电网继电保护配置整定计算.doc

.电网继电保护配置整定计算摘 要继电保护整定计算是继电保护工作的一项重要内容，对于高压电网的继电保护装置，在系统发生故障时，应满足速动性、选择性、灵敏性和可靠性的要求，其中除可靠性的要求应由保护装置本身来完成外，其它三项要求应由继电保护的整定计算来满足。随着现代电力系统的迅速发展，电网规模日益扩大，继电保护整定计算的工作量越来越大，复杂程度也越来关键词：电网：继电保护；整定计算Setting calculation of relay protectionStudent：Yang YanQing Supervisor：Chen HaoAbstracts Relay setting calculation is an important part of the protection work for high voltage power system protection devices in the system failure to meet the liquid, selectivity, sensitivity and reliability requirements, which, interreliability requirements should be the protection device to complete the other three should relay setting calculation to meet. With the rapid development of modern power system, the grid scale of the growing, and relay setting calculation workload is growing, more and more complexity, so the staff structure of skilled grid protection of the subscription calculations. This article describes the role of relay protection, configuration, and the principle of detailed discussion of the principle of the relay setting calculation, the basic tasks and steps. Finally, this positive into the calculation of a 110KV grid setting calculation. The results show that this setting calculation method can be a good setting calculation on the grid.Key words：grid: protection; setting calculation目 录第一章 引言 5 1.1 课题的意义 5 1.2 本文所做的主要工作 5第二章 电网继电保护的配置 6 2.1 电网继电保护的作用 6 2.2 电网继电保护的配置和原理 6第三章 继电保护的整定计算 8 3.1继电保护整定计算的与基本任务及步骤 8 3.2 继电保护整定计算的计算机实现 9第四章 电网继电保护整定计算的原则10 4.1 阶段式保护的整定原则 10 4.2 相间距离保护整定原则 11 4.3 接地距离保护整定原则13 4.4 零序电流保护整定原则15第五章 应用实例 17 5.1 某110KV电网介绍 17 5.2电网继电保护整定计算185.3 全网的正序、零序网络图21 5.4 各种短路下短路电流计算22 5.5 相间距离保护和零序电流保护的整定计算26参考文献 31前言1.1 课题的意义继电保护是电网不可分割的一部分，它的作用是当电力系统发生故障时，迅速地有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统的其余部分快速恢复正常运行; 当发生不正常工作情况时，迅速地有选择地发出报警信号，由运行人员手工切除那些继续运行会引起故障的电气设备。可见，继电保护对保证电网安全、稳定和经济运行，阻止故障的扩大和事故的发生，发挥着极其重要的作用。因此，合理配置继电保护装置，提高整定和校核工作的快速性和准确性，对于满足电力系统安全稳定的运行具有十分重要的意义。继电保护整定计算是继电保护工作中的一项重要工作。不同的部门其整定计算的目的是不同的。对于电网，进行整定计算的目的是对电网中已经配置安装好的各种继电保护装置，按照具体电力系统的参数和运行要求，通过计算分析给出所需的各项整定值，使全网的继电保护装置协调工作，正确地发挥作用。因此对电网继电保护进行快速、准确的整定计算是电网安全的重要保证。1.2 本文所做的主要工作（1）对电网继电保护的配置和原理进行探讨（2）对继电保护整定计算的任务、步骤、发展状况进行概述（3）详细分析电网继电保护整定计算的原则（4）对某110KV电网继电保护进行整定计算第二章 电网继电保护的配置2.1 电网继电保护的作用电网在运行过程中，可能会遇到各种类型的故障和不正常运行方式，这些都可能在电网中引起事故，从而破坏电网的正常运行，降低电力设备的使用寿命，严重的将直接破坏系统的稳定性，造成大面积的停电事故。为此，在电网运行中，一方面要采取一切积极有效的措施来消除或减小故障发生的可能性:另一方面，当故障一旦发生时，应该迅速而有选择地切除故障元件，使故障的影响范围尽可能缩小，这一任务是由继电保护与安全自动装置来完成的。电网继电保护的基本任务在于:1有选择地将故障元件从电网中快速、自动切除，使其损坏程度减至最轻，并保证最大限度地迅速恢复无故障部分的正常运行。2反应电气元件的异常运行工况，根据运行维护的具体条件和设各的承受能力，发出警报信号、减负荷或延时跳闸。3根据实际情况，尽快自动恢复停电部分的供电。由此可见，继电保护实际上是一种电网的反事故自动装置。它是电网的一个重要组成部分，尤其对于超高压，超大容量的电网，继电保护对保持电网的安全稳定运行起着极其重要的作用。 2.2 电网继电保护的配置和原理电力系统各元件都有其额定参数(电流、电压、功率等)，短路或异常工况发生时，这些运行参数对额定值的偏离超出极限允许范围，对电力设备和电网安全构成威胁。故障的一个显著特征是电流剧增，继电保护的最初原理反应电流剧增这一特征，即熔断器保护和过电流保护。故障的另一特征是电压锐减，相应有低电压保护。同时反应电压降低和电流增大的一种保护为阻抗(距离保护)，它以阻抗降低的多少反应故障点距离的远近，决定保护的动作与否。随着电力系统的发展，电网结构日益复杂，机组容量不断增大，电压等级也越来越高，对继电保护的要求必然相应提高，要求选择性更好，可靠性更高，动作速度更快。因而促进了继电保护技术的发展，使保护的新原理、新装置不断问世。一般来说，电网继电保护装置包括测量部分和定值调整部分、逻辑部分和执行部分。测量部分从被保护对象输入有关信号，与给定的整定值相比较，决定保护是否动作。根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定保护应有的动作行为，由执行部分立即或延时发出警报信号或跳闸信号。第三章 继电保护整定计算3.1 继电保护整定计算的与基本任务及步骤继电保护整定计算的基本任务，就是要对系统装设的各种继电保护装置进行整定计算并给出整定值。任务的实施需要对电力系统中的各种继电保护，编制出一个整体的整定方案。整定方案通常按两种方法确定，一种是按电力系统的电压等级或设备来编制，另一种按继电保护的功能划分方案来编制。因为各种保护装置适应电力系统运行变化的能力都是有限的，所以继电保护整定方案也不是一成不变的。随着电力系统运行情况的变化(包括基本建设发展和运行方式变化)，当其超出预定的适应范围时，就需要对全部或部分保护定值重新进行整定，以满足新的运行需要.如何获得一个最佳的整定方案，要考虑到继电保护的快速性、可靠性、灵敏性之间求得妥协和平衡。因此，整定计算要综合、辨证、统一的运用。例如，一个220kV电网的继电保护整定方案，可分为相间距离保护方案、接地零序电流保护方案、重合闸方案、高频保护方案、设各保护方案等。这些方案之间既具有相对的独立性，又有一定的配合关系。 进行整定计算的步骤大致如下:(1) 按继电保护功能分类拟定短路计算的运行方式，选择短路类型，选择分支系数的计算条件。(2) 进行短路故障计算。(3) 按同一功能的保护进行整定计算，如按距离保护或按零序电流保护分别进行整定计算，选取出整定值，并做出定值图。(4) 对整定结果进行比较，重复修改，选出最佳方案。最后归纳出存在的问题，并提出运行要求。(5) 画出定稿的定值图，并编写整定方案说明书。3.2 继电保护整定计算的计算机实现（一）自定义规则的实现。由于在电力系统中，电网结构复杂多变，保护配置和系统运行方式也不是一成不变的，因此，整定规则也日趋复杂很多规则都带有一定的个性，无法适用于所有的电网，整定计算人员希望整定计算软件能够提供一定的人机干预功能，使整定工作变得更加灵活，可靠。例如:可以人为千预网络的断点、保护整定顺序、可靠系数、分支系数等。（二）数据库技术的应用。由于整定计算软件在工作的过程中需要处理形形色色的数据，保存并输出中间计算结果和最终定值，应对用户的各种添加、查询、修改、删除等数据操作，这就要求软件必须具备一个强大的稳定的数据库引擎，再辅以合理的数据结构，来保证这些数据调用的可靠性和快速性。日前，Oracle，Access等大中型数据库系统在继电保护整定计算软件的开发中得到了广泛的应用。总之，继电保护整定计算软件正朝着在线实时化、可视化、智能化、网络化、最优化方向发展，开发人员的任务就是朝着这一目标努力，开发出最能满足用户需求，最能适应现代电力发展的新一代功能强大的继电保护整定计算软件。第四章 电网继电保护整定计算的原则继电保护的整定计算方法按保护构成原理分两种。第一种是以差动为基本原理的保护，第二种是阶段式保护，本文着重讨论110KV及以上地区电网各种阶段式线路保护的整定计算。4.1 阶段式保护的整定原则阶段式保护的整定配合原则主要有以下几个方面:（1）相邻上、下级之间的配合有三个要点:第一，在时间上应有配合，即上一级保护的整定时间应比与其配合的下一级保护的整定时间大一个时间级差t;第二，在保护范围上有配合，即对同一故障点而言，上一级保护的灵敏系数应低于下一级保护的灵敏系数;第三，上、下级保护的配合一般是按保护正方向进行的，其方向性一般由保护的方向特性或方向元件来保证。（2）多段保护的整定应分段进行。第一段保护通常按保护范围不伸出被保护对象的全部范围整定。其余各段均应按上、下级保护的对应段进行整定配合。所谓对应段是指上一级保护的段与下一级保护的段相对应。同理类推其他保护段。当这样的整定结果不能满足灵敏度的要求时，可不按对应保护段整定配合，即上一级保护的段与下一级保护的段配合，或与段配合。同理，其余各段保护亦按此方法进行，直至各段保护均整定完毕。（3）一个保护与相邻的几个下一级保护整定配合或一种保护需按满足几个条件进行整定时，均应分布进行整定取得几个整定值，然后在几个整定值中选取最严重的数值为选定的整定值。具体来说，对反应故障量增大而动作的保护，应选取其中的最大值，对反应故障量减少而动作的保护，应选择其中的最小值.保护的动作时间则总是选取各条件中最长时间为整定值。（4）多段式保护的整定，应以改善提高主保护性能为主，兼顾后备性。当主保护保护效果比较好时，可以尽量提高后备保护的作用.（5）整个电网阶段式保护的整定方法。首先，对电网中所有线路的第一段保护进行整定计算;然后，再依次进行所有线路的第二段保护整定计算，直至全网各段保护全部整定完毕。（6）具有相同功能的保护之间进行配合整定。例如相间保护与相间保护进行配合，接地保护与接地保护进行配合。在特殊情况下，若不同功能的保护同时反应了一种故障，这种情况应防止无选择性的越级动作。4.2 相间距离保护整定原则（一）相间距离段（1）按躲过本线路末端故障整定，一般保护全线的85%: (4-1)其中 : 为线路正序阻抗（2）单回线终端变压器方式按不伸出变压器低压侧母线整定: (4-2)其中 : 为终端变压器的并联等值阻抗（3）被保护线路中间接有分支线路或分支变压器时，按同时躲过本线末和分支线末(变压器末端)故障整定: （4-3） 为分支处至保护安装处的线路正序阻抗 距离1段的动作时间为继电器的固有动作时间。（二） 相间距离段（1） 与相邻线路的距离段配合整定: (4-4)为助增系数，取可能的最小值；为相邻线路的距离1段整定值保护动作时间:t=t，一般t取0.3S 。(2) 按躲过相邻变压器其他侧母线故障整定: (4-5)(3) 按与相邻线路相间距离保护1段配合整定(当按条件1整定段的灵敏度不够时，按此条件整定) (4-6)(4) 按保障被保护线末故障有足够灵敏度整定: (4-7)对最小灵敏度的要求为: 当线路长度为05KM 以下时，不小于1.5:当线路长度为50200KM时，不小于1.4;当线路长度为20跳以上时，不小于1.3(5) 保护动作时间: 比所配合保护的动作时间大一个时间级差(t=0.3S)。（三） 相间距离段(1) 与相邻线路的距离段配合整定: (4-8)(2) 按与相邻线路相间距离保护段配合整定: (4-9)(3) 灵敏度计算:线末灵敏度为: 后备灵敏度为: 为相邻元件的阻抗对于110KV线路，在考虑相邻线路相继动作后，对相邻元件的后备灵敏度Klm=1.2对于220Kv线路，对相邻元件的后备灵敏度Klm1.3;一般情况下，距离段对Y/接线的变压器低压侧故障无远后备作用。4.3接地距离保护整定原则在大接地电流系统反应接地故障时，采用接地距离保护。线路上发生接地故障时，因为线路的零序阻抗大于正序阻抗，所以继电器的测量阻抗增大，为使继电器的测量阻抗仍和正序阻抗与线路长度成正比，保护范围不变，接地距离继电器引入零序电流补偿系数进行修正。零序电流补偿系数数值与线路的正序、零序阻抗及零序互感阻抗有关，整定计算采用的零序电流补偿系数应根据保护的功能作用来选择。零序电流补偿系数随电网结构、系统运行情况的改变和接地短路位置的不同而发生变化，选用原则首先是保证保护范围的正确性。接 地距离保护中应有对本线末端故障有灵敏度的延时保护段，其灵敏度满足如下要求:a、 50 km以下线路，不小于1.5:b、 50 200km线路，不小于1.4:c、 200km以上线路，不小于1.3。接地距离保护的整定计算，原则上和相间距离保护的公式相同。不同之处是分支系数的选择。（一）接地距离段按躲过本线路末端故障整定，一般保护全线的70%: （二）接地距离段接地距离段的整定计算较为复杂，主要困难是相邻线与本线零序补偿系数的计算选用，一般应用中不考虑相邻线与本线零序补偿系数的影响，助增系数选用零序和正序两者中较小的一个。要求本线末端发生金属性短路有足够的灵敏度。按满足以下三个条件整定:（1）按躲开线路末端变压器的中压侧母线短路整定(对于三绕组变压器，假定中压侧阻抗为零并接地运行时才按此条件整定)（2）如相邻线路无接地距离，则与其零序电流()段配合整定:为相邻线路零序()段保护范围的相应正序阻抗值（3）保护动作时间最小取0.6s。（三）接地距离段按与相邻线路接地距离段配合。若配合有困难时，可与相邻线路接地距离段配合整定。若配合有困难，可与相邻线路接地距离m配合整定.动作时间最小取1.5s。零序补偿系数K应按线路实测的正序阻抗Z1和零序阻抗Z0计算，K=(Z0一Z1)/3Z1。实用值应小于或接近计算值。4.4零序电流保护整定原则中性点直接接地系统中发生接地故障，将产生很大的零序电流分量，零序电流保护就是利用零序分量构成的保护.系统在正常运行、三相短路、两相短路、振荡时均不产生零序分量，因此零序电流保护有较好的灵敏度。但是，零序电流保护也不能避免电流保护的某些弱点，即受系统运行发生变化的影响较大，特别是在环网线路和短距离线路上，由于速动段的保护范围很小或无保护范围，使零序电流保护各段的性能严重恶化，保护动作时间很长，灵敏度很低。当采用零序电流保护不能满足要求时，则应装设接地距离保护。接地距离保护的保护范围比较固定，但受接地电阻的影响较大，而零序电流保护中的最小定值段，对检测经较大接地电阻接地的短路故障较为优越，因此接地距离和零序电流保护应结合使用.零序电流保护和接地距离保护按阶梯特性构成，其整定配合遵循反映同类故障的保护上下级间必须互相配合的原则，主要考虑与相邻下级的接地保护相配合，一般在同原理的保护之间进行配合。第五章 应用实例5.1 某110KV电网介绍 1. 发电机F1,F2:QF2-25-2, 25MW, cos=0.8, 6.3KV, Xd=0.1222F3,F4:TS410/159, 34MW,cos=0.85, 6.3KV, Xd=0.28932. 变压器B1,B2:SFSL1-31500KVA, 100/100/100, Y0/Y0/-12-12-1112142.5/38.522.5/6.3KVUx1-2=17.5,Ux1-3=10.5,Ux2-3=6.5B3,B4:SFSL1-31500KVA, 100/100/100, Y0/Y0/-12-12-1111042.5/38.522.5/6.3KVUx1-2=10.5,Ux1-3=17.5,Ux2-3=6.5B5,B6:SFL1-40000KVA,Y0/-1112122.5/6.3KV,Ux=10.53. 线路X0=3X15.2电网继电保护整定计算 有名值，标幺值计算：（一）、发电机：取功率基准值Sd=100MVA，Ud取各元件所在网络的平均额定电压（要求说取115KV是不合习惯的）（1） F1,F2正序电抗有名值：正序电抗标幺值：查QF2-25-2的参数资料得这种发电机的零序电抗标幺值为0.0637，因此：零序电抗有名值：零序电抗标幺值：（2）F3,F4有名值：标幺值：（二）、变压器：（1）B1:有名值（归算到高压侧）：标幺值：（2）B3:有名值（归算到高压侧）：标幺值：（3）B5、B6:有名值：标幺值：（三）、线路线路型号：LGJ185，近似取x1=0.40/KM（1） 线路L-1，50KM：正序和负序电抗有名值：零序电抗有名值：正序和负序电抗标幺值：零序电抗标幺值：（2） 线路L-2，55KM：正序和负序电抗有名值：零序电抗有名值：正序和负序电抗标幺值：零序电抗标幺值：（3） 线路L-3，45KM：正序和负序电抗有名值：零序电抗有名值：正序和负序电抗标幺值：零序电抗标幺值：元件电抗值有名值（）标幺值发电机F1、F2(xF1,xF2)正序0.15520.3910零序0.08090.2038发电机F3、F4(xF3,xF4)0.28710.7232变压器B1高压侧(xB1-1)49.96530.3413中压侧(xB1-2)31.37360.2143低压侧(xB1-3)00变压器B3高压侧(xB3-1)49.96530.3413中压侧(xB3-2)00低压侧(xB3-3)31.37360.2143变压器B5、B6( xB5 ,xB6)38.43260.2625线路L-1正序和负序(xL1)200.1513零序(xL1-0)600.4539线路L-2正序和负序(xL2)220.1664零序(xL2-0)660.4992线路L-3正序和负序(xL3)180.1361零序(xL3-0)540.4083表一：5.3 全网的正序、零序网络图5.3.1正序序网络图5.3.2零序网络图不出现在零序网络中的元件没有画出：5.4 各种短路下短路电流计算5.4.1 最大运行方式下计算各序组合电抗X1，X2，X0，和E1 d1点短路正序网络x1=xF1xF2=0.1995x2=(xF3+xB5)(xF4+xB6)=0.4929x3=x2+xB1-1+xL1+xL2+xL3=1.2879E1=EF1EF2=1.0,E2=EF3EF4=1.0,X1=x1x3=0.1698,E1=(E1x3+ E2x1)/( x1+ x3)=1.0负序网络在正序网络的基础上去掉电源得到，因此负序电抗应该与正序电抗相同：X2= X1=0.1698零序网络：X0=xF1-0xF2-0=0.1019 d2点短路正序网络x4=x1+xB1-1=0.5408x5=x2+xL1+xL2+xL3=0.4929+0.1513+0.1664+0.1361=0.9467X1=x4x5=0.3442E1=1.0负序网络在正序网络的基础上去掉电源得到，因此负序电抗应该与正序电抗相同：X2= X1=0.3442零序网络X0=xB1-1(xL1-0+(xB3-1+xB3-3)(xL2-0+xL3-0+(xB5xB6)=0.2406 d3点短路正序网络X1=(xF1xF2+xB1-1+xL1)(xL2+xL3+(xF3+xB5)(xF4+xB6)=0.3679E1=1.0X2= X1=0.3679零序网络X0=(xB1-1+xL1-0)(xB3-1+xB3-3)(xL2-0+xL3-0