第一篇：繼電保護(hù)整定計(jì)算問題與解決對(duì)策

繼電保護(hù)整定計(jì)算問題與解決對(duì)策

高旭東

（專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化本科 班級(jí)：08級(jí)1班 學(xué)號(hào)：06120802）

摘要：該文詳細(xì)研究了高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)計(jì)算機(jī)整定計(jì)算方法，指出了現(xiàn)有計(jì)算方法在非全相振蕩時(shí)正序網(wǎng)斷相口開路電壓計(jì)算方面、繼電保護(hù)延時(shí)段動(dòng)作值選擇方面、查找電力 系統(tǒng)最不利的運(yùn)行方式方面等存在的問題，提出了解決這些問題的對(duì)策，即：(1)基于網(wǎng)絡(luò)理論計(jì)算非全相振蕩時(shí)正序網(wǎng)斷相口的開路電壓：(2)直接利用故障時(shí)保護(hù)測(cè)量到的電氣量 計(jì)算繼電保護(hù)延時(shí)段的動(dòng)作值：(3)根據(jù)開斷線路所產(chǎn)生的擾動(dòng)域來(lái)確定繼電保護(hù)的整定計(jì)算范圍；(4)按開斷線路循環(huán)安排繼電保護(hù)整定計(jì)算的順序。這些對(duì)策不但可確保繼電保護(hù) 基金項(xiàng)目：高等學(xué)投骨干教師資助計(jì)劃項(xiàng)目。整定計(jì)算結(jié)果的正確性，而且能迸一步提高整定計(jì)算的速度和效率。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；整定計(jì)算方法；非全相振蕩；分支系數(shù)；運(yùn)行方式

PROBLEMS AND SOLUTIONS IN RELAY SETTING AND COORDINATION

Gaoxudong(Major：Electric Engineering and Automation graduate

Grade and Class: Grade 08 Class 1 Student Number:06120802)ABSTRACT：The conventional methods based computer for relay setting and coordination in a high voltage electric power network are analyzed.The problems are pointed out(1)in calculating the positive system oscillation caused by unsymmetrical open conductors;(2)in searching for the most unfavourable operation condition of power system.The methods to solve these problems are proposed;(1)based on network theory,the positive voltage acoss the open port of a line during power system oscillation caused by unsymmetrical open conductors is calculated;(2)the faulted current and voltage measured by the setting relay are current and voltage measured by the setting relay are directly used to calculate the pick-up value of the relay with operation times;(3)according to the distuibence area caused by removal lines from power system.the proposed solution methods not only can make the results of relay setting and calculation more accuate.but also can improve the speed and efficiency of relay setting and coordination.KEY WORDS:Power System;Protective Relays;Setting and Coorination;Power system oscillation;Branch coefficient;Operation condition 引言

高壓電網(wǎng)中廣泛使用的反應(yīng)單側(cè)電氣量的繼電保護(hù)，如零序電流保護(hù)、相間電流保護(hù)、相間距離保護(hù)和接地距離保護(hù)等，是一種具有固定動(dòng)作特性的非自適應(yīng)繼電保護(hù)，其整定值通過離線計(jì)算獲得并在運(yùn)行中保持不變。根據(jù)繼電保護(hù)整定計(jì)算原則，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行這類繼電保護(hù)整定計(jì)算的步驟為【l】：①采用相分量法或序分量法計(jì)算電力系統(tǒng)故障時(shí)的電氣量；②利用故障時(shí)的電氣量計(jì)算繼電保護(hù)的整定值。為確保繼電保護(hù)能適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化，在整定計(jì)算過程中不得不按每套繼電保護(hù)對(duì)應(yīng)的電力系統(tǒng)最大運(yùn)行方式計(jì)算保護(hù)的動(dòng)作值，按每套繼電保護(hù)對(duì)應(yīng)的電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式校驗(yàn)保護(hù)的靈敏度，且對(duì)延動(dòng)作的繼電保護(hù)Ⅱ段、Ⅲ段和Ⅳ段，在動(dòng)作時(shí)間上要滿足嚴(yán)格的配合關(guān)系”】。基于這種原則利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算的現(xiàn)有方法主要存在6個(gè)方面的問題：

(1)計(jì)算非全相振蕩時(shí)正序網(wǎng)斷相口的開路電壓未計(jì)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響，造成計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)嚴(yán)重的計(jì)算誤差：

(2)計(jì)算繼電保護(hù)延時(shí)段的動(dòng)作值引入分支系數(shù)，造成動(dòng)作值計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)誤差；(3)計(jì)算分支系數(shù)時(shí)未全面考慮電力系統(tǒng)中分布電源運(yùn)行方式的變化，導(dǎo)致分支系數(shù)本身存在計(jì)算誤差；

(4)繼電保護(hù)整定計(jì)算過程中采用線性流程，造成多次重復(fù)計(jì)算同一分支系數(shù)

(5)繼電保護(hù)整定計(jì)算過程中僅輪流開斷保護(hù)所在線路母線上所連接的線路，可能查找不到電力系統(tǒng)最不利的運(yùn)行方式；

(6)按保護(hù)裝置循環(huán)安排繼電保護(hù)整定計(jì)算 順序，造成多次重復(fù)開斷同一條線路。問題(1)～(3)造成繼電保護(hù)整定計(jì)算結(jié)果不正確：?jiǎn)栴}(4)和(6)降低了繼電保護(hù)整定計(jì)算的速度和效率；問題(5)可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)故障時(shí)擴(kuò)大事故范圍。

本文分析了繼電保護(hù)計(jì)算機(jī)現(xiàn)有整定計(jì)算方法存在的問題，提出了解決這些問題的對(duì)策。

2斷相口開路電壓計(jì)算方面存在的問題與解決對(duì)策 1存在的問題

在繼電保護(hù)整定計(jì)算過程中，需計(jì)算線路非全相運(yùn)行引起電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)的電流和電壓等電氣量。計(jì)算這些電氣量的關(guān)鍵在于非全相振蕩時(shí)正序網(wǎng)斷相口開路電壓的計(jì)算。

設(shè)電力系統(tǒng)中l(wèi)，2…s號(hào)母線為發(fā)電機(jī)母線，Em??m和Zm分別為第m臺(tái)發(fā)電機(jī)的等值電勢(shì)和等值阻抗。當(dāng)任意線路i-j發(fā)生非全相振蕩時(shí)，根據(jù)疊加原理，可求得正序網(wǎng)斷相口i,t的開路電壓

Eit??Um?1?(m)

?s(m)itEm??mZm

式中Uit為僅在發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)m注入單位電流時(shí)在斷相口i、t兩端產(chǎn)生的電壓。盡管式(1)可精確地計(jì)算出非全相振蕩時(shí)正序網(wǎng)斷相口的開路電壓，但計(jì)算量太大，其原因在于：

(1)Em和?m(m=l，2，…，s)必須通過暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算才能求得；

(2)Em，每進(jìn)行一次網(wǎng)絡(luò)操作均需重新計(jì)算。?m和Uit均隨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化而變化，因此，在含有大量發(fā)電機(jī)的大型電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算中不可能采用式(1)計(jì)算非全相振蕩時(shí)正序網(wǎng)斷相口的開路電壓。

為避免多次進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，在繼電保護(hù)整定計(jì)算中通常假設(shè)非全相振蕩線路兩側(cè)等效發(fā)電機(jī)的電勢(shì)幅值相等均為E、相角差為?并采用下式計(jì)算非全相振蕩時(shí)正序網(wǎng)斷相口的開路電壓： ?(m)Eit[0]?2Esin(?/2)?(90??/2)

這種計(jì)算方法實(shí)際上忽略了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)正序網(wǎng)斷相口開路電壓的影響，當(dāng)非全相振蕩線路為非放射狀兩端供電線路時(shí)，計(jì)算結(jié)果嚴(yán)重偏大，其偏大程度取決于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。22解決對(duì)策

2．2．1口網(wǎng)絡(luò)H參數(shù)法

??

為計(jì)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響，假設(shè)電力系統(tǒng)振蕩過程中系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)電機(jī)分成兩個(gè)振蕩群參與振蕩，兩振蕩群等值發(fā)電機(jī)電勢(shì)幅值相等均為E、相角差為?1。在這種假設(shè)條件下，以正序網(wǎng)斷相口i，t和兩群振蕩機(jī)組等效電勢(shì)端點(diǎn)為端口，根據(jù)雙口網(wǎng)絡(luò)H參數(shù)的物理意義，可導(dǎo)出一種計(jì)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)影響時(shí)正序網(wǎng)斷相口開路電壓的計(jì)算方法為

Eit???sU?(it)Gmm?1ZGmE1sin?12?(90???12)

式中U?(it)Gm為在正序網(wǎng)斷相口i、t注入單位電流時(shí)第m號(hào)發(fā)電機(jī)的節(jié)點(diǎn)電壓：ZGm為第m號(hào)發(fā)電機(jī)的支路阻抗。此時(shí)應(yīng)注意：

(1)在繼電保護(hù)整定計(jì)算中給定的是非全相振蕩線路兩側(cè)等效發(fā)電機(jī)的電勢(shì)幅值E和相角差?抗實(shí)際計(jì)算中只能取E1=E、?1=?因此，式(3)仍存在計(jì)算誤差；

(2)正序網(wǎng)斷相口注入單位電流時(shí)發(fā)電機(jī)的節(jié)點(diǎn)電壓與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)，每進(jìn)行一次網(wǎng)絡(luò)操作均需重新計(jì)算各發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)電壓，對(duì)含大量發(fā)電機(jī)的大型電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算來(lái)講，式(3)的計(jì)算量仍比較大。22．2 網(wǎng)絡(luò)等值法

設(shè)電力系統(tǒng)中任意線路i、j發(fā)生了非全相運(yùn)行引起電力系統(tǒng)振蕩，以非全相線路兩側(cè)節(jié)點(diǎn)f、J為端口，在計(jì)及網(wǎng)絡(luò)操作的條件下將電力系統(tǒng)的正序網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化成一個(gè)無(wú)源雙端口網(wǎng)絡(luò)，見圖1。

圖1電力系統(tǒng)無(wú)源雙端口網(wǎng)絡(luò)

基于補(bǔ)償法，根據(jù)阻抗參數(shù)的物理意義，利用網(wǎng)絡(luò)操作前原網(wǎng)節(jié)點(diǎn)阻抗參數(shù)可求得無(wú)源雙端

口網(wǎng)絡(luò)的阻抗參數(shù)，相應(yīng)的計(jì)算模型見圖2。

圖2計(jì)算雙端口網(wǎng)絡(luò)阻抗參數(shù)的等值電路

根據(jù)疊加原理，不計(jì)量綱關(guān)系，由圖2可求得線路兩側(cè)節(jié)點(diǎn)f、J的自阻抗和互阻抗參

數(shù)為

Z'ii(1)?Ui(1)?Zii(1)?UI?(i)'?(i)'(i)ic(1)

j)Z'jj(1)?Uj(1)?Zjj(1)?UjIc((1)

Z式中'ij(1)?Uj(1)?Zij(1)?UI?(i)'(i)jc(1)

Uk?[Zs1k?Zt1k,Zs2k?Zt1k,?,Zsmk?Ztmk](k=i、j)。

可根據(jù)歐姆定律和戴維南定理計(jì)算雙端口網(wǎng)絡(luò)阻抗參數(shù)所需的補(bǔ)償電流，由圖2可求得

I式中(k)c(1)??[Zcp(1)?Zc(1)]Uc[0],(k?i,j)

Uc[0]為

?1Zcp(1)為網(wǎng)絡(luò)操作端口入端阻抗矩陣，可利用原網(wǎng)正序節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣中相應(yīng)元素形成；Zc(1)為模擬網(wǎng)絡(luò)操作應(yīng)追加的支路阻抗矩陣，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)操作信息形成；I(k)(1)在網(wǎng)絡(luò)操作端口產(chǎn)生的開路電壓矩陣，可利用原網(wǎng)正序節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣中相應(yīng)元素形成。

根據(jù)外特性等效原則，作出圖1所示雙端口網(wǎng)絡(luò)的T型等值電路，經(jīng)Y-△變換后得到T型等值電路。在?型等值電路的節(jié)點(diǎn)i,j之間分離出任意線路i,j，便得到正序簡(jiǎn)化等值電路，見圖3。

圖3任意線路坷的正序等值電路

根據(jù)等值電路的形成和變形過程，各元件參數(shù)的計(jì)算方法如下：

ZGi(l)?'''2ZiiZ?Z(1)jj(1)ij(1)'Z'jj(1)?Zij(1)

ZGj(l)?Zi'?j(1)?'''2ZiiZ?Z(1)jj(1)ij(1)''Zii?Z(1)ij(1)'''2ZiiZ?Z(1)jj(1)ij(1)

Z'ij(1)?(Z'ii(1)Z'jj(1)?Z'2ij(1))/Zi?j(1)

作出大型電力系統(tǒng)任意線路坷的正序簡(jiǎn)化等值電路圖3之后，可精確地求得非全相振蕩時(shí)正序網(wǎng)斷相口的開路電壓為

Eit??Zi'?j(1)ZGi(1)?ZGj(1)?Z'i?j(1)(Ei?Ej)

??考慮到繼電保護(hù)整定計(jì)算中通常假設(shè)非全相振蕩線路兩側(cè)等效發(fā)電機(jī)的電勢(shì)幅值相等均為居、相角差為蠡式(11)進(jìn)一步簡(jiǎn)化為

Eit??Zi'?j(1)ZGi(1)?ZGj(1)?Z'i?j(1)E1sin?12?(90???12)

式中，與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)僅為非全相線路兩側(cè)節(jié)點(diǎn)i,j的自阻抗和互阻抗，式(12)的計(jì)算量小于式(3)，但計(jì)算誤差增大。3分支系數(shù)計(jì)算方面存在的問題與解決對(duì)策 3．1存在的問題

3．1．1分支系數(shù)造成繼電保護(hù)延時(shí)段動(dòng)作值出現(xiàn)計(jì)算誤差

利用計(jì)算機(jī)整定延時(shí)動(dòng)作的繼電保護(hù)Ⅱ段、Ⅲ段和Ⅳ段的現(xiàn)有方法，沿用了人工整定計(jì)算方法，即在整定計(jì)算過程中引入了分支系數(shù)。

下面僅以圖4中線路A．B上相間電流保護(hù)A的Ⅱ段為例，說(shuō)明引入分支系數(shù)導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作電流值偏大的原因。

圖4 保護(hù)配合關(guān)系示意圖

根據(jù)相間電流保護(hù)的整定計(jì)算原則，相間電流保護(hù)A7的Ⅱ段動(dòng)作電流為

IIIdz.AKkIIIKkIKkII(3)?Idz.B?Id.C.max

Kfz.minKfz.min式中 KIk=1．1～1．

3、KkII=1．1—1．2分別為I段、Ⅱ段的可靠系數(shù)；Kfz.min為

(3)最小分支系數(shù)；，d.C.max為相鄰線路末端c母線三相短路時(shí)通過相鄰線路保護(hù)B的最I(lǐng)大短路電流。

4查找運(yùn)行方式時(shí)存在的問題與解決對(duì)策 4．1存在的問題

4．1．1查找不到電力系統(tǒng)最不利的運(yùn)行方式

在繼電保護(hù)整定計(jì)算過程中，為計(jì)算動(dòng)作值和校驗(yàn)靈敏度，必須查找電力系統(tǒng)最不利的運(yùn)行方式。在計(jì)算繼電保護(hù)的動(dòng)作值時(shí)，為查找電力系統(tǒng)的最大運(yùn)行方式，僅輪流開斷保護(hù)所在線路對(duì)側(cè)母線上所連接的線路(一般輪流開斷一回線和輪流開斷兩回線)；在校驗(yàn)繼電保護(hù)的靈敏度時(shí)，為查找電力系統(tǒng)的最小運(yùn)行方式，僅輪流開斷保護(hù)所在線路背后母線上所連接的線路(一般輪流開斷一回)。實(shí)際上，這種輪流開斷方法在某些情況下，查找不到電力系統(tǒng)最不利的運(yùn)行方式。現(xiàn)以圖6中A-B線路上繼電保護(hù)1、2的I、Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作值為例進(jìn)行討論。計(jì)算圖中保護(hù)1的I段動(dòng)作值時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有方法故障點(diǎn)應(yīng)選在B母線，然后在母線B上輪流開斷一回和兩回線，但由圖6可見，對(duì)保護(hù)1來(lái)講，斷開Bc線才為電力系統(tǒng)最大運(yùn)行方式：校驗(yàn)保護(hù)2的Ⅱ段靈敏度時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有方法故障點(diǎn)應(yīng)選在母線A，然后在母線B上輪流開斷一回線，但由圖6可見，對(duì)保護(hù)2來(lái)講，斷開E-C線才為電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式。由此可見，按現(xiàn)有方法可能查找不到繼電保護(hù)整定計(jì)算所需的電力系統(tǒng)最不利的運(yùn)行式。

圖5電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的選擇 4．1．2多次重復(fù)開斷同一條線路

利用計(jì)算機(jī)整定繼電保護(hù)的現(xiàn)有方法，通常采用按保護(hù)循環(huán)的線性流程完成繼電保護(hù)整定計(jì)算。這種方法將導(dǎo)致整定計(jì)算過程中多次重復(fù)開斷同一條線路的現(xiàn)象。例如，計(jì)算圖6中A-B線路保護(hù)1的I段動(dòng)作值時(shí)，要在B母線上輪流開斷一條線路和輪流開斷二條線路；計(jì)算圖6中E-C線路E側(cè)保護(hù)的I段動(dòng)作值時(shí)，還要再次重復(fù)輪流開斷整定A—B線路保護(hù)1時(shí)曾輪流開斷過的線路。計(jì)算繼電保護(hù)延時(shí)段的動(dòng)作值時(shí)同樣存在著類似的問題。繼電保護(hù)整定計(jì)算中這種大量重復(fù)的開斷操作，影響了繼電保護(hù)整定計(jì)算的速度和效率，影響程度與電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)。42解決對(duì)策

4．2．1查找電力系統(tǒng)最不利運(yùn)行方式的方法

在利用計(jì)算機(jī)整定繼電保護(hù)的過程中，開斷線路時(shí)按開斷線路所產(chǎn)生的擾動(dòng)域來(lái)確定保護(hù)的整定計(jì)算范圍，即可準(zhǔn)確地查找到整定繼電保護(hù)所需的電力系統(tǒng)最不利的運(yùn)行方式。擾動(dòng)域的概念為：假設(shè)從大型電力系統(tǒng)中開斷任意一條線路M，開斷線路時(shí)將引起電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生對(duì)稱變化，這種變化將使與線路M相鄰的線路中短路電流的水平發(fā)生變化，從而影響到相鄰線路中繼電保護(hù)的整定結(jié)果。同往一潭靜水中投入石子激起的波紋一樣，離線路肘越遠(yuǎn)，這種影響就變得越小，遠(yuǎn)離到一定程度時(shí)開斷線路的影響可忽略不計(jì)。由此

可見，開斷線路只會(huì)影響到繼電保護(hù)系統(tǒng)中某個(gè)區(qū)域內(nèi)的繼電保護(hù)裝置的整定值，這個(gè)受影響的區(qū)域稱為擾動(dòng)域。

確定擾動(dòng)域的方法為：事先給定一個(gè)任意小數(shù)?,當(dāng)開斷某條線路后，以開斷線路為圓心向外逐層計(jì)算通過同一層線路保護(hù)的短路電流，并將開斷后通過保護(hù)的短路電流與開斷前通過該保護(hù)的短路電流進(jìn)行比較，如果兩電流差值??，則繼續(xù)向前查找；當(dāng)電流差值??時(shí)說(shuō)已到達(dá)擾動(dòng)域邊界，擾動(dòng)域由兩電流差值??的線路組構(gòu)成，見圖7。

圖6擾動(dòng)域示意圖

4．2．2避免多次重復(fù)開斷同一條線路的方法

利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算時(shí)，不再按繼電保護(hù)循環(huán)確定整定計(jì)算順序，而改用按開斷線路循環(huán)安排繼電保護(hù)整定計(jì)算順序，即可避免多次重復(fù)開斷同一條線路。例如，當(dāng)開斷圖6中B—C線路時(shí)，分別對(duì)A—B線路保護(hù)1和E-C線路E側(cè)保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算，即可避免重復(fù)開斷線路口B-C 5結(jié)論

(1)基于網(wǎng)絡(luò)等值原理計(jì)算非全相振蕩時(shí)正序網(wǎng)斷相口的開路電壓，僅涉及到與非全相線路兩側(cè)節(jié)點(diǎn)i，j有關(guān)的自阻抗參數(shù)和互阻抗參數(shù)，計(jì)算量與電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的數(shù)量無(wú)關(guān)；(2)按故障時(shí)繼電保護(hù)測(cè)量到的電氣量整定計(jì)算繼電保護(hù)延時(shí)段的動(dòng)作值，可消除因引入分支系數(shù)而帶來(lái)的計(jì)算誤差，可避免重復(fù)計(jì)算同一分支系數(shù)；

(3)按開斷線路所產(chǎn)生的擾動(dòng)域進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算，可確保查找到電力系統(tǒng)最不利的運(yùn)行方式；

(4)按開斷線路循環(huán)進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算，可避免多次重復(fù)開斷同一線路。參考文獻(xiàn)、【1】陳永林電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的計(jì)算機(jī)整定計(jì)算【M】水利電力出版 社1994 【2】姜彤，郭志忠，陳學(xué)允，等神多態(tài)相分量法及其在電力系統(tǒng)三相不對(duì)稱分析中的應(yīng)用 【3】曹國(guó)臣 輻射狀配電網(wǎng)故障分析計(jì)算的解耦相分量法

【4】姜彤，白雪峰，郭志忠等 基于對(duì)稱分量模型的電力系統(tǒng)短路故障計(jì)算方法電機(jī)工程學(xué) 【5】曹國(guó)臣祝濱，蔣建東曲虛擬故障端口法及其在電網(wǎng)故障計(jì)算中的應(yīng)用中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)

【6】電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程電力工業(yè)部

第二篇：繼電保護(hù)整定計(jì)算培訓(xùn)

繼電保護(hù)整定計(jì)算

2013.8.8

第一部分 參數(shù)、潮流、短路計(jì)算 第一章 參數(shù)計(jì)算

第一節(jié) 線路、變壓器參數(shù)計(jì)算

一、標(biāo)幺值及計(jì)算關(guān)系式

1、標(biāo)幺值計(jì)算式：

標(biāo)幺值（相對(duì)值）=有名值/基準(zhǔn)值

2、電氣量標(biāo)幺值計(jì)算關(guān)系式：

1）取R、X、Z為電阻、電抗、阻抗的有名值；R*、X*、Z*為電阻、電抗、阻抗的標(biāo)幺值；ZB為阻抗的標(biāo)幺值。則有：

R*=R/ZB； X*=X/ZB； Z*=Z/ZB 2）取I、U、S為電流、電壓、功率的有名值；I*、U*、S*為電流、電壓、功率的標(biāo)幺值；IB、UB、SB為電流、電壓、功率的基準(zhǔn)值。則有：

I*=I/IB； U*=U/UB； S*=S/SB

3）

第三篇：配電線路繼電保護(hù)整定計(jì)算問題探究

摘要:本文主要就配電線路繼電保護(hù)整定計(jì)算問題進(jìn)行了認(rèn)真研究,具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞:配電線路;繼電保護(hù);整定計(jì)算方法;研究

1、前言

配電系統(tǒng)由于自然的、人為的或設(shè)備故障等原因,使配電網(wǎng)的某處發(fā)生故障時(shí),繼電保護(hù)裝置能快速采取故障切除、隔離或告警等措施,以保持配電系統(tǒng)的連續(xù)性、可靠性和保證人身、設(shè)備的安全。因此,繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中具有十分重要的作用。

2、常規(guī)10kV線路整定計(jì)算方案

我國(guó)的10kV配電線路的保護(hù),一般采用電流速斷、過電流及三相一次重合閘構(gòu)成。特殊線路結(jié)構(gòu)或特殊負(fù)荷線路保護(hù),不能滿足要求時(shí),可考慮增加其它保護(hù)(如:保護(hù)Ⅱ段、電壓閉鎖等)。

2.1 電流速斷保護(hù)

由于10kV線路一般為保護(hù)的最末級(jí),所以在整定計(jì)算中,定值計(jì)算偏重靈敏性,對(duì)有用戶變電所的線路,選擇性靠重合閘來(lái)保證。在以下兩種計(jì)算結(jié)果中選較大值作為速斷整定值。

2.1.1 按躲過線路上配電變壓器二次側(cè)最大短路電流整定。實(shí)際計(jì)算時(shí),可按距保護(hù)安裝處較近的線路最大變壓器低壓側(cè)故障整定。

Idzl=Kk×Id2max

式中:Idzl為速斷一次值;Kk為可靠系數(shù),取1.5;Id2max為線路上最大配變二次側(cè)最大短路電流。

2.1.2 當(dāng)保護(hù)安裝處變電所主變過流保護(hù)為一般過流保護(hù)時(shí)(復(fù)合電壓閉鎖過流、低壓閉鎖過流除外),線路速斷定值與主變過流定值相配合。

Ik=Kn×(Igl-Ie)

式中: Kn為主變電壓比,對(duì)于35/10 降壓變壓器為3.33;Igl為變電所中各主變的最小過流值(一次值);Ie為相應(yīng)主變的額定電流一次值。

2.1.3 特殊線路的處理:

1)線路很短,最小方式時(shí)無(wú)保護(hù)區(qū);下一級(jí)為重要的用戶變電所時(shí),可將速斷保護(hù)改為時(shí)限速斷保護(hù)。動(dòng)作電流與下級(jí)保護(hù)速斷配合(即取1.1倍的下級(jí)保護(hù)最大速斷值),動(dòng)作時(shí)限較下級(jí)速斷大一個(gè)時(shí)間級(jí)差(此種情況在城區(qū)較常見,在新建變電所或改造變電所時(shí),建議保護(hù)配置用全面的微機(jī)保護(hù),這樣改變保護(hù)方式就很容易了)。在無(wú)法采用其它保護(hù)的情況下,可靠重合閘來(lái)保證選擇性。

2)當(dāng)保護(hù)安裝處主變過流保護(hù)為復(fù)壓閉鎖過流或低壓閉鎖過流時(shí),不能與主變過流配合。

3)當(dāng)線路較長(zhǎng)且較規(guī)則,線路上用戶較少,可采用躲過線路末端最大短路電流整定,可靠系數(shù)取1.3～1.5。此種情況一般能同時(shí)保證選擇性與靈敏性。

4)當(dāng)速斷定值較小或與負(fù)荷電流相差不大時(shí),應(yīng)校驗(yàn)速斷定值躲過勵(lì)磁涌流的能力,且必須躲過勵(lì)磁涌流。

(4)靈敏度校驗(yàn)。在最小運(yùn)行方式下,線路保護(hù)范圍不小于線路長(zhǎng)度的15%整定。允許速斷保護(hù)線路全長(zhǎng)。

Idmin(15%)/Idzl≥1

式中Idmin(15%)為線路15%處的最小短路電流;Idzl為速斷整定值。

2.1.4 靈敏度校驗(yàn)。在最小運(yùn)行方式下,線路保護(hù)范圍不小于線路長(zhǎng)度的15%整定。允許速斷保護(hù)線路全長(zhǎng)。

Idmin(15%)/Idzl≥1

式中Idmin(15%)為線路15%處的最小短路電流;Idzl為速斷整定值。

2.2 過電流保護(hù)

2.2.1 按躲過線路最大負(fù)荷電流整定。此方法應(yīng)考慮負(fù)荷的自啟動(dòng)系數(shù)、保護(hù)可靠系數(shù)及繼電器的返回系數(shù)。為計(jì)算方便,可將此三項(xiàng)合并為綜合系數(shù)KZ。

即:KZ=KK×Izp/Kf

式中:KZ為綜合系數(shù);KK為可靠系數(shù),取1.1～1.2;Izp為負(fù)荷自啟動(dòng)系數(shù),取1～3;Kf為返回系數(shù),取0.85。

微機(jī)保護(hù)可根據(jù)其提供的技術(shù)參數(shù)選擇。而過流定值按下式選擇:

Idzl=KZ×Ifhmax

式中Idzl為過流一次值;Kz為綜合系數(shù),取1.7～5,負(fù)荷電流較小或線路有啟動(dòng)電流較大的負(fù)荷(如大電動(dòng)機(jī))時(shí),取較大系數(shù),反之取較小系數(shù);Ifhmax為線路最大負(fù)荷電流,具體計(jì)算時(shí),可利用自動(dòng)化設(shè)備采集最大負(fù)荷電流。

2.2.2 按躲過線路上配變的勵(lì)磁涌流整定。變壓器的勵(lì)磁涌流一般為額定電流的4～6倍。因此,重合閘線路,需躲過勵(lì)磁涌流。由于配電線路負(fù)荷的分散性,決定了線路總勵(lì)磁涌流將小于同容量的單臺(tái)變壓器的勵(lì)磁涌流。因此,在實(shí)際整定計(jì)算中,勵(lì)磁涌流系數(shù)可適當(dāng)降低。

Idzl=KK×Kcl×Sez/(×Ue)

式中Idzl為過流一次值;Kcl為線路勵(lì)磁涌流系數(shù),取1～5,線路變壓器總?cè)萘枯^少或配變較大時(shí),取較大值;Sez為線路配變總?cè)萘?Ue為線路額定電壓,此處為10kV。

2.2.3 特殊情況的處理:(1)線路較短,配變總?cè)萘枯^少時(shí),Kz或Klc應(yīng)選較大的系數(shù);(2)當(dāng)線路較長(zhǎng),過流近后備靈敏度不夠時(shí),可采用復(fù)壓閉鎖過流或低壓閉鎖過流保護(hù),此時(shí)負(fù)序電壓取0.06Ue,低電壓取0.6～0.7Ue,動(dòng)作電流按正常最大負(fù)荷電流整定。當(dāng)保護(hù)無(wú)法改動(dòng)時(shí),應(yīng)在線路中段加裝跌落式熔斷器;(3)當(dāng)遠(yuǎn)后備靈敏度不夠時(shí),由于每臺(tái)配變高壓側(cè)均有跌落式熔斷器,可不予考慮;(4)當(dāng)因躲過勵(lì)磁涌流而使過流定值偏大,而導(dǎo)致保護(hù)靈敏度較低時(shí),可考慮將過流定值降低,而將重合閘后加速退出。

2.2.4 靈敏度校驗(yàn):近后備按最小運(yùn)行方式下線路末端故障,靈敏度大于等于1.5;遠(yuǎn)后備靈敏度可選擇線路最末端的較小配變二次側(cè)故障,接最小方式校驗(yàn),靈敏度大于或等于1.2。

Km1=Idmin1/Idzl≥1.25

Km2=Idmin2/Idzl≥1.2

式中Idmin1為線路末端最小短路電流;Idmin2為線路末端較小配變二次側(cè)最小短路電流;Idzl為過流整定值。

3、重合閘

10kV配電線路一般采用后加速的三相一次重合閘,由于安裝于末級(jí)保護(hù)上,所以不需要與其他保護(hù)配合。重合閘所考慮的主要為重合閘的重合成功率及縮短重合停電時(shí)間,以使用戶負(fù)荷盡量少受影響。

重合閘的成功率主要決定于電弧熄滅時(shí)間、外力造成故障時(shí)的短路物體滯空時(shí)間(如:樹木等)。電弧熄滅時(shí)間一般小于0.5s,但短路物體滯空時(shí)間往往較長(zhǎng)。因此,對(duì)重合閘重合的連續(xù)性,重合閘時(shí)間采用0.8～1.5s;農(nóng)村線路,負(fù)荷多為照明及不長(zhǎng)期運(yùn)行的小型電動(dòng)機(jī)等負(fù)荷,供電可靠性要求較低,短時(shí)停電不會(huì)造成很大的損失。為保證重合閘的成功率,一般采用2.0s的重合閘時(shí)間。實(shí)踐證明,將重合閘時(shí)間由0.8s延長(zhǎng)到2.0s,將使重合閘成功率由40 %以下提高到60 %左右。4、10kV保護(hù)整定中容易忽視的問題及對(duì)策

4.1 勵(lì)磁涌流問題

4.1.1 勵(lì)磁涌流對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響

勵(lì)磁涌流是變壓器所特有的,是由于空投變壓器時(shí),變壓器鐵芯中的磁通不能突變,出現(xiàn)非周期分量磁通,使變壓器鐵芯飽和,勵(lì)磁電流急劇增大而產(chǎn)生的。變壓器勵(lì)磁涌流最大值可以達(dá)到變壓器額定電流的6～8倍,并且跟變壓器的容量大小有關(guān),變壓器容量越小,勵(lì)磁涌流倍數(shù)越大。勵(lì)磁涌流存在很大的非周期分量,并以一定時(shí)間系數(shù)衰減,衰減的時(shí)間常數(shù)同樣與變壓器容量大小有關(guān),容量越大,時(shí)間常數(shù)越大,涌流存在時(shí)間越長(zhǎng)。

10kV線路裝有大量的配電變壓器,在線路投入時(shí),這些配電變壓器是掛在線路上,在合閘瞬間,各變壓器所產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流在線路上相互迭加、來(lái)回反射,產(chǎn)生了一個(gè)復(fù)雜的電磁暫態(tài)過程,在系統(tǒng)阻抗較小時(shí),會(huì)出現(xiàn)較大的涌流,時(shí)間常數(shù)也較大。二段式電流保護(hù)中的電流速斷保護(hù)由于要兼顧靈敏度,動(dòng)作電流值往往取得較小,特別在長(zhǎng)線路或系統(tǒng)阻抗大時(shí)更明顯。勵(lì)磁涌流值可能會(huì)大于裝置整定值,使保護(hù)誤動(dòng)。這種情況在線路變壓器個(gè)數(shù)少、容量小以及系統(tǒng)阻抗大時(shí)并不突出,因此容易被忽視,但當(dāng)線路變壓器個(gè)數(shù)及容量增大后,就可能出現(xiàn)。我公司就曾經(jīng)在變電所增容后出現(xiàn)10kV線路由于涌流而無(wú)法正常投入的問題。

4.1.2 防止涌流引起誤動(dòng)的方法

勵(lì)磁涌流有兩個(gè)明顯的特征,一是它含有大量的二次諧波,二是它的大小隨時(shí)間而衰減,一開始涌流很大,一段時(shí)間后涌流衰減為零。利用涌流這個(gè)特點(diǎn),在電流速斷保護(hù)裝置上加一短時(shí)間延時(shí),就可以防止勵(lì)磁涌流引起的誤動(dòng)作,這種方法最大優(yōu)點(diǎn)是不用改造保護(hù)裝置(或只作簡(jiǎn)單改造)。

4.2 TA飽和問題

4.2.1 TA飽和對(duì)保護(hù)的影響

在10kV線路短路時(shí),由于TA飽和,感應(yīng)到二次側(cè)的電流會(huì)很小或接近于零,使保護(hù)裝置拒動(dòng),故障要由母聯(lián)斷路器或主變后備保護(hù)來(lái)切除,不僅延長(zhǎng)了故障時(shí)間,使故障范圍擴(kuò)大,還會(huì)影響供電的可靠性,且嚴(yán)重威脅運(yùn)行設(shè)備的安全。

4.2.2 避免TA飽和的方法

避免TA飽和主要從兩個(gè)方面入手,一是在選擇TA時(shí),變比不能選得太小,要考慮線路短路時(shí)TA飽和問題,一般10kV線路保護(hù)TA變比最好大于300/5;另一方面要盡量減少TA二次負(fù)載阻抗,盡量避免保護(hù)和計(jì)量共用TA,縮短TA二次電纜長(zhǎng)度及加大二次電纜截面;對(duì)于綜合自動(dòng)化變電所,10kV線路盡可能選用保護(hù)測(cè)控合一的產(chǎn)品,并在控制屏上就地安裝,這樣能有效減小二次回路阻抗,防止TA飽和。

4.3 所用變保護(hù)問題

4.3.1 所用變保護(hù)存在的問題

所用變是一比較特殊的設(shè)備,容量較小,可靠性要求高,且安裝位置特殊,通常接在10kV母線上,其高壓側(cè)短路電流等于系統(tǒng)短路電流,可達(dá)十幾kA,低壓側(cè)出口短路電流也較大。人們普遍對(duì)所用變保護(hù)的可靠性重視不夠,這將對(duì)所用變直至整個(gè)10kV系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。

4.3.2 解決辦法

解決所用變保護(hù)拒動(dòng)問題,應(yīng)從合理配置保護(hù)入手,其TA的選擇要考慮所用變故障時(shí)飽和問題,同時(shí),計(jì)量用的TA一定要與保護(hù)用的TA分開,保護(hù)用的TA裝在高壓側(cè),以保證對(duì)所用變的保護(hù),計(jì)量用TA裝在所用變的低壓側(cè),以提高計(jì)量精度。在定值整定方面,電流速斷保護(hù)可按所用變低壓出口短路進(jìn)行整定,過負(fù)荷保護(hù)按所用變的容量進(jìn)行整定。

第四篇：2012年繼電保護(hù)整定計(jì)算習(xí)題

【例題1】

如圖所示35kV單側(cè)電源放射狀網(wǎng)絡(luò)，AB和BC均設(shè)有三段式電流保護(hù)。已知：（1）線路LAB=20km，LBC=30km，線路電抗x1=0.4?/km。

（2）變電所B、C中變壓器連接組別為Y/d-11，且在變壓器上裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)。（3）線路AB的最大傳輸功率為Pmax=9.5MW，cos?=0.9，自啟動(dòng)系數(shù)取1.3。

（4）T1、T2變壓器歸算到被保護(hù)線路電壓等級(jí)的阻抗為28Ω，系統(tǒng)電抗為Xs.max=7.9?，Xs.min=5.4?。試對(duì)線路AB的保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算與校驗(yàn)。

A120kmS 35kVB2T130kmECT2D

【例題2】

如下圖所示220kV網(wǎng)絡(luò)，對(duì)斷路器1處配置的三段式零序電流保護(hù)（不考慮非全相運(yùn)行狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)發(fā)生振蕩的情況）進(jìn)行整定，計(jì)算定值、動(dòng)作時(shí)間并校驗(yàn)靈ⅡⅢ敏度。（KⅠ?K?K?1.2，零序最大不平衡電流的計(jì)算系數(shù)綜合考慮為relrelrelKnpKtxKer?0.1。C母線三段零序電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1秒）。

A1B2CX1=15X0=12X1=40X0=115220kVX1=30X0=110X1=25X0=17

【例題3】

已知系統(tǒng)參數(shù)如下:

1）系統(tǒng)的正序阻抗Zl?0.45?/km，?k?65?；

2）線路上采用三段式距離保護(hù)，阻抗原件采用方向阻抗繼電器，繼電器的最靈敏角?sen?65?；

3）保護(hù)2、3的Ⅲ段最長(zhǎng)時(shí)限為2s；

4）線路AB、BC的最大負(fù)荷電流為IL.max?400A，功率因數(shù)為cos??0.9，自啟動(dòng)系數(shù)Kss?2；

5）變壓器采用差動(dòng)保護(hù)，兩臺(tái)變壓器的容量相等，SN?15MV?A，短路電壓百分比Uk%?10.5，變比110/10.5kV；

6）系統(tǒng)的阻抗，ZS1?10?，ZS2.min?30?，ZS2.max??。試對(duì)保護(hù)1的各段進(jìn)行整定。A130kmS1 110kVB238kmECD362kmS2

第五篇：繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)簡(jiǎn)介

繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)說(shuō)明書

第一章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1．1 圖形建模：

專業(yè)化繪圖界面——直觀、方便、快捷地繪制系統(tǒng)接線圖 完善的參數(shù)輸入界面——快捷靈活地建立元件參數(shù)，實(shí)現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)一體化

周到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入及備份功能——決不讓您的汗水白流

強(qiáng)大的圖紙?zhí)幚砉δ堋缮伞⒕庉嫛⒋蛴「鞣N圖紙，包括主接線圖、序網(wǎng)圖、保護(hù)配置圖

1．2故障計(jì)算：

智能化節(jié)點(diǎn)編號(hào)——數(shù)學(xué)計(jì)算模型自動(dòng)生成 模糊處理——具備抗奇異矩陣的能力

獨(dú)特的相移處理技術(shù)——解決變壓器的相移問題，真實(shí)反映故障后的電氣量

全面的專業(yè)數(shù)據(jù)輸出——提供您想要的所有數(shù)據(jù) 完備的網(wǎng)絡(luò)操作接口——包容各種運(yùn)行方式的處理 自定義運(yùn)行方式——提供特殊運(yùn)行方式處理手段

1．3整定計(jì)算

保護(hù)配置——設(shè)置保護(hù)功能

完備的原則庫(kù)——包羅規(guī)程中的所有整定原則 實(shí)用的整定流程——集專家多年之經(jīng)驗(yàn) 自動(dòng)整定——彈指一揮，完成整定

手動(dòng)整定——全程可視，任意干預(yù)，結(jié)果可信 實(shí)時(shí)計(jì)算書——詳細(xì)記錄整定過程

1．5數(shù)據(jù)及定值單管理

管理查詢——全面的專業(yè)數(shù)據(jù)查詢 定值單模板——自動(dòng)生成各種定值單 模板定制——用戶可自行定制定值單模板 條件查詢——快捷定位所需的數(shù)據(jù) 樹狀結(jié)構(gòu)——分層管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)

? 保護(hù)功能定值 ? 保護(hù)裝置參數(shù) ? 保護(hù)裝置定值 ? 選擇查詢字段 2．6定值單管理

? 定值單查詢

? 按照定值單的狀態(tài)查詢 ? 按照定值單參數(shù)查詢 ? 定值單維護(hù)

第三章 運(yùn)行環(huán)境

3.1硬件要求

計(jì)算機(jī)配置：CPU：800MHZ以上

硬盤：20G以上 內(nèi)存：256兆 顯存：16兆以上 顯示器：17英寸。

打印機(jī)：激光打印機(jī)。3.2 軟件環(huán)境：

系統(tǒng)平臺(tái): Windows98 /Windows2000 / WinNT/WinXP 相關(guān)軟件: office2000 或 XP

第四章 系統(tǒng)使用說(shuō)明

在進(jìn)入系統(tǒng)后，首先顯示主界面如圖：

主界面自上而下分為

1、主菜單

2、工具欄

3、工作區(qū)

4、狀態(tài)欄。主菜單包括（1）文件（2）視圖（3）選項(xiàng)（4）繪圖（5）故障計(jì)算（6）整定計(jì)算（7）幫助七部分。當(dāng)?shù)谝淮螁?dòng)本系統(tǒng)時(shí)菜單工具欄僅有“文件”菜單

6）生成保護(hù)配置圖：可以生成線路的各種保護(hù)功能（包括相間距離保護(hù)、接地距離保護(hù)、零序電流保護(hù)、電流保護(hù)）的定值配置圖；

7）圖形顯示方式：主畫面可以以三種方式顯示，主接線圖、正序網(wǎng)圖、零序網(wǎng)圖。

4.3 “選項(xiàng)”

選項(xiàng)菜單包括以下子菜單：

1）顏色配置：用于設(shè)置畫面背景的顏色、各電壓等級(jí)的顏色； 2）精度設(shè)置：用于設(shè)置計(jì)算中數(shù)據(jù)保留的小數(shù)位數(shù)；

3）系統(tǒng)設(shè)置：用于設(shè)置計(jì)算、整定、定值單管理中的一些設(shè)置。

4.4 “繪圖”

繪圖菜單包括以下子菜單：

1）刪除：當(dāng)選中某元件，并點(diǎn)擊該菜單項(xiàng)時(shí)，就刪除該元件； 2）復(fù)制：將元件復(fù)制到剪貼板中； 3）剪切：將元件剪切到剪貼板中；

4）粘貼：將剪貼板中的元件復(fù)制到系統(tǒng)中； 5）旋轉(zhuǎn)：將選中的元件旋轉(zhuǎn)90度；

4.5 “故障計(jì)算”

故障計(jì)算菜單包括以下子菜單：

1）設(shè)置運(yùn)行方式：可以將當(dāng)前系統(tǒng)所處的運(yùn)行方式切換為大方式、小方式、自定義方式和更多的運(yùn)行方式；

2）顯示節(jié)點(diǎn)編號(hào)：將系統(tǒng)畫面中各節(jié)點(diǎn)編號(hào)顯示出來(lái)，可用于檢查系統(tǒng)的連接是否正確，因?yàn)檫B接在一起的等電位點(diǎn)只有一個(gè)編號(hào)；

3）多點(diǎn)等值：是針對(duì)復(fù)雜電網(wǎng)應(yīng)用的，該功能可將兩個(gè)存在多條聯(lián)絡(luò)線的電網(wǎng)進(jìn)行等值，達(dá)到簡(jiǎn)化電網(wǎng)的目的，尤其對(duì)兩個(gè)相鄰的電網(wǎng)管理部門交換數(shù)據(jù)有應(yīng)用價(jià)值。

4）計(jì)算所有母線等值阻抗：將系統(tǒng)中各母線的等效阻抗計(jì)算出來(lái)，并列表顯示；

5）設(shè)置故障：可以在某條母線上或某線路上某處設(shè)置某種類型的故障，設(shè)完故障后，軟件自動(dòng)進(jìn)行當(dāng)前運(yùn)行方式下的故障計(jì)算；