华北网调继电保护整定计算软件整定配合功能研究杨洪平1 洪源2 张晶1 刘蔚1 曾进坚11 华北电力调度局 北京 1000532 山东积成电子股份有限公司 济南 250100摘 要：本文简要介绍了华北电力调度局继电保护整定计算及管理平台系统中的整定配合功能模块。
结合实际整定配合工作，本文分别就整定配合的总体思路、分支系数的正确生成、配合关系的合理确定以及对若干关键问题的处理等课题进行了探讨。
关键字：整定 分支系数 配合关系 关键问题0 引 言在220kV及以上电压等级电网，建立在核心故障计算程序基础之上的整定配合计算功能的开发直接决定着继电保护系统软件开发的成败。
华北网调继电保护处依据整定计算规程，结合华北电网实际，与山东积成电子股份有限公司合作开发了“华北电力调度局继电保护整定计算及管理平台系统”。
本文拟将该系统中的整定配合功能作一简要论述，并借此机会与国内保护同行交流研讨，共同进步。
1 整定配合总体思路在制定软件自动整定配合的思路时，确定的一条总原则是尽量模仿和重现人工整定配合过程，并充分利用计算机特性，弥补人工整定配合的不足，在人工可控下，自动迭代进行整定配合计算。
尽量模仿和重现人工整定配合过程，其中重要一条原则就是在相当大程度上认可现运行定值的合理性，尽量缩小新工程对现运行定值的影响范围，亦即尽量缩小周围系统改定值范围。
这也是保护整定方案制定的目标之一。
换言之，就是程序以现运行定值作为整定配合的基础，在用户制定的原则框架下，进行自动计算，生成计算定值，然后比较计算定值和原定值，最后依类别给出告警提示和相应调整建议。
制定此条原则，也便于日后充分利用程序计算的快速性，进行仿真计算，对电网现运行定值和保护动作行为进行及时检查和校核。
尽量模仿和重现人工整定配合过程，还有一条重要原则就是程序进行整定配合计算时，考虑了反向配合，直观显示出正向配合区间和反向配合区间，亦即直观显示出可调整空间，以便于人工灵活调整。
所谓反向配合，指的是计算当前整定段的定值时，如果已知上一级出线相应保护段的定值数据，利用已有的定值与分支系数，计算出其对当前整定段的定值区间要求。
人工整定配合时，可能随时需要调整分支系数的大小和整定配合关系。
系统多处提供人机对话窗口，便于人工灵活调整。
在制定软件整定配合总体思路时，另一个重要的着眼点就是必须充分考虑程序计算速度和定值计算安全，力争使二者达到一个合理的平衡点。
鉴于华北500kV主网及京津唐电网联络线和母线保护配置已经较强，在加强主保护的前提下，联络线之间后备保护的整定配合可以适当简化一些。
在设计程序时，应将此实际情况予以充分体现。
目前，华北网调保护整定时有如下几点处理：（1）线路后备保护与下一级线路和变压器的双套纵联保护配合；（2）有双套纵联保护的多回线相互之间不需配合整定；（3）双回线与下一级联络线（同一调度范围）配合整定时，不考虑本双回线检修；（4）零序电流只整定三段和四段，且三段整定时，联络线之间不需要配合；（5）距离二段不作灵敏度要求；（6）距离三段作灵敏度要求，但在人工认可下，可以只与相邻线路具有足够灵敏度后备保护的时间配合，范围可以不配合，等等。
这些简化措施在一定程度上节省了程序计算的时间。
当然，为确保定值的安全，特别是确保选择性，联络线与变压器和负荷线之间的配合仍然是严格要求。
例如：多回线与下一级负荷线或变压器配合时，则须考虑本多回线检修。
2 分支系数（K）的生成及调整fz分支系数的确定是影响整定配合计算的重要因素之一。
分支系数的计算过程，实际上就是系统运行方式的确定过程。
确定运行方式，涉及到周围厂站方式（使分支系数变恶劣的小方式）、联络线开断（线路轮断以及配合保护对侧开关开合）和考虑范围（从整定保护对侧母线向外扩散几级）这三个因素之间的相互组合。
人工整定时，一般参考经验，选取数量有限的几种运行方式进行计算，然后挑选出较恶劣的分支系数。
其实，这个过程有三点存在明显安全隐患。
安全隐患之一是，各厂站小方式的设置不一定正确。
因为同一厂站里，尤其是存在多级或多段母线的厂站里，连接在各母线上的元件（联络变、机变组、等值阻抗、连接在变压器某侧的调相机）对分支系数的影响趋势是不尽相同的。
各母线同时取为小方式并不一定使分支系数同时趋向恶劣。
因为紧密联系的电网，可能存在多种迂回回路，其对分支系数的影响人工无法明显确定。
安全隐患之二是，在不同线路轮断方式下，各厂站的各母线小方式的影响效果不尽相同。
人工凭经验组合生成的几种运行方式毕竟数量很有限，挑选出的分支系数不一定最安全，亦即最合理。
安全隐患之三是：影响范围到底确定为几级最为合适，人工不易确定。
如果考虑的级数过少，则可能错过使分支系统变恶劣的运行方式；如果考虑级数过多，又会大大增加人工计算的工作量。
利用程序计算分支系数时，则可以利用计算机的速度优势，分别对以上三点进行完善。
为尽量减少组合数量，进一步缩短计算时间，厂站方式的数量不宜过多，4到5种方式即可；线路轮断范围也不宜设置过大。
目前，华北网调整定计算软件的做法是：（1）针对各厂站，以母线为单位，考虑各母线小方式，生成各种可能的厂站小方式，与厂站正常运行方式一起，作为参数输入数据库，以备程序逐一检索，然后与线路轮断进行组合。
计算某分支系数时，程序首先计算出某种线路轮断方式下各厂站同时取正常运行方式的分支系数，作为比较基础，然后再计算出同种线路轮断方式下各厂站各小方式下的分支系数，将二者加以比较，确定各小方式下的分支系数恶劣倾向，最后将使分支系数变为恶劣的各种运行方式（包括正常运行方式）同时加以组合，确定出最恶劣分支系数。
（2）线路轮断数量灵活，数量设置方式为至多轮断N回，其中N由人工在整定设置中设定。
目前一般N设置为2。
（3）影响范围级数设置灵活，级数可选。
目前线路轮断定为一级以内，厂站定为四级以内。
此外，程序对计算出来的分支系数还可以作进一步调整。
其一，程序在若干种（实际可达几十种）方式之中默认选择出最恶劣分支系数之后，用户可以选择其它方式下生成的分支系数。
其二，用户可以就选择确定的分支系数的运行方式作进一步调整。
分支系数调整界面如图一所示：图一 分支系数的确定与调整3 对配合关系的考虑配合关系的确定是影响整定配合计算的另一重要因素。
配合关系的确定必须本着实际、灵活、可调整、可继承的原则。
目前，程序正向配合与反向配合的基本原则是按照时间上有最佳配合关系来确定。
正向配合最佳时间配合关系是指有最小足够时间级差的配合关系。
正向配合时，程序搜索各配合对象（配合联络线、负荷线、主变等）定值时间，确定配合关系。
最小足够时间级差由人工在整定设置中设定。
目前，min T ∆一般设定为0.5秒，考虑3/2接线，有些距离二段时间为0.6秒，因而0.4秒程序默认接受。
依据实际情况，目前反向配合只指线路保护间反向配合。
结合电网实际，程序对反向配合基本原则作了微小程度的修正。
其具体含义是：（1）整定保护三段直接与背后保护三段进行反向配合。
若有时间级差，则进行反向配合；若无时间级差，则只进行正向配合。
（2）整定保护二段反向配合,分为两种情况考虑：1）若与背后保护的二段和三段皆有时间级差，则需要考虑整定保护三段的反向配合关系，若整定保护三段存在反向配合，则整定保护二段与背后保护二段反向配合；若整定保护三段不存在反向配合，则整定保护二段与背后保护三段反向配合。
2）若整定保护二段只与背后保护的三段有时间级差，则与背后保护三段反向配合。
（3）整定保护一段不考虑反向配合。
关于正向与反向配合的关系，对程序规定如下：分别进行正向配合和反向配合，然后取这两个方向配合所得定值的交集（简称定值区间）。
其中，先确定时间交集区间（简称时间区间），再确定保护范围交集区间（简称阻抗区间）。
反向配合时，若背后线路为新线路或者无时间区间即无时间交集，则确定定值区间只需正向配合。
配合关系也可以由人工在定值调整阶段强制性调整，并被程序加以继承。
下一轮自动计算时，程序则以调整后的关系重新进行整定配合计算。
以实际整定效果来看，大部分线路保护正反向配合存在着交集，即定值区间存在。
少数不存在定值区间的，经过调整分支系数、相关定值或配合关系，定值区间都能生成。
这样就为取得合理的、并对日后电网结构发展变化具有一定适应能力的定值打下了一个较好的基础。
4 对几个关键问题的处理程序进行整定配合计算时，还对以下几个较关键的问题进行了认真处理。
（1）对接口定值的处理。
为防止越级误动，线路保护需与相关联络变和负荷线的接口定值严格配合；且分支系数按偏严重考虑较为合适。
系统软件专门为此建立了接口定值数据库，对接口定值进行专业管理。
程序可以自动搜索确定哪些联络线保护需要与该接口定值配合，自动生成接口定值配合描述，并根据联络线定值逆向计算出对接口定值的要求。
（2）对配合方式的选择。
目前，对保护进行整定计算，程序除提供传统的形如1K 1Z ＋2K fz K 2Z 等阶梯配合公式对距离保护和零序电流保护进行整定之外，还提供了感受阻抗和感受电流的算法，由用户在整定设置中对算法进行选择。
所谓“感受”，是指设置好故障点与故障类型后，不通过分支系数，直接在保护安装处测量得到所需电气量。
其中，为确保安全，整定联络线距离保护与主变保护配合时，程序分别采用两种算法进行计算，然后选取阻抗较小者。
（3）对零序互感的考虑。
零序互感是整定互感线路接地距离和零序电流保护无法回避的一个因素。
软件除在核心故障计算程序中对零序互感采取正确的处理之外，在整定配合阶段，也充分考虑了它的影响。
以互感线路接地距离保护为例，在整定设置中，用户按照整定规程设定0秒一段保护范围和三段灵敏度后，程序接着自动对一段保护范围和三段灵敏度进行校正，以分别防止一段超越性误动和三段灵敏度不足拒动。
对其具体处理如下：1）互感线路接地距离一段保护范围需要考虑互感的影响，保护范围按照设置的可靠系数再乘以系数0011K K +′+。
其中0K ＝1103Z Z Z −，0K ′＝1020103)(Z Z Z Z Z m ′−−，其中1Z 、0Z 、m Z 0为整定保护所在线路参数、0Z ′为与整定保护所在线路有互感的线路的零序阻抗。
当本线路与多条线路存在互感时，0K ′分别计算取最小值。
2）互感线路接地距离三段灵敏度需要考虑互感的影响，其灵敏度需要在原来设置要求上乘以系数0011K K +′+，其中0K ＝1103Z Z Z −，0K ′＝1020103)(Z Z Z Z Z m ′+−，其中1Z 、0Z 、m Z 0为整定保护所在线路参数、0Z ′为与整定保护所在线路有互感的线路的零序阻抗。
当本线路与多条线路存在互感时，0K ′分别计算取最大值。
（4）对线路保护进行整定计算，距离三段定值需要可靠躲过最小负荷阻抗。
