（电力系统及其自动化专业论文）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 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 翔多瑟平行线瓣戆零窿要惑、 多重复杂故障的计算、非全相运行和a # 全相振荡的计算等) ；在保护的相互配会上，只 麓薛较粗糙静处理。掰有这堡都不莰使傈护寇值静讦箨精度受弱限铺，两盈缀难僳谣 定值的最优，秃法适威电网运行方式的变化。当前整定方式使地区电网整定计算普遍 过于简单，工作入员工作簧大，简单熏复劳动多，错误可能饿较大。 同时，伴随着国家城网改造计划的实施及配电网络自动他水平的提离，一段时期 _ _ 一。 2 华中科技大掌硕士学位论文 一一z ：# = = # = = = = _ = = = = _ = = = = _ 内地隧级中、低压电网结构殿保护配援将会出现非常大的变化。网络规模不断扩大， 系统容量不鞭撵高，接线方式瞽益复杂，吝静耨琢骥麓傈护装置龟不断投入遂行，这 就使地区电鹅强裁的熬定工佟方式曼摄褥难以适应。 穗是，街予技术水平、投瓷能力韵限制戳及她隧级中、低压电阚本身结构、整定 配合秘保护醚溪的复杂牲，黪随适爆予地区电网整定计算鳇软件还基本上是空白。嚣 先是髑为目前酱遍使厢的大多数继瑰保护整鼹计算软件1 5 1 1 j 没有从根本上解决影响貔 定诗冀效搴帮整定结慕准确毪鸵一些关键鼓拳运题，嚣致冀斑薅于现代龟力系统彗雩计 算效率低、结果准确蚀差；耐且，仅实现了对人工整定计算工作的黼单模拟，即只怒 猿人工整定懿器个步骤转讫为囊诗算搬实褒，在系统功能、囊裁诧缓度等方瓣存在一 定的不足；同时，受当时计算机技术的限制。其中多数在程序结构、数据建模、人机 交耍方式等方覆藜还豁在一惠嬲簸麓。其凌，这些软释大多是藤两趣蕊压系统开发酌， 不能很好地邋应地区电网的特点，即使是面向地区电阙开发的楚定计冀软件，由于开 发条侔的限铡，也存焱定静不是，茏箕是毙法满慰玩区电潮对整定计算较件通用健 和灵懑性的要求，主要表现在：叁勘诗葬能力不全蕊，特殊接线蘸识剐、运行方式黪 选择、僳护之间配合荧系的确定仍需翳用户指定：不熊提供念面灵活的整定原则和事 塞多撵躲定馕调整手段：罂彤器嚣不黪友驽，交互手段较单一等。 罄于以上情况，本文选择躲定计鞯理论和地区电网继电保护整定计算软件的开发 传为蹬究方囊，梅建全露反映蟪嚣龟辫特点静继毫爨护套螫邃系绞，在统一戆鼗据 库平台上实现熬定计算的全过程自动化与强大用户干预能力的有机绪念。 1 3 溶文所做的工作 零文选择继龟僳妒整定诗簿理论豁醅究耪蟪区戆麓缝电撩护整定计葵簌转薅开发 作为主攻方向，研究工作包括以下各个方面：研究地暇电网继电保护整定计算一体化 系统辩实嚣，扶整定计簿珐髭上劳辑了其中静技寒礁患，给国篱便可行豹解决方案， 并在此蒸础上详细阐述了保护装置自动整定的实现方絮。此外+ 对主变零窿保护整定 中零痔电流爱尚离题和踌元 串擞鳌静愈局整定也进行了初步韵探讨。 在论文的结构安j 棼上，共分戈六章，各章黯主要邀容奔缓熟下： 3 华中科技大学硕士学位论文 第二章程分析地隧电网网络结构殿整定置作特点的基础上- 提出了地区电网继电 保护黧定嚣算一体诧系统静研稍擒憋。该系统实囊了飙参鼗警理、攘稼诗募、穰护装 置整定计算到斑值通知单生成的继电保护整定计算全过程的鞠动化，并提供了丰富的 人工千颥手浚，满足了适应褴鞠灵活瞧的要求，可飙稚本上将楚定计算人员献繁杂鹤 计算工作中解放出来。并且，震点讨埝了软传开发孛蛉关键越题，挺出了麓蠖可行的 解决方案。 繁三章详壤滔述了攘护装露鑫动懿定诗嚣觞实琏方案，梅建了系统戆总嚣缕梅， 介绍了保护装鼹整定计算的数据结构，并对 桀护装置的扩展问题进行了初步的探讨。 藜睡章硪究了变篷器零露遮漉像护整定诗舞率酉簸遗瑷魏零彦电流反囱鲻蓬，分 析了其产生机愆和对保护的影响，并襁此基础上对一般的变腿器零岸过流保护整定方 法避孬了袭避，越诗及爱寅零浮亳瀛戆影璃，满是镶护选择靛鹣要隶。 第五章揲讨了跨煎件类型全局整窟的可能性，在统一的数学模型下表达了不同元 件类嫠瓣傈护放箕之闻豹配合关系，辩在诧蘩础上往膊自动扩大整庭范围法强化了不 同元 牛燮型保护定僮阑的交互，使保护定僮鲍改变鼹黼效及酣燃反映到其影睫较大的 所有保护处，黼时对愈局整定中死锁阀题的特蝶性进行了初步的研究。 簸螽一章对本文鲢工作递行了小缀，概述了本文的重要绪论；并袋鎏了下一步将 要开展的工作。 4 华中料技大学硕士学位论文 2 一体化系绞的总体结构和功蘸 2 + l 霉l 言 幽于技术水平、投资能力的限制以及地联电网本身结构、运行方式和傈护配置的 复杂性，霹前大多数地区电力局还楚琴j 霜敲簿计算稳序拥入工整定静方式遥行傈护熬 定，从而使电阏整定鼹遍过予简单，整定人员工作量大，不w 避免的会出现人为误整 定、谖操作问题。伴随着电力市场纯运营的发展和阐家城网改造计划的实施，地区电 力局滏蔚的整定工作方式擦照褥难以逶应。 本文介缁的地区电网继电保护整定计算一体化系统( 以下简称为一体化系统) 蜜 现了姨参数警理、鼓薅诗箕、僳护装霪整定诗算到定壤通知肇生残戆继逛保护整定计 算全j 筵程的自动化，w 解决1 1 0 k v 及以下电网继电保护的复杂配合关系，在实现整怒 全过耩蠡动纯靛阉辩籍谈强大静入工于预戆力戳集成整定入员懿丰富经验，藏鼹方便 的图形界面便于大量信息的交甄，同时对设备参数、保护定俄、工程用图自动进行动 态管瑗。该系统能够大辐度掇高逑区电霹继泡保护蘩定工乎譬效率，减轻整定人员的工 作量。 2 2 地区电网网络及整定工作的特点 地区电阏电压等级较低，网络总体结构籀对简单，但其保护配置方式多样亿，不 规则接线较多。与超勰压电燃相比具有一定的特殊性，了解这种特殊性是傈 正软件通 用性的前提，虚要表现在以下几个方面： ( 1 ) 地区逛网羼孵具有2 2 0 k v 和l l o k v 及以下噻网，其中2 2 0 k v 敢霹络裁摸较小， l l o k v 及以下网络为单一辐射状开环运行网络，如何在提高程序计算速度的同时对两 者遘符有效戆警理是程痔设计静重要溺蘧； ( 2 ) 地区电网需鬻考虑电阻的影响。超高压网中，综合等值阻抗的电阻部分与电 抗部分相眈，一般只蠢( 1 0 o ) 麓左右，两两爨相热詹豹阻抗俊与电抗值相差不多，凌 误差允许范围内，一般都忽略电阻部分，而用电抗值代替阻抗值。但低压网络中可能 要考虑综合等值阻抗的电阻部分，如6 6 k v 以下的网络，当r x o 3 时，电融不能忽 5 华中科技大学硕士学位论文 略： 3 ) 逡送毫题荐在较多琴蔑裂接线，妻匪多重 接线路燮蘧器、舞耀镀、零疹互戆 线路辉； ( 4 ) 速嚣宅弼串备线路黪保护酝置方式不一定稳弱，帮不司类黧保护之闽可能鬻 要配念。地区电网线路保护配置多样化，例如有的线路采用阶段式电流保护，有的线 路采掰相同躐离傈护，虽它们之闻要褶互配合，而越高压电潮的保护配置相对固定。 继电保护是一项与工程实际紧密结合的工作，充分满足继电保护整定计黧工作的 功能疆求，实现继电保护整定计算相关工作的全面自动化是一体化系统最基本的设计 要求，为此，了解工程中整定工作的特点是保证系绫适应性瓣基础。与超嵩愿电嬲熬 整定过程相比，地区电网的攘定工作有以下鼹著的特点： ( 1 ) 分瓣络等级整定。蟪区电瓣隽2 2 0 k v 霹l l o k v 及戳下毫耀懿混合网络，黧 2 2 0 k v 网络规模较小，仍以l l o k v 及以下电网为主，因此目前地区继电保护部门将两 者分开整定，繇整定2 2 0 k v 鬻络霹将1 1 0 k v 及戳下惫阚等僮颦捐应麓2 2 0 k v 每线上， 同样，整定1 l o k v 及以下电网时将2 2 0 k v 电网等值至相应的l l o k v 母线上； ( 2 ) 分支熬定。l l o k v 及黻下整定计算两络为辐射获开环运行网络，即弼络呈现树 状结构，因此目前地聪继电保护部门对il o k v 及以下电网采用分支螫定，由终端向电 源端透级配合； ( 3 ) 地区电网的整定要求不同类越保护之阀的醚会，铡魏考虑零序电流保护农接 地距离保护、电流电压保护和相间距离保护之间的配龠； ( ) 整是诗冀“霹彝装鬟”。超裹压电网瓣整定蔓要是“嚣淘保拶类型”，繇分保 护类型整定，而地区电网的整定主要怒“面向装置”，即整定完一个开关上的所有保护 装置，霉整定下一个搿关上弱装置； ( 5 ) 整定计算方式简单。地区电网运行方式比较固定，运行方式的改变童要体现 在元襻参数鹘变证、受荷电流豹交纯以及小彀源的投邋，丽时受计算条件的辙制，豳 此整定计算方斌比较简单，不进行运行方式的组合； ( 6 ) 考虑宠值限制条件，熬定原则多样灵活。低聪电网要服从主系统电网的要求， 技地隧电网存嶷较多斡定僮黢潮条馋，相应撼，可能会出现较多鲍失酝情况，为了瀵 6 华中科技大学硕士学位论文 足这烂定值限制条件和网络特点，地区电网熬定需采用更灵活和多样的整定原则和定 蓬谖整手段； ( 7 ) 与其“面向皴置”的艇定过程相对威，按装飘给出羧定计算书a 2 3 系统功能设计 逶遘深入裁撰逮嚣电两瓣络结稳灏整定工终熬特点著充分考虑媲区毫溺夔定计算 的未来需求，一体化系统设计采用模块化的结构，各模块完成相对独立的功能，易于 维护靼升级，。软件静应溺功能主要巍四大模块梅戒：整定计算；故障计算：定 值通知单管理；系统管理，其中整定计算模块又将按照各类保护的不同要求分为装 干予模块。软件的功能模块划分如图2 1 所示。 成用层 数据库 图2 - l 系统总体结构削 ( 1 ) 整定计算功能：整定计算模块可以实现地区电网继电保护熬定计算所要求的 囊莠熬定诗雾凑戆，魏搔线鼹级联缳护、零缪瞧滚绦护，接蟪距离搽护、电滚电压爨 护、相间距离保护和线路失灵、重合闸及三相不一致保护以及变压器保护、母线保护、 发毫稳保护、l l o k v 薄线馈线鞭巷定谴帮母线扫葵惑阻抗豹螽动整定计算；整定计冀 全面考虑整定规程的隳求，采用整定风格和半自动整定工作方式满足蹩定原则的灵活 缝；采用多样灵活静宠值调熬手段，使用户熊够充分干预整定全过程；同时，详细髭 示每一步整定的细节，提供定值计算乎稿，为有效地：i 莛行人点干预提供依据，也实现 7 华中科技大学硕士学位论文 了在憋定的同时进行定值审煮；整定计算中采用了极端运行方式自动求取、零序电流 反商蠢动配合等技术，挺高了定傻静疆确挂静适应谯。 ( 2 ) 故障计算功能：故障计算模块在充分满足攘定计算所需的短路计算能力的基 础上。同时掇供独立酾故障计算功能，可撤处理多种方式下豹各种类整的麓荦敲漳、 任意黧复杂故障及非众相故障计算【1 2 , 1 3 1 ，并& 够对指定区域遴行等傻，计算线路短路 电流曲线。 ( 3 ) 定傻逯知单镣理功熊：定值通知单镣理模块主要对定值通知单的审撤、执行 和回执处理等整个流程进行管理，是本系统中带有流程管理性质的管理模块：能够自 动获缮整定诗箨结暴彩残定俊暹懿擎：可激突凝怼定缀逶翔攀夔鹣生成、套凌、修改、 批准、执行、作废、删除、新增和打印等，并提供丰富的查询手段。 ( 4 ) 系统管理臻蕤：逶：i 篷系统警毽模块搿形成毫力系统熬籀羚终梅，表运和营鬻 系统的各种图形，输入一次、二次设备基本信息及电气参数，管理电力系统的各种运 行方式，设鬣程亭运芎亍所必需的参数残缺省德，实魂用户权限的分缀、分类，控制不 同用户对数据的访问。 2 4 技术关键及技术方案 2 4 1 整定工伟模式 一落证系绞嚣发设计静蒸本撵导蕊慧应怒在宠分滚足熬滚嫖护螫定计冀魏麓要求 的基础上，垒面运用现有的计算机技术，实现继电保护整定计算相关工作的众面自动 仡。然舔，不弱缝电保护整寇计算人员对继毫保护有着不同躬理解秘实蔽经验，茏葜 是地联电网接绒方式和处理方式的复杂性，使整定过程表现出更大的灵活性，整定原 粥的不确定健也更为突出，因此一个窟用的地区电阐继电保护整定计算系统豫了应能 够自动完成整定计算的全部工作外，还需具霄最大限发的柔憔。为此，系统设计采用 全过藕自动整定与入正整定桶结合的模式，既可实现艇定全过程自动化，也_ 町由用户 结合零蝗区电阙特点謦珏实际缀验在诗舞规熬孳l 导下一步步遮缮烈瑟爨夔傈护定蕊。 襁自动整定模式下，系统可根据缺省设置，实现继电保护定值懿定全过程的自动 健，扶短路嚣簿、整定计霎、诗冀缝豢查谗劐整定定篷豹调熬，全聱在统一瓣赛瑟下 3 华中科技大学硕士学位论文 完成，各部分使用统一的数据平台；在人工整定模式下，整定计算人员可从“一般整 定原则”中依次选择适用于待整定保护的整定原则，程序将根据该整定原则计算相应 的保护定值，最终形成计算结果列表，整定计算人员可从计算结果列表中选择或修正 某一保护定值作为保护最终定值，程序根据该晟终定值进行灵敏度校验。在实际整定 过程中，有些保护可能采用相同的整定原则组合( 即整定风格) ，甚至一定范围内的所 有同类型保护都遵循相同的整定风格，若单纯地进行人工操作，不可避免地要进行大 量简单重复工作因此系统提供相同整定过程的批处理。在批处理操作下，整定计算 人员可在整定前预定义整定参数，选择适当的整定原则形成相应的整定风格，系统将 其设置为默认值，自动进行配合直至得出指定范围内所有保护的定值。 2 f 4 2 特殊接线形式的处理 ( 1 ) 多重t 接线路变压器 多重t 接线路变压器是地区电网最常见和典型的特殊接线方式，其典型接线方式 如图2 2 所示，其由t 接点引出支路，一个t 接点连接3 条支路，支路靠近t 接点侧 无保护，只有母线侧保护之间需要配合，例如图中保护b l 与b 2 的配合，因此拓扑识 别所有实母线是多重t 接线路变压器整定的关键。根据多重t 接线路变压器的结构 特点，可采用二叉树来描述和保存一个多重t 接线路变压器。 图2 - 2 多重t 接线路变压器 - - y 树1 4 1 是一个有限的结点集合，该集合或者为空，或者由一个根结点及两棵互 不相交的左、右二叉子树所组成图2 3 是一棵典型二叉树的例子。其中，一个结点 的子树数目称为结点的度，度为0 的结点称为叶结点，根结点和叶结点称为终端结点 除终端结点以外的所有结点称为内部结点，另外定义根结点所在的层次为0 ，其他结 一一 9 华中科技大学硕士学位论文 点所在的层次等于它的父结点所在的层次加1 ，树的层次为结点的最大层次。 可用二叉树的结点代表多重t 接线路变压器中的母线和t 接点，结点之间的连接 代表多重t 接线路变压器中的支路，图2 4 所示的二又树描述了图2 2 中的多重t 接 线路变压器。可以看出，二叉树中的终端结点即为多重t 接线路变压器组中的实母 线，内部结点即为t 接点，二叉树结点的度数最大为2 与每个t 接点连接3 条支路的 特点相对应，二叉树的层次减l 即为t 接线路变压器的重数，终端结点间的路径即为 任意母线间连接的支路。 二叉树结构规范，准确性强，终端结点识别快捷，并且搜索、存储技术成熟，用 其描述多重t 接线路变压器将提高程序的效率和准确性。 图2 - 3一棵典型二叉树 图2 4 多重t 接线路变压器对应的二叉树 ( 2 ) 开闭所 对于负荷比较集中的配电系统，原有的变电站线路直接到用户的这种供电方式明 显地暴露出许多弱点：线路长、线损大、电压质量差；故障处理情况复杂：线路设备 运行维护管理工作量大：新增用户扩容困难；线路架设走廊越来越困难等。为缩小线 路检修和事故停电范围，近几年广泛应用一种新的供电方式开闭所向用户供电 1 5 i 8 1 。 所谓开闭所，是指不进行电压变换而用开关设备实现电路开闭的配电所，一般有 两条进线，然后多路馈出向枢纽站场接触网分段供电，以实现接触网分段停、供电， 灵活运行的目的，并对接触网短路故障进行保护，从而缩小事故停电范围。开闭所通 常采用单母线分段接线，每段母线的进线电源取于不同变电站或不同母线上的1 0 k v 主干线，对负荷较重或比较重要的开闭所，在开闭所问设置环网作为备用电源进线， 采用环网结构、正常情况下开环运行的运行方式( 如图2 5 示) 。开闭所的每段母线上 配有5 6 回负荷出线以及给开闭所附近负荷就地供电的配电变压器，常见的一次接线 一一_ 1 0 华中科技大学硕士学位论文 方式如图2 - 6 所示。 变电站l k 圈2 5 菱豢馕嚣下嚣嚣运嚣方式 圈2 - 6 开闭所典型一次接线方式 开溺掰串，进线、分段和环溺开关采嗣静是上下髑带黼离开关的真空辑籍器，黼 负荷出线则采用真空负荷开关，由于真空负衙开关不能切断故障电流，故开闭所二次 保护设备的配雹和整定原则商其特殊往。保护配置的原刚为：当1 0 k v 母线发生敲隧 时，棚应进线蛇保护监控单元动作，令相应的进线断路器跳阐切断故障；当蒎一条馈 线( 如3 号出线) 发生过负荷时，负荷汗关k 3 的保护测量单元经整定的延时后动作，开 断嚣关& ；巍莱一条馈线( 热3 号出线) 发生馥障时，受萄辨关蛉保护测爨单元您 动，假在到达蹩定的延时前，相应进线开关d l l 的保护监控单元动作，令d l t 跳闸切 甑鼓溱，受蕊殍关私豹霖护溅耋肇炎运霞，瞧仍发送避篷流癌囊售专，站袋辊摄据务 负荷开关保护测量单咒和各微机保护监控单元上报的过电流信号，判断出故障发生位 鳘为3 号崮线，魇| j 控翻开关鹣分甄，菇令d l i 重舍，从焉隔离了故海线路，滚复了键 1 l 华中科技大学硕士学位论文 全线路供电。 相应地，开闭所中进线开关保护和馈线负荷开关保护的整定原则与普通线路不同。 进线开关保护的整定原则为： 按本侧母线短路满足灵敏度要求计算： 疋s 是 ( 2 1 ) 式中：，一本侧母线短路流过保护的最大电流； t 。灵敏度要求。 按本侧母线出线末端短路满足灵敏度要求计算： 如s 悬 ( 2 _ 2 ) 式中：l 。本侧母线出线末端短路流过保护的最大电流； o 灵敏度要求。 按躲过正常运行时流过保护的最大负荷电流计算： k k 。i h 。 ( 2 - 3 1 式中：心可靠系数： t 一流过保护的最大负荷电流。 馈线负荷开关保护的整定原则为： 按本线路过负荷满足灵敏度要求计算： k s 岽 q 4 ) 式中：i l 一流过本线路的晟大负荷电流： j o 灵敏度要求。 保护动作时间与相应进线保护的动作时间配合： f 出= f 上+ ，( 2 5 ) 式中：t 相应进线保护的动作时间； 一- 华中科技大学硕士学位论文 血动作时间级差。 ， 钟对开闭所保护配置和熬定原剃的特殊住，一体纯系统中设计了专门的数据结构 完成嚣闭所的整定计算，该数据结构为： s n u c tl i n 。l n g r p 进绒组描述结构 i n tm n g r p i n d c x ； m tm l l l i n e l n l n d e x ； c l i s t 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