（电力系统及其自动化专业论文）主设备保护整定计算研究.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t c a l c u l a t i n gs e t t i n g so fr e l a yf o rm a i ne q u i p m e n t i sa ni m p o r t a n tp a r to f a p p l y i n gp r o t e c t i o ni np o w e i 。 p l a n t sa n ds u b s t a t i o n s a p p r o p r i a t es e t t i n g sa r en e c e s s a r yf o rr e l a yd e v i c e st oo p e r a t en o r m a l l y , n om a t t e r t h et y p eo f r e l a yi se l e c t r o m a g n e t i c ，r e c t i f i c a t i o n ，t r a n s i s t o r , i n t e g r a t e dc i r c u i ta n dm i c r o p r o c e s s o r o rd i g i t a l b a s e d e v e nt h o u g ht h ep r i n c i p l e so fp r o t e c t i o n ，a r i f l m a e t i co fs o f t w a r ea n dh a r d w a r ed e s i g na r ee x c e l l e n t ， t h es t a b i l i t yo fp o w e rs y s t e ma n ds e c u r i t yo fm a i ne q u i p m e n tw i l lb ea f f e c t e db yi m p r o p e rs e t t i n g sw h e n t h ef a u l to c c u r s s o m eg u i d eo fc a l c u l a t i n gs e t t i n g sf o rm a i ne q u i p m e n th a sb e e np u tf o r w a r di nt h ep a s t s e v e r a ld e c a d e so fy e a r s w i t ht h ea p p l i c a t i o no fn e wp r i n c i p l e sa n da r i t h m e t i co fp r o t e c t i o n ，a v a i l a b l e m e t h o d so fc a l c u l a t i n gs e t t i n g sn e e dt ob es u p p l e m e n t e d o nt h eo t h e rh a n d ，c o r r e c to p e r a t i n gr a t eo f r e l a y sc a nn o tm e e tt h er e q u i r e m e n to fp o w e rs y s t e m s oi t i so ft h e o r e t i ca n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et o m a k er e s e a r c ho nc a l c u l a t i n gs e t t i n g so f r e l a yf o rm a i ne q u i p m e n t r e l a yd e v i c e s o fm a i ne q u i p m e n tp r o t e c t i o nh a v en ou n i f u t i nc r i t e r i o na n dt h es t y l eo fe a c h c o r p o r a t i o ni sd i s t i n c t i v e b e c a u s ev a r i o u st y p e so fr e l a yd e v i c e sf o rm a i ne q u i p m e n ta r ea p p l i e di nt h e f i e l da n dt h ew e r ko fc a l c u l a t i o ni ss oh e a v yt h a tc a l c u l a t i n gi nac o m m o nm e t h o di sd i m c u l tt om e e tt h e r e q u i r e m e n t s w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rs c i e n c ea n dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , i t i sp o s s i b l et o d e v e l o pa u n i v e r s a ls e t t i n gs y s t e mf o rm a i ne q u i p m e n tp r o t e c t i o n h o w e v e r t h e r ei s n o tau n i v e r s a l c a l c u l a t i n gs e t t i n gs y s t e mi no u rc o u n t r y as oi t i sp r a c t i c a l l yi m p o r t a n tt od e v e l o pt h ec a l c u l a t i n gs e t t i n g s y s t e mo f r e l a y f o rm a i n e q u i p m e n t t h i st h e s i si n t r o d u c e sc a l c u l a t i n gs e t t i n g sa n d “sa p p l i c a t i o no fr e l 斜f o rm a i ne q u i p m e n t i tm a i n l y i n c l u d e st h ef o l l o w i n g p a r t s ( 1 ) t h ea n a l y s i so nt h ec a l c u l a t i n gs e t t i n g so fd i r e r i e n t i a lp r o t e c t i o nf o rm a i ne q u i p m a n ti sm a d e f r o mv a r i o u sa s p e c t s a l ld i f f e f i a n t i a ip r o t e c t i o nf o rm a i ne q u i p m e n tc a nb ec o n s i d e r e da s d i 如f i e n t i a lp r o t e c t i o nf o rac o m p o n e n tw i t hn i np o r t s t h ee f f e c to nt h er e s t r a i n tc o e f f i c i e n t m a dt h el e a s tt r i pr e s t r a i n tc u r r e n tb ya d o p t i n gd i f f e r e n tr e s t r a i n tc u r r e n ti sd i s c u s s e d l a t t e r , i ti s a n a l y z e dh o w t oc a l c u l a t et h el e a s tt r i pd i f f e r i e n t i a lc u r r e n ts e t t i n g so fd i r e r i e n t i a lp r o t e c t i o nf o r t r a n s f o r m e ra n dg e n e r a t o r - t r a n s f o r m e ru n i ta n dh o wt oc h o o s et h eb a s i cs i d e o fm u l t i 。s i d e d i f f e r i e n t i a lp r o t e c t i o n ( 2 ) t h i st h e s i sa n a l y z et h em e t h o d so fc a l c u l a t i n gs e t t i n g so fg r o u n dp r o t e c t i o n ，l o s so ff i e l da n d o u t o f - s t e pp r o t e c t i o na n d o v e r e u r r e n to ro v e r l o a dp r o t e c t i o ne t c f o rg e n e r a t o ra n dt r a n s f o r m e r a n dd i ed i f f e r e n c ea m o n gt h e mi sa l s od i s c u s s e d i ti sp o i n t e do u th o w t or e a l i z et h ef o r m u l a eo f r e l a ys e t t i n g si np r a c t i c e ，w h i c h a r eu s e d u n i v e r s a l l y a n dh a v ea d v a n c e dp r i n c i p l e s ( 3 )u s n a lf a u l tm o d ea n di t sc a u s ef o rb u sa n de l e e t m m o t o ra r ei n t r o d u n e d ，a n dt h e i rc o n f i g u r a t i o n d i f f e r e n c eb e t w e e nc o n v e n t i a lp r o t e c t i o na n dd i g i t a lp r o t e c t i o ni sa l s op o i n t e do u t l a t t e r , i ti s a n a l y z e dh o w t oc a l c u l a t es e t t i n g so fr e l a yf o rt h e m ( 4 ) c o n n e c t i o na n ds e t t i n gf o rd i r e c t i o n a le l e m e n ti nm a i ne q u i p m e n tp r o t e c t i o ni si nc o n f u s i o n s ，s o o n es t u d yi sm a d eo nc o n n e c t i o na n di n t e r i o ra n g l es e t t i n go f p o w e rd i r e c t i o n a le l e m e n ti nm a i n e q u i p m e n tp r o t e c t i o n c o n n e c t i o ns e l e c t i n ga n o t h e rs i d ev o l t a g ea n di n t e r i o ra n g l es e t t i n g o f p o w e rd i r e c t i o n a lr e l a ya r ea n a l y z e dw h e n t h ep r o t e c t i o ni st a k e na st h eb a c k - u pp r o t e c t i o no f b o t h1 i n ea n dt r a n s f o f i n e r v a r i o u sc o n s t r u c t i v ec o n c l u s i o n so nt h eb e s tc o n n e c t i o na n di n t e r i o r a n g l es e t t i n ga r ea c h i e v e de s p e c i a l l yf o rp o w e r d i r e c t i o n a le l e m e n ta th i g ha n dm i d d l ev o l t a g e s i d ea n dt h e ye a r lm e e tt h er e q u i r e m e n t so ft h ep o w e rs y s t e m ab e t t e rc o n n e c t i o nf o rd i g i t a l p r o t e c t i o n i sa l s op r o p o s e d ，w h i c hm a k ei n t e r i o ra n g l es e t t i n ge a s ya n dc a nb er e g a r d e da s r e f e r e d o e sf o rf i e l da p p l i c a t i o n 东南大学硕士学位论文 - i i 垒! ! 坠璺 一 ( 5 ) a s c a l c u l a t i n gs e t t i n gl a g sb e h i n d ，o nt h eb a s i so ft h ea n a l y s i so fc a l c u l a t i n gs e t t i n gf o rm a i n e q u i p m e n tp r o t e c t i o n ，u n i v e r s a lc a l c u l a t i o ns e t t i n gs y s t e mf o rm a i ne q u i p m e n tp r o t e c t i o nh a s b e e nd e s i g n e d ，m a dd e v o l p m e n ti sf i n i s h e dp a r t i a l l y t h es y s t e mc o n s t r u c t u r e ，t e c h n i c a lf e a t u r e s a n dd e v e l o p m e me n v i r o l m a e n te t ca r ei n t o d u c e d ，a n dam e t h o do fc o m b i n i n ge m u l a t o rw i t h s e t t i n g i s b r o u g h tf o r t h ，w h i c h m a k e st h es e n s i t i v i t y c h e c k i n gb e t t e r e x a m p l e su s i n gt h e c a l c u l a t i o ns y s t e ma r eg i v e ni nt h ee n d k e y w o r d ：m a i ne q u i p m e n tp r o t e c t i o n ， s e t t i n g ，d i g i t a lp r o t e c t i o n ，d i r e c t i o n a lp o w e re l e m e n t ， i n t e r i o ra n g l e ，s e t t i n gs y s t e m 东南大学硕士学位论文 j i i - 学位论文独创性声明 本人声明所呈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，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 关于学位论文使用授权的说明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 日期：圣塑i ：! 堑 第零章绪论 0 1 主设备保护整定概述 第零章绪论 电力系统的发展，电网结构的日趋复杂以及大容量机组在系统中的不断应用，都对电网和电力 设备的安全稳定运行提出了更高的要求。装设继电保护和自动安全装置是自电力系统发展之初至今 采用最为广泛的一种措施，它们在电力系统的安全稳定运行中发挥着非常重要的作用。 保护定值的整定计算是电力系统继电保护工作的一个重要组成部分。保护定值的正确与否决定 着保护装置能否有效发挥作用，从而决定着被保护对象能否正常运行以及在发生故障时能否将各种 故障从电网隔离，以避免事故的进一步扩大。文献 1 - 4 表明主设备( 尤指发电机、变压器) 保护正确 动作率不高，其主要原因之一就是有关技术部门的误整定。无论保护装置采用的骧理多么先进，算 法多么精确，硬件设计多么严密可靠，如果给定的整定值是错误的，则保护装置就不能止常工作。 所以正确的继电保护整定值是继电保护装置有效发挥作用的一个重要条件。 长期以来，继电保护工作者不断探索和总结，使得现有的主设备保护籀定计算有了一定的依据 可循。但随着数字式保护的应用，新的保护原理的不断提出不仅整定计算的内容有了一定变化， 而且原有的整定依据也需要不断的补充和完善。传统的继电保护整定多是人工手算随着计算机和 网络等技术的发展，开发基于这些先进技术的智能化整定系统意义重大。本课题就是在综合研究和 分析各主设备保护的整定计算算法的基础上，利用计算机技术对主设备保护整定系统的设计和开发 进行探索和研究。 0 1 1 主设备保护整定的发展和现状 自继电保护发展之初到2 0 世纪7 0 年代中期相当长一段时间内，由于电网结构比较简单，计算 机技术发展有限，继电保护的整定计算都是通过人工手算来完成的。之后，国外曾开发过一些比较 独立的用来完成某些功能的继电保护整定计算程序”1 ，但由于其通用性不强，同时对一i 作人员的披 术要求较高，所以在实际中的应用并不广泛。随着电力系统的不断发展，原有零散的箍定程序已不 能满足电力系统发展的需要。9 0 年代中期俄罗斯莫斯科动力学院在已有的故障电流计算、继电保护 接定等程序的基础上，开发完善了一套完整的计算机设计继电保护自动化系统。同期，国内清华大 学和华东电力集团公司联合开发了华东电网继电保护综合程序”。；浙江省电力中心调度所和原武汉 水利电力大学根据( ( 2 2 0 5 0 0 k v 电网继电保护装置运行整定规程合作开发了配套的电力系统继 电保护综合整定程序，。新近韩国电力公司开发了一套继电保护整定系统。1 。 统观国内外电力科学技术的发展。有关继电保护整定计算自动化的研究正在逐步深化，并取得 了一定的成果。但就现状而言，这些研究多集中于线路和电网“0 。”1 ，而对与电网相关性不大的主设 备保护整定计算自动化的研究较少。近两年，国内的上海交大、浙江大学、华南理工大学“”1 在主 设备保护整定计算方面做了一定的工作，开发出一些适用于特定产品或者特定电厂的整定程序包， 还没有形成一套成型的通用主设备保护整定系统。 目前国内所用的主设备保护装置的生产厂家多而杂，因此现场中采用的保护装置类型势必五花 八门，相应的整定计算也不尽相同。保护原理及其配置方案各异，数字保护的整定量人，人一整定 计算费时：考虑到目前电力系统的改革和讨论颇多的主设备保护的双重化，对电f - ： n 变电站而言， 拥有一套能用于整定计算不同型号的各种主设备、不同厂家保护装置的整定系统具有很高的实j _ | _ | 价 值。 东南大学硕士学位论文 - l - 第零章绪论 0 1 2 主设备保护整定现状分析 目前国内主设备保护的现状是：一方面，多种形式保护并存。新建的电厂、电站多采用数字式 保护，而老电厂还存在着各种电磁型、晶体管、集成电路保护这些传统保护正不断地更换为数字 式保护。另方面，主设备保护的整定计算多还是采用传统的手工作业的方式，整定系统的研发和 应用相对滞后。 主殴各保护整定系统在电厂等应用中不广泛，究其原因，主要有如f 几点： 现场实际需求不同，电气主设备的参数也不一样，对应的故障电流计算不同。 现场的主接线不尽相同，所需要考虑的整定配合不同。 现场主设备保护配置各异，具体体现在保护装置的生产厂家和保护采用的原理不同，对应 的整定存在差异。 现有主设备保护装置种类繁多，备保护装置的生产厂家自成体系，缺少统一的标准。 现有的整定程序多为适用于单一型号或某几种型号的保护装置，其通用性不强，不能满足 用户多方面的需求。 随着微处理器和数字技术的发展，数字式保护将成为现场应用的继电保护主流产品。数字式主 设备保护的整定计算将成为今后主设备保护整定计算的重点。 0 1 3 主设备保护配置及其整定的特点 与线路相比，电气主设备的保护配置和整定有如下特点： 保护配置灵活：机组的容量、电压等级和主接线方式不同，保护的配置和相庸的保护整定 计算内容不尽相同。 保护种类多、定值整定量大：对小型发变组，数字式保护装置提供的保护品种有近三十种； 对大型发变组，保护品种多达四十多种。对电动机，数字式保护装置也提供有十余种保护。 原理多样性；一种保护可用多种原理来实现，不同原理的保护整定存在较大差异。 整定复杂性：某些定值的整定需要实测。如1 0 0 定子接地保护中三次谐波电压比值。 0 1 4 数字式主设备保护整定的方便性 与传统保护整定相比，数字式保护整定非常方便。以差动保护为例，传统的b c h - - 2 型的著动 保护的整定首先要预算不平衡电流和动作定值；接着确定差动绕组匝数、平衡绕组匝数、非平衡侧 绕组匝数 再根据确定的各绕组匝数来计算t a 不完全匹配引起的误差m ，当误差小于5 时定值 整定基本完毕：否则以计算所得的m 再次计算不平衡电流和动作定值，并计算相应的各绕组匝数。 而数字式保护对起动电流、比率制动斜率、拐点电流、二次谐波制动系数和电流速断定值等进行整 定即可。数字式保护整定的方便性还体现在保护采用控制字投退方式和跳闸矩阵设定的出口方式。 这样保护的投退、跳闸方式即是0 和“1 ”的逻辑整定。另外数字式保护中有些定值是可以通过 开机后实测进行整定的，对用户而言则是免整定的。如w f b z ，叭保护装置提供的3 发电机定子接 地保护中动作电压调整k ，、磁根据实际应用中发电机三次谐波电压大小和相位自动整定动作量， 使之正常时为最小：制动电压调整k 3 根据实际应用中发电机要求的灵敏度大小半自动整定“。 o 2 通用主设备保护整定系统的展望 主设备是电力系统中相对独立的一个部分，可以将其整定计算抽取出来单独进行研究。目前国 东南大学硕士学位论文 - 2 - 第零章鳍论 内外对主设备保护熬定系统的研究不够完善。 线路保护的取重化经过多年的实践显示出了其巨大的优越性。在最近国内的备次主设备会议上， 主设备保护酌双重化也一露成为熟点问题。当主设备保护双重化后，采用不同漂理的保护装置，将 成为一种趋辨。实际中，数字式保护比传统保护增加了保护配黄，相应地也增大了憝定计算的一l 作 量”7 l 。取耋纯又褥缭整定计算带采受夫静工 乍量。鑫予传统的整定计算方法费时费力，掰以开发基 于计算机和网络按术的主设备保护搬定系统具有理论意义和实用价值。 暹麓静主设备保护整是系统需要满足以下鳆黪点： ( 1 ) 整定计算需要满足规程和反措的各项要求f ( 2 ) 整定系统完成发电提、变压器、母线和媳动枧的数字式保护整宠； ( 3 ) 提供各种现有主设备保护装置的保护定值拯定计算，并不断地将新产晶的保护整定计辣纳 入搂定系统； ( d 不嗣的主设备、不同的接线、不弼原理的保护、不同厂家的保护、不同功能的保护都能自 适应按用户的选择进行整定计算定值； 5 ) 蒋定值灵敏度较棱与整定计算相结合。并将太蘩菠电机、交压器豹内部敲障分析与保护配 置和灵敏度校核结合，一方面给用户提供保护方案配置建议，一方面进行灵敏度校核； 6 ) 逶瘦电力系统镶惑纯要求，方便对主设备懿各参数资料和保护定毽避孝亍科学的管理帮缳存： ( 7 ) 整定系统界面友好。使用简单、方便、筒观。 主设备嫘护整是系统功完善，垒方位的满足震户鹣救障电溅计算、整定计算、灵敏度棱核和 故障分析等备方面的需求。 0 3 本论文的主要内容 针对课题所提出的要求，本论文做了以下几个方面的工作。首先分析和研究了发电机、变压 器、电动枫秘母线鼹霉配鐾蛇各僚护对应瓣整定冀法；其次，对现场中存在渥瓤的主设器保护蹙定 问题进行了详细的分析。最后，在对主设备保护麓定算法分析豹基础上，提出开发套通用的主设 备保护整定系统弗利用殴宠成的蓑动模块绘出了计算算倒。论文由以下几部分组成： i ) 绪论。回顾了国内外继电保护尤其是主设备保护整定计算的发餍和现状，并分析产生此现 状的原因；归纳主设备保护配置和整定计算的特点 最后对通用主设备保护整定系统的开 发提出了展望。 ( 2 ) 第一章，麓动保护的整定计算。分析了发电机、变压器、发变组、母线和电动机的差勘保 护豹整患舞法 k ，。，： 其中 m 一，1 1 i ，：一1 采_ 目 | ( 1 - 1 ) 原理的差动保护的起动电流和比率制动系数的整定算法分别见( i - 2 ) 、( i - 3 ) a 式 中k ，为电流互感器比误差，因采用的t a 型号而异，规程d s 中规定1 0 p 型磁，取0 0 3 x 2 ；5 p 和t p 型k ，取0 , 0 2 ；u 为变压器调压引起的比误差，一般取相对额定值最大的调压量：m 为电流互感 器变比不匹配产生的误差，一般按照5 误差考虑。比较( i - 2 ) 、( i - 3 ) 式中发电机、变压器的整定 算法，可知发电机、变压器的整定差别在于变压器需要额外考虑因变压器调压和电流互感器变比不 匹配引起的比误差，即a u 和a m 。 f i o p , m i n = k w f k e ，。n 口 1 ，帆n 彻= k fx ( k e r + a u + a m ) x h n n 1 k 棚眦x = k 州k 印符f cx k 什 i k 船删x = k 憎f ( k 印k c cx k e ，+ a u + 珊) 发电机 ( 1 2 ) 变压器 发电机 变压器 ( 1 ，3 ) 由( 1 - 2 ) 和( 1 - 3 ) 可定性得到：相对额定电流的倍数，变压器差动保护的起动电流要比发 电机的起动电流大。变压器的最大比率制动系数耍比发电机考虑大些。按规程”给定的各参数 取值，利用( 1 2 ) 算法，可计算出发电机、变压器在选用不同类型t a 时差动保护起动电流的值范 围，具体见表1 2 。 由表1 2 知无论选用何种t a ，发电机和变压器差动的起动电流分别不大于0 0 9 i j n a 和0 3 9 i n ，1 1 a 。 所以根据式( 1 - 2 ) 和规程中给定的各参数的取值范围所计算的起动电流是不能直接应用于实际的， 否则易造成保护误动。导则【1 8 】也指出通常实际中发电机的起动电流取( 0 1 o 3 ) i “变压器f 向起动 东南大学硕= b 学位论文 6 第一章差动保护整定分析 电流一般取( o ，2 0 5 ) i 。但是即使选用了( 0 2 0 5 ) i n 作为变压器起动电流，实际中仍就不一定 能很好地避免差动保护在区外故障时发生的误动。2 0 0 2 年2 月至5 月江苏省电网连续3 次发生了变 压器、发变组纵差保护误动作的事故【1 ，这三次事故的起动电流定值均处于( o 2 0 5 ) i 范围。诚 然，利用公式( 1 - 2 ) 计算所得的结果与实际中通常所取用的定值范围相差很大，但是利用导则中建 议的取值范围内的定值也存在误动。虽然目前对造成事故的真正原因还没有定论和科学的解释，但 是目前所采取的提高定值的解决措施的确使得问题暂时得到缓解。但是究竟是否应该尊重公式，如 何尊重公式，使问题得到一个更为科学的解决呢? 首先对于公式也即楚定计算的依据仍然需要尊重， 正如万物溯源一样，凡事都要有依据，有个参考。但是这种尊重不是盲目的，而是需要整定算法与 正确的整定值之间建立一致性，从而为现场的工作人员提供更为令人信服的依据。对误动事故需从 各方面查找问题包括工程设计部门、基建部门、产品制造部门等。 表12 发电机、变压器纵差保护起动电流定值比较( 理论值) 元件及备 变压器( k r e l = 1 3 1 5 ) 采系数发电机 用的( k r e l = 1 5 ) i a u = 0 【u = 0 0 2 5l u = 0 0 5i u = 0 1 5 c t l a m = 0 0 5l a m = 0 0 5l a m = 0 0 5l a ”2 = 00 5 5 p0 0 9 1 - 0 1 0 5 01 2 4 - 0 1 4 30 1 5 6 - 018 002 8 2 - 0 3 3 o 0 3 i n n a ( k e r = 0 0 2 ) i 扣。i d n 9 i n ，n dl # n 。 1 0 p01 4 3 - 0 1 6 50 1 7 6 - 4 ) 2 0 3 02 0 8 - - 0 2 4 003 3 8 - 0 _ 3 9 00 9 i 扣。 ( k e r = 00 6 )i n n bl 扣。1 j , ai n 。 t p x00 8 5 00 9 8 0 1 1 1 加1 2 801 4 3 - 0 1 6 502 7 3 - 03 l5 0 0 i5i 加。 ( k e r = 00 1 )i n n ai n ，n al n al n n a t p y00 9 l - 0 10 5012 4 - 0 1 4 3 0 1 5 6 0 18 002 8 2 o3 3 00 3i n n - ( k e r = 0 0 2 )i 加。1 n ai n 。i # n a t p z00 9 l o 1 0 5 0 1 2 4 - - 0 1 4 30 1 5 6 018 002 8 2 - 03 3 o 0 3i n ，n a ( k e r = 0 0 2 )i n n 。l # n 。i 扣。i 巾。 问题士要在于t a 的选型，文献 2 0 3 1 5 3 页提到为确保所选仪表的准确度，互感器的一次额定电流 鹿尽可能与最大工作电流接近。而文献”9 】中溧阳变的高压侧额定电流2 3 6 2 a ，选用的t a 变比为 1 2 0 0 5 ，低压侧额定电流6 7 4 8 a ，选用的t a 变比为1 5 0 0 5 ，空港变高压侧额定电流4 7 2 4 a ，选削 的t a 变比为1 2 0 0 5 ，低压侧额定电流2 4 7 4 4 a ，选用的t a 变比为2 0 0 0 5 。溧阳变的高、低压侧的 二次额定电流分别为1 7 a 和2 2 5 a ，空港变的高低压侧二次额定电流分别为3 4 1 a 和6 1 8 a 。虽然 数字式保护通过平衡系数补偿各侧因选用1 a 造成的各侧二次电流的不一致，但是由于选用的t a 偏离其工作电流将会产生一定的附加误差。另外在传统的变压器、发变组差动保护的设计中，多采 用中间电流互感器来实现二次电流的平衡，这样会因中间电流互感器环节而使误差增加。 问题主要还有两方面，一是攘定计算问题，二是差回路的问题。前面提到了耍尊重公式，可是 现场中起动电流的整定值与导则中给定的公式之间并不一致，这让现场工作人员感到迷惑。而公式 ( i - 2 ) 对产生不平衡电流的各种因素做了较为全面的考虑，所以要使得整定算法与实际摧定值一致， 就需对原有的定值整定计算公式进行改进。而能够进行改进的因素有：k 。、k ”a u 、a m t 由丁 u 与变压器调压的分接头有关，当调压的分接头变化时，对应的额定电流也发生了变化，按照分 接头的偏离额定值的最大值考虑是足够的。所以改进中考虑调整的参数为k r 、k ”l 、m 。 在导则【”1 中k 指电流互感器在额定一次电流和额定二次负荷条件下的比误差，而实际中t a 的选择通常都以电流互感器的1 0 误差曲线为依据。传统的保护整定计算对t a 的变换误差一般都 按1 0 考虑。采用1 0 o 有利于整定值更接近实际。故建议1 a 全部按照1 0 误差考虑，这样发电机、 东南大学硕士学位论文 - 7 苎二里差垫堡芝些墨坌塑 变压器的起动电流整定值见表1 3 。由表1 3 知此时所得到的起动电流与实际整定值仍有一定差距。 表13改变k e r 后发电机、变压器的起动电流定值比较 元件及各 变压器( k r e l = 1 3 1 5 ) 采系数发电机 用的( k r e l ：1 5 ) f u = 0i u = 0 0 2 5f u = 0 0 5i u = 01 5 c t 1 a m = 0 0 5l a = 0 0 5l a m = 0 0 5l a m = 00 5 5 p , 1 0 p , t p x o 1 9 5 o 2 2 50 2 2 8 0 2 6 30 2 6 o 3 00 3 9 o 4 5 t p l y _ t p z o ，1 5 i n n a ( k e r = 0 1 0 ) i n n ai n n 。 i n n 。i n n 。 k d 是可靠系数，是传统继电保护中也经常考虑的一个用来保证可靠躲过区外故障时保护误动 的一个因素，它的考虑一般要适中，不可偏大，也不可太小。对经验要求比较高。对变压器，由t 比率制动特性在实际中很难从根本上避免区外故障时出现误动，提高可靠系数将使此问题得到一定 程度的缓解，建议将可靠系数提高到1 8 2 。 a m 是由于变压器差动保护采用的t a 变比未完全匹配而带来的误差由于变压器厂家目前对 此问题未能给出比较确切的说法，现场中多利用估计值进行整定计算这样的估计在实际中是否准 确也需要考虑。传统的差动保护整定计算中a m 一般预先采用o 0 5 ，然后求差动线圈、制动线圈和 平衡线圈的匝数，最后根据这些匝数的整定值反计算实际的a m ，如果a m 0 0 5 ，就取a m 的实际值重新计算各定值。由于各侧的t a 存在5 误差，所以两侧的1 a 不 匹配误差按照最大可能的误差来考虑更为合理，建议取a m 为1 0 。提高k 和a m 后的起动电流 定值见表1 4 。从表1 , 4 的定值范围看大致与实际整定值范围相同。所以做阻上的参数改迸是可行的。 表14 改变k e r 后发电机、变压器的起动电流定值比较 元件及各变压器( k r e l = 1 8 ) 采系数发电机 用的 ( k r e l = 1 8 ) i u = 0f 【，= 0 0 2 5f 【，= 0 0 5l u = 0 1 5 c t l a m ：0 1 0l a m = 0 1 01 a m = 0 1 0l a m = 0 1 0 5p 1 0 p , t p x ， t p v t p z0 i 8 1 d n 。 03 6 1 “。 o 4 0 5 i n -0 4 5 1 扣。 06 3 1 。n a ( k e r = 01 0 ) 文献【”3 中的三次事故如果按照上述改进计算的定值，将有利于避免发生的事故。实际上按改进 后的( 1 - 2 ) 计算的起动电流还不能作为最终的起动电流整定值，还需考虑差电流回路的问题。起动 电流需要躲过实测差动保护中的不平衡电流，这一点在实际中易被忽略。起动电流整定值需要按公 式( 1 - 2 ) 和( 1 - 4 ) 综合考虑。公式( 1 - 4 ) 中的，厶m 为公式( 1 - 2 ) 中的l o p m i l l ，m o 为实测差动 保护中的不平衡电流。当实测的i u n b o 较大时，需要及时查清原因，并及时消除- ，。，= m a x ( r a i nk 。t ln o ) ( 1 4 ) 最大动作电流1 0 d 。，的整定算法见( 1 - 5 ) ，式中i 。n b 。因不同的设备有别，具体计算公式见( 1 - 6 ) 。 当设备内部发生严重故障时，会产生很大的短路电流，需要采用速断保护加速出口跳闸。通常数字 式保护装置的最大动作电流整定为额定电流的一定倍数，一般取( 5 8 ) i ” ，n 1 日x = k m ，m 6 m a x ( 1 5 ) 东南大学硕士学位论文 8 第一章差动保护整定分析 变压器差动保护在实际应用中出现问题较发电机差动保护多，这与变压器自身的特点有关。基 下与起动电流的整定计算同样的考虑，变压器的不平衡电流来源比发电机多。其中，。、，。 分别为外部短路时流过高、中压侧t a 电流的周期分量。( 1 - 6 ) 中给出了以低压侧为基本侧时最大 不平衡电流计算方法。多侧的发变幻差动保护的不平衡电流的计算类似于三绕组变压器的因素，在 选定了基本侧后，其它侧还需要考虑冈变压器调压和因采用的t a 不完全匹配引起的不平衡电流。 k = k 。，t 。疋，l 。n 。 发电机 j l 。h 。= ( j x 如也，+ a u + a m ) x “。、，变压器( 双绕组：r 1n l 6 。；k 口k 。， 。n 。+ 氓丘 。7 变压器( 三绕组) t+ v ”x l 女。啪n + 卅l m a x n 舶+ a m 2x n ( 低压侧) 最小制动电流i 。m m 的整定算法见公式( 1 - 7 ) ，由于当电流大于额定电流时才考虑制动作j = | ；| ， 故对发电机、变压器制动电流整定算法相同，有些保护装置的i 。“。是固定不能改变的。实际中选 用较小的晟小制动电流有利于避免区外故障的误动。文献【19 】中漂阳变如果将i 。m 整定为o8 倍的 额定电流时就能避免该事故。 ，。= ( 0 8 1 o ) ? 。n 。 ( 1 - 7 ) 图1 1 中，对于不同的差动电流i d 和制动电流i ：。比率制动系数k 。；为一个变化的值，而实际 中很多装置需要用户整定的量则是比率制动斜率k s ，二者之间的关系在很多文献”“”1 中已有了论 述。k 的整定算法见公式( 1 - 8 ) 。 k：kresnaaxires,max-iopmin( 1 8 ) 4 ，sn l a x 一，一m l n 通常磁比k 。要大些，k s 的范围一般在o 3 0 6 。变压器和发变组的比率帝4 动斜率通常较发 电机的比率制动斜率大。 除了上述的整定量，根据保护装置具体的出口方式还有一些整定量，如t a 断线解闭锁电流定 值i 。和解循环闭锁负序电压定值u ：d z 。t a 断线闭锁出口方式主要考虑当发电机电流大于i 。时，就 认为t a 未发生断线，从而将t a 断线闭锁功能退出。k 。按躲开发电机最大负荷电流整定，具体的算 法见式( 1 - 9 ) ，其中i f 一为发电机最大负荷电流，k 为t a 的二次额定电流。解循环闭锁负序电压 出口是为防止一点在区内一点在区外的两点接地故障的发生，采用了一相差动动作且同时有负序电 压( u 2 ) 时出口跳闸。u 2 的整定算法见公式( 1 - 1 0 ) 。 ，。，= k r e t l f m ( n d ，m ) u 2 女= ( 0 0 6 o 1 2 ) u 。 ( 1 - 2 ) ( 1 - 8 ) 为比率制动差动保护的整定算法 殊问题： ( 1 ，9 ) ( 1 1 0 ) 实际中差动保护整定计算还存在以f j l , 个特 根据比率制动特性所选用的差动量和制动量不同，还有标积制动差动保护、差动保护。它 们的整定计算见1 ，1 ，4 1 比率制动差动保护、标积制动差动保护和差动保护的异同。 变压器差动保护还有一个特殊的照定问题，即有关励磁涌流相关的定值整定问题，具体见 1 1 4 2 发电机羞动与变压器差动的异同。 不完全差动保护存在分支系数的整定计算，并涉及到t a 装设的问题，整定比较复杂，具体 见1 1 4 4 完全差动和不完全差动的异同。 1 1 3 横差保护整定算法分析 发电机的定子绕组多为双分支和多分支，多分支定子绕组尤其多见于大型的水轮发电机。实际 东南大学硕士学位论文 9 - 第章差动保护整定分析 中可能因匝间绝缘的破坏造成