范文 高压输电线路距离保护保护配置与其整定计算

范文范文 高压输电线路距离保护保护配置与其整定计算高压输电线路距离保护保护配置与其整定计算 本论文就是基于这样的前提对高压输电线路三段式相间距离保护和 三段式接地距离保护的整定进行研究和计算 首先 通过对阻抗继电器的深入研究 了解其原理及工作特性 从 而对距离保护实现保护配置 得出距离保护的逻辑框图 其次 论 述了三段式相间距离保护整定原则 并针对三段式零序距离保护现 有整定原则的缺陷 提出了优化方案 最后 通过江西省220KV的清 江变电站中具有典型特性的丰江线进行距离保护的整定计算 验证 文中所用整定原则的正确性 理论计算结果表明文中所用原则能够满足继电保护的 四性 要求 关键词距离保护 阻抗继电器 保护配置 整定计算 优化计算The protection disposition andthe installationputation ofthe high pressure transmission line distanceprotection AbstractDistance protection is usesthe shortcircuit thevoltage the electriurrent changecharacteristic determines thebreakdown locationscope throughthe surveybreakdown impedanceone kindof protection therefore itsprotectorate isstable the sensitivityis high can in the highpressure andin theultrahigh voltagetransmission lihe widespreadapplication is guaranteesthis protection correct movementfrom the protectioncorrectinstallation thepremise the presentpaper isconducts theresearch andthe putationbased onsuch premiseto thehighpressuretransmissionliriad interactionfrom the protection andthe triadtouchdown distanceprotection installation First through toimpedance relay s deepresearch understands itsprinciple andthe operationalfactor thus torealizes the protectiondispositionfrom theprotection obtains isaway fromtheprotectionthe functionalblock diagram Next elaborated thetriadic interactionto beaway fromtheprotectioninstallation principle Finally has thetypical characteristicabundant riverline throughintheJiangXi Province200KV QingJiangtransformer substationto carryonisaway fromtheprotectionthe installationputation confirms inthe articleto usethe installationprinciple theauracy The theoreticalcalculation resultindicated In thearticle usesthe principleto beable tosatisfy therelay protection four nature the request Keywords Distance protection Impedance relay The protectiondisposes Installation putation Optimized putation第一章绪论1 1距离保护的基本概念电流保护的主要优点是 简单 经济及工作可靠 但是由于这种保护整定值的选择 保护范围以及灵敏系数等方面都 直接受电网接线方式及系统运行方式的影响 所以 在35千伏及以 上电压的复杂网络中 它们都很难满足选择性 灵敏性以及快速切 除故障的要求 为此 就必须采用性能更加完善的保护装置 距离保护就是适应这种要求的一种保护原理 A B C12d a t1t2t3t1t22dzZ 1dzZ 2dzZ 1dzZ ltAB dZ Z dZ图1 1距离保护的作用原理 a 网络接线 b 时限特性距离保 护是反应故障点至保护安装地点之间的距离 或阻抗 继电器 它 可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻 抗值 此阻抗称为继电器的测量阻抗 当短路点距保护安装处近时 其测量阻抗小 动作时间短 当短路 点距安装处远时 其测量阻抗增大 动作时间增长 这样就保证了 保护有选择性地切除故障线路 如图1 1所示 当d点短路时 保护1测量的阻抗是dZ 保护2测量的 阻抗是AB dZ Z 由于保护1距短路点较近 保护2距短路点较远 所以保护1的动作时 间可以作到比保护2的动作时间短 这样 故障将由保护1切除 而保护2不致误动作 这种选择性的配合 是靠适当地选择各个保护的整定值和动作时限 来完成的 1 2选题背景随着用电负荷逐年增长 电力系统的网络构日趋复杂多 样 长短线路相互联结和复杂环网及同杆并架多回线将大量出现 这样一旦出现故障 将会威胁到整个电网的供电安全 继电保护系统是电力系统中必不可少的重要子系统 它承担着断开故障元件和保证电力系统安全稳定运行的任务 它的基本任务是 1 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 2 当发生不正常工作情况时 快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 继电保护对保证系统安全 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 以满足现代电力系统安全稳定运行的要求具有十分重要的意 义 本课题主要针对高压输电线路 对其进行距离保护并整定距离保护 的配置 距离保护可以应用在任何结构复杂 运行方式多变的电力系统中 能有选择地 较快地切除相间短路故障 它是反应故障点至保护安 装地点之间的距离 或阻抗 并根据距离的远近而确定动作时间的 一种保护装置 该装置的主要元件为距离 阻抗 继电器 它可根据其端子上所加 的电压和测知保护安装处至短路点间的阻抗值 此阻抗称为继电器 的测量阻抗 当短路点距保护安装处近时 其测量阻抗小 动作时间短 当短路距 保护安装处远时 其测量阻抗增大 动作时间增长 这样就保证了 保护有选择性地切除故障线路 在35KV及以上的电压的复杂网络中 电流 电压保护很难满足选择 性 灵敏性以及快速切除故障的要求 为此 就必须采用性能更加完善的保护装置 距离保护就是适应这种要求的一种保护原理 要整定高压输电线路距离保护的保护配置 首先要根据高压输电线 路的特点确定其方案 其次就是要对其进行整定计算 合理化的保 护整定计算对提高保护装置运行的可靠性具有重要作用 保护装置 的灵敏性 选择性和速动性要靠整定计算获得合理保护定值来保证 在电力生产运行和电力工程设计工作中 继电保护整定计算是一项 必不可少的内容 通过计算 不但能选择和论证继电保护的配置及造型的正确性 还 能使全系统各种继电保护有机协调地布置 正确地发挥作用 1 3选题意义必须注意 任何一种保护装置的性能都是有限的 即任 何一种保护装置对电力系统的适应能力都是有限的 当电力系统的要求超出该种保护装置所能承担的最大变化限度时 该保护装置便不能完成保护任务 从继电保护所提出的基本要求来评价距离保护 可以作出如下几个 主要结论 1 根据距离保护的工作原理 它可以在多电源的复杂网络中保证动 作的选择性 2 距离 段是瞬时动作的 但是它只能保护线路全长80 85 因此 两端合起来就使得在30 40 的线路长度内故障 不能从两 端瞬时切除 在一端须经0 5s的延时才能切除 在220KV及以上电压的网络中 有时候这不能满足电力系统稳定运行 的要求 因而 不能作为主保护来应用 3 由于阻抗继电器同时反应于电压的降低和电流的增大而动作 因此 距离保护较电流 电压保护具有较高的灵敏度 此外 距离 段的保护范围不受系统运行方式变化的影响 其他两 段受的影响也比较小 因此 保护范围比较稳定 4 由于距离保护中采用了复杂的阻抗继电器和大量的辅助继电器 再加上各种必要的闭锁装置 因此 接线复杂 可靠性比电流保护 低 这也是它的主要缺点 除了保护装置性能的局限性之外 在整定计算中 继电保护整定计 算既有自身的整定问题 也有继电保护的配置与造型问题 还有电 力系统的结构和运行问题 因此 整定计算要综合 辩证 统一的运用 1 4论文所做工作综上分析 有必要对高压输电线路距离保护整定进 行优化 以更好地满足高压输电线路继电保护的 四性 要求 在本课题中 只要是对江西220KV清江变电站中输电线路的距离保护 进行整定计算 并对接地距离保护进行适当的优化计算 这对充分 发挥继电保护装置的功能和保证电力系统的安全稳定运行具有十分 重要的意义 再者 就是为了更好掌握所学专业知识 将各门课的 知识融会贯通 并为将来工作积累一定的工作经验 为实际工作打 下坚实的基础 这具有理论结合实际的现实意义 第二章阻抗继电器及其接线方式2 1引言阻抗继电器是距离保护装置 的核心元件 其主要作用是测量短路点到保护安装地点这间的阻抗 并与整定阻抗值进行比较 以确定保护是否应该动作 在本章中 主要深入研究方向阻抗继电器和偏移特性阻抗继电器的 原理和接线方式 为距离保护的保护配置做好理论准备 阻抗继电器按其构成方式可分为单相式和多相式两种 c0 85Z BC123d BARjX b Z JJ I YHAB CLH21J U a 图2 1用复数平面分析阻抗继电器的特性 a 网络连线 b 被保护线路的测量阻抗及动作特性单相式阻抗继电器是指加入继电 器的只有一个电压J U 可以是相电压或线电压 和一个电流J I 可以是相电流或两相电流之差 的阻抗继电器 J U 和J I 的比值称为继电器的测量阻抗JZ 即JJJUZI 2 1 由于JZ可 以写成R jX 的复数形式 所以可以利用复数平面来分析这种继电器的动作特 性 并用一定的几何图形把它表示出来 如图2 1所示 多相补偿式阻抗继电器则是一种多相式继电器 加入继电器的是几 个相的补偿后电压 它的主要优点是可反应不同相别组合的相间或 接地短路 但由于加入继电器的不是单一的电压和电流 因此就不 能利用测量阻抗的概念来分析它的特性 而必须结合给定的系统 给定的短路点故障类型对其特性进行具体分析 2 2构成阻抗继电器的基本原则以图2 1 a 中线路B C的保护1为 例 将阻抗继电器的测量阻抗画在复数阻抗平面上 如图2 1 b 所示 线路的始端B位于坐标的原点 正方向线咱的测量阻抗在第一象限 反方向线路的测量阻抗则在第三象限 正方向线路测量阻抗与R轴之 间的角度为线路B C的阻抗角d 对保护1的距离 段 起动阻抗应整定为10 85dz BCZZ 阻抗继电器的起动特性就应包括0 85BCZ以内的阻抗 可 用图2 1 b 中阴影线所括的范围表示 由于阻抗继电器都是接于电流互感器和电压互感器的二次侧 其测 量阻抗与系统一次侧的阻抗之间存在下列关系 By BJlJ dBCJ BC ylUnUU nZZII Inn 2 2 式中 BU 加于保护装置的一次侧电压 即母线B的电压 BCI 接入保护装置的一次电流 即从B流向C的电流 yn 电压互感器的变比 ln 线路B C上电流互感器的变比 dZ 一次侧的测量阻抗 如果保护装置的整定阻抗经计算以后为dzZ 则按 2 2 式 继 电器的整定阻抗应该选择为ldz dzynZ Zn 2 3 为了减少过渡电阻以及互感器误差的影响 尽量简化 继电器的接线 并便于制造和调试 通常把阻抗继电器的运作特性 扩大为一个圆 如图2 1 b 所示 其中1为全阻抗继电器的动作特性 2为方向阻 抗继电器的动作特性 3为偏移特性的阻抗继电器是动作特性 此外尚有动作特性和透镜形 四边形的继电器等 2 3利用复数平面分析圆或直线特性阻抗继电器2 3 1方向阻抗继电 器方向阻抗继电器的特性是以整定阻抗zdZ为直径而通过坐标原点的 一个圆 如图2 2所示 圆内为动作区 圆外为不动作区 当加入继电器的J J U I 和之间的相位差J 为不同数值时 此种继电器的起动阻抗也将随 之改变 当J 等于zdZ的阻抗角时 继电器的起动阻抗达到最大 等于圆的直 径 此时 阻抗继电器的保护范围最大 工作最灵敏 因此 这个 角度称为继电器的最大灵敏角 用lm 表示 当保护范围内部故障时 J d 为被保护线路的阻抗角 因此应该调整继电器的最大灵敏 角使lm d 以便继电器工作在最灵敏的条件下 当反方向发生短路时 测量阻抗JZ位于第三象限 继电器不能动作 因此它本身就具有方向性 故称之为方向阻抗继电器 方向阻抗继电器也可由幅值比较或相位比较的方式构成 现分别讨 论如下 1 用幅值比较方式分析如图2 2 a 所示 继电器能够起动 即 测量阻抗JZ位于圆内 的条件是1122J zd zdZ Z 2 4 等式两端均以电流J I 乘之 即变为如下两个电压的幅值的比较1122J J Jzd zdU I Z I Z 2 5 RRjXjXZ zdZ zdZ JZ J12zdZ12J zdZ Z J zdZZ o o a b 图2 2方向阻抗继电器的动作特性 a 幅值比较式的分析 b 相位比较式的分析 2 用相位比较方式分析如图2 2 b 所示 当JZ位于圆周上时 阻抗JZ与 J zdZZ 之间的相位差为090 类似于对全阻抗继电器的分析 同样 可以证明0027090 是继电器能够起动的条件 将JZ与 J zdZZ 均以电流J I 乘之 即可得到比较相位的两个电压分别为P JJ JzdU UU U I Z 2 6 同样 P U 称为极化电压 U 称为补偿电压 2 3 2偏移特性的阻抗继电器偏移特性阻抗继电器的特性是当正方向 的整定阻抗为zdZ时 同时向反方向偏移一个zdaZ 式中01a 继电 器的动作特性如图2 3所示 圆内为动作区 圆外为不动作区 由图2 3可见 圆的直径为zd zdZ aZ 圆心的坐标01 2zd zdZZ aZ 圆的半径为012zdzdzdZZZaZ 这种继电器的动作特性介于方向阻抗继电器和全阻抗继电器之间 例如当采用0a 时 即为方向阻抗继电器 而当1a 时 则为全阻抗 继电器 其起动阻抗dz JZ 既与J 有关 但又没有完全的方向性 一般称其为具有偏移特性 的阻抗继电器 实用上通常采用0 10 2a 以便消除方向阻抗继电器的死区 现对其构成方式分析如下 1 用幅值比较方式分析如图2 3 a 所示 继电器能够起动的条 件为00J zdZZZ 等式两端均以电流J I 乘之 即变为如下两个电压的幅值的比较00 J JJzdU I ZI ZZ 2 7 或11 1 1 22JJzd JzdU I a ZIaZ 2 用相位比较方式的分析如图2 3 b 当JZ位于圆周上时 向 量 J zdZaZ 与 J zdZZ 之间的相位差090 同样可以证明 0027090 也是继电器 能够起动的条件 Z JooZzd aZ zdRZ0ZJ Z0Zzd aZ zdjXjXZ J Z zdZJ图2 3具有偏移特性的阻抗继电器 a 幅值比较式的分析 b 相位比较式的分析将 J zdZaZ 和 J zdZZ 均以电流J I 乘之 即可得到用以比较其相位的两个电压为P JzdJJzdU UaI ZU U I Z 2 8 最后 重复总结一下如下三个阻抗的意义和 区别 以便加深理解JZ是继电器的测量阻抗 由加入继电器中电压J U 与电流J I 的比值确定 JZ的阻抗角就是J U 和J I 之间的相位差j zdZ是继电器的整定阻抗 一般取继电器安装点 到保护范围末端的线路阻抗作为整定阻抗 对全阻抗继电器而言 就是圆的半径 对方向阻抗继电器而言 就 是在最大灵敏角方向上的圆的直径 而对偏移特性阻抗继电器 则 是在最大灵敏角方向上由原点到圆周上的长度 zd JZ 是继电器的起动阻抗 它表示当继电器刚好动作时 加入继电器 中电压J U 与电流J I 的比值 除全阻抗继电器以外 zd JZ 是随着J 的不同而改变的 当J lm 时 zd JZ 的数值最大 等于zdZ 2 4对接线方式的基本要求根据距离保护的工作原理 加入继电器的 电压J U 和电流J I 应满足以下要求 1 继电器的测量阻抗正比于短路点到保护安装地点之间的距离 2 继电器的测量阻抗应与故障类型无关 也就是保护范围不随故 障类型而变化 当阻抗继电器加入的电压和电流A BAB U I I 和 时 我们称之为 00接线 为AB U 和A I 时称为 030接线 等等 当采用三个继电器123JJJ 分别接于三相时 常用的几种接线方 式和名称及相应的电压和电流组合如表2 1所示 2 5相间短路阻抗继电器的00接线方式表2 1阻抗继电器采用不同接 线方式时 接入电压和电流关系继电器接线方式2J3J1JJ U J I J U JU J I JI AB U AB U AB U A U A B I I A I B I B U BC U BC U BC U B C I I B I C I 03A I I K03BI I KC U CA U CA U CA U C I A I C A I I 03CI I K00接线 300接线 300接线相电压和具有K3I O补偿的相电流接线这是在距离中广泛采用的接线方式 现在根据表 2 1所示的关系 对各种相间短路时继电器的测量阻抗分析如下 在此 测量阻抗仍用电力系统一次侧阻抗表示 或认为电流和电压 互感器的变比为1l ynn 2 6接地短路阻抗继电器的接线方式在中性点直接接地的电网中 当 零序电流保护不能满足要求时 一般考虑采用接地距离保护 它的 主要任务是正确反应这个电网中的接地短路 因此 对阻抗继电器 的接线方式需要进一步的讨论 在单相接地时 只有故障相的电压降低 电流增大 而任何相间电 压都是很高的 因此 从原则上看 应该将故障相的电压和电流加 入继电器中 例如 对A相阻抗继电器采用J AJ AU U I I 2 9 关于这种接线能否满足要求 现分析如下将故 障点的电压dA U 和电流AI 分解为分量 则1xx00AdA d d dI IIIU U UU 2 10 接照各序的等效网络 在保护安装地 点母线上各分量的电压与短路点的对称分量电压之间 应具有如下 的关系111122210000dddU U I Z LU U I Z LU U IZ L 2 11 因此 保护安装地点母线上的A相电压 即应为1xx31xx00012000111101011 A A AAdddAAU UUUU IZLUIZLUIZ LZ ZZ L IIIZL II IZ ZZ ZZLIIZ 2 12 当采用J AUU 和J AII 的接线方式时 则继电器的测量阻抗为0101 JJJ AUIZZL ZZ LII 2 13 此阻抗之值与0AII 之比值有关 而这个比值因 受中性点接地数目与分布的影响 并不等于常数 故继电器就不能 准确地测量从短路点到保护安装地点之间的阻抗 因此 不能采用 为了使继电器的测量阻抗在单相接地时不受0I 的影响 根据以上分 析的结果 就应该给阻抗继电器加入如下的电压和电流010013J AJAAU UZZI III K IZ 2 14 式中0113Z ZKZ 一般可近似认为零序阻抗角和正序阻抗角相等 因而K是一个实数 这样 继电器的测量阻抗将是0110 3 3A JJJAZ LI K I UZZ LII K I 2 15 它能正确地测量从短路到保护安装地点之间 的阻抗 并与相间短路的阻抗继电器所测量的阻抗为同一数值 因 此 这种接线得到了广泛的应用 为了反应任一相的单相接地短路 接地距离保护也必须采用三个阻 抗继电器 其接线方式分别为000 3 3 3A BC A BCUI K IUIKIUIKI 这种接线方式同样能够反应于两相接地短路和三相短路 此时接于 故障的阻抗继电器的测量阻抗亦为1ZL 2 7小结通过上述所叙 得知方向阻抗继电器和偏移特性阻抗继电器 的原理和特性 采用方向阻抗继电器能得到较好的躲负荷性能 关于接线方式 在相间距离保护中 可采用00接线方式 而接地距 离保护 为了反应任一相的单相接地短路 接地距离保护也必须采 用三个阻抗继电器 其接线方式采用零序电流补偿的方式 第三章距离保护的整定原则及优化方法3 1引言要实现三段式距离保 护 必须进行整定计算 基于高压输电线路的复杂性以及各段间的 相互配合问题 每段的整定原则不一样的 为了更好实现继电保护的 四性 要求 在对相间距离保护整定原 则研究的同时 有必要对接地距离保护的优化原则做一次尝试性的 研究 因此 本章将主要完成以下的研究工作 1 三段式相间距离保护整定原则的研究 2 三段式接地距离保护整定原则优化方案的研究 3 2三段式相间距离保护的整定原则三段式相间距离保护主要是反应 相间短路的保护 只有通过合理的整定相间距离I段 II段 III段 才能相互配合 正确的切除此类故障 下面将图3 1中的保护2和保护1为例 分别论述各段保护的整定方法 A BCd21图3 1选择整定阻抗的网络接线3 2 1相间距离保护I段的整定 原则相间距离保护I段的保护判据 1 zd kZK Z 3 1 考虑到阻抗继电器和电流 电压互感器的误差 需引入 可靠系数kK 一般取0 8 0 85 2 0 8dzZ 3 2 同理对保护1的第 段整定值为1 0 8dz CZ 3 3 3 2 2距离保护第 段的整定为了防止下一 条线路出口处短路而导致本线路距离I段保护 速动段 误动 按躲 开下一条线路出口处短路的原则来确定 通常只要求其能够保护线 路的80 85 故其定值应为 以保护2为例 21 0 8 0 8 dz kAB dzABCZ K ZZZ 3 4 如图 3 1 所示 应按以下两点原 则来确定 1 与相邻线路距离保护第 段相配合 参照 3 4 式的原则并 考虑分支系数fzK的影响 可采用下式进行计算21 dz kAB fzdzZ K Z KZ 3 5 式中可靠系数kK一般采用0 8 fzK应采用当保护1 第 段末端短路时 可能出现的最小数值 ABC21dA ABI2dzI 2dzI ABI BCI1dzI ABIBCIABIAB MI MldI图3 2有助增电流时 限时电流速断保护的整定例如在图 3 2 所示具有助增电流的影响时 在d点短路时变电所A距离保护2的 测量阻抗将是2BC dAABAB dABABBCAB dfz dABIZIZ UZIIIZ Z K ZI 3 6 此时fzK 1 由于助增电流的影响 与无 分支的情况相比 将使保护2的测量阻抗增大 在图 3 3 中 分支电路为一并联线路 由于外汲电流的影响 fz K 1 与无分支的情况相比 将使保护2处的测量阻抗减小 因此 为充分保证保护2与保护1之间的选择性 就应该按fzK为最小 的运行方式来确定保护2距离 的整定值 使之不超出保护 距离 段的范围 这样整定之后 再遇有fzK增大的其它运行方式时 距离保护 段的 保护范围只会缩小而不可能失去选择性 ABIABIA BdCABIABMI M2dzI 2dzI 1dzI BCI BCI BCI ldI21图3 3有外汲 电流时 限时速断保护的整定 2 躲开线路末端变电所变压器低压侧出处 图3 1中d点 短路时 的阻抗值 设变压器的阻抗为bZ 则起动阻抗应整定为2 dz kAB fzbZ KZKZ 3 7 式中与变压器配合时的可靠系数 考虑到bZ的误 差较大 一般采用0 7kK fzK则应采用当d点短路时可能出现的最 小数值 计算后 应取以上两式中数值较小的一个 此时距离 段的动作时限应与相邻线路的 配合 一般取0 5S 3 校验距离 段在本线路末端短路时的灵敏系数 由于是反应于数值下降而动作 其灵敏系数为lmK 保护装置的动作 阻抗 保护范围内发生金属性短路时故障阻抗的计算值 对距离 段来讲 在本线路末端短路时 其测量阻抗即为Z AB 因此 灵敏系数为2dzlmZKZ AB 3 8 一般要求lmK 1 25 当校验灵敏系数不能满足要求时 应进一点延伸保护范围 使之与 下一条线路的距离 段相配合 时限整定为1 1 2S 考虑原则与限 时电流速断保护相同 3 2 3距离保护第 段的整定为了做为相邻线路保护装置和断路器拒 绝动作的后备保护 同时也做为距离 的后备保护 还应该装 设距离保护 段 1 按与相邻下级线路距离保护 段或 段配合整定 在与相邻下级线路距离保护 段配合时 段的整定阻抗为 dz kAB fzdz AZKZKZ 3 9 可靠系数kK的取法与 段整定中类似 分支 系数fzK应取各种情况下的最小值 如果与相邻下级线路距离保护 段配合灵敏系数不满足要求 则应 改为与相邻下级线路距离保护的 段相配合 2 当第 段采用阻抗继电器时 其起动阻抗按躲开最小负荷阻抗 min fZ 来整定 它表示当线路上流过最大负荷电流max fI 且母线上电压最低时 用min fU 表示 在线始端所测量到的阻抗 其值为minminmaxfffUZI 3 10 参照过电流保护的整定原则 考虑到外部故障切除后 在电动机自动起动的条件下 保护第 段必须立即返回的要求 应采用min1dz fkzq hZZK KK 3 11 式中可靠系数kK 自起动系数zqK和返回系数hK均 为大于1的数值 根据 By BJl lJdBCJBCy ylUnUU nnII In nn ZZ的关系 可求得电器的起动阻抗为ldz JdzynZZn 3 12 3 如果保护第 段采用方向阻抗继电器 在整定其动作我圆时 尚须考虑其起动阻抗随角度J 的变化关系以及正常运行时负荷潮流 和功率因数的变化 以确定适当的数值 例如选择继电器lm d 则圆的直径 即第 段的整定阻抗 应为cos dz JzddfZZ 3 13 采用方向阻抗继电器能得到较好的躲 负荷性能 距离 段作为后备保护时 其灵敏系数应按相邻元件末端短路的条 件来校验 并考虑分支系数为最大的运行方式 当作为近后备保护 时 则按线路末端短路的条件来校验 4 精确工作电流在距离保护的整定计算中 应分别按各段保护范 围短路时的最小短路电流校验各段阻抗 继电器的精确工作电流按 照要求 此最小短路电流与继电器精确工作电流之比应1 5以上 5 灵敏度校验距离保护的 段 既作为本线路 段保护的近 后备 又作为相邻下级设备保护的远后备 灵敏度应分别进行校验 作为近后备时 按本线路末端短路校验 计算式为1 5dzlmABZKZ 3 14 作为远后备时 按相邻设备末端短路校验 计算式为ma x1 2dzlmAB fzZKZ KZ 3 15 式中Z 相邻设备 线路 变压器等 的阻抗 m ax fzK 分支系数最大值 以保证在各种运行方式下保护动作的灵 敏性 6 动作时间的整定距离保护 段的动作时间 应比与之配合的相 邻设备保护动作时间大一个时间级差t 但考虑到距离 段一般不 经振荡闭锁 其动作时间不应小于最大的振荡周期 1 5 2S 3 3三段式接地线路距离保护的优化方法如何进一步优化线路距离保 护整定计算方案 从而再提高计算效率的时时 获取完善合理的全 网整定值 实现距离保护 四性 的最佳融合 至此 接地故障后 备保护的功能基本交给接地距离故障和相间故障的接地距离保护和 相间距离保护 在主保护拒动时 其必须能快速可靠切除故障 这 又对距离保护配合定值的可靠性 速动性和选择性提出了更高的要 求 进而最有效地发挥其作为最重要的后备保护应有的作用 对于 构筑输电线路安全稳定的防线具有十分重要的意义 3 3 1优化原则 距离保护整定计算一方面要做到倒塌发挥其各保护效力 从而实现 距离保护的最优保护成果 另一方面可对其计算作适当的简化 提 高计算效率 1 后备保护四性难以同时兼顾 距离保护各段依据其承担的主要 作用对其应有不同的侧重要求 不带时延的 段将选择性放在首位 灵敏性次位 带时延的 段将灵敏性放在首位 速动性次位 选择性末位 带时延的 段将灵敏性放在首位 选择性次位 速动性末位 2 要求其采用的计算公式更为准确 定值选取更为可靠 3 由于主保护的强大 距离保护作为后备保护其整定计算可适当 简化 4 优化方案要着眼全局 实现全网各电压等级间保护定值的协调 配合 3 3 2优化方案本着合理发挥距离保护各段功能和适当简化的原则 距离保护整定计算可以从以下几方面进行优化 1 距离 段整定计算的优化在早期距离保护整定计算中 按照 220KV 500KV电网继电保护装置运行整定规程 中要求 距离 段 整定为10 7dzZ Z 3 16 式中Z 线路阻抗由于该算法不计及零序互感的影响 不能真实反映保护安装 处的感觉受阻抗 因此 在近几年的 段整定计算中 采用如下公式1003dz kUZ KI KI 3 17 式中kK 可靠系数 取0 7 U 线末单相接地故 障整定点的故障相电压 I 线末单相接地故障整定线路的故障相 电流 0K 整定线路所整定的零序补偿系数 0I 线末接地故障整 定线路的零序电流 公式 3 17 考虑了零序互感的影响 在原理上更为合理 但在实 际运用中 由于常常无法实际测量干扰误差等其它方面的问题 测 量的准确性很难保证 实际计算中 公式 3 17 的计算结果常较大地于公式 3 16 的计算结果 如果零互感参数不准 导致公式 3 17 计算结果大于实际感受阻 抗值过多 其结果直接导致距离 段误动 这对于速动的距离 段是一个很大的隐患 为此 对于距离 段整计算给出如下优化方案取公式 3 16 和公 式 3 17 计算结果的较小值作为接地距离 段的保护范围 确保 了接地距离 段段的选择性 有效地保证了距离 段不误动 2 距离 段整定计算公式的优化对距离 段与相邻线路配合的整 定给出如下计算公式0220003 333dz kk dzUI KIUZKK ZIKI IKI IKI 3 18 2dzT Tt 3 19 式中kK 可靠系数 取0 8 0 UIIK 分别为 整定保护所在母路上故障相相电压 整定保护所在线路故障相电流 零序电流 整定保护零序补偿系数 0 UIIK 分别为配合保护所在母线故障相相电压 配合保 护所在线路故障相相电流 零序电流 配合保护零序补偿系数 2dzZ 整定保护 段定值 2dzT 整定保护 段动作时间 2dzZ 配合保护 段定值 2dzT 配合保护 段动作时间 该公式不仅解决了整定线路为 接线或配合保护为非相信线路以及 跨电压等级保护配合的问题 还可以正确处理配合线路为互感线路 的情况 使得距离 段整定计算方便 结果准确 3 距离保护 段时间的优化为满足逐级配合要求 经多经配合 有时配合时间必须不断抬高 目前湖北电网距离保护 段时间最长 达3 5S 一旦高频保护拒动 后备保护将无法快速切除故障 将严重威胁系 统安全 优化方案中 规定距离保护 段段时间 2 0S 为满足此要求 需在 系统中设置开环点 这样做虽然损失了一些选择性 在主保护拒动 时 后备保护将在短时间内将故障快速切除 确保系统安全稳定运 行 4 确保距离保护 段 段的灵敏度优化方案中 不仅严格要求 距离保护 段 段满足一定的灵敏度 还用感受阻抗和阻抗的较 大者校验保护 段 段的灵敏度 这些做法有效地保证了后备保护的灵敏性 确保后备保护在主保护 拒动时可靠动作 5 距离保护 段整定计算的优化距离保护 段只是在系统发生故 障时 线路两套主保护 两套距离 段保护拒动时才可能动作 动 作机会极小 本着强化主保护 简化后备保护的思想 对距离保护 段的整定优 化为在保证灵敏度和躲过最大负荷电流的情况下不考虑逐级配合 时间固定取3S 与相邻保护 段有配合时 或3 5S 与相邻保护 段无配合时 这样做将后备保护的整定工作量减少近一半 极大地提高了整定计 算效率 3 4小结在整定计算中 相互配合 构成了三段式距离保护的 主保护 段作为线路的后备保护 其整定方法要根据具体问题具 体分析 为了更好地实现继电保护的 四性 要示 对接地距离保护进行了 优化计算 通过对距离保护的整定原则和接地距离优化计算的研究 在理论上 可以对符合相关要求高压输电线路进行整定计算和优化计算 为 本课题的实例计算做好充分的理论基础 第四章距离保护的保护配置及实例计算4 1引言三段式距离保护对应 三段式电流保护的速断 限时 过流保护 在距离保护中 段可采用方向阻抗继电器 这样可以起到较好的躲负荷作用 第 段可采用偏移特性的阻抗继电器 但根据需要也可以是不偏移的 这要具体问题具体分析 阻抗继电器在各级间的配合和应用 构成了三段式距离保护的基本 配置 但还需要考虑其动作特性和线路发生振荡时要采取的措施 在这章中 只是要通过三段式相间距离保护框图来说明其配置 并 通过实例计算 构成一个完整的理论体系 4 2距离保护框图图4 1由六个方向阻抗继电器构成 段切换 第 段独立的三段式距离保护 第 段的阻抗继电器一般采用偏 移特性 根据需要也可以是不偏移的 保护装置由9个独立的阻抗继电器构成 其中 段为不切换定值 的6个方向阻抗继电器 第 段为向反方向偏移20 的偏移特性阻抗 继电器 保护装置利用三段式保护的固有特性 构成反应于测量阻抗变化速 度的振荡闭锁回响 保护装置设有按相的低电流闭锁回路 以防止无交流输入信号时 由开环运放的零点飘移可能引起的误动作 保护中设有直流电源闭锁回路 当接通直流电源时 由2T延时70ms 给出信号 开放各段距离保护的输出 以防止接通直流电源瞬间 由于 逻辑紊乱引起的误动作 在正常情况下 其输出信号一直为高电平 现在对图4 1各回路的工作情况分析如下 1 距离 段ZAB ZBC ZCA 经相应相低电流元件闭锁 与1 与3门 后的输出组成或1门 然后经振荡闭锁与11门和或7门起动 段共用的出口继电器1TJ 同时给出 段动作的自保持信号 当系统发生振荡时 振荡闭锁回路使与11门不能开通 从而将Z 闭 锁 2 距离 段ZAB ZBC ZCA 经相应相低电流元件闭锁 与4 与6门 后的输出组成或2门 然后经振荡闭锁与12门起动 段时 间元件4T 经t 延时后 通过或5门和或7门起动1TJ 同时给出 段的自保持信号 当系统发生振荡时 振荡闭锁回路使与12门不能开通 从而将Z 闭 锁 123456789123 1 1 1Z AB 相间保护 段相间保护 段相间保护 段Z BC Z CA Z AB Z BC Z CA Z AB Z BC Z CA 1 1 1TJ2TJ17561112