微机保护的定值计算

微机保护的定值计算

常风然，张洪

（河北电力调度通信中心，河北省石家庄市050021）

摘要：合理、正确的继电保护定值是可靠实现电网保护的必要条件，但目前大量应用的微机保护的部分定值不能完全按照整定规程计算。通过分析微机保护硬件软件的特点，比较了微机保护与传统保护的异同，认为微机保护的应用提高了继电保护的运行水平，但同时提高了对整定计算人员的要求。针对目前国内常用的微机型线路保护和变压器保护装置，具体讨论了部分定值的整定方法，认为微机保护应考虑各CPU间定值的配合；时间元件可精确整定；阻抗、电流等定值应充分考虑其算法、特性，根据该定值在保护中的不同功能综合整定；控制字整定时需考虑到软件流程等。建议微机保护在定值方面的发展方向应该是减少项目、分层管理、优化人机界面、加强售后服务。

关键词：微机保护；定值计算；电力系统

如果说配置齐全、质量优良、技术性能先进的继电保护装置及相应完善合理的二次回路，是实现电网可靠保护的物质基础，那么合理、正确的继电保护定值无疑就是保证电网安全稳定运行、减轻故障设备损坏程度的必要条件。继电保护定值与对继电保护的可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求均密切相关。为使继电保护整定计算人员有所依据，文献［1］～［3］分别针对不同的保护对象给出了计算原则，但随着微机型保护装置的大量应用，新原理、新技术的不断推广，整定计算规程（导则）只能给出原则性的规定，对一些具体装置上的某些定值，不可能也没有必要在规程（导则）中全部体现，然而这些定值并非是无关紧要的。本文以国内目前常用的几种高压线路保护和变压器保护为例，结合河北电网的应用情况，就其中部分定值的整定提出建议，并就微机保护在定值方面的发展提出一些

看法。

1整定计算的新特点

在广泛应用微机保护后，与以前相比，整定计算至少在以下几个方面明显不同。

（1）对计算人员的要求提高了，计算人员对电力系统和保护装置的认识必须达到相当的深度。微机保护的使用使设计、调试、检验等工作变得相对轻松了很多，但整定计算工作却更复杂了。例如，一套晶体管距离保护定值仅有10余项，而一套微机距离保护定值要有30余项。如果说以前的计算人员对保护的工作原理、二次回路清楚就可以计算，现在却要求计算人员对保护的软件流程相当清楚。例如，原11系列微机线路保护中接地距离Ⅱ段的整定，在某些地区应用中未使用该段定值，整定时将该段定值电抗和时间均整定为0，结果造成当区外发生故障时保护产生误动。按理说，电抗为0相当于无保护范围，保护不应误动。但程序流程中，是在判断故障不在Ⅰ段范围后，即去判断Ⅱ段时间，然后再判断Ⅱ段电抗，因而造成保护误动。另外，微机保护在保护原理、数值计算方法等方面也有很多新的应用，如振荡闭锁的开放、阻抗特性随故障发展而变化等也需要计算人员学习理解。

（2）计算人员的责任更加重大。定值项目的增多固然使工作量加大而出错的概率也随之加大。但更使计算人员感到不安的是，在定值项目中涉及保护逻辑、功能的定值很多，这些主要以控制字方式出现的定值，实际上是将原来设计、调试的部分项目转化到了定值计算中，因此，在当前安全责任考核日趋严格的形势下，计算人员面临着前所未有的压力。

（3）各类保护定值间需要配合的越来越多，计算人员需要协调考虑的定值也越来越多。微机保护实质上属于综合保护，与传统意义上的距离、零序、重合闸不同，在微机保护中，要充分考虑分属不同CPU的保护定值间的配合。例如，CSL100系列线路保护中的整组

复归时间的整定，就需要考虑纵联、距离、零序保护的综合要求。

2微机保护的定值计算

从目前河北电网微机保护的应用情况看，线路保护和变压器保护均以2大系列为主：220 kV线路保护基本上是WXB（H）－11（15）／CSL101（102）和LFP－901系列，220 kV变压器保护是以LFP－970系列和CST200系列为主。

在微机保护的定值中，有一部分定值可以按照整定规程的规定计算得出；另有一部分定值虽然整定规程中未列出，但与保护的跳合闸功能无关，基本上属于保护的辅助功能定值，如用于测距、录波等；再有一部分定值与微机保护装置密切相关，需要按照整定规程的

原则，根据微机保护特点予以考虑和计算。

2．1时间元件

由于微机保护的时间元件实际上是由软件计算得到的，如果不考虑软件故障（如果软件真的出了问题，装置应该已被闭锁），与以前的电磁型时间继电器、晶体管时间继电器（插件）和集成电路时间继电器（插件）相比，微机保护的时间元件有了本质的不同。以前所有的时间继电器均可能出现计时错误，如目前已被广泛应用的集成电路时间继电器，运行中曾多次因拨轮开关接触不良、直流电源电压波动等原因而造成计时错误，使保护误动；而微机保护的时间元件不存在这种可能性，其误差也基本恒定。因此，在整定中，可以做很精确的时间配合。例如，在单电源辐射线路上，有时为满足保护的配合要求和系统的稳定要求，线路跳闸时间被限定在150 ms以内，则距离保护和零序Ⅱ段保护要被整定为100 ms甚至更短的时限，这显然需要精确的时间元件。

需要注意的是，检验条例中规定的保护动作时间包含装置起动时间和出口继电器动作时间，根据试验结果，11系列时间元件自装置起动开始计时，而901系列时间元件自测量元件动作开始计时，两者差别在于阻抗元件的动作时间。以0．9倍Ⅱ段阻抗为例，时间元件整定为0 s时，11保护相间60 ms动作，接地78 ms动作，901保护20 ms动作。在需要精确配合时，可考虑计入该时间。一般情况下，微机保护的起动时间和出口继电器动作时间均比较短，可近似地将时间元件定值整定为保护动作时间，其误差不会大于30 ms。

在均使用微机保护的上下级保护配合时，时间级差可取得较小，例如用0．2～0．3 s。

2．2瞬时段定值

微机保护Ⅰ段定值的特殊性在于它的算法和快速性。Ⅰ段定值需要考虑短路故障时的非周期分量和CVT的暂态电压等。在传统保护中，这些问题主要依靠加装滤波器、延长动作时间等措施解决，微机保护对此问题应该给予足够的重视。但实际上，由于在许多情况下

过于追求快速性，牺牲了保护的可靠性。

例如，零序Ⅰ段的整定，如果微机保护采用较长的数据窗，肯定可以大幅度降低非周期分量的影响；而如果采用较短的数据窗，非周期分量的影响将显著增大。现在各厂家未说明零序电流算法中如何滤除非周期分量，因此在计算时零序Ⅰ段可靠系数的选取仍旧是不明确的。另外，如果将零序延时段保护用做瞬时段时，更要特别注意非周期分量的影响，这在传统保护中是有过不少教训的。

再如，接地距离Ⅰ段的整定，由于传统保护动作速度较慢，CVT暂态电压对测量元件精度的影响不明显。近年来，CVT的广泛采用和短线路的大量出现，加上保护装置动作速度的加快，保护已可以在CVT的标准稳定时间20 ms前出口，因此其整定已成为难题，在

很多超短线路上只好弃之不用。

ΔZ是LFP－901系列线路保护中特有的突变量距离元件。由于它的原理独特，整定也应特别注意。一般可整定为线路正序阻抗的80％。在单电源辐射线路上，传统的距离元件可以伸至相邻主变，但ΔZ不宜前伸。因为①ΔZ动作速度快（4～10 ms），有可能使受端站的主变差动保护不能切除受端站主变（含主变差动保护范围的引线）的故障，进而导致线路电源侧保护在可以重合（单相接地故障）的情况下重合不成功，受端站全站停电；②根据ΔZ的动作方程｜ΔU op｜＞U z，在ΔZ定值整定过大（大于负荷阻抗），且发生反方向

故障时，ΔU op变为负值，取其绝对值后保护可能误动。

2．3距离Ⅱ、Ⅲ段

距离保护后备段的配合仍可以按整定规程的原则进行计算，但需要根据阻抗特性的变化采用不同的具体计算方法。在11／101系列保护中采用了多边形特性，电抗、电阻分别整定，电阻分量可按考虑经过渡电阻短路和躲负荷阻抗在电阻线上的投影计算，电抗分量的计算可仿照以前的阻抗计算方法，只是不再考虑负荷阻抗的影响。在901系列保护中采用的圆特性阻抗元件与传统保护类似，仍需要考

虑负荷阻抗对距离Ⅲ段的影响。

需要注意11／101系列保护中距离Ⅱ段的整定，由于该阻抗元件也是转换性故障的判据，需要保证对本线路故障的灵敏度。一般地，相间距离Ⅱ段均能满足要求，但接地距离Ⅱ段更重要，因为大部分故障都是由单相接地开始转换的。