整定计算分析

2024-08-10|版权声明|我要投稿

整定计算分析(共10篇)

整定计算分析 篇1

1 供电系统简介

本工程为某工业项目, 采用两路20kV电源供电, 一用一备。两路电源均架空线引来, 在厂区围墙外转换成电缆引入。

2 短路电流计算

由于未从供电部门取得相关系统短路系统, 故暂按本工程总变电所20kV受电端的最大短路容量Sd1=450MVA, 最小短路容量Sd2=300MVA来进行短路电流计算。

20/6.3kV主变的容量按5000kVA考虑, 由20/6.3kV主变引本工程总降6kV进线柜的电缆很短, 可忽略不计。

短路电流计算 (标幺值法) 如下。

2.1 电抗标幺值计算

(1) 系统电抗标幺值。

当系统最大运行方式时

当系统最小运行方式时

(2) 每台主变压器电抗标幺值:

2.2 电流的基准值

2.3 短路电流计算

在系统最小运行方式下变压器6.3kV侧出线处短路:

3 整定计算

3.1 5000kVA/20/6.3kV主变压器保护整定

依据配电设计手册, 额定容量为5000kVA的变压器应装设如下保护:瓦斯保护;纵联差动保护;定时限过电流保护;过负荷保护。

纵联差动保护:装设三个BCH-2型差动继电器和高压侧三个变比为200/5的电流互感器, 低压侧装设三个1200/5的电流互感器。

定时限过电流保护:装设在变压器20kV侧的三个变比为200/5的电流互感器按完全星形接线, 采用三个DL-11型继电器。

过负荷保护:采用一个DL-11型继电器。

纵联差动保护整定。

(1) 变压器各侧二次回路额定电流。

CT接线方式及变比。

CT二次回路额定值:

20kV侧的二次回路额定电流较大, 所以选20kV侧为基本侧。

(2) 确定基本侧的一次动作电流。

躲过变压器的励磁涌流:

躲过变压器的最大负荷电流:

IOP=1.3×Ifh.max=1.3×144.3=187.6A (取Ifh.max=I1rT)

躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流:

比较上列三种情况可知, 223.2A为较大值, 因此取IOP=223.2A。

(3) 确定线圈接法及匝数。

初步确定变压器两侧CT分别接于继电器的两个平衡线圈上, 再接入差动线圈。

基本侧继电器动作电流

基本侧匝数

取W1sy=10匝。

(4) 确定6kV侧平衡线圈匝数。

取W2ph.sy=1匝

(5) 校验相对误差。

故以上选择有效。

(6) 灵敏度校验。

按6kV侧最小两相短路穿越电流校验

故满足要求。

定时限过电流保护整定。

(1) 保护装置的动作电流。

(2) 灵敏度校验。

故满足要求。

(3) 保护装置的动作时间取0.5s。

过负荷保护整定。

(1) 保护装置的动作电流。

(2) 保护装置的动作时间取9s。

3.2 6kV电动机保护整定

6kV水泵电机额定功率为600kW, 额定电流In=71.3A, 带就地无功补偿柜, 无功补偿Q=200kVar, 电抗值6%。

依据配电设计手册, 电动机应装设如下保护:电流速断保护;过负荷保护。

电动机出线柜内电流互感器变比为100/5, 采用GL-12型继电器。

电流速断保护整定。

(1) 保护装置的动作电流。

K为水泵电机并联无功补偿后产生合闸涌流, 考虑最不利情况取1.26。

(2) 灵敏度校验。

故满足要求。

过负荷保护整定。

(1) 保护装置的动作电流。

(2) 动作时限。

查GL特性曲线tdz=10s。

4 结语

本文分析了继电保护的整定计算过程, 研究了整定所依据的规则, 通过计算分析得出所需的各项整定值, 使各种继电保护有机协调地部署及正确的发挥作用, 用来保证电网和本工程安全运行。

摘要:本文通过某工程实例, 分析计算了继电保护的整定过程

关键词:继电保护,整定,分析

整定计算分析 篇2

【关键词】断绳 计算分析 方案

【中图分类号】 F224-39【文献标识码】B【文章编号】1672-5158(2013)07-0308-01

JZ-16/1000凿井绞车卷筒直径,φ1.0m;允许缠绕的钢丝绳最大直径,φ40.5mm;钢丝绳最大净张力,160KN;钢丝绳最大缠绕7层;总减速比,快档506.6,慢档1013.2;平均绳速,快档6m/min,慢档3m/min;电动机型号,YZR250M2-8;电动机轴输出的额定机械功率37kw,电机额定工作电流78.1A,额定转速720r/min,额定效率0.89,额定功率因数0.83,最大转矩/额定转矩=2.7;减速器为二级齿轮配合蜗轮、蜗杆传动,总传递效率,0.85*0.7=0.6。下面对JZ-16/1000凿井绞车进行理论计算及分析,说明凿井绞车过流保护装置选择及整定的原则,为大模板悬吊绳的安全使用寻找理论依据。

一、绳速计算

以缠绕18×7+FC-φ40-1770钢丝绳7层为例,在井筒工程刚刚开工,凿井绞车提升使用最外层钢丝绳时:

Vmax=πDn/i=3.142×1.456×720÷506.6(1013.2)=6.502(3.251) r/min=0.1087(0.054)m/s

在井筒工程快到底,凿井绞车提升使用最里层钢丝绳时:

Vmax=πDn/i=3.142×1.04×720÷506.6(1013.2)=4.644(2.322) r/min=0.077(0.039)m/s

说明:括号内为凿井绞车使用慢档时的计算数据(“计算分析”这节里均同)。

二、电动机功率估算

在井筒工程刚刚开工,凿井绞车提升使用最外层钢丝绳时:

P=FVmax /η=QVmax/(102η)=160×0.1087(0.054)÷0.6=28. 99(14.50)kw

在井筒工程快到底,凿井绞车提升使用最里层钢丝绳时:

P=FVmax /η=QVmax/(102η)=160×0.077÷0.6=20.53(10.27) kw

由以上计算可以看出,厂家标配的37kw电机,当凿井绞车为慢档最里层钢丝绳工作状态时,负载率仅为:10.27÷37=0.28,电机能力过大,属于典型的大马拉小车。

三、额定工作状态下电机作用在卷筒上力计算

在井筒工程刚刚开工,凿井绞车提升使用最外层钢丝绳时:

Q=102Pη/ Vmax=102×37×0.6÷0.1087(0.054)=20.83(41.66)t

在井筒工程快到底,凿井绞车提升使用最里层钢丝绳时:

Q=102Pη/ Vmax=102×37×0.6÷0.077(0.039)=29.41(58.82)t

当大模板被卡阻仍强行上升,在电机接近堵转时,电机转轴输出的最大转矩传递到卷筒钢丝绳上的力为:

在井筒工程刚刚开工,凿井绞车提升使用最外层钢丝绳时:

Q=20.83(41.66)×2.7=56.24(112.48)t

在井筒工程快到底,凿井绞车提升使用最里层钢丝绳时:

Q=29.41(58.82)×2.7=79.41(158.81)t

由以上计算可以看出,JZ-16/1000凿井绞车在快档状态下,如果对大模板强行上拉在电机堵转之前,其56.24~79.41t的上提能力,对于18×7+FC-φ32-1770以下钢丝绳也相当危险;如果在慢档状态,该凿井绞车112.48~158.81t的上提能力,能拉断其所允许缠绕的所有规格钢丝绳。即使是该凿井绞车电机工作在额定状态下,当处于慢档时,其传递到钢丝绳上41.66~58.82t的拉力对于18×7+FC-φ28-1770以下钢丝绳也是致命的。

然而,各施工单位在升降大模板时基本上都习惯使用凿井绞车慢档工作。该凿井绞车在慢档工作状态下8极15~18.5kw电机就可以满足其160KN最大静张力的要求,使用8极37kw电机显然能力过大,当操作司机在错误操作时对模板悬吊钢丝绳是十分危险的。

四、过流保护继电器的选择及整定

凿井绞车启动柜对绞车电机保护,早年生产老柜子多采用电磁式瞬动继电器作电机的速断保护,热继电器作为电机的过载保护。常规整定时,速断保护一般按电机启动电流的1.2倍整定,热机电器热元件一般按稍大于电机的额定工作电流整定。缺陷是电磁式瞬动继电器受环境因素影响比较大,当机构或弹簧疲劳时速断保护不太准确可靠。

新生产的凿井绞车启动柜基本上采用JD系列电机综合保护器,为电子式过流保护器,具有反时限过流保护、电机欠相保护。其反时限过流保护1.2倍动作电流时3~120s。整定时一般在现场动态调整,按躲过电机的正常工作电流及启动时间来整定,动作电流值应稍大于电机的长时工作电流,动作时限3~5s左右,能躲过电机的正常启动时间即可。以上计算可以看出,当凿井绞车处在慢档最里层钢丝绳工作状态时,其电机在额定工作时作用在卷筒悬吊钢丝绳的力非常大,是凿井绞车钢丝绳最大静张力的2. 6~3.7倍,电机的负载率仅为额定值的0.39~0.28倍,当非正常提升造成钢丝绳安全系数大幅下降时,电机尚未过载,此种情况下对大模板悬吊钢丝绳仍然较危险。

那么,通过合理的计算,对凿井绞车的电机的过流保护限定一个过流动作值从而达到既保护电机又能保证钢丝绳不被拉断的目的也比较困难。原因之一是要准确的计算动作电流值非常难,因为电机定子从电网吸收的工作电流I1=P2/η= P2/(1.732ηUConφ) ,其中P2是电机转轴输出的机械功率,U是电网电压取380v,η是电机的工作效率,电机从空载~额定负载线形增加时,η从0~额定效率非线性增加;Conφ是电机的功率因数,电机从空载~额定负载线形增加时,Conφ从0.3左右~额定功率因数非线性增加。电机在空载状态下η及Conφ最低,在额定负载状态下最大,超过额定负载时下降。因此电机的负载成一定倍率增加或下降到某数值时,无法确定此状态下的η及Conφ值。当悬吊总重量约为11600kg,立井JZ-16/1000大模板悬吊凿井绞车慢档提升模板时电机输出的机械功率为11600×0.081÷102÷0.6=15.35kw,工作电流为50A,η与Conφ的乘积为15.35×1000÷50÷1.732÷380=0.466;快档提升模板时电机输出的机械功率为11600×0.162÷102÷0.6=30.70kw,工作电流为70A,η与Conφ的乘积为30.70×1000÷70÷1.732÷380=0.667。假如慢档提升模板时模板受卡阻,悬吊总重量为原悬吊重量的2倍时,η与Conφ的乘积才为原来的1.4倍,电机电流也只为原正常状态的1.4倍,不成线性变化关系。

原因之二是现场调整大模板时多为点动提升,如果信号传递或观察有误,模板卡阻时司机仍间断点动开车,这时电机工作电流与正常值比虽然在不断增大处于过载状态(慢档时电流变化比较缓慢),钢丝绳受力也在逐渐增大,但是过流整定时,由于为躲过电机启动时间的时限限制,过流在时限内不会动作,仍然能够造成拉断绳事故。

因此按实际工作电流整定电机过流保护也只能作为防止拉断绳的后备保护。

参考文献

[1] 崔云龙,简明建井设计手册,北京:煤炭工业出版社,2000

[2] 王介峰等,凿井工程图册,北京:煤炭工业出版社,1986

整定计算分析 篇3

陕西省电力系统应用了图形化故障分析整定校验仿真软件(以下简称为继保整定软件),从根本上解决了继电保护整定计算人员手工计算定值复杂、计算工作量大、计算时间长[1,2],且必须对运行方式进行必要的简化,计算结果也无法校验等多方面的问题。继保整定软件的模块主要包括图形建模、故障计算、整定计算、故障仿真及管理查询功能,实现了整定计算工作从计算到校验的完整过程。

1 图形建模

图形建模是按照继保整定软件提供的元件建立电力系统模型,形成一个有系统、线路、断路器、变压器等电力设备的电力网络,该软件的绘图功能方便简洁,能够进行元件的多种方式的编辑,还可以进行元件组的编辑,实现了图形化的操作。在系统接线图建立后输入各个系统的等值阻抗、元件的电气参数,设置各个元件在大方式及小方式下的运行状态,并可以按照一次设备进行保护功能及保护装置的配置。

图1中的110 k V线路西梅2的保护功能配置了相间距离、接地距离及零序电流保护,保护装置配置了RCS-943A型微机线路保护装置,变压器配置了比率制动原理的差动保护及后备保护,保护功能的配置用于软件的整定计算,保护装置的配置用于定值单的自动生成。图1中QF表示断路器,W表示母线,T表示变压器,S表示等值系统。

2 故障计算

故障计算首先要确定电力系统的运行方式,继保整定软件可以选择最大、最小、临时方式或自定义运行方式。在选中外部系统或断路器、变压器后,点击鼠标右键就能够切换被选中对象的运行状态,实现系统的各种临时运行方式,并可以将各种临时运行方式保存为自定义运行状态,满足整定计算人员在不同的运行方式下的定值计算工作。软件可以计算任何运行方式下的所有母线等值阻抗,可以对线路及母线设置简单故障、复杂故障、跨线故障和多处单故障等,计算在故障时的各条支路的电流量及各个母线电压量,并且可以在系统接线图上显示出短路电流量,也可以通过菜单以表单的形式显示故障时的全部电流量和电压量,继保整定软件还能够根据短路时的故障电流数据进行故障测距的计算,大大方便了较低电压等级无故障录波功能的线路在故障时的故障点判断。

图2为西梅1线路50%处发生单相接地故障时的零序电流分布图。在图2中,软件标出了3I0电流(3倍零序电流)流过各系统支路及相关元件的电流数值及方向,如流过西梅1断路器的3I0电流为7 713 A,流过梅西1断路器的3I0电流为3 222 A,且两个3I0电流均从故障点流向两侧的母线。在系统示意图中标出故障电流的大小与方向,便于进行整定计算工作及事故发生后的保护动作分析。

3 保护定值的整定及故障仿真

3.1 保护定值的整定

继保整定软件实现了线路和所有元件定值的自动整定和手动整定。在进行整定计算前需要进行各种参数的计算,其中包括分支系数、支路电流最值、分支等效阻抗,这些数据在整定计算时会被调用,所有的参数可以在数据查询功能中查看。软件依据继电保护整定计算规程[3,4,5]进行保护整定原则的配置,也可根据整定计算人员的要求进行整定原则的添加及修改,软件的可扩充性很强大,在图3中显示了110 k V线路相间距离保护II段的部分整定原则。软件的自动整定按照预先设置的整定原则进行自动整定,手动整定是在整定计算的过程中采用人机对话的方式进行保护整定原则的选择,整定计算人员按照软件的提示进行分支系数及故障电流的选择,软件按照整定计算人员选择的数据进行定值的计算,该功能用于实现一般保护功能的定值计算,如常见的110 k V线路保护中的相间距离保护、接地距离保护和零序电流保护的定值整定。

3.2 装置参数的整定

因不同的继电保护装置生产厂家采用的保护软件算法不同,其具体的定值项也是不同的。这就需要继保整定软件不仅能够从保护原理上进行定值的整定,如上述的相间距离保护定值的整定,同时需要对不同的保护装置有针对性地进行定值中的其他辅助项的整定,最终能够按照整定计算人员所编辑的保护装置定值单模板自动生成保护定值单。多数同行业的其他继保整定软件尚不具备该功能,定值单中的辅助项还是需要整定计算人员进行手动计算[6]。按照陕西省电力公司调度中心保护处的升级要求,该软件目前已经支持自定义变量及自定义公式的功能,整定计算人员可以调用当前文件中的任何数据并按照定义的公式,形成保护定值单中的具体数据项,同时还能够根据辅助定值的定义和应用的功能,把涉及微机保护装置中保护逻辑、功能等的定值定义为辅助定值进行保存,在实际工作中不仅提高了工作效率,也减少了整定计算人员的出错率,最终实现了一套完整的定值单的自动形成。

3.3 故障仿真

以往保护定值的正确与否只有在电力系统故障时才能得到检验,因定值不正确而引起的电网事故扩大时有发生,继保整定软件从根本上解决了这个问题。该软件的仿真是基于保护定值的仿真[7],在手动或通过软件的整定计算后对系统需要仿真的保护进行保护定值和动作时限的设置,在定值设置完毕后,选择故障发生的位置与故障类型,因考虑到某个保护动作使相应断路器跳闸后会引起电网的故障电流重新分配,这时有可能其他保护会满足动作条件,因此在仿真功能中可以设置仿真的步长,即多长时间内进行一次仿真计算来判别进行仿真的保护的动作行为,在仿真设置中软件也考虑到了断路器拒动的情况。在仿真计算结束后,软件自动形成仿真报告,有详细的保护起动、保护动作情况、断路器跳闸记录及故障测距等内容,可从保护的动作情况来分析保护定值是否正确。系统仿真见图4。

对西梅1、2及梅西1、2断路器均配置相间距离保护并按照整定计算规程进行保护定值的整定,设置西梅2线路50%处发生两相短路故障,同时设置梅西2断路器拒动,此时进行保护动作的仿真计算,计算结果如图4所示,软件标示出了所有起动及动作的保护,以及跳闸的断路器,从图中可以看出,西梅2的相间距离I段动作0 s跳开西梅2断路器,西梅1的相间距离III段2.1 s动作跳开西梅1断路器,从仿真的结果验证了保护定值的正确性。

4 结论

1)陕西省电力公司保护处在各个地区局统一配置继保整定软件,并多次组织整定计算人员对该软件从功能上提出要求并进行了升级工作。继保整定软件的配置从管理上解决了陕西省电力公司各个地区局手动计算定值的复杂性及保障了定值计算的正确性,保障了在大项目中整定计算人员能够按时完成生产任务。统一配置软件规范了整定计算工作中保护的配置原则及配合要求,统一了各个地区局的数据格式。

2)继保整定软件能够按照整定计算人员所编辑的模板自动生成保护定值单,软件支持定义变量及自定义公式的功能,可以把微机保护装置中的定值辅助项按照要求进行定义并计算,这样不仅有利于提高工作效率,也能减少整定计算人员的出错率,实现了一套完整的定值单自动输出。

3)继保整定软件能够根据整定计算人员的要求进行各种方式的选择及故障计算功能,目前该软件与同类软件在进行系统电源的大小方式选择时,均是考虑大方式时系统的正序及零序均采用大方式,小方式时系统的正序及零序均采用小方式,这种考虑方法在系统接线图中有多个系统电源时,针对具体的线路在发生接地故障时所计算出的零序电流数值并非最大值,因此软件在大小方式的选择时如果考虑正序与零序的大小方式可以分别设置的话计算结果就更加精确了。

摘要:针对继电保护整定计算人员手工计算值复杂、计算工作量大、计算时间长的情况,结合实例采用图形化故障分析整定校验仿真软件对继电保护进行整定计算。通过软件的图形建模、整定计算等功能有效地实现了整定计算人员在运行方式调整及大项目投运时保护定值的快速计算及校验,仿真结果验证了该保护定值的正确性,应用效果良好。

关键词:继电保护,整定计算,定值,故障仿真

参考文献

[1]曾杰,张步涵,曹发文,等.地区电网继电保护整定计算系统的开发和应用[J].继电器,2004,32(19):42-44.

[2]谢惠藩,张尧,武志刚,等.电网继电保护整定计算软件的可视化编程[J].电力系统及其自动化学报,2006,18(4):71-75.

[3]DL/T584-20073kV~110kV电网继电保护装置运行整定规程[S].

[4]DL/T559-2007220kV~750kV电网继电保护装置运行整定规程[S].

[5]DL/T684-1999大型发电机变压器继电保护整定计算导则[S].

[6]王慧芳.继电保护整定计算软件中的若干问题分析[J].继电器,2006,34(12):14-19.

整定计算分析 篇4

关键词:繼电保护;整定计算;注意点

中图分类号:TM771 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2014) 20-0000-01

由于计算机信息技术不断发展,其在电网建设中也得到广泛应用,电网系统工作时需要工作的继电保护的效率等有了很大的提高,在某些方面继电保护得到了发展,电网系统也随之更加智能快速,我国的电力企业也可以朝着更加积极光明的方向前进。但是,发展与进步同时也会带来一些问题,电网的结构趋向于复杂化,这样的变化使得电网进行完善和发展时越来越困难,整定计算运作起来更加不容易,出现的状况也不断增加。

一、继电保护下整定计算具备的特点分析

跟随着时代发展的步伐,继电保护在理论和实践上都有了不小的进步,与此同时,组成继电保护配置的零件、原料等都有了很大的变化。继电保护装置不再是先前那些笨拙、费事的样式了,如今已经慢慢向智能化、自动化、电子化、各种环节一体化的方向发展。继电保护有如此之大的进步,那么整定计算工作也需要配合继电保护的变化,努力寻求不一样的方式,解决配合过程中出现的新问题。如何才能更好地完成配合呢?很大程度上取决于进行整定计算的工作人员,为了保证工作的正常完成,应该对工作人员加强职业教育,增强他们的责任感,更为重要的是加强对电力系统知识的学习,确保全方位的掌握继电保护的相关知识。继电保护构建下的整定计算是会变化的,这是由于所有的保护装置习惯电力系统工作变化的能力不是无限的。电力系统运作时不是固定的,有时候会不可避免地逾越原先的范围,这时候就要适当的对整定计算进行改变。为了得到最合适的解决方案,要平衡继电保护的各方面的性能,这样看来,对继电保护的整定计算需要结合多方面进行配置。

二、继电保护整定计算的要领

电力系统是继电保护的奠基石,在构成时必须遵循电力系统的本质原则,尽力配合电力系统的要点:电力系统和其他系统一样,运作时难免会有差错,当这些错误发生时,要及时准确地解决故障,确保电力系统的正常运行;只对某些故障进行解除还是不够的,在电力系统工作过程中,一旦发现存在异常,立刻引发警报或者发射信号,提示工作人员进行查看并处理。这些情况都要工作到位才能切实做到继电保护。

三、继电保护整定计算应注意的几个方面

(一)对定值计算资料进行整理分析

在实行整定计算之前,必须获得确保没有错误的计算材料。在继电保护以及其他一些装置运行过程中,需要注意:大部分情况下设计图纸和一些参数数据的投送安排在设备开始运作前三个月,这样主要是为了方便计算。除了这些理论上的东西,还要有实际测量的参数,这一参数在运作前一个月投送,以便整定计算数值的确定。对定值计算资料的整理分析是重要的一环,极容易出错,应该时刻留意。

(二)短路电流计算

短路电流的计算对整定计算有着很大的影响,倘若短路电流计算不准确,那么整定计算也不会精确,两者之间有着这样一种依存关系。系统如何运行、变压器中的中性点如何和地面连接,这些对短路电流计算是否准确有着决定性的作用。如何运行系统倘若可以准确的选择,那么继电保护的效果会得到提升。

(三)择选配合系数

什么是配合系数呢?其涵盖了零序网络的分支系数以及正序网络的分支系数。分支系数不可盲目选择,因为这个系数可以直接影响了零序保护的定值和保护的程度,同时使得各方面配合的灵活度受到影响。分支系数如何计算与短路如何计算是没有什么联系的,但是和连接的关联有关系。

(四)突发情况下继电保护整定计划的注意点

1.季节因素,尤其是冬季,天气情况一不留意就会很糟糕。冬天最有可能出现的天气灾害就是冰灾、雪灾,一旦这样的灾难降临,势必会导致全国大片区域的电路瘫痪,为了尽可能避免这种情况的发生,需要加强对灾害发生时如何用电的学习,除此之外,还应该从电力系统本身出发,对继电保护整定计算多加以分析,做到更加精确。

2.从上面的讨论分析也不难发现,继电保护整定计算是极为重要的,所以加强对继电保护的管理是很有必要的。继电保护的管理方案应随着电力系统的改变和提高而发生相应的变化。当然对继电保护整定计算的材料也要加强记录。

3.不管是什么活动,在进行的过程中都离不开各个部分的协作。在继电保护整定计算中,这样的互相协作也很明显,比如进行整定的工作人员和生技部、调度部加强协作,当然只有协作是远远不够的,还应该对设备进行检修,特别是在定值发生变化时,更应该加强检验修理的力度。

4.继电保护整定计算在很大程度上使得电力系统趋向于安全,继电保护构建下的整定计算可以帮助用电更加稳定。想要完成继电保护整定计算,就要几个部门的共同合作,每个部门应该制定出科学的配置方法,将继电保护整定计算的作用发挥到极致。

四、结束语

继电保护并不只是电力系统的一部分,也是国家用电的重要一部分。想要让国民用电十分顺畅,让电力系统的工作人员意识到继电保护整定计算有多重要,也需要让教育人士认识到培养继电保护整定计算的人才有多重要。时代不断发展,用电要求也越来越高,工作人员需要取其精华,去其糟粕,根据现在的用电情况,对继电保护整定计算进行分析和调整,时刻注意继电保护整定计算中需要留意的问题。整定计算是继电保护中必不可少的一部分,确保整定计算的精确,可以让电网作业更加稳定牢靠。

参考文献:

[1]赵冬梅,张旭,刘燕华.发电厂继电保护整定计算系统的智能化研究[J].电力系统保护与控制,2012(05).

[2]陈朝晖,周红阳,石东源.大型互联电网继电保护整定计算数据一体化管理系统[J].电力系统自动化,2012(03).

整定计算分析 篇5

关键词:继电保护,运行方式,运行方法,步骤

确定电力系统运行方式是继电保护整定计算的先决条件。在电力系统的实际操作中, 确定下来的定值是不能频繁改动的, 所以定值需要能够适应系统的各种运行方式。因此在整定计算过程中, 要得到正确合理的定值需要考虑各种可能的运行方式, 并在这些运行方式下取得相应的计算量。

但是, 随着电力系统规模扩大和电网结构的不断变化, 电力系统的运行方式变得越来越多, 对所有可能的电力系统运行方式进行整定值计算存在计算量大、消耗时间长等问题。如何从复杂的系统运行方式中选择具有代表性的系统运行方式进行整定值计算并保证结果恰当合理, 是继电保护整定值计算人员和继电保护整定值计算软件编制人员面临的新任务。

本文针对传统选择方法的缺点提出了一种基于耦合度的选择方法。此方法可以缩小运行方式的选择范围, 解决了继电保护整定值计算中运行方式的选择问题。只有对继电保护的定值确定正确性, 才能使其准确动作的发挥自身的技术性。在整定计算中, 各种不同的继电保护原理都被要求满足运行方式的选择和灵敏性, 所以要经过分析选择作为计算依据的运行方式。在实际的运行中电网的运行方式是多样的, 而在整定计算各故障电流时使用的运行方式会比实际中的要极端, 所以整定计算中, 运行方式的选择缺乏全面性及合理性。

1运行方式的分析

经过对实际的电网中运行方式和整定计算时选择的运行方式进行研究得出, 整定计算采用的运行方式可以分为电网的供电方式、厂站大小的方式以及设备检修。

电网的供电方式指无需考虑厂站中设备的运行情况, 只在意输电线路在电网中的运行情况。因为电网的供电方式不分大小, 对缩小运行方式起到关键性作用。环网运行型的电网中的供电方式是指线路的停用;分区运行型的电网中的供电方式是指高电压等级为低电压等级的供电, 而分区运行型的电网普遍是开环运行, 即厂站的某一刻只由一个高电压等级供电, 不同的高电压等级供电就有不一样的供电方式。

厂站大小方式指无需考虑进线和出线运行情况, 只在意变电所、发电厂的内部设备的大小运行方式。设置大运行方式是把所有的设备运行, 外接的电源和变压器接地方式也都按最大方式运行, 如果只有一台主变接地, 可以选择小的零序阻抗接地。反之, 设置小运行方式是停运部分设备, 如果有两台主变, 停运大的, 外接的电源和变压器接地方式也都按最小方式运行, 小的电源停运, 选择大的零序阻抗接地。

电网的供电方式和厂站大小方式即构成了电网中的各种实际运行方式, 但因为整定计算使用的电气量是通过极端方式得到的, 所以在普遍的运行方式下应再按一定的规则检修掉一些设备。缩小计算的范围, 增加计算的可靠性。

2运行方式选择的方法

2.1建立模型。建立节点阻抗矩阵模型对运行方式进行分析。因节点矩阵模型在计算过程中的节点是直接截取并重复性高, 计算便捷。在整定计算中还应考虑到投入支路及断开后的相邻支路的系统参数的计算。网络节点矩阵会随着电力系统中的结构变更而变化, 处理此种变化的方法有:第一, 直接修复节点网络矩阵, 再根据新节点网络的方程计算所需的电路。第二, 用补偿和局部修正节点网络矩阵, 再计算变化后的网络情况。而对改变一般的线路运行方式可以采用支路的追加进行修正。

计算电力系统网络的方程是:U=Z*I, Z表示n阶方阵。在网络节点i和j间追加支路, 阻抗矩阵为Z’, 各个元素都会随之产生变化。依据支路追加计算方法, 若计算中断开一条支路, 则追加同值的负阻抗支路进行处理。即断开支路是R+jx, 追加同值的负阻为-R-jx。如果电力网络中的Lij线路断开, 矩阵Z变成Z’, 追加的阻抗支路为Zij, 而Z中各元素均有变化。

2.3提出耦合度。耦合度是指保护元件和各元件间相关程度的量。以上分析得知, 电流的变化是由阻抗发生变化引起的, 而阻抗矩阵中各元素对电流的大小变化所起作用不同。如果阻抗代替电流变化元素, 计算电流变化的过程就变成了计算阻抗变化, 而阻抗变化可以由阻抗矩阵中得出, 计算过程就简单了。自阻抗是在短路电流的计算中重要的量, 与零序电流的变化基本一致。所以称保护元件与各元件之间的耦合关系程度为耦合度, 耦合度的值为0-1, 越大表示越强的耦合关系。其他元件改变运行方式时对保护的线路产生的短路电流影响大小也可用耦合度表示, 越大表示耦合度强, 小表示耦合度弱。这种方法的判断只需要原始阻抗矩阵中的元素, 在整定计算时, 可以先确定耦合度再选择运行方式。也可以列出运行方式的总数, 按耦合度大小依次运行。这种操作既简单又实用, 避免了计算的复杂化。

3实现运行方式选择的步骤

3.1运行方式选择的内容。通过耦合度分析, 保护元件和其他元件间的关系程度衡量以p表示, 设定阀值为a, 当p大于a时, 就需要参与投入或者断开的组合运行方式;当p小于a时, 该元件可以不参与运行方式组合。如要控制元件数目, 可设定限值N, 依据分析, 把p按大小列出, 选大的元件。确定参与的元件, 即集合A, 此集合内参与运行方式的元件对故障电流的影响大, 需考虑到运行方式在许可范围内的变化。

另外运行方式的组合原则还应遵守:第一, 保护端的相邻节点应进入集合A;第二, 某些元件不能停运的, 即便在集合A中, 也不考虑变化运行方式;第三, 某些元件停运会影响其他的运行, 即便不在集合A中, 也应考虑变化运行方式;第四, 按运行部门的规定最大最小的参与运行方式组合, 不具体到机组和变压器。

3.2运行方式选择的流程。运行方式的过程有:第一, 分析保护元件和各元件间的耦合度;第二, 按网络状况确定阀值a和N的大小, 以获得A;第三, 修正A, 确定其适合的运行方式。计算步骤为:发现故障点-确定耦合度-根据p、N得出A-修正元件-选择运行方式-计算出整定计算参数。对结果进行比较, 选取最终的参数, 记录适应的运行方式。

4结束语

本文探讨了继电保护整定计算中运行方式的选择分析, 提出了耦合度的运行方式选择方法。降低了整定计算的复杂化, 缩小了运行方式的范围, 从而提高整定计算结果的准确性。

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整定计算分析 篇6

地区3 k V~110 k V电网宜采用环网布置、开环运行的方式[1]。但由于电网建设过渡期间造成的网架结构不够坚强或由于恶劣的自然环境影响, 电网的供电可靠性低, 在保证电网安全稳定运行的前提下, 常将地区电网环网或电磁环网运行。电网环网或电磁环网运行能提高电网供电可靠性及经济性, 但同时带来继电保护整定计算复杂化、功率转移造成线路过载、短路电流变化、无功环流等问题[2,3,4,5,6,7,8]。

多重环网运行的电网, 常因设备检修或故障影响, 运行方式灵活多变。变电站往往地处偏远, 且多为无人值班或少人值班, 现场修改定值或现场切区的工作量大。为了让线路保护定值能适用于电网多变的运行方式, 本文结合福建平潭海岛电网多重环网运行的实际情况, 分析了该电网继电保护整定计算遇到的运行方式选择, 整定原则, 整定顺序, 保护配合死循环, 保护或开关拒动, 重合闸等问题与解决措施。海岛电网的安全稳定运行表明本文所提保护整定方案的合理性与可行性。

1 电网概况

福建平潭海岛电网多重环网运行示意图, 如图1所示。该电网结构较薄弱, 仅由一座新建的220 k V智能变电站B站, 三座110 k V变电站D站、E站和F站, 以及两座110 k V风电场组成, 通过三条跨海线路 (220 k V AB线及110 k V AD线、CE线) 与主网相连。电网自然环境恶劣, 输电线路受雷暴、台风影响大[9,10,11]。目前, 该电网潮流负荷较小。为满足海岛政治经济的发展需要, 提高该电网运行可靠性, 减少N-1故障情况下负荷损失, 在保证电网安全稳定运行的前提条件下, 将正常开环运行的D站110 k V AD线132开关及D站桥开关13 M开关转合环运行, 形成了多重环网的运行方式。

2 保护配置情况

海岛电网110 k V线路保护配置情况:单重微机保护, 且110 k V线路保护中除110 k V DE线、110 k V BD线及110 k V BF线配置了光差保护, 其余110 k V线路保护均只配置常规的零序电流、相间及接地距离后备保护。

220 k V系统设备 (主变、母线及线路) 保护均为双重化配置。

3 整定计算问题与措施

3.1 运行方式选择

合理地选择运行方式是改善保护效果, 充分发挥保护效能的关键之一。对于平潭海岛电网, 220 k V网架结构薄弱, 且自然环境恶劣, 110 k V线路保护应考虑220 k V AB线退出运行, 全岛负荷仅由110 k V AD线或110 k V CE线供电的方式。还应考虑220 k V AB线路运行, 平潭岛上110 k V线路各种环网与解环的运行方式。

整定计算的分支系数、助增系数、最大及最小电流均应考虑以上运行方式。

3.2 主要整定原则

110 k V线路相间距离, 接地距离, 零序电流保护的整定原则主要根据3 k V~110 k V电网继电保护装置运行整定规程进行整定[1]。以下主要结合多重环网的特点对以下几点进行说明。

3.2.1 与220 k V系统设备保护的配合

220 k V系统设备 (主变、母线及线路) 保护均为双重化配置, 且主要考虑近后备保护。因此, 220 k V变电站的110 k V线路后备保护只需满足上级电网的边界限额值要求, 不考虑与其他220 k V系统设备保护进行配合。

3.2.2 相间及接地距离Ⅲ段保护

在多重环网运行方式, 为防功率转移, 线路过载, 110 k V环网线路距离Ⅲ段定值应按可靠躲过本线路的事故过负荷最小阻抗整定。110 k V环网线路距离保护受对侧大电源助增作用, 测量阻抗增大, 环网线路相间距离Ⅲ段定值很难对线末主变低压侧故障有足够灵敏度, 但须满足对相邻线路故障有足够的灵敏度要求。在配合难困时可考虑不完全配合, 即动作时间配合, 在保护范围的部分区域灵敏系数不配合。

3.2.3 零序电流Ⅰ段保护

零序电Ⅰ段保护受运行方式的影响大, 因此在接地距离Ⅰ段保护投入的情况下, 为简化保护配置, 退出零序电流Ⅰ段保护, 同时将电流定值置最大, 时间整定同Ⅱ段值, 详见定值配合图 (图2) 所示。只在环网线路配合需要下将部分线路间隔 (A站的110 k V AD线169、110 k V AC线167、E站的110 k V DE线132) 投入零序电流Ⅰ段保护。

3.2.4 零序电流末段保护

零序电流末段保护主要是保高阻接地故障, 电流值按150 A≥I0≥120 A范围整定[12], 时间按0.3 s级差配合整定。

在多重环网运行方式, 220 k V主变110 k V出线零序电流末段整定为不经方向闭锁, 以防方向闭锁保护。其余110 k V线路间隔零序电流末段是否带方向, 应根据所整定的零序电流对应的零序电压是否满足线路保护装置零序方向元件最小动作电压的要求。

3.3 整定顺序

3.3.1 间隔整定顺序

对于多重环网运行的网络, 应从全网进行综合考虑其整定顺序。为了减少运行切区及现场改定值工作量, 线路保护应争取适应电网各种环解与解环的运行方式。因此, 间隔整定顺序可考虑电网解环运行后串供的末端线路大系统侧间隔开始整定, 逐级向上, 直至与220 k V主变的110 k V侧保护边界配合, 再考虑环网内线路保护配合 (详见3.4内容) , 逐级向下, 直至线路末端间隔小系统侧保护。

对于此海岛电网, 110 k V线路保护应考虑220 k V AB线退出运行, 全岛负荷应考虑仅由110 k V AD线或110 k V CE线供电的方式。整定顺序从110 k V F站的风电场2线182间隔开始, 逐级向上, 直至与A站220 k V主变110 k V侧保护配合, 再考虑110 k V环网内线路保护配合, 逐级向下, 直至110 k V风电场2出线侧保护。

3.3.2 相间及接地距离保护的整定顺序

相间及接地距离保护先按躲线末故障整定Ⅰ段值。在重合闸投入时, 单回线终端变压器方式可考虑把保护范围伸入主变内部, 这样有利于相邻线路的配合。

再按间隔整定顺序整定Ⅱ段值。在保证对本线有灵敏度要求前提下, 尽量与相邻线路Ⅰ段值配合 (如短线路与长线路的配合) , 无法配合时再考虑与Ⅱ段值配合, 保护范围应躲开变压器其他侧母线。

最后按间隔整定顺序整定Ⅲ段值。

3.3.3 零序电流保护整定顺序

多重环网运行的复杂网络, 考虑零序电流Ⅰ段退出时, 可按间隔整定顺序从零序电流Ⅱ段整定, 并与相邻线路Ⅱ段配合。本海岛电网由于受主变110k V零序电流跳母联的时间限制, B站的110k V BF线175间隔零序电流Ⅱ段考虑与F站的110k V风电场2线182间隔光差保护配合。

最后按间隔整定顺序进行零序电流末段保护整定。

3.4 防110 k V环网线路保护配合死循环方法

3.4.1 错级配合方法

为了防止环网线路保护配合死循环, 选取环网内线路小系统侧的零序或距离Ⅱ段或Ⅲ段与相邻线路零序或距离的Ⅰ段或Ⅱ段进行错级配合。因此, 环网内线路的零序或距离Ⅱ段或Ⅲ段可从小系统侧开始整定。

3.4.2 利用光差保护

110 k V环网线路配合困难时, 应充分利用线路光差保护灵敏度高, 动作速度快的特点, 选取适当的线路后备保护与带光差保护的线路配合, 防止保护配合进入死循环。因此, 建议110 k V环网线路应尽量配置纵联差动保护。

3.4.3 设置解列点

在环网线路配合困难, 出现了配合死循环, 配合时间级差过小, 大系统侧开关或保护拒动等问题时, 可根据具体电网的结构特点, 在保证安全稳定运行的前提下, 合理地设置解列点, 通过设置解列点的重合闸时间躲过故障线路开关切除故障的时间, 来恢复失压变电站的供电。

3.5 大系统侧开关或保护距动

多重环网运行方式下, 若A站110 k V侧出线间隔 (如169线路间隔) 开关或保护拒动, 跳开保护配合开关 (包括:A站110 k V母联开关, C站110 k V AC线174开关) 及线路对侧开关 (E站110 k V AE线132开关) 进行故障隔离。此时两条进岛的110 k V线路均跳开, 但由于220 k V AB线可带全岛负荷正常运行, 并不影响海岛电网的供电。

但当220 k V线路因故退出运行, 仅由两条110 k V环网运行线路带全岛负荷时, 若A站110 k V侧出线间隔 (如169线路间隔) 开关或保护拒动, 造成两条进岛的110 k V线路均跳开, 若不采取措施将造成全岛停电的事故。本案例采用合理设置解列点 (如C站110 k V AC线174开关、D站的110k V AD线132开关) , 通过重合闸来恢复相关失压变电站的供电, 重合闸时间的设置见3.6.2第3点。

3.6 重合闸

为了避免同一间隔存在多套保护定值及减少保护切区工作, 重合闸的整定, 应能适应电网线路各种环网和解环的运行方式。

3.6.1 重合闸方式的整定

(1) 风电场线路重合闸方式整定。大系统侧投入“检母线有压线路无压”方式, 风电场侧投入“检线路有压母线无压”方式[13]。例如110 k V风电场1线、风电场2线及BF线。

(2) 环网线路只有一侧为大系统时重合闸方式整定。大系统侧同时投入“检同期”、“检母线有压线路无压”方式, 小系统侧投入“检同期”、“检线路有压母线无压”方式。例如110 k V AD线及AC线。

(3) 环网线路两侧均可能为大系统时重合闸方式整定。建议线路两侧均投入“检同期重合”、“检线路有压母线无压”、“检母线有压线路无压”方式, 通过设置线路两侧重合闸时间级差, 来防止两侧线路的非同期重合。例如本海岛电网的110 k V CD线、DE线及BD线。

3.6.2 重合闸时间的整定

(1) 单侧电源线路及虽为双侧电源线路但线路两侧检无压方式不同 (即一侧投入“检母线有压线路无压”方式, 另一侧投入“检线路有压母线无压”方式) , 重合闸时间除应大于故障点断电去游离时间外, 还应大于断路器及操作机构复归原状准备好再次动作的时间。根据运行经验可整定为1.5 s。

(2) 环网线路两侧均可能为大系统侧, 且两侧同时投入“检母线有压线路无压”、“检线路有压母线无压”方式 (或线路两侧同时投入“检无压”方式) 时, 为防止非同期重合, 线路两侧重合闸应有足够的时间级差。先合侧重合闸整定时间应等于线路对侧有足够灵敏系数的延时段保护的动作时间, 加上故障点足够断电去游离时间和裕度时间, 再减去断路器合闸固有时间[1], 见公式 (1) 。后合侧重合闸整定时间除应满足公式 (1) 要求外, 主要考虑与对侧开关有灵敏度段时间及重合闸时间配合, 见公式 (2) 。

式中:

tXHC.min为线路先合侧最小重合闸整定时间;

tXHC.为线路先合侧重合闸整定时间;

tXHC.min为线路后合侧最小重合闸整定时间;

tII为故障线路对侧保护延时段动作时间;

tD为断电时间, 对三相重合闸不小于;

tK为断路器合闸固有时间;

Δt为裕度时间, 考虑不小于0.3 s;

例如:对于110 k V CE线, 线路两侧开关均配置南京南瑞的RCS-941A线路保护, 重合闸方式均投入“投检同期方式”、“投线无压母有压”、“投母无压线有压”三种方式, 且在110 k V E站123开关重合闸时间设为2.0 s, 110 k V C站175开关重合闸时间为5 s。计算过程如下:

根据公式 (1) 整定先合侧重合闸时间。

先合侧重合闸时间取2.0 s (2 s>1.76 s) ;

根据公式 (2) 整定后合侧重合闸时间。

后合侧重合闸时间取5 s (5 s>3.16 s) ;

(3) 解列点重合闸时间的整定。解列开关最小重合闸时间在考虑公式 (1) 的因素外还考虑躲过永久隔离线路故障的时间, 见公式 (3) 。

式 (3) 中:tJL.min为解列开关最小重合闸时间, tGZGL为永久隔离线路故障的时间。

例如, 对于解列点C站110 k V AC线174开关的重合闸时间, 应考虑110 k V AD线故障A站169开关拒动, 由主变跳母联隔离故障的时间 (3.4 s) 。还应考虑因C站110 k V AC线174开关零序Ⅲ段时间1.7 s与A站169开关的零序Ⅱ段时间1.5 s配合级差仅为0.2 s, 存在当110 k V AD线故障169开关与174开关同时跳闸的风险, 此时由169开关隔离110 k V AD线故障的时间考虑为169开关有灵敏度段动作时间加上重合闸时间及重合后加速时间, 取为 (1.5+1.5+0.1=3.1 s) 。综合考虑, tGZGL取为3.4 s (3.4 s>3.1 s) 。

根据公式 (3) ,

因此, 解列开关的重合闸时间整定为5 s (5 s>3.96 s) 。

为提高重合闸成功率, 适当延长重合闸时间。这样线路保护的重合闸即可以解决非同期重合的问题, 又可以适用各种环网和解环的不同运行方式。

4 定值配合图

为了便于分析片区定值的配合关系, 绘制定值配合图如图2所示。

5 结语

福建平潭海岛电网的运行实例表明在电网接线方式薄弱、输送潮流较小、保护配置合理、保护定值配合正确的情况下, 采用多重环网运行方式来提高电网供电可靠性是可性的。

为了减少线路保护定值切区或现场修改定值工作量, 在保证电网安全稳定的前提下, 应提高线路保护适应复杂电网多变运行方式的能力。本文结合平潭海岛电网, 所提的继电保护整定计算方案可适应该电网各种环网与解环的运行方式。电网的安全稳定运行证明了此方案的合理性与可行性。

摘要:电网环网或电磁环网运行能提高电网供电可靠性及经济性, 但同时使得继电保护整定计算复杂化。结合平潭海岛多重环网运行特性, 提出了一套继电保护整定计算方案。分析了该电网继电保护整定计算遇到的运行方式选择、整定原则、整定顺序、保护配合死循环、保护或开关拒动和重合闸等问题与解决措施。该方案的实施提高了线路保护适应电网多变运行方式的能力, 减小了现场修改定值或保护切区的工作量。海岛电网的安全稳定运行表明该整定方案的合理性与可行性。

关键词:电磁环网,环网运行,继电保护,整定计算,重合闸

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整定计算分析 篇7

1 继电保护整定计算的特点及要求

继电保护整定计算作为继电保护系统的重要环节, 要求相关的工作人员具备很强的责任心以及扎实的继电保护理论知识以及电力系统基础知识。近年来电力系统的迅猛发展向继电保护系统提出了更高的要求, 与此同时计算机技术、电子技术以及通讯技术的发展也为继电保护系统注入了新的活力, 在此条件下, 继电保护工作要顺应时代发展的需要, 不断的通过新方法解决新问题。

继电保护整定计算工作作为继电保护工作的一部分, 在实施继电保护整定计算中要满足以下几点要求: (1) 可靠性。即保证相应的保护装置在所保护范围内出现故障时必须发生可靠的动作, 同时在不该动作的情况下不能有误动作; (2) 选择性。这一要求指继电保护在动作中通过切除故障元件、电路以减少停电范围, 确保整个电路的持续运行, 同时在具备选择性保护时还要考虑到断路器或者是继电保护可能出现的拒绝动作, 为此要配备后备保护; (3) 灵敏性。这一要求主要保证被保护范围内只要出现故障就可触发正确的反应, 保证电网的安全; (4) 速动性。主要实现对于故障电路的迅速切除, 以保证电路运行的稳定性, 降低损毁的程度。

2 继电保护整定计算的任务

2.1 确定继电保护方案

目前市场上定型的微机保护产品具备功能十分齐全的保护功能模块, 但是并不是保护装置中的每一项保护功能在实际中都必须使用。为此整定计算人员要根据具体的需要以及地区网络的实际情况、变压器的特点等决定使用保护装置中的哪些模块以及使用哪一项模块完成相应的功能。这一工作随着计算机技术的发展而逐渐的便捷化, 可以轻松的实现在微机保护中增加若干功能, 所需要做的只是根据具体情况有所取舍。

2.2 确定继电保护功能之间的配合关系

首先, 装置内部各功能单位之间的配合关系。一套完整的保护装置包括多个电气元件, 同时各个元件的作用、选择性以及灵敏性不同。对于装置内部的主要元件要在选择性与灵敏性上满足要求, 而辅助元件只要具备一定的灵敏性即可。整定配合中要求辅助元件的灵敏性高于主要元件的灵敏性, 其作用可以分为以下三种: (1) 判别作用, 用于保护选择性而设置, 例如方向过流保护中的方向元件; (2) 启动作用, 在遇到故障时启动整套保护; (3) 闭锁作用, 以防正常负荷下的误动作, 例如母差保护中的电压闭锁元件。

其次, 装置之间的协调配合关系。这一关系也可以说是一般意义上继电保护整定计算要完成的工作, 即通过短路电流的计算, 将某一个保护装置与相邻的保护装置在动作时间与灵敏度上相配合以保证选择性。一旦电力系统发生故障, 由于故障线路保护要比上一级相邻的线路更为灵敏, 为此就保证了整个线路的安全稳定。在实际中可以根据需要在动作时间与灵敏度之间有所取舍, 因为灵敏度越高, 动作时间就越长。

3 继电保护整定计算的危险点分析

3.1 参数搜集

随着生产设备的不断更新, 用电量不断增加, 对电力设备的要求越来越高, 这就加速了各单位扩能改造的步伐, 在新老设备的对接和更换过程中, 生技部门对原始参数的修改和新建设备参数的搜集的准确性将对继电保护的整定计算带来决定性的影响, 所以在参数搜集过程中, 生技部门要和设计单位以及施工单位密切配合, 认真搜集整定计算所需的设备参数, 确保参数准确、全面, 从而保证整定计算的第一手资料正确无误, 为电网的稳定运行奠定基础。

3.2 故障计算

整定计算正确与否的关键是短路电流的计算, 其电流计算的准确性又取决于是否合理的选择了运行方式以及相应的变压器接地方式。尤其是运行方式的选择将直接的影响到保护系统功能的发挥, 为此要就此问题与运行方式部门进行有效的沟通, 权衡各种因素后决定运行方式;合理的选择变压器的接地方式可以有效的改善接地保护的配合关系, 从而更加充分的发挥零序保护功能。接地故障发生时的零序电流的比例关系与正负序等值的变化无关, 而和零序等值网络密切相关。在零序网络中以中性点接地的变压器的增减对零序电流分布关系有着最为明显的影响, 为此要合理的选择变压器的接地方式, 以达到尽可能稳定零序等值网络的目的。在进行故障计算时除上述问题外还要注意下面几点:首先是对于三相系统并非完全对称的情况, 此时不能通过对称分量法进行分析化简以及计算;其次是在除了母线故障以及线路出口故障外, 故障点的电压量、电流与保护安装处感受到的电压量、电流是不等的。

3.3 整定系数的选择

继电保护的整定值一般是通过公式计算得出, 为使整定值符合电力系统正常运行及故障状态下的规律, 达到正确整定的目的, 在计算中需要引入各种整定系数, 整定系数应该根据保护装置的构成原理、检测精度、动作速度、整定条件以及电力系统运行特性等因数来选择。可靠系数是为了避免由于计算、测量以及继电器等各项误差的影响, 使保护的整定值偏离预定数值可能引起误动作。返回系数在正常运行条件下, 在受到故障量作用动作时, 当故障消失后保护装置能可靠返回而引入的。整定系数还包括正序网络的助增系数以及零序网络的分支系数, 这里简单论述一下分支系数的选择。分支系数的选择将直接的影响到零序保护定值以及保护范围的大小, 同时也影响各段的相互配合以及灵敏度。分支系数的计算一般与故障计算无关, 而与电路的串并联关系有着重要关系, 即电流的分布决定了分支系数的大小。

3.4 微机保护装置的选择

传统的电磁式保护以及晶体管、集成电路型保护随着微机型继电保护装置的出现而被取代, 并且在电力系统中发挥着愈加重要的作用。但是由于不同保护厂家生产出来的微机保护原理不同, 这就要求整定计算人员在熟悉所管辖电网的基础上, 不但要掌握这些保护装置的原理, 同时也要注重保护装置中控制字的正确设置, 以保证保护装置的正常工作。

4 结语

以上从继电保护整定计算的特点及要求入手, 重点的分析了继电保护整定计算的任务及工作中的危险点, 为整定计算人员抓重点、难点以及提升工作效率提供了着手点。一个整定方案由于整定配合的方法不同, 会有不同的保护效果。从事继电保护整定计算的工程技术人员若能熟练的运用各种整定原则, 熟知所保护的电力系统运行特征, 就能做出比较满意的继电保护整定方案。

摘要:继电保护装置作为电力系统的关键二次设备, 对于维护电力设备的安全稳定运行有着重要的作用。文章从继电保护整定计算的特点入手, 重点的阐述了继电保护整定计算要求、任务以及整定计算的危险点。

关键词:电力系统,继电保护,整定计算,分析

参考文献

[1]刘丽萍.电厂继电保护整定计算及故障仿真系统开发[J].中国科技信息, 2011, (03) :65.[1]刘丽萍.电厂继电保护整定计算及故障仿真系统开发[J].中国科技信息, 2011, (03) :65.

[2]邹建伟.电力系统继电保护整定计算中的问题分析[J].中国新技术新产品, 2012, (08) :144.[2]邹建伟.电力系统继电保护整定计算中的问题分析[J].中国新技术新产品, 2012, (08) :144.

整定计算分析 篇8

我国山区电网还在大量采用35 k V电压等级送电, 35 k V电网为中性点不接地系统, 线路保护主要配置为电流保护[1]。福建北部南山片区电网带有大量小水电机组, 小水电的存在使得线路故障跳闸后重合闸成功率低, 恢复送电慢, 尤其在雷雨季节, 线路频繁雷击跳闸, 对于径流式电站, 要求能迅速恢复发电显得极为迫切。

为满足电站用户的要求, 针对该片电网结构及保护配置等状况, 采用环网运行以提高电网的可靠性。环网运行将使电网继电保护整定计算复杂化, 尤其是电流保护受运行方式影响大。整定规程建议电网“环网布置, 解环运行”, 因此如何整定、配合以及如何解决整定中存在问题成为能否满足环网运行要求的关键因素。

1 南山片区35 k V电网示意图

示意图如图1所示。

2 设备状况

南山变为110 k V三圈变电站, 单台主变31.5 MVA, 该站为本片区35 k V电网的主电源系统;其余站为35 k V降压变或电站, 电站为地区小型水电厂, 单个站装机容量在0.5~2 MW之间, 机端电压为0.38~10k V。南山、洋后、迪口变为环网布置, 其中南迪线:27.9 km, 南洋线:19 km, 迪洋线:14.9 km。35 k V线路保护均为微机保护装置, 均配置有三段式电流保护, 各站主变、发电机均配置微机保护装置。

3 计算运行方式选择

电流最大值、最小值及分支系数均基于“常见的运行方式”计算所得, 即考虑正常运行方式和被保护设备相邻近的一回线或一个元件检修的正常检修方式。

4 电流保护整定主要原则

三段式电流保护整定原则如下[2]:

Ⅰ段: (1) 躲本线路末端故障最大电流; (2) 灵敏度按大方式出口故障不小于1即可。

Ⅱ段: (1) 躲本线路末端变压器低压侧故障最大电流; (2) 与相邻线路电流Ⅰ或Ⅱ段配合; (3) 按本线路末端相间金属故障的灵敏度满足要求整定:50 km≥1.3, 20 km~50 km≥1.4, 20 km≥1.5; (4) 动作时间按配合关系整定。

Ⅲ段: (1) 躲负荷电流; (2) 与相邻线路电流Ⅲ段配合; (3) 对相邻线路末端相间故障的灵敏系数力争不小于1.2; (4) 动作时间按配合关系整定。

电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段电流值均应检验能否躲过反方向母线故障电流, 无法躲过时, 投入方向元件。

5 整定过程中遇到的问题及解决方法

5.1 整定顺序[3]

对于环网运行等较复杂电网的整定计算, 从整个网络上进行综合考虑, 对辐射型线路, 先从对侧为末端变的间隔开始整定, 本网中大禄电站306, 山羊坑电站322, 然后逐级向上整定。

对环网线路小系统侧电流Ⅰ段一般比较小, 如迪口变372、洋后变341电流Ⅰ段较小, 这样的保护可先整定。

5.2 边界限额及时间级差

根据福建省变压器反措要求, 110 k V主变高压侧过流时间≤2.3 s, 逐级下降, 主变中压侧过流跳35 k V母联开关时间≤1.7 s, 这就要求南山变35 k V片区所有35 k V线路保护时间≤1.4 s。

在1.4 s的网络中, 时间级差不可取太大, 否则末级时间就不够使用, 在微机保护配合中, 可取0.3 s, 不建议取小于0.3 s的时间级差。

尽管取0.3 s级差, 很多35 k V站的10 k V线路保护时间按逐级原则仍不够使用, 现提出解决建议如下。

(1) 主变10 k V侧后备过流保护与10 k V出线电流Ⅰ段配合, 出线电流Ⅱ、Ⅲ段时间则可重新布置, 如迪口变主变10 k V侧后备过流保护定值为510 A 0.3 s (时间与洋后变342保护0.6 s配合) , 按正常配合洋后变10 k V线路电流Ⅲ段时间≤0 s, 0 s可能无法躲过励磁涌流而造成送电困难, 可以考虑将洋后变10 k V线路电流Ⅰ段整为464 A 0 s, 电流Ⅱ、Ⅲ段时间可选取1~2 s, 电流值按躲负荷电流整定, 这种做法可大大缓解因时间不足造成保护失配问题, 在广大农村电网中值得推广。

(2) 合理设置失配点, 减小影响范围。失配点设置应遵从“保主干网、保重要用户、考虑线路出现故障概率”等方面考虑, 本网迪口、洋后变属于重要用户, 南迪、南洋、迪洋线属主干网, 不应设置失配点, 洋禄、大桥、洋坑、浮坑线线路较短, 出现故障概率较低, 同时大禄、桥下、山羊坑、浮峰口电站属于小水电, 失压后对用户影响相对小, 因此这些地方可设置为失配点, 如大禄电站306与洋后变343电流Ⅲ段时间失配, 山羊坑电站322与洋后变344电流Ⅲ段时间失配。

5.3 相继动作

配置电流保护的环网运行电网, 需考虑因故障电流分流可能导致继电保护相继动作产生越级误动问题, 在整定时间时需规避[4,5,6]。

本网南迪、南洋、迪洋线属于环网线路, 要求南山变352Ⅲ段时间 (1.1 s) +迪口变372Ⅲ段时间 (0.3 s) , 南山变354Ⅲ段时间 (1.1 s) +洋后变341Ⅲ段时间 (0.3 s) , 洋后变342Ⅲ段时间 (0.6 s) +迪口变371Ⅲ段时间 (0.8 s) 均≤1.7S-0.3 s, 即1.4 s, 否则在小方式下环网线路两相故障可能出现因相继动作造成南山变主变中压侧过流1.7 s越级跳闸从而导致该片区35 k V系统失压的现象。

5.4 电流Ⅱ段时间

为使上下级保护定值更易配合, 整个网络定值更合理, 对末端线路电流Ⅱ段可考虑取0~0.1秒, 使上一级电流Ⅱ段时间配合时缩短一个△t, 同时提高上一级电流Ⅱ段灵敏度。

如大禄电站306、山羊坑电站322电流Ⅱ段取0秒, 遇到线末主变内部故障时, 0秒可能越级, 可采用重合闸弥补。

5.5 电流Ⅲ段取值

小系统侧线路电流Ⅲ段定值经常出现为满足线路故障灵敏度而不满足反方向负荷电流要求问题[7], 如迪口变372、洋后变341为满足灵敏度要求电流Ⅲ≤300 A, 但反方向负荷电流>300 A。

电流值按灵敏度要求整定, 并通过投入电流Ⅲ段方向元件是一种解决措施, 但在母线PT断线时会导致电流Ⅲ误动或拒动 (通过保护控制字设置母线PT断线时退方向元件或退电流元件) 。

电流Ⅲ段定值按躲反方向负荷电流整定, 一般情况下, 负荷电流小于线路载流量, 当故障电流小于线路载流量时, 故障电流对线路不会造成多大的损害, 因此这种方式值得推荐。山区雷电频繁, 母线PT一、二次熔断或断线时常发生, 防止电流Ⅲ保护误动显得较重要。

6电网保护整定值示意图

根据整定计算的结果, 将该电网的继电保护定值绘于图纸上, 形成定值网络示意图, 便于分析电网的定值配合是否合理。本电网定值示意图如图2所示。

7结束语

在35 k V电网继电保护整定计算中, 对开环运行辐射型网络, 整定可按常规原则考虑;对环网运行的较复杂网络要考虑电流、相继动作、失配设置、时间配合等问题, 尤其是时间的配置, 受主网边界时间限制, 要求电流保护时限配置紧凑合理, 如何制定一个合理的方案成为整定计算成败的关键。

经过运行经验证明, 只要电网结构合理, 继电保护定值正确, 配合合理, 35 k V电网环网运行方式是安全可行、可靠的。

参考文献

[1]高国焰.35kV线路主保护配置的选择[J].电力设备, 2005, 6 (2) :120-121.

[2]DL/T584-95, 3~110 kV电网继电保护装置运行整定规程[S].

[3]GB/T14285-2006.继电保护和安全自动装置技术规程[S].

[4]王梅义.电网继电保护应用[M].北京:中国电力出版社, 1997.

[5]岳地松.多电源网络继电保护定值的配合分析[J].电气应用, 2008, 27 (17) :16-19.

整定计算分析 篇9

【关键词】Ms.Net插件技术;机电保护整定计算软件体系;架构

一、前言

随着经济与社会的快速发展,我国的电力系统得到前所未有的发展,电网的规模逐渐的扩大,电网的结构也越来越复杂。机电保护整定管理工作是实现全面的系统化、自动化、网络化以及微软化的集成管理,对提高电网的日常管理工作效率具有非常重要的作用。通过将Ms.Net插件技术应用在继电保护整定管理工作中,构建相应的继电保护整定计算软件体系,能够实现继电保护的网络化、信息化管理,能够和电力系统继电保护整定计算软件与其他系统实现集成创造条件。

二、Ms.Net插件技术的概述

Ms.Net是由微软公司针对传统软件系统的存在的缺陷,耗时数年,耗费10亿美元在2002年正式推出的一个软件运行和开发平台,该新平台是软件历史以及工具开发史上的一个新的里程碑。Ms.Net插件技术的原理表现为:通过统一的程序结构调整不同的功能模块,以其实现调用不同功能,达到扩充程序功能的目标。从结构方面看,Ms.Net插件本质上是一个组件,组件技术是将复杂、庞大、单独的应用程序分成若干个由简单代码集合形成的模块,所有的模块能够自给自足的运行。Ms.Net插件技术中的组件主要包括COM/DCOM/COM、CORBA等,其中COM组件就有以下几个优点:COM提供方位软件服务的一致性,对于存在与系统软件或者动态连接库中的服务,都能够当成COM对象,采用相同的方法进行访问;COM的每一个功能模块能够提供各自的服务,开发者根据使用对象开发不同的程序,简化了系统的复杂性;COM具有版本管理功能,不需要改变既有的客户程序,通过多个接口实现添加新接口或者新功能,便于新旧版本的更换;COM支持二进制接口,便于开发者用不同的语言进行编写。

三、基于Ms.Net插件技术的继电保护整定计算软件系统架构

基于Ms.Net插件技术的继电保护整定计算软件系统架构的总体结构主要包括以下几个方面:

(1)可视化操作界面。可视化操作界面是继电保护整定计算软件系统架构的重要组成部分,是实现可视化保护整定计算以及故障分析的基础。可视化操作界面能够为继电保护整定计算提供一个专用的绘图工具栏,该工具栏包括等值系统、发电机、普通线路、母线、变压器、断路器等电器元件,并且能够在画板上对各个图元进行删除、旋转、移动等操作,通过该工具栏对图元进行操作,在图画板上将继电保护系统的接线图绘制出来,并将相应设备的参数作为图元输入,由计算机自动识别各种网络拓扑结构。由于可视化操作界面能够为用户提供真实对象的模拟画面,致使面向对象的图形用户界面更便于用户理解与使用。

(2)数据库模块。整个继电保护整定计算系统的运行是从数据库开始的,算法模块需要从数据库中提取相应的数据进行计算,并且最终的整定计算结果以及相应故障处理结果都会被储存在数据库中以供调用,因此数据库也是继电保护整定计算运行的终点。此外,通过在数据库中录入相应的信息或者修改数据,能够搜索相应的数据或者对数据库进行修改,所以数据库还是用户与软件系统交换的媒介。数据库的种类有许多,例如Oracle、Microsoft FoxPro、Microsoft Access等,由于Microsoft Access具有良好的数据结构的可移植性、可重用性以及可扩展性,Microsoft Access在继电保护整定计算软件架构中具有很好的应用前景。

(3)整定计算模块。整定计算模块根据后台数据库中的数据,根据相应的整定规则,对电力系统输电线路段保护进行整定计算,相邻保护之间的配合应该根据分支系数进行计算,选择短路类型,人为的拟定系统的运行方式进行故障计算,获得最小、最大的分支系数。

(4)故障分析计算模块。故障分析计算模块的主要功能包括:针对各种电压电网提供强大的故障计算功能,根据故障的类型进行相关故障的计算,同时能对故障位置的各种电气参量进行计算;当继电保护运行方式改变时,能够对网络数学模型进行修正;识别网络拓扑结构,创建相应的数学模型,并分别创立网络的零序导纳矩阵与正序导纳矩阵。

四、基于Ms.Net插件技术的继电保护整定计算软件体系架构的实践应用

为了保证基于Ms.Net插件技术的继电保护整定计算软件体系架构的适用性和有效性,文章选取某电网进行继电保护整定计算校验。Ms.Net插件技术将继电保护整定计算软件分解成数据访问层、中间业务逻辑层、用户表示层三个部分,利用Ms.Net插件技术的自动描述反射功能,及时的发现各个组件的插拔、装配以及动态发现,当用户进行继电保护整定计算时,主程序会根据用户的要求自动搜索目录下的每一个文件,并通过插件管理器调用不同的插件。当继电保护整定原理改变之后,应该调用原理级插件,通过调用插件更新继电保护整定计算软件系统的故障计算模块,将更新后的组件进行集成,并实现整定计算、数据传输以及数据显示等。通过实践证明,基于Ms.Net插件技术的继电保护整定计算软件系统架构的计算精度相对较高、计算速度相对较快,并且当继电保护整定计算原理改变之后,能够自动调用原理级插件,给出科学、合理的保护定值,保证继电保护整定计算系统的可靠性与有效性。

五、结束语

总而言之,随着Ms.NET插件技术的发展,基于Ms.NET插件技术的继电保护整定计算软件系统的专用性、安全性、可靠性、有效性更高。因此,基于Ms.NET插件技术的继电保护整定计算软件系统架构在电力系统中的应用具有非常广泛的前景。

参考文献

[1]卓越,吕飞鹏,黄斌,易雷,胡鹏飞.Ms.Net插件技术在继电保护整定计算软件中的应用研究[J].继电器,2005,33(21):21-26.

[2]李勇.基于VB.NET 的输电线路继电保护整定计算软件设计[J].电力科学与工程,2008,24(3):23-26.

整定计算分析 篇10

关键词:继电保护,整定计算,专家系统

现阶段, 电力系统面临着巨大压力。由于系统结构庞大, 发电、输配电过程复杂, 且受外部环境影响较大, 在运行中容易出现各种故障, 对电力系统的工作形成阻碍。继电保护主要负责电力系统的保护工作, 若可靠性得不到良好的保障, 不但起不到保护作用, 还有可能使故障进一步扩大。因此, 想要保证继电保护系统的可靠性, 就需要运用整定计算专家系统进行应用。

1 继电保护及整定计算专家系统概述

继电保护是指研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况, 以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件 (发电机、变压器、输电线路等) , 使之免遭损害, 所以沿称继电保护。基本任务是:当电力系统发生故障或异常工况时, 在可能实现的最短时间和最小区域内, 自动将故障设备从系统中切除, 或发出信号由值班人员消除异常工况根源, 以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

专家系统指的是一个智能计算机程序系统, 其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验, 能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。也就是说, 专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统, 它应用人工智能技术和计算机技术, 根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验, 进行推理和判断, 模拟人类专家的决策过程, 以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题, 简而言之, 专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。

2 继电保护现状

针对电力系统运行中出现的各种故障, 在现阶段, 我国对于继电保护装置的要求也也来越高, 但是, 在实际的继电保护设备中, 对于各种参数的设置病没有达到相应的要求, 这就需要对相关的参数信息进行一定的分析, 并进行相应的整理, 以保证当有故障出现时能够有效的将各种运行状况进行反馈, 以使工作人员及时的根据相关问题制定出特定的解决方法。但是, 在实际的工作过程中, 相关设备的故障信息并不能真正有效的反应到工作人员手中, 而当工作人员发现了问题之后, 还需要进行一定的程序申报等, 这就导致设备并不能真正的得到及时有效的解决, 进而造成更大的损失。

在现代信息技术相对发达的社会, 我国的一些电力企业也都开始实施信息化的管理, 同时与现代的计算机技术相结合, 有效的建立起了相对独立有效的系统, 简单的说, 此系统就是继电保护及故障系统, 当此系统出现了问题时, 此系统就能够有效的对相应问题进行分析, 并通过分析的结果做出相应的解决, 等问题得到解决之后, 还会将所解决的问题有效的传送到继电保护及故障系统中心, 这样就能够保证工作人员有效的对电网的运行状态进行掌握。同事, 还可以通过对终端的调度提供一定的信息, 以保证其能够对故障进行综合性的分析, 进而真正的实现继电保护的自动化管理, 这样就能够有效的提高工作的效率以及对以后此类问题的解决防范。

3 继电保护整定计算专家系统分析

3.1 系统设计

在对继电保护整定计算专家系统中, 整定计算具有一定的整定计算原则, 而此原则的成立也是以对电网故障的计算作为基础确定的, 在对继电保护进行整定计算的过程中, 需要进行一系列的准备工作, 既进行大量的反复定值计算, 对所进行的定值计算结果进行比较, 最后再进行结果的筛选。在这整个过程中, 需要大量的专家经验进行干预, 而在专家经验中, 还包含有正定原则以及经验事实。通常情况下, 整定计算专家系统的知识库中主要的存放的是电力系统继电保护整定计算的整定原则, 而这些原则在存储的过程中, 其主要的形式是以信息的形式存在的, 而这些信息可以被计算机所识别。

3.2 各部分说明

专家数据库中所包含的知识主要就是关于整定规则以及运行人员的经验知识。一般来说, 整定规则主要包含有两个方面, 既:一、部颁整定规则, 二、特定装置的整定规则。其中, 专家都进行了相应整定类型保护的制定, 并通过保护类型制定了一定的数据表, 以此来保证将数据结构形式进行保存, 而当出现新的情况时, 可以将产生的新数据在表中进行直接的输入, 进而对计算机中所含的参数进行下一步的修改即可。

专家系统中的核心部件就是推理机, 而推理机最为主要的任务就是讲知识库中的整体模块、整定计算模块等进行控制, 进而保证整定计算在保护装置下完成。专家系统推理机主要的控制策略是以正向的推理完成的, 当在进行整定计算时, 对整体的整定计算规则以及灵敏程度都有较为确切的要求, 这也就保证了专家整定计算可以从条件中入手, 进而找到符合领域要求的思维。

3.3 系统特点

在整定系统专家计算程序正常运行时, 将提取的整定规则和网络参数信息进行相应的处理, 可以使其成为动态的知识库和动态的数据库, 而当目标级规则得到满足时, 则此整定规则就会被集火, 进而可以将在此条件下的内容以及结论进行记录, 并储存在综合数据库中。根据此整定计算专家系统设置的灵活性, 可以大大的提高继电保护整定计算的准确度。

4 结束语

通过上述分析可以知道, 随着电力系统规模的不断扩大, 其相应的复杂性也越来越大, 使原有的分析方法已很难完成正常的继电保护工作。所以, 对专家系统在电力系统中的应用, 可以有效的保证电力系统在进行整体的研究时具有更大的活力, 进而保证电力系统中继电保护的整体智能化, 运用整定计算对电力系统进行控制, 有效提高电力系统继电保护自动化水平。

参考文献

[1]吴慧颖.电网继电保护整定计算专家系统存在的问题及对策研究[J].北京电力高等专科学校学报, 2012, 29 (11) :214-216

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