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220ＫＶ系统继电保护及自动装置整定计算 郭世震 220 KV 系统 保护 自动装置 计算

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220Kv电网继电保护及其自动装置的整定计算班级：电气07K8班 姓名：郭世震 学号：071901010505一、前言继电保护整定计算工作作为继电保护系统的重要组成部分。做好整定工作对继电保护所要求的“四性”是相当重要的。目前电力工业迅速发展，继电保护及自动装置也加快了更新换代的步伐线路保护的方式干变万化。不同厂家各异的继电保护及自动装置能否正确动作，直接关系到电力系统的安全稳定运行。有数据表明：电力系统因继电保护引起的电力事故占较大比重，由于定值计算与管理失误造成继电保护“三误”事故也时有发生。因此探索新模式下的线路继电保护配置以及整定计算工作就显得十分重要。整定计算是决定保护装置正确动作的关键环节，要满足继电保护和安全自动装置的可靠性、选择性、灵敏性、速冻性的要求，在不满足时应合理取舍。近些年电力系统的飞速发展给继电保护系统提出了越来越高的要求，电子技术、计算机技术和通讯技术的飞速发展也给继电保护系统注入了新的活力。二、继电保护的发展与现状继电保护技术的发展其技术的改良和革新都是与科技发展息息相关的。文献13就继电保护发展发展进行了初步的介绍，其中提到最早的继电保护装置是在研究电力系统而延伸出来的，20世纪初电力系统处于起步阶段，也是继电保护的开端。熔断器在当时的电力系统当中得到广泛的应用。而到了20世纪60年代和80年代间，当时兴起的晶体管继电保护普遍的应用于各个电力系统。随着对继电保护的深入研究，70年代开始转化为对集成运算放大器的电路研究，到了80年代已经形成了一个完整的体系，并淘汰了之前的晶体管保护技术。到90年代了，由于微机保护装置的深入研究和普遍应用，形成了现在的微机继电保护装置4。主运算器由8位机、16位机发展到目前的32位机；数据转换与处理器件由模数转换器(A/D)、电压频率转换器（VFC），发展到数字处理器（DSP）。随着电力系统容量日益增大，范围越来越广，仅设置系统各元件的继电保护装置，远不能防止发生全电力系统长期大面积停电的严重事故。为此必须从电力系统全局出发，研究故障元件被相应继电保护装置的动作切除后，系统将呈现何种工况，系统失去稳定时将出现何种特征，如何尽快恢复其正常运行等。此外，机、炉、电任一部分的故障均影响电能的安全生产，特别是大机组和大电力系统的相互影响和协调正成为电能安全生产的重大课题。因此，系统的继电保护和安全自动装置的配置方案应考虑机、炉等设备的承变能力，机、炉设备的设计制造也应充分考虑电力系统安全经济运行的实际需要。为了巨型发电机组的安全，不仅应有完善的继电保护，还应研究、推广故障预测技术。结合文献5了解到继电保护技术向微机保护网络化，继电保护人工智能化，保护、控制、测量、数据通信一体化的方向发展。全球卫星定位系统（GPS）和光纤通信技术对网络化的微机保护实现同步相量测量技术提供了条件。GPS在各领域中已得到广泛应用，在电力系统中主要用于同步相量测量。在数据一体化方向，光电流互感器（OCT）和光电压互感器（OPT）已在研究试验阶段，将来必然在电力系统中得到应用。在采用OCT和OPT的情况下，保护装置应放在距OCT和OPT最近的地方，亦即应放在被保护设备附近。OCT和OPT的光信号输入到此一体化装置中并转换成电信号后，一方面用作保护的计算判断，一方面作为测量量，通过网络送到主控室。从主控室通过网络可将对被保护设备的操作控制命令送到此一体化装置，由此一体化装置执行断路器的操作。目前，许多国家开始积极从事这一方面的研究，并取得了很大的进展。已有不同类型和具有不同功能的OCT分别在美国、日本、德国6KV到380KV电压等级的变电站现场挂网运行。可以预见伴随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步, 继电保护技术面临着进一步发展的趋势。其发展将出现原理突破和应用革命，由数字时代跨入信息化时代，发展到一个新的水平。三、继电保护整定计算的发展与现状随着继电保护技术的发展整定计算的方法和计算工具也有了不同程度的改进。在我国电力系统中,继电保护整定计算工具经历了由低级到高级的发展过程.以往,保护定值的计算主要依靠人工并辅以专用计算工具或完全由人工计算来完成, 复杂繁琐，重复计算工作量非常大，耗时较长，而且还不一定能够得到最优方案。随着电网规模的不断扩大,保护定值的计算向利用数字计算机的方向发展，从70年代后期，计算机整定计算的开发工作就开始了。由于短路电流计算的理论基础雄厚，数学模型成熟，因此在80年代用计算机进行短路电流计算得到了普及。之后在短路电流计算的基础上，沿用网络节点法的基本模式。结合当时的计算机辅助继电保护整定计算的数值方法文献 6、7提出继电保护整定计算中的图论方法,主要包括：(1)linknet数据结构的存储；(2)深度优先搜索回朔法(DFSBT法)获得简单回路矩阵；（3）求取继电保护整定计算所需的一个极小断点集；(4)多回线的处理。利用电网拓扑图生成回路矩阵进而计算开发了一些整定计算软件。代表的当时先进的继电保护水平，提高了工作效率和整定计算结果的准确性，在部分电网中取得了一些成功的经验。伴随着计算机软件和模拟程序的飞速发展，在以往的模拟方法无法模拟比较复杂的故障，继电保护通用仿真校验系统的研究8发挥了必不可少的作用，仿真校验软件有两种数据来源，一是故障录波器或微机保护装置的录波数据, 另一个就是来自数字动态实时仿真系统（Digital Dynamic Real-Time Simulator简称DDRTS）等仿真软件的输出数据。通过仿真能更精确的模拟故障对整定值校验，能够让整定计算人员结合保护网络的故障参数进行数据对比，针对不同的电力网络选择合适的保护类型，对保护进行一些有益的简化，文献9、10中权衡考虑计算的工作量与保证效果对实际整定中遇到的部分系统进行简化。通过采取取消零序I段、简化零序段计算、统一相间距离保护和接地距离保护，在保证电网安全稳定运行的前提下减少工作量。为了将专业人员从繁重的日常工作中解放出来，提高电网运行管理水平，研究人员一直在寻求合适的解决方法。人工智能技术的飞速发展为解决类似问题提供了一种可行的途径，继电保护整定计算专家系统恰当地将人工智能技术11引入继电保护整定计算领域，使定值计算和管理工作变得更加科学有效，提高了电网的综合自动化管理水平，根据继电保护整定工作既有大量专家经验和逻辑推理，又有复杂的数值计算之特点，构筑了以基于MS-Access的产生式规则和基于MS-Access的框架结构为主体的知识表示体系，采用了精确搜索正向推理的控制策略，能进行电网简单故障、保护整定值的计算，并能校验整定值的正确性和提供详尽的整定计算过程解释。为克服传统整定计算系统的不够兼容，文献12探索的以通用算法映射原理开发继电保护面向装置整定计算系统开发的新思路。从具体装置中剥离各项功能的通用原理，归纳分类后得到基于广泛电气量组合条件和相关逻辑判断的通用算法函数。确保软件整定的准确性。在插件技术在发电厂整定计算系统的应用13中探讨了基于插件式开发实现整定计算软件系统的优势，基于Net 平台的插件系统实现的方法。提出将插件技术应用到整定计算系统设计中，设计通用电厂整定计算系统配合装置插件的系统方案，解决了系统扩展性和灵活性的问题有效地弥补了传统定值整定软件的不足，使得专家系统具有更广泛的适用性和灵活性，对于电力系统的安全稳定运行，具有极其重要的现实意义。电力系统也正向以着实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全为目标的智能电网发展，电力系统势必需要于更完善更精确的继电保护系统相结合，文献14、15详细介绍了人工神经网络的设计理念和应用前景，文献1620进一步结合人工神经网络提出了自适应继电保护。通过不同与以往固定的保护整定数值，而是结合系统控制、测量、数据通信一体化的特性，中央计算机根据电力系统电源及上层网络状态以及各变电站上传的状态信息进行综合分析计算,自动的根据随时变化的电气量信息进行整定计算来适应随时变化的系统。目前自适应继电保护技术的发展已经预示出未来整定计算在线化的可能性，目前国内外已有这方面的文章发表。随着电力系统继电保护信息网的形成和发展，可以预见整定计算在线化的时期一定会到来。必然将会进一步带动继电保护整定计算的整体进步，向着科学，高效，准确，智能的方向发展。四、总结本课题将在总结继电保护以及整定计算发展的基础上。了解国内外有关技术的发展现状以及发展方向。初步把握了继电保护整定计算技术的发展方向。并结合自身任务书给定的电网参数，具体分析并计算，完成220kV电网继电保护整定计算与自动装置配置设计的任务。五、参考文献1. 张保会，尹项根 电力系统继电保护 中国电力出版社 1-132. 席建国 电力系统继电保护技术发展历程和前景展望J.黑龙江科技信息，2009（26）24：33-353. 王乐 电力系统微机机保护的探讨 企业技术开发2010（29）9：42-444. 溥传喜 刍议继电保护整定计算 中国新技术新产品 2010 （7）： 149-1505. 李炳要 谈谈电力系统继电保护技术发展新趋势 民营科技2009 （7）：33-356. 胡宏 马维新 计算机辅助继电保护整定计算中的图论方法 华东电力 1998 （5）：9-127. 高柏臣，王哲，高俊英，吴海平 基于电网资源模型和图形工具的智能继电保护整定计算软件系统 机电一体化2009 （4）：51-548. 霍兰茹 焦彦军 继电保护通用仿真校验系统的研究 中国离等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集 887-8909. 廖晓玉，张太升，杜凌，鄢安河，程鹏 继电保护整定计算的简化 继电器 2003， 31（8）：23-2410. Cheng Xiao-ping. Discussion on Simplified Setting Calculation for Distance ProtectionElectric Power Automation Equipment，2001，21(10)：485011. 赖业宁，韦化，文杰，刘东平，盂菊芳，尹志民 220500kV电网继电保护整定计算专家系统 继电器 2001，29（3）：37-3912. 杨奕，曾耿晖，张葆红，朱晓华，杨韵，罗仿杰 通用算法映射原理在继电保护整定计算中的应用 南方电网技术 2009，3（1）45-4813. 廖小君，吕飞鹏 插件技术在发电厂整定计算系统的应用 电力系统保护与控制2009，9（18）58-6014. 都洪基，邓烽，苏炜宏. 基于人工神经网络的自适应距离保护J. 继电器，2002，30（2）：38-4115. 包立功 张祥瑞 人工神经网络技术在电力系统中的应用 江苏电机工程 2010-29（5）：52-5516. Yi Hu，Novosel D，Saha M M，et alAn adaptive scheme for parallel-line distance protectionJIEEE Trans on power Delivery，2002，17(1)：10511017. 杨增力,石东源,段献忠 线路保护整定计算中的自动调整问题 电力系统自动化 2007，31（9）:51-5918. 卢思远,卢国盛 智能型自适应继电保护浅析 民营科技 2010（11）：481