硕士学位论文-地区电网继电保护整定计算一体化系统的研制.pdf

华中科技大学 硕士学位论文 地区电网继电保护整定计算一体化系统的研制 姓名：吴祎琼 申请学位级别：硕士 专业：电力系统及其自动化 指导教师：段献忠;何仰赞 20040508 华中科技大学硕士学位论文 擒要 熬定诗冀是僳簿蕊卡琶大瀵迄霹安全运行豹基露煞工终，是继毫缣护装鬟及时强踩 故障、避免恶性事故发生的保证。然而，目前适用予地区电网的整定计算软件基本上 还莛空骞，戮琵箕研究吴有藏太静经济价菹_ 稀柱会效益。零文致力予对该鬏域静关键 技术问题展开研究，其内容涉及地区电网整愆计算软件的开发、整定汁算自动化技术 的研究和整定计算理论的研究。 零文构建了地区电网继电保护整定计算一体化系统，详尽阐述了系统的设计目标、 总体结构和功能划分，并对软件开发中的关键问题擒出了简便可行的解决方案。该系 统实现了从参数管理、故障计舞、保护装置熬定计算到定僮逶知单生戏鲍继瞧傈护整 定计算和管理全过程的自动能，并提供了丰富的人工干预手段，满足了通用性和灵活 性匏癸隶。 猩此基础上，本文详细介绍了一体化系统中的核心功能模块保护装鼹整定计 算模块，包括萁总搭缭梅、数据缝稔鞠绦护装置扩麓方案。该模块稳建了器疆级、装 置级熬定分离的结构模式，建立了统一的层级式结构描述的数据结构，采用了定义统 一接掰函数和动态麓羧插释静方法实现了藻护装置的插件式升级。弱辨，还对实现保 护装置的自定义扩展进行了初步的揲讨，并掇出了保护装置模板法。 谯整定计算理论方面，本文深入研究了主变零序傈护整定计算中零序电流反向问 题产生的根源、对保护蛇影嗨及现有楚定方法的不足，菸对一般的童变零| 亭傈护整定 方法避行了改进。 努终，对蹲元终类型全髑整定逮题进行了骞蓝懿搽索，建立了遥熙于全粥整定戆 统一保护模型，表达了不同元件类型保护之间的配合荧系并使用自动扩大整定范围 法强钝7 不感廷佟类纛僳护定篷舞戆交互，疑融薄金属整定审死铰溽题夔褥豫牲进行 了初步的研究。 关键谰：继电保护，熬定计算+ 一体化系统，零序电流反向，全局整定 华中科技大学硕士学位论文 舂b s 零r a c t c o o r d i n a t i o ni st h eb a s i s 娃s 。c 1 l 譬o p e r a t i o no f m o d e mp o w e rs y s t e m ) a n d t h eg u r a n t e e f o rp r o t e c t i o nd e v i c et oi s o l a t ef a u l t s i nt i m ea n da v o i dg r e a ta c c i d e n t s o t h e r w i s e a t p r e s e n tt h e r ei sa l m o s tn o c o o r d i n a t i o ns o f t w a r ea p p l i e dt od i s t r i b u t i o np o w e r 西d s s oi t s r e s e a r c hc o u l dp r o d u c es i g n i f i c a n te c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t 1 l _ l i st h e s i sd e v o t e st ot h e r e l a t i v ep r o b l e m si nt h i sr d d , i n c l u d i n gt h ed e v e l o p m e n to fc o o r d i n a t i o ns o f t w a r ef o r d i s t r i b u t i o n p o w e rg i , d s ，t h e r e s e a r c ho nc o o r d i n a t i o na u t o m a t i o nt e c h n o l o g y a n d c o o r d i n a t i o n t h e o r y t h i st h e s i si m p l e m e n t st h ed e v e l o p m e n to fp r o t e c t i o nd e v i c ei n t e g r a t i v ec o o r d i n a t i o n s y s t e mf o r d i s t r i b u t i o np o w e rg r i , d s ，w h o s em a i ns t r u c t u r ea n df a n c t i o n a ld i v i s i o na l e c i r e u m s t a n t i a t e d , a n ds o m ei m p o r t a n tp r o b l e m s f o rd e v e l o p m e n ta r ep r e s e n t e d t h i ss y s t e m r e a l i z e st h ea u t o m a t i o no f p o w e r 鲥dm a n a g e m e n t , f a u l tc a l c u l a t i o n ，t h ew h o l ep r o c e s so f c o o r d i n a t i o na n ds e t t i n gr e q u i s i t i o nm a n a g e m e n t 。a n dp r o v i d e st h ed i v e r s i f o r mm e t h o d so f m a n u a li n t e r p o s a lt oe n s u r et h ea d a p t a b i l i t ya n df l e x i b i l i 批 i na d d i t i o n ，t h ec o r em o d u l ei nt h i ss y s t e m ，t h ep r o t e c t i v er e l a yc o o r d i n a t i o nm o d u l e , i s p a r t i c u l a r l yd e s c r i b e d ，i n c l u d i n gi t sm a i n f i a m e ，d a t as t r u c t u r ea n d t h es c h e m eo f p r o t e c t i v e r e l a ye x t e n d i n g 。焘c o m p l e t e l y 雏e wm a i n f r a m e 。i nw h i c ht h et h o e r i c a la n de q u i p m e n t a l s e t t i n gc o o r d i n a t i o na r es e p a r a t e d , i sc o n s t i t u t e da n di n s e r t i o nu p d a t i o no f n e w p r o t e c t i v e 潮a yi sr e a l i z e d ，谢mu n i f o r md a t as t r u c t u r ea n dd y n a m i c a l l yl i n k i n gp l u g - - i nm o d u l e , f u r t h e r m o r e ，鑫n e wm e t h o d ，c a l l e dr e l a yt e m p l a t em e t h o d + i sb r o u g h tf o r w a r dt om a k e c u s t o mu p d a t i o no f n e w p r o t e c t i v er e l a yp o s s i b l e + t nt h ea s p e c to fc o o r d i n a t i o nt h e o r y , t h i sp a p e r p r e s e n t st h ei s s u eo f t h ez e 瓣s e q u e n c e c u r r e n tr e v e r s ei nt h ec o o r d i n a t i o no f t r a n s f o r m e rz e r oc u r r e n tr e i a ya n da n a l y z e si t sr e a s o n s , t h ei n f l u e n c eo nr e l a yo p e r a t i o na n dt h ed e f i c i e n c yo f p r e s e n tc o o r d i n a t i o nw a y s ，o nt h e b a s i so fw h i c ha l l a d a p t a t i o no ft h ec o m m o nc o o r d i n a t i o nm e t h o df o rt r a n s f o r m e rz e r o s e q u e n c er e l a y i sb r o u g h tf o r w a r dt ot a k ei n t oa c c o u n tt h ei n f l u e n c eo f t h i si s s u e 珏 华中科技大学硕士学位论文 i nt h ee n d ，t h eg l o b a lc o o r d i n a t i o ni sp r e l i m i n a r i l ys t u d i e d ，w h i c ha c c o m p l i s h e st h e c o o r d i n a t i o no fa l lr e l a y sf o rd i f f e r e n tt y p e so fe l e m e n t si nas a m ep r o c e s s b a s e d0 nt h e e s t a b l i s h m e n to ft h eu n i f o r mp r o t e c t i o nt e m p l a t e ，am a t h e m a t i cm o d e li s p r o p o s e dt o e x p r e s st h ep r i m a r y b a c k u pr e l a t i o n s h i p i nt h eg l o b a lc o o r d i n a t i o na n dam e t h o d ，c a l l e d a u t o m a t i c a l l ye x p a n d i n gs e t t i n gz o n e ，i sa l s od e m o n s t r a t e dt oi n t e n s i f yt h ea l t e r n a t i o no f r e l a ys e t t i n g s a tt h es a m et i m e ，t h i sp a p e rp r e s e n t st h ed e a d l o c ki s s u ei nt h eg l o b a l c o o r d i n a t i o na n d e m p h a s i z e s i t sp a r t i c u l a r i t y k e y w o r d s ：r e l a y , c o o r d i n a t i o n , i n t e g r a t i v es y s t e m ，z e r os e q u e n c ec u r r e n tr e v e r s e ， g l o b a lc o o r d i n a t i o n 独创褴声明 本人声鞠所莹交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容孙，本论文不包 含任何其他个入或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出 贡献的个人秘集体，均已在文中以明确方式标唆。本人完全意识到本声粳 的法律结果由本人承担。 学位论文佟者签名：冀冷蠡 日期：口4 年f 月暮日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作案完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校骞较傺鍪并岗匿家有关部门蠛规稳送交论文的复印侔和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存和汇编本学位论文。 保密口，在 年解密后适用本授权书。 举论文属于 不保密团。 ( 请在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名：辫晾 嚣絮：谢每年f 舅善鏊 指导教师签名；f 瓣灶 鑫羯：泌。簪年f 月占舀 华中科技大学硕士学位论文 l 绪论 1 | 润题懿搓鲞 继电保护装置是电力系缆安全保障体系的重要缌成部分。当系统由于自然的、人 为的缄设备故障等原因，使电网的菜处发生敢障或不正常运行状态时，要求继电傈护 装置熊迅速将放障部分切除，以傈避电力系绕运行的稳定性，共最大限度地使电网蛇 非故障部分继续可靠她供电。国内外无数实例证明继电保护装置魑电力系统安全避 行故绦涯。然露无数实例也滋硬，冗乎只是涉及停嚷范萤较大熬大蘩系统事敬，都与 继电保护装置的不正确动作肖直接或者间接的关系【卜d 】。从电网安全运行的角度出发， 电弼对继电保护装鬟捷毒了严格瓣要求，要求动捧予跷淹静继奄傈护装置必须满足可 靠性、灵敏性、选择性和速动性1 4 】。 熬电傈护装霆能甭满足电潮提出的“酉性”要求在很大程度上敬决于继电傈护熬 定计算工作的正确开展。精确的整定 十算对提高保护运行的可靠性舆有重要馋用，保 护装鼹的灵敏性、选择性和遴动性要靠整定计算获得的合理僳护定缎来傈i 正。因此， 做好继电保护蹩定计舞工 乍对于满足逛网对继电保护装置提出鲍“瞪性”要求，充分 发挥继电保护装置的性能和保证电力系统的安全运行具有重鬃意义。然而，继电保护 整定诗算又是一项+ 分复杂熬z 佟，爨要考惑豹因豢是多方涎豹，茭孛毫列熬运露方 式和接线方式对定值计算的影响最大。电力系统运行方式受负荷变化、设备检修等因 素豹影嗡不瑟交馥，稻诺护定俊在运行方式交纯蓬程中保持不变，为了便霾定鹣傈护寇 值适威变化着的运行方式，就必须对器种可能的运行方式和故障情i 兕进行反复周密的 诗算，因j 毙精确静整楚计算瑟临着计簿蚕帮计算对闻豹撬战；电力系统还存在着众多 的复杂、不规则接线方式，如多重互感线路、多重t 接线路变压器等，增添了网络掇 扑识剐和整定配合的难度。 阅时，随着电力建设的飞速发展，特别是三峡投产、全灏联网的进行，嚣电力缀 统的容量和电网区域不断扩大，运彳亍方式、接线形式日益复杂，并且电网也不断向网 络位、数字纯、实辩豫、售惑纯方囊捩速发袋。嚣戴，袋找惫力系缀黠褒骞缝毫僳爹 一_ 一_ l + 华中科技大学硕士学位论文 整定计算工作在整定缩果准确性、计算效率、系统自动化程度等方面提出了熙高的要 求。 在这样的时代背景下，在计算机软硬件技术特别是w i n d o w s 技术发展的推动下， 充分莆j 尾魂裔计算税舱计算熊力，实现缝电保护整逡计算酌螽动纯，为整定诗算入赘 提供更强大的计算能力和更便捷的操作管理警段，进一步提高整定计冀的精度和效率， 从根本上把熬定计算人员从繁杂的计算中解放出来，成为必然的要求和新的研究热点。 l 。2 壹l 羹区毫网整定计算羔传戆臻状及发震需袋 地区电嬲电压等级多样化，同时具有2 2 0 k v 和l l o k v 及以下电网，两种电网在阏 络结构、整定原则和管理方式等方面都有较大的差异；而且，地区电网还存在较多的 不规则接线形式，如多重t 接线路变压器、多重互感线路、嚣阙艨等，绘搬接识别、 整定配合增添了一定的难度；同时，地区电网的保护配置形式不一定相同，整定原则 灵活事塞，鬟要楚理众多鹣寇蕊疆裂条磐。黪毒鞋上霆素都捷蘧送毫鼹骜整定诗冀樊 加复杂，同时蹩定工作也表现出了更大的灵活性，这种复杂性和灵活性成为限制地送 毫溺熬定诗算骞凌纯承平提巅鹣最耄臻因素。 因此目前大多数地区电力局仍剁用故障程序加人工整意的方式进行整定计算， 这种方式与手正整定辩代相比虽然可鞭处理甏为复杂的问题，使定慎计算的速度和精 度都发生了质的变化，但仍然需要整定人员人工调整计算内容、查找计算结果、计冀 保护的最终定值，计算量大，计算时间长，并且无法对复杂的情况进行精确的处理。 例如：不对魄鼹的器秘运费方式蟊故障壤狨进行垒耀考虑，只戆计冀少数一、二耱 有代袭性的运行方式，不进行运行方贰组合，故不能考虑所肖可能的运行方式；对一 些复杂鼹诗算，往往簧擞若予簿纯或凝本苓予以考惑 m _ l i n e o u t l i s t ； 绞莲线维壤号 进线编号 ，进线组中包含的馈线编母链表 c l a s ss w i t c h s t a开闭所描述类 p u b l i c ： i n tn ln s w i t c h s t a l n d c x ；，开闭所编号 i n t1 1 1 n g r o n u m ； 疗进线维数 c l i s t m _ l i n e i n l i s t ； ，进线编号链衷 c m a p 0 ( 4 - 1 ) 其中： 爿2 y 1 3 y 2 1 y 2 2 一y i l y 2 2 y 2 3 y i y l l ( y 2 i + y 2 2 + y 2 3 ) b = ( y l l + y 2 + y 珏x y ：y 2 l + 罗篮+ y ) y 2 2 ( y 2 l + y 2 3 ) 】+ 蜀2 ( 舅i + y 3 ) ( y 2 + j 噎+ 罗2 3 ) 4 2 3 零序电流反向对保护的影响 变压器零序方向保护作为被保护母线上出线接地故障的厢各保护，在正常情况下， 傈护莓鞋躲避对爨母线簇建教簿对浚j 熏傈护豹零序毫流或放獐电流方商与保护芷两鞠 3 辛 华中科技大学硕士学位论文 反，披保护不存在误动的可能性。但是，在零序电流反向时，由于反向零序电流与整 定保护及其对侧保护方向相同，因此糟保护无法躲过该反向零序电流，则当对侧母线 上篷线发生接缝数璋辩，傈妒存在越缀动馋懿隐患，鼓瑟失去惹冬绦妒蛇选撵牲。 如图4 4 所示，并联三绕组变压器t l 和t 2 高、中压侧零序方向保护的正向如图所 示，器l 舞特整定绦护。设b l 戆动终滚滚嚣动终嚣阉分裂为l 黼窝t d z l ，b 4 豹动作毫浚 和动作时间分别为i 撇和t d z 2 ，其中可能出现t d z l t d z 2 。由于变压器遴行方式戏参数不 一致，当保护瓣铡母线翡密线上发生缓遥敛漳嚣寸，瀛过保护静零序魄流可能爱囱，蹬 现如图所示的反向零序电流i 。，该反向零序电流与保护动作电流方向相同。若b t 无 法躲 i 建该反向零序电流，b 1 和b 4 都会启动，但由于b l 的动体时间等于或小于b 4 的动 作时间，因此可能出现b l 先于b 4 动作的情况，即b l 发生越级动 乍，致使变压器t l 失电，保护动作不满足选择j 隧簧求。 缳护正方向一反i 匐零序电流方向 图4 4 保护误动隐患示意图 4 3 主变零序保护的改进整定计算方法 鉴于零廖迄滤爱庭趣蓬辩僳护选撂睦懿影豌，我霞在进行上述磷突懿鍪疆土，浚 进了一般整定方法。该整定方法在按一般整定方法计算的基础上，谶一步校核保护动 作毫浚l 否鸯蘩逶对铡蹲线接蟪故漳滚进绦护豹聂大菠尚零序电流，若不能躲遭，翻将 继续与本变电站其他变压器的对侧主变零序保护配合。同时，在开发的主变零序保护 整定计算程侉串运用了改进熬定方法，该程净能够窘动确定珂能出现零亭电流反向的 运行方式、故障以及配合变服器组。 强变电站的多台变压器中，并不是所有的变压器之间都会出现零序电流，如参数 据固、在所鸯运行方式下的遮褥状态郄相同的变压嚣之闯就不会出瑷反囱零窿电流， 因此蒋两台变压器之间不可能出现反向零序电流时相应保护不应该配合，以尽可能地 3 5 华中科技大学硕士学位论文 提高保护定德灵敏度，缩短动作时间；另一穷面，若两台变压器之间在正常运行方式 亵歪鬻捡修方式下毒缝密餮爱囱零廖毫流，羹蘸其绦护必续熬会；因珑，程序篱走奁逶 当的范围内进行运行方式组合1 2 1 ，轮断或改变元件的运行状态，以保证在进行较少次 数障计算翁燕看出上较准确速判断需要耗舍豹交压器缎，戳确保与可熊出现零窿电流葳 向的变压器保护配合，与不可能出现零序电流反向的变压器保护不配合。 旗于以上考虑，燕变零绺保护改进整定计算方法的主要愿想为：首先计舞保护岛 被保护母线上如线的配合定馕；当本变电站其商两台及以上的三绕组成自耦变压器时t 自动谶行运彳予方式组合，计算指定登定方式和运行方式组合形成的方式下对侧母线援 地故障滤过爨护豹零廖电流，将零廖瞧滚正囊和反两簸情嚣鸯爨以区分，棂攥零廖电流 反向的情况自动确定需要配合的变压器保护，形成配合变压器保护集，并在出现反向 零序嘏淡懿方式教薄下诗雾缳护与配会变压器绦护集孛保护戆聚合定篷，最熙校核绦 护最终定值是否能躲过最大礅向零序电流，以确定是否需要增设零序方向元件。程序 实现豹基本瀛程如图辱* 5 掰示。 计算保护与被保护母线上出线的配台定值 形成运行方式组台范田 进嚣运行方蕊组台 计算各运行方式下对侧母线接地短 路澈 蜚保护的零謦电漉 l 延! ! 多 主墨一 区分零序电流正痢、反向情况 特别形成戚向和反向霉序电流链表 根据葳向零牟电流链袭形成配合变压器保护集 与配台壹娠器保护集市鲍保护隧合 确定保护最终窟值 棱辕橡护最终嶷篷藐否辣过聂j ：芷向零牟 电流，以确定是否需簧增设方向元件 露4 5 主变零枣摄护整定基本流程 3 6 华中科技大学硕士学位论文 4 4 算例 r 以图4 - 6 所示网络为例，各元件的正序、零序阻抗参数如图所示，系统基准容爨 1 0 0 w a ，整定三绕组变压器瓢约中联铡零序穷自保护。以下攘定计冀显示了反囱零廖 电流对保护定值的巨大影响。 0 一2 2 4 ，兰0 搿? 0 0 8 敬, 0 2 7 h 。，t 、 l 、_ 一 4 。8 l 疆2 2 4班1 1 3 9 01 0 2 9l ，、7l0 l t 鹊0 3 4 o0 50 1 6 9 3 1 0 0 皑鬈0 2 7 l 9 疆 2 0 3 0 1 0 雠- 9 0 0 5 1 婚0 0 3 3 0 , 0 7 2 , 0 0 7 1 4 y 7 l o0 9 3 ，0 0 7 4 4 0 0 6 3 0 0 4 8 ( 1 ) 计算与线路6 的配合定值： 1 2 ( 2 2 0 k v ) 0 0 5 4 3 。e 3 j ! t 2 00 9 3 00 7 4 4 - 00 0 6 3 ，- 00 4 ) 4 8 二_ ( 独 0 , 0 5 4 3 ，0 0 4 3 4 _ t t 3 塑垂6 蓑绞据羚蹦 6 毛 = 颤爱，气= l 。i x o ，3 6 7 7 x 4 5 1 0 2 1 = 1 8 2 4 2 4 at 女= 5 s ( 2 ) 计算保护对侧母线1 2 发嫩接地故障流过保护的零序电流： 流泣保护的最大藏向零序电流：t 8 4 7 9 3 8 a 流过保护的最大发商零序电流：5 3 3 1 2 4 a 配合变压器集：t 1 、t 2 ( 3 ) 与线路配会定篷无法躲避最大反愆零序宅滚，善变压嚣善l 纛黾瓣蔫基铡零_ 搴镣 护配合： 与t l 配合：= 舔l 碍如= 1 t x l 。0 4 5 6 x 2 2 2 2 1 5 = 2 5 5 5 8 3 a= l s q 。0薛0荭0 华 申科技大学硕士学位论文 骘t 2 配含 疋：= k k l 髟= 1 1 0 8 0 1 3 x 3 3 1 3 1 5 。1 9 2 - 0 3 1 , 4 2 i s ( 4 ) 确定最终保护定假； j 出2 = 2 5 5 。5 8 3 ：1 女= i s ( 5 ) 确定方商元件状态； 绦护定德无法躲激对衡母线i 2 发生接翘故障流_ 邈保护酌最大芷向零穿激流，需瓣 增设方两元传。 4 5 小结 本章分祈了主变零序保护艇定计辫中出现的零净电流反向问题殿其原因，以及零 序电浚爱患对保护懿影睫，势在此基懿上对一般静主变零序保护整定方法挺爨了改迸 方案，以计及反向零序电流的影响，满足选撵性的要求，该滞案已程江西主变零序保 护整囊诗算程窿孛缮猫应霉。 华中科技大学硕士学位论文 5 跨元件类型保护的全菇整定 5 。l 孳l 言 传统的撒定计算工作主黉依靠人工并辅以专门的接定计算工具究成，需要人工控 翻整个整定过程，逮铎傈护盼配合关系，确定傈护瀚最终定俊，诗舞量丈、计算辩阀 长；阍时线路保护和其他元件保护在蹩定方法细节上存在着诸多差异，因此，为了降 低整定计算的复杂渡，传统的整定计算将线路保护和元件保护割裂评来，孤立分离地 进行憋定计算。然而，线路保护和元传保护之间存谯着密切的配合关系，麓单地将鼹 者加以切分就会引出一定的问题。例如，线路保护与变压器保护之间可能需要相互配 合，因j 琏：，线路保护霹能只糍与变压器保护约 曩定壤配会或变压器保护只戆与线路绦 护的旧定值配合，这从一定稷度上影响了保护定值的精确度：同时，孤立整定的模式 降低了不露炎譬# 类型保护定壤藤载交互缝，元箨绦势凌线路保护定蘧涎交纯，不戆鸯 效及时地反映到与之配合的其他元件凝型的保护处；当不同党件类型的保护之间出现 死镁辑，瑶沓静分离凝定模式廷能徽人工调熬，丽不能簸全瘸优纯瀚角度合疆确定辑 点，提高全网保护的适应性。 跨元件类型的全硒整定( 即不嗣元件类黧的保护在统一的数学模型下，在同一过 程中完成相威的整定计算以及保护定馕的综合调整、配合和优化，以下筒称全局整定) 能够有效地解决上述闯题，全面提高企网保护定值的精确性和最优蚀，并为进一步解 决传绕继电傺护整定计葵存农螅翊题提供了凝验愚路。线路绦护稆元传保护( 戈其怒 变压器保护) 在零序电流、相间距离等保护熬定原理上存在的一致性，为全局整定奠 定了毽谂薹疆；霾对，诗算撬菠寒静发震，季挚鬃是计算速度秘数据簸淫容量熬提高， 以及电力系统的快速发展，为实现全局整定奠定了技术基础。因此，跨元件类型的垒 两整怒已成为可能狃必需。 本章在统一的数学模型下表达了不同元件类型的保护及其之闻的配合关系。并农 诧基础上使用自动扩犬整定范潮法强纯了不两元件类凝保护定值闻的交互，使保护定 傻的改变能离散及时域反映至其影响较大的所有保护处，露不仅限于蜒类型元传保护， 同时对全局箍定中死锁问题的特殊性滋行了初步的探讨。 ：霉 华中科技大学硕士学位论文 5 2 统一的保护模型 零序电流傈护、相间距离保护和揍地距离保护是线路和变压器的主要君备保护形 式，冀整定簸为复杂，定值的精确度矗接影响到电瞬保护的水平，陵此将成为本章分 析的蘸点。事实上，不同元件类型的同种保护在整寇原理上是一致的，整定流程也赫 本穗弱。只是各镶护瓣具体熬定细慰存在一定夔差舅，然悉帮使摆瓣元 孛类型戆藏糖 保护箕整定细则也不可能完全相同。这种一致性为建虚统一的保护模挺提供了可能性， 瑟建立统一窘冬保护模麓是实瑷全震嚣舞橇交劝整定翁藜提。下蚕激辫5 | 孛线路零澎 电流保护b l i i i 段和变压器主变零序僳护b 3i 段的整定为例，说明不问元件类裂保护的 同稀僚护在熬定原理土的一致及箕穗互配合关系。 囝5 - 1 保护整定不意图 线路零廖毫滚保护鹭l 掇段鲍熬定方法必： 按与相邻线路零序保护i i 段或i i i 段配龠整定。 五k l k ，( 5 - 1 ) 其中： k 。可靠系数； 芷，一零序分支系数； k 相邻线路配合段的动作定值。 按与稻邻变压器主变零序保护i 段或i i 段配合整定。 疋k k k ，k( 5 2 ) 其中： k 。? 一可靠系数； 足厂一零彦分支系数； 丘相邻变压器配含段的动作定值。 交莲墨蓦主交零滓傈护转3i 羧黪整定方法秀： 按与本侧母线出线的零序保护i 段、i i 段或i 段配合熬定。 如k l k l 名( 5 3 ) 嘏 华中科技大学硕士学位论文 其中：k 。可靠系数； 趸一零亭分支系数； 丘本侧出线配合段的动作定值a 可以看粥，线路零序傈护与交聪器零序保护在绦护原理上是一致的，并且它们之 间还存在着相互配合荧系，褥配合元件的不网仅是出其方向冗搏决定鲍。 菇子以上一致性，并综裔考虑整定计算殿全面反映傈护j 蓠性的需求，本文提出了 如下孵统一僚护模型，翅匿5 - 2 所示。统一豹保护模型将任侮类型保护懿属性按其旋 整定计算中的功能划分为三部分：保护系统属性、方向元件性质和熬定原则。其中， 保护豢统属瞧接述了保护在彀鼷孛黪系统参数，主婺趣据爨轳名称、馁梦登号、揉护 所在元件、保护所在母线、保护所在屏保护按入的c 仰t 、出口方式、重合闸方式、 保护袋数、警藩运行定氆等；方淘元俘往震獾述方秘元件匏狡态，毽括是否带有方向 元件以及方向元件的搀向；整定原则描述了适用于该保护整定的所有憋定原则的集合。 ，。o 。“一 i 丝= 堡篓堡璺l 5 3 全局整定中僳护配含关系的衰达 系统主聪螯保护之闻的约束关系反映了菇保护阉的配合关系，嘏决定了煞定计箕 的有向性，即理想的熬定顺序是确保凝定一保护前，该保护的所有主保护都融整定， 因越罨找阕终掰弯主，嚣簧髹护对是遴嚣绦护熬定配会媳基磁。现毒礁定主惹螽保护对 的算法着重研究了普通线路方向保护的配合问题，而对于含多霞t 接线路变腻器等特 殊接线鼹终懿方囊媒爹琵舍没畜送行怒够戆研究，茏箕是对予跨元 串类垄傈护配合的 研究还未见报道。因此，本文在现有生后备保护对确定方法的基础上，利用图论l 帮关鬈代数【3 5 1 ，建立了跨元佟类型傈护配合阔题的准确数学定义和箍述，并熊处理潮 4 l 华中科技大学硕士学位论文 络中的特殊接线形式，以利予更好地用计算机实现。 溺数依赖( f u n c t i o n a ld e p e n d e n c y , f d ) 怒关系代数中的一个重鬻概念州，表达了 论域书数据慰蘩属性之阕的约柬关系，当属性a 。a ，a ，共圈决定麓属性a ，的取壤 时，称属性a 。函数依赖于属性爿。a ，a 。，记为： 工：( 4 ，彳，。a 。) 帅月， ( 5 - 4 ) 墩绦护，0 ，气与存在主循螽配合关系，绦护豹建篷零漆傈护t ，。， 的定值按主后备保护配合熬定原则确定，敝称保护函数依赖于保护，0 ， 记为： 工：( i ，。) l 匕 ( 5 5 ) 式( 5 - 5 ) 中左边项( i ，0 ，) 实际上是气的主保护 辩予终蝼线鼹蓠麓傈护，囊于其定蓬不移在配台荚系，箕蘧数谈羧关系弼箍述为： ：0 帅0 ( 5 - 6 ) 式中0 为空集。 显然，系统毒个方晦保护时，将会有个对应鳃手d ，谗系统物鳃集合为昂豁， 则 乒腰= 滔，五，f v ( 5 7 ) 熬于以上定义，系统主麟备保护集可按以下的方法确定： ( 1 ) 拓扑分析识剃t 接线路，变压器、终端线路等特殊接线，并设霞标志； ( 2 ) 对系绫中躬镁一保护，按以下方法形成其蹑数依赖集，并红入雾k ： 若为终端线路酋端保护，则按式( 5 - 6 ) 赢接写出保护的函数依赖：若为特殊接线保护， 则按黪踩接线绦护配会关系，形残镶梦骢露数蒎羧；藩为蛰逶线路霆薛傈护，裂蓄 先根据其方向元件状淼确定保护前向母线( 本侧对侧母线) 。并将前向母线上所有出 线傈妒整入该傺护熬主缳护集，接式( 5 5 ) 形袋傈护静函数依簇。 圈5 3 所示的网络是包含t 接线路、终端线路、双回线和变压器的典型网络，可 按上述方法确定该阏络的主矮备傈护集，如褒5 1 所示。 华中科技大学硕士学位论文 农确定系统主艨备保护集之震，可方便地形成系统保护的“相关联痒矩簿 ( r s m ) ”，从而保证保护按顺序整定。终端绒路首端保护不存在配合关系，是整个整 定遂凝瓣起点，露j 龟掇终壤线鼹善靖保护痒灸第一级。第一缀保护懿岳萋像妒终为繁 二级保护，第二级保护的后备保护作为第三级保护，以此类搬确定所有保护的级数。 著菜个傈护是多个缳轳翁磊餐保护，爨该保护豹级数为所寿糕合保护孛缓数簸太篷麴 l 。分级结果用矩阵保存，即为“相关顺序矩阵”，矩阵的行数与保护的级数相对应。 依照该矩薄戆行彦进彳亍整定，露一抒僳护的整定颓穿是随机瀚。这样，主课护总是程 其后裔保护之前整定，可保证主后备保护的配合关系。 固圆圆 图5 - 3 保护百己鬣示意图 表5 - l 示倒潮络的主厢各傈护集 if tf 2岛f 4f 5 l1 0 ，1 4 ) 一lf 4 一2 “l 一3f6 7 ，g ) 一4 3 ) 一5 只i ： 31 4 ) 一6 f ， f 芑 f d f 博p f 1 1 f 1 1 1 3 一7( 1 l ，1 2 一8f2 一9s ，7 ，8 1 2 ，1 3 一l of 5 ，7 ，s 9 ，1 4 ) 一；lf5 ，文s 一 2 f 1 3f i df l5f t 6 f5 6 7 1 一【3f t l 0 一【4f 1 6 、- - 1 50 一1 6 5 4 不同元件类型保护定值闫的交互 传统分离整定的模式使元件保护绒线路保护定值的变化，不能自动地反映到与之 酝台的箕谴嚣佟类鍪豹傈护楚，螫颁瓿天工校棱、谲艇。本文提密采灞童动扩大整惫 范围的方式强化不同元件类型保护定值间的交互，该方式能够准确地确定定德改变影 璃翡绦护范围，其中不仅包括同元伟裘型的绦护，也觎括不溯元件类型的傈护，并对 华中科技大学硕士学位论文 这一范围内的保护定俊重新进行配合计算，即可保证保护之间仍然满足灵敏度和选择 性的荚系，极大缝减少了人工校核调整的工作量。 该方法的基本思路为：姆所有定德发生改变保护的后备保护添加至n 初始攘定保护 集中；逐一判定整定保护集中保护定值变更情况：如果定值改变小予给定门槛值，则 维持绦护原定僮不变，并将该保护从整定保护集中慰除。如果定值发生较大匏变更( 大 于给定门槛值) ，则用新定值代替原定值，并将该保护的后备保护也加剿整定保护集中； 继续砖整定缣妒集内其缝保护进嚣耋凝配合，重复上述步骤，妻至熬定僳护集茭空， 配合计算结荣。基本流程如豳5 - 4 所示。 | 矍苎兰兰三竺篓苎兰j t l 臻成规热整定缫护羹 匡巫亟圃 n 蒿云磊订 l - w * - - - - - - - - n * - - _ 详缨耀述了一体能系统中救核心模块一爨护装爨整定模块，包括其慧体绩梅、 艨理级整定的基本流程、液鼍级熬定的数据结构和保护靛置的扩展方案。该模块 鞠建了鬣瑗级、装置级整定套离的终橡模式，建立了统一鲮萋缀霞结拇攒述辩数 攒结构采用定义统一接口函数和动态镳接插件的方法实现了保护装置的插件式 羚缀。在鼗基磷土，运辩安凌搽护装置翁鑫定义扩震进行了耪雾游探讨。 ( 3 ) 对主变零序保护熬定计算中出现的零序电流反向风题进行了深入的研究。分析了 零序毫漉簌鸯豹藩嚣及其对镶护躲影嫡，并在诧藻穑上辩一觳的志交零洋傈护整 定方法进行了改进，以计及反自攀序电流的影瞧，满足僚护选撵性鲍要求。 ( 4 ) 探讨了跨煎件类慰全局整建的可髓性。对不同元件类型保护建或了统一的保护模 型，失全瘸整定奠定了基穑；弓l 入了丞数谈赣翁概念，袭运了全鼹整定孛保护熬 配合关系 采用自动扩大攫定范豳法强化了不同焉件类型保护定值间的党互，使 僳萨定蘧敬浚交裁离羧及辩缝曩浃爨其影璃较大黪蘼毒舔妒楚；怼全羼熬定孛甄 锁问题的特殊性避行了初步的研究。 4 9 华中科技大学硕士学位论文 6 2 展望， 凰然现商整定计算软件的功能融经比较全面，但是随着数字电力系统的推进和 i n t e r n e t 技术戆发展，在鞋下风令方粼仍然鸯较多熬z 终需要擞，戳撬毫整定毒 算软转 的自动化水平和先进性： ( 1 ) 继电保护整定诗雾瓒论夔磷究。涟瓣电力祭统戆飞速发袋，电力瓣络静攥搂 逐渐扩大、接线方式日趋复杂。整定计算软件中采用的一些熬定计算理论，或者在计 算麓壤土受袋潮，或者无法簸瑷菜骜特殊潮络，不锈满足现代窀潮辩整定计舞的要求， 有必要研究舆有更广泛适应性的整定计算理论。 ( 2 ) 实瓒继电保护定值豹在线整定。随赣微机保护的广泛应用和通信技术的不断 进步，实现继电保护定值的农线整定已具备了可能性。但目藏整定诗算软传均是运瘸 于离线整定，为了满足在线熬定的要求，还需在诸多方面进行努力。 ( 3 ) 大王磐毙技术与继壤保护整定计算戆结合。继龟保护整定诗葵中涉及至l 大爨 的专家经验运用人正智能技术，模拟人的思维过程，把专家经验性的知识存放于机 器孛，诖撬嚣塞魂竞藏整定诗舞孛菇须由入z 干预孝躯完残耱工俸，刘可双使定僵诗 算具莉专家级的推理思维能力，使定值计算的水准达到一个新的高发。 5 0 华中科技大学磋士学位论文 口= = = # = = = = = = # # = = = = # = = = _ # # = = # 致谢 本文燕糕导爨敷黻惠教授襄嚣婶赞教授鹃亲谫关强箨悉；蠢尝下竞或懿。在玫搂 硕出学位的三年求学生涯中，段老师开放敏锐的思维、一熊不苟的学风、黧诚的生活 态壤，竞箕是在羲攒域串雾予撵素、不赘避凝翁精神，裰大戆激藤了我；帮老帮严滏 的治学风藏、淡泊瘩利的人生态度和渊博的专业知识深深地影响和教育了我。两位避 筛将是我终舞学习静楷模，并将激撇着我程霉监主举断奋遵。 另外特箍 感谢喾魔娥教授，她总是耐心媲解答我麴疑燃，给予虢无鼹驰裁助。同 时，还要感谢王星华老师和牵银红博士在学习与科研中的指导与帮勋。 三年寒，还褥爨了课题缀残员瓣关心嚣帮襞，旋梵一菸表示感谢，三年中建立起 来的手足之情必将深深埋在心中。 深瀑爨激多年寒在褥霞上帮精耱上豢一豢箜我最太关心、爱护秘支持黪父亲、母 亲糊哥哥。他们一赞的鼓励；f 为我所付出的牺牲，时时刻剡激励着我前进。同时，也 惑游器友一蠹溢寒对我王终上嚣絮秘襄生活上憨爨鼷。 感谢所有教诲、帮助、关心和鼓励过我的人们。 感辩文审所弓 糟文献翁垒部于管者。 5 l 华申科技大学| 磺士学位论文 参考文献 驻】歪箨爻，关竞藏，蒙囊孛+ 丈耄阏系统技寒魏慕：孛嚣魄力爨版社，1 9 9 5 【2 】 s c e t h e p r e l i m i n a r yr e p o r to n w s c cd i s t u r b a n c e , 1 9 9 6 f 3 j 箨篓波，露永牮，娆善潮1 9 8 1 1 9 9 1 车魄瑟稳定事蘸统计分衙电弼技术，1 9 9 4 ， 1 8 ( 2 ) ：5 8 6 l 【辱】凝家毫力调麓通信中心电力累统继电傈护规定汇编北京：中国电力出版率土， 1 9 9 7 1 5 】陈永琳+ 电力系统继电僳护的计算机整定计算。北京：中国电力出版社，1 9 9 4 隧 c h a r l e sr o g e r s , r a m a s a m yr a m a s w a m i ，p a u lm c g u i r e g r a p h i c a lc o o r d i n a t i o n p r o g r a m a i d ss y s t e mr e l a y i n ga tc o n s u l t i e r sp o w e r i e e ec o m p u t e ra p p l i c a t i o n si n p o w e r , 1 9 9 0 ，3 3 筠 3 5 【7 】 i e e ec o m m i t t e er e p o r t c o m p u t e ra i d e dc o o r d i n a t i o no fl i n ep r o t e c t i o ns c h e m e s 。 i e e et r a n s a c t i o n so n p o w e r d e l i v e r y , i 辨 ，6 国：5 7 5 5 s 3 【8 】k i n g s l e ya b r o w n ，j a m e sm p a r k e r ap e r s o n a lc o m p u t e ra p p r o a c ht oo v e r e u l t 烈l t p r o t e c t i v ed e v i c ec o o r d i n a t i o n i e e et r a n s a c t i o n so np o w e rd e l l v e r y , 1 9 8 8 ，3 ( 2 ) ： 5 0 9 5 1 3 【9 】r r a m a s w a m i ，p fm c g u l r e i n t e g r a t e dc o o r d i n a t i o na n ds h o r tc i r c u i ta n a l y s i sf o r s y s t e m p r o t e c t i o n i e e e t r a n s a c t i o n s o n p o w e r d e l i v e r ) ；1 9 9 2 ，7 ( 3 ) ：l i l 2 - 1 1 2 0 1 0 】鄢安河，干旭东，杜凌电网继电保护熬定计算及管理一体化系统中国电力， 1 9 9 6 ，2