定系统的研究与开发

探究电厂继电保护定值整定系统的研究与开发

姜贺南 徐兴夫

华能吉林发电有限公司九台电厂 吉林 长春 130501

摘要：目前，基础建设的发展迅速，电厂电气设备的正常运作，一时一刻也离不开继电保护，换言之，没有继电保护的电力系统是不完整的、是不可能运行的。继电保护是一项复杂的、系统的工作，整定计算作为其工作的核心，能有效切除故障设备、缩短停电时间、防止事故扩大，对保障设备安全、机组稳定起着至关重要的作用。所谓继电保护整定计算，就是根据设备参数、系统情况给出合理的定值，并使其满足可靠性、选择性、灵敏性、速动性四个基本要求。

关键词：电厂继电保护；定值整定系统；研究与开发

引言

继电保护装置是发电厂的重要组成之一，对电力系统的安全稳定运行至关重要,为了保证继电保护装置能够正确发挥作用，按照规定需定期对继电保护定值进行整定校核计算。为保证整定工作的正确性和准确性，在每次整定工作开展前需收集系统归算阻抗变化、发电厂内部运行方式变化、设备变更、保护改造等因素，进行全面的规划、设计、计算，形成整定计算书、通知单并进行必要的校验及审核，最后将整个工作归档记录管理。目前整定计算书、通知单的形成主要依靠电网拓扑、人工计算方式开展，存在着工作量大、效率低、易出错和整定计算不规范等问题，为此需相关软件系统介入来加强对整定工作的管理。

1电厂继电保护整定计算工作与电网整定

计算工作的比较及其自身的特点电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统，也可简单地分为电厂和电网。相应地，根据应用对象继电保护也分为电网保护（线路保护）和电厂保护（元件保护）。继电保护整定计算工作是电厂继电保护专业的一项重要工作，保护定值整定的正确与否，直接影响保护装置的保护性能，并关系到被保护设备的安全运行。影响继电保护装置动作正确与否的因素除保护装置原理、装置设计制造水平外，很大程度上取决于正确可靠的整定计算。电厂继电保护整定计算工作的任务就是对各种短路故障和不正常工况进行模拟计算和分析，结合保护装置原理和被保护设备电气特性，为电厂各种继电保护装置给出整定值。对发电厂而言，发电机、变压器及厂用电系统继电保护整定计算的基本任务是，在最初进行保护装置选型时，可通过整定计算确定其技术规范和要求；对应用到现场的保护装置，通过计算给出合理的定值。

2系统关键技术

基于SVG的矢量图形在线展示。采用SVG格式对电厂拓扑结构进行在线展示，可实现矢量缩放并能对所有设备信息实现动态关联。提供可视化建模方式，基于发电机、变压器、母线、断路器、刀闸、电动机、系统等值电源等电力标准图元，实现在线拓扑结构的更新与维护。拓扑构建有两种方式，通过指定发电厂拓扑结构的关键要素，如接线方式、机组数量、励磁方式等，系统自动绘制整体拓扑结构；或通过拖拽标准图元手动绘制拓扑图；编辑过程提供标准规则校验及连接异常的提示，以及能够导出拓扑网表文件和符合SVG规范的模型文件。基于模型、模板的数据展示和输出。电厂拓扑结构使用网表进行数字化存储，并采用矩阵变换模型实现所有开关开闭模式下路径模式获取，实现短路电流计算。整定报告采用OfficeVBA技术，按照预定义整定报告模板，渲染整定计算过程数据、图文，生成规范化整定报告和定值通知单。整定报告中数学公式管理基于MathML,采用JavaScript、DOM等技术及MathJax数学符号渲染引擎来展示，编辑规范采用LaTeX排版系统，公式多种展示格式的存储，友好的支持了web端和office文档的展示。采用Lucene搜索引擎实现平台内资源检索，并按照分类、标签等技术实现多维度数据统计展示。面向SOA架构的整定算法集成。对短路电流和整定计算算法进行服务封装并进行版本化管理，实现算法的安全可控、可升级与扩展，为专业人员提供算法管理。根据发电厂电气设备的保护原理，系统配置出不同保护方案。接线方式、设备、保护装置变更后，用户进行相关的配置调整即可生成一种新的保护方案。系统根据用户配置展示各种原理保护的整定交互页面，同时提供在线帮助，方便用户了解整定原理和整定过程，并以整定计算书和定值单形式将整定过程完整记录。

3继电保护故障处理对策

3.1根据发电厂实际接线情况进行系统建模

要实现继电保护整定计算的有效性，首先需要建立一个与发电厂实际情况一致，描述完整性好的模型。目前，一些发电厂的整定计算中多使用整定计算软件进行实际计算，能够有效实现继电保护中的计算工作。在实际的发电厂建模工作中，准确的采集、输入系统及设备参数是继电保护整定计算工作的关键点之一，这就要求专业技术人员对输入的数据进行反复校对和检验，确保系统中的数据都能准确无误，同时，安排专业的数据管理人员对于这些数据进行妥善管理，及时根据系统阻抗及相关一次设备的改造情况更新数据，确保数据与电气设备的统一。

3.2做好故障计算工作

在整定计算工作中，对于短路电流的计算是整个计算工作的重心和基础，因为短路电流计算是否正确直接影响着继电保护整定计算值是否存在误差。要实现短路电流的准确级计算，必须要了解系统运行方式以及变压器接地方式，正确计算在不同方式下各故障点的短路电流。一般来说，发电厂中变压器接地方式是确定的，在出现接地故障问题时，零序电流电流分布比例和零序等值网络也就确定了。进行故障计算的过程中还有两点需要重点关注的问题：（1）倘若电网中的三相系统完全对称，在不对称的情况下，需要用对称分量法进行简化分析，然后再进行计算；（2）排除母线故障以及线路的出口故障后，故障点电流、电压量以及保护安装处感受到的电流和电压量也是有差异的，必须有效把握保护安装处的电气量变化规律。

3.3选择技术可靠、原理先进的微机保护装置

随着电网电力系统的进一步发展升级，一些设备和继电保护方式逐渐被淘汰，例如，晶体管、集成电路保护如今已经不再是电力系统中的有效组成部分了，微机型继电保护装置得到了发电厂的广泛使用，在继电保护中发挥着越来越重要的作用。但是不同厂家生产的微机保护原理不尽相同，进行整定计算时，由于不同原理具有不同的要求，但是都必须要满足它的灵敏性以及选择性，所以在整定计算当中必须进行考虑。当整定电流保护定值时，一般主要是根据系统的最大运行方式进行保护定值计算的，通常在最大运行方式下才能确保其选择性，而其他的运行方式都可以确保其选择性。因此，作为整定计算人员，需要对于发电厂电气设备相应保护装置进行有效了解和把握，明确装置的工作运行原理，知道怎样正确设置其中的控制数据，对于新进的设备要对照说明书进行详细解读和了解，准确把握保护功能和原理。

结语

鉴于正确、合理的整定计算是提高大型发电机组继电保护应用水平和保证其正确动作的关键和重要环节，结合河曲电厂继电保护整定计算实工作践，还需要在今后的工作中加强学习、不断总结工作经验、提高整定计算水平，从而最大限度的发挥保护装置性能，提高保护正确动作率水平。

参考文献

[1]高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术（第二版）.中国电力出版社，2010.

[2]大型发电机变压器继电保护整定计算导则.中华人民共和国电力行业标准，2012.