整定分析

整定分析（通用10篇）

整定分析 篇1

0 引言

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.

[7]韩学军,朱涛,韩学山.供电网继电保护可视化整定计算与动作仿真系统[J].电网技术,2004,28(14):28-31.

整定分析 篇2

【关键词】继电保护；整定计算；对策探讨

继电保护常用形态会反应单侧单体形态电气量，最为普遍的则为零序电流保护系统、相间保护系统和对应接地距离保护系统等，上述继电保护系统实质为非自适应形态的继电保护，其也具备一定现有固定性，动作以常态运行方式进行运行和流转，此时其基础整定数值不会发生变化并有离线计算获得最终结果。就此类整定计算而言，可利用计算机设备对其进行较为系统化的继电保护整定计算。

1、当前继电保护综合系统中整定计算方法运算过程中存在的主要问题探究

1.1以计算机为计算基础的整点计算运行过程中存在的问题要点探究

对系统分值系数进行计算时，若未能对分布电源各部自行运转形式进行周全考虑，就极有可能产生分值系数最终计算误差。另外一种情况则是运用线性流程进行整定计算时常会出现分支系数单体重复计算等状况，操作过程仅用分支轮流开断保护措施也是不可取的，在于母线连接时往往不会获取到系统中不利运行手段，便不会针对不良现象找出应对策略。在保护装置系统结构内部单体循环安排整定计算时，线路重复开断状况时有发生。

1.2断相口电压计算过程中所存在的主要问题分析

计算过程中也应计算出在非全相运行时所出现的振动电流电气量和相关电压电气量等。对上述电气量进行基础计算过程中要对正序网段巷口位置处电压实施准确计算操作，发电机母线用特殊记号标明，发电机等值阻抗和发电机等值电势均有标注，当电压线路制定位置点处出现非全相振荡状况时可利用相关叠加原理法进行正序网段巷口各部对应开路电压计算并求出具体数值。发电机等值阻抗和发电机等值电势二者需通过暂态稳定算法进行计算才能求得预期数值，因为发电机等值阻抗和发电机等值电势会随着总部电压基本网络结构的变化而产生异运行状态，单体网络操作流程中都应对发电机等值阻抗和发电机等值电势进行重新整合与计算。

1.3分支系数计算过程中所出现的主要问题分析

在进行对延时段动作值计算时其是主要针对分支系数而言的，整定延时动作继电保护二段和继电保护三段以及继电保护四段中的计算方法较为固定，现有整定计算形式包含了人工整定计算中的一些计算套路，也就说将相关分支系数融入到系统整定计算当中。中线路单体位置相间电流保护结构就说明了分支系数会对动作电流值造成影响以至其较之前相比有所增大。依据整定计算方式中的基本计算原则来试个体段点动作电流计算，按照可靠系数要求进行误差查找。

1.4在运行方式查找过程中所出现的问题要点分析

科学合理的整定计算可为校检灵敏度和相应动作值提供强有力依据，应找寻出系统运行过程中不利形势和不良运行状况，动作值计算以最大运行方式为主要运行模式且只有单体循环式开端保护为线路连接点，灵敏度校检操作要找寻出结构中的最小运行方式。需要了解到，单单只用轮流开断线路保护法无法达到预期计算目的，从实际计算角度进行分析，当处轮流开断形式时，不良运行方式查找途径无迹可寻。

2、整点计算法问题对策要点探究

2.1运用参数整定法加以修正

整定计算过程中原定给予电势增幅数值已被标定，此数值是在非全相振荡线路位置发电机中所计算产生的，而相角差也是如此，应保证计算中出现误差。由正序网段相口所进行注入的个体单位电流处正常运行状态时，此时发电机节点电压效果与相关系统网络结构总体并无关联，要在计算机网络操作的每一次运算中进行节点电压重算，在保证计算数值稳定时已避免其出现较大误差。

2.2电力系统运行不正常的主要方式要以正确手段加以找寻

整点算法计算过程中，继电保护开端线路操作流程进行中应依据线路中扰动信息对整定计算范围予以明确，只有这样才能够在一定程度上准确的找出系统运行不利方式，此种不利运行方式存在于基础电力系统之中。扰动区域是指系统中任意一条线路会在整体系统结构程序正常运转时发生一定对称变化，此种变化行为可同个体标定线路的相邻线路系统结构中的相关短路电流发生水平电流变化以至会给最终整定结果造成一定影响。

2.3确定扰动域

首先进行小数数值预定，线路断开之后将相应开断线路作为中心点，之后不断向外层线路进发并通过已知短路电流，在实施开断操作后会通过短路电流，将此短路电流与之前所保护的短路电流之间进行规范化比较，若交流差值大于这一小数数值，那么就应该继续向前查找，而电流差值几乎等同于小数数值时，则可判定为已经达到扰动域标定位置，扰动域是由不小于小数数值的线路所构成的。

结束语

综上所述，计算机整定计算方法以相分量处理方法为主，有时会应用到序分量计算法，其优异性不言而喻，但系统运行中也存在算机为计算基础的整点计算运行问题和断相口电压计算问题以及运行方式查找问题等，应从参数整定、电力系统运行不正常方式找寻和扰动域确定以及避免线路重复开断操作等几个方面进行权衡考虑。

参考文献

[1]刘东英，文玉玲.保护整定计算中助增系数和分支系数的优化选择[J].陕西电力，2008（06）：13-14

[2]张良，李晋民.对侧运行方式对零序电流保护的影响[J].电力学报，2011（04）：15-16

[3]周志辉，周玲，丁晓群，张雪梅.继电保护整定值计算中运行方式选择的新方法[J].电力设备，2005（02）：18-19

继电保护整定计算分析 篇3

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

PID自整定方法研究 篇4

关键词：PID 自动控制 自整定 继电

一、引言

PID控制算法是迄今为止最通用的控制策略，PID调节器是工业过程控制中最常用的控制器。一个大的工业生产过程可能包含上千个控制器，它们必须被分别整定以提供良好的及鲁棒的控制性能。整定过程如果由手动来完成，整定费时费力，得到的系统性能主要取决于工程师具有的经验和过程知识[1]。实际上，有许多工业控制回路PID参数整定较差。自整定对于研究者和现场工程师具有极其重要的意义。

通过自整定技术，可以实现控制器按照操作者和外部信号要求来进行自动整定，同时能够实现在线整定，工业过程控制已经清楚地表明这是一个高度需要和十分有价值的技术。国内外许多专家学者致力于这方面的研究，已经取得了一些重大的成果，国外已有商品化的控制器应用于实际工业过程控制中，但国内用于商品化研究还很少。

二、PID自整定控制的研究现状及发展

将过程对象的动态性能的确定和PID控制器参数的计算方法结合起来就可实现PID控制的自整定。自整定的含义是控制参数可根据用户需要自动整定，用户可以通过按动一个按钮或给控制器发送一个命令来启动自整定过程。

自从有了PID控制，回路整定就一直是人们研究的问题之一。许多整定方法及公式已经开发出来。最早提出的PID参数工程整定方法是1942年由Ziegler和Nichlos提出简称为Z-N整定公式，尽管时间已经过去半个世纪了，但至今还在工业控制中普通应用。1953年Cohn和Coon继承和发展了Z-N公式，提出了一种考虑被控过程时滞大小的Conhn-Coon的整定公式。近年来，国内外不少学者研究PID调节器参数自整定的方法，并取得了很大的进展。如基于过程特征参数按ITAE最佳传递函数的PID控制器自整定技术，基于给定相位裕度的PM法，基于给定相位裕度和幅值度的SPAM法等等[2][3]。

关于PID自整定方法的研究，国内已有大量的文献发表。Astorm和Hagglund于1998年出版了专著《PID控制自整定》，特别是近年来，国际自动控制领域对该课题的研究仍在继续，许多重要的国际杂志不断发表新的研究成果。如Automiac，Control Engineer Practic，IEEE Trans.On Control System Technology等。Astorm和Hagglund于1995年再次出版了《PID控制器（第二版）》。王等（2000），Astrom&Haglund(2001)，Cominos&Munro(2002)分别PID控制器参数整定方法作了综述和展望[4][5][6]。

三、研究的主要思想和实现

Astorm和Hagglund提出了在继电馈下观测被控程的极限的环振荡自整定方法。在自整定调节期间，继电控制使过程产生极限环振荡，由振荡曲可以得到动态过程数学模型特征参数 和 ，再利用Z-N整定公式计算PID参数。

1.继电反馈的基本原理

继电反馈的基本思想是在控制系统中设置两种模态：测试模态和调节模态，在测试模态下，由一个继电非线性环节来测试系统的振荡频率和增益，而在调节模态下，由系统的特征参数首先得到PID控制器，然后由此控制器对系统的动态性能进行调节。调节过程结束后，系统切换到PID控制。如果系统的参数发生变化，则需要重新进入测试模态进行测试，测试完毕之后再回到调节模态进行控制[7]。如图1所示。

图1 继电整定的原理框图

2.继电整定法

在实际的工业过程控制中，继电控制信号往往是系统执行器的输入信号，这个信号不能为

负值。因而只能在仪表最大控制量程内施加一Bang-Bang控制信号[8]。

图2 自整定过程曲线

如图4-3所示。其中 表示控制信号的中值，为划分对称继电特性的振幅。在实际应用中，公式（4-5）中A的计算是通过测量系统的峰-峰值求A的。当输出几个振荡周期时，测出每个周期内的最大，则振幅

（4-6）

如果输出曲线的振荡的上下幅值相同，可用求相邻2次过零的时间来计算，即

（4-7）

准确来说，可按等幅振荡峰值对应的时间来计算，即

（4-8）

3．继电自整定算法[9]

（1）启动自整定按钮；

（2）计算误差e(t)=sv-pv，当e(t)>0时，取控制量的最大值，当e(t)<0时，取控制量的最小值；

（3）计算临界振荡参数 和kU；

（4）利用PID参数整定，求出PID参数的值；

（5）退出自整定过程，转入PID控制模式。

四 继电自整定Matlab的仿真实现

一般而言，对控制系统进行计算机仿真，首先应建立系统模型。在继电自整定的仿真研究中，选用二阶惯性加纯滞后环节（

）为研究对象，其传递函数为（）为研究对象，可以建立图3的系统仿真模型。

图3 系统仿真模型

对该模型利用自整定算法，在Matlab语言中采用M语言进行编程。仿真结果如图4所示。

图4 仿真结果

五、结论

仿真结果表明，继电整定的PID参数，能平稳达到设定值，满足控制的要求。继电振荡整定法是实现PID参数在线自整定的有效方法，本文就整定的有关技术进行了初步研究，对研究PID自整定控制器有一定的参巧价值。

参考文献：

1.王伟,张晶涛，柴天佑.PID参数先进整定方法综述.自动化学报，2000,vol.(3):347-335

2.Cominos & Munro N. PID controllers:recent tuning methods and design to specification. IEEE Proceedings-Control theory and application,2002,vol.(1):46-53

3.何颖,鹿蕾,赵争鸣.PID参数自整定方法概述.现代电子技术，2004, 24:32-34

4.Zhang M & Atherton D.P. Tuning of optimum PID controllers. Proceedings of IEE,1993,140:216-224

5.Schei T.S. Automatic tuning of PID controllers based on transfer function estimation. Automatica, 1994, vol.(2): 1983-1989

6.Hang C.C.& Sin K.K．An on-1ine auto-tuning method based on cross--correlation．IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1991, 38(6):428-437

7.Schei T.S. A method for closed loop automatic tuning of PID controllers. Automatica, 1992, vol.(1):587-591

8.Astrom K.J.& Hagglund T.Automatic tuning of simple regulators with specifications on phase and amplitude margins．Automatica，1984，20(5):645-651

继电保护整定计算需注意事项分析 篇5

自从改革开放以来, 我国逐渐步入经济强国阵列, 作为当前在国际上拥有庞大的工农业生产国家之一, 每年的生活以及工业生产上所需要的用电量是极其庞大的, 因此我国对于电网的建设一直较为重视, 相应的提高继电保护等也成为焦点问题。随着我国的快速发展, 作为电网建设中应用广泛的重要保护措施, 继电保护被得到了有关部门的充分重视。目前, 为了提升用电安全的可靠性, 相关部门针对继电保护做了相关分析, 在电力系统中一旦出现故障, 在继电保护不能及时到位的情况下, 一般会出现停电的现象, 此类停电一般范围大, 面积广, 严重影响了民众的生活与工作。举个例子, 停电对于交通来讲就具有致命的危险性, 因为其会造成红绿灯不能正常工作, 在事发突然, 交通指挥官不能及时抵达控制场面的情况下, 轻则导致交通混乱, 重则威胁民众安全。所以加强电网系统继电保护, 做好整定计算相关工作, 不仅保障了电路的安全性, 也是确保国家电网运行安全性与稳定性的重要措施。

2 继电保护在我国的重要地位

近年来, 随着电网系统成为民生焦点问题, 继电保护方面也得到了长足的重视。不管是相关理论的研究发展还是实践的科学应用都在也经历了革命性的突破, 从单一的线路与原件到现在的信息化与智能化发展, 整定计算已然成为一种趋势, 电力系统的运行一直在顺应时代而变化, 其主要需求与具体运行情况反应在电力系统网的运行中, 在合理的计算方式上, 不仅需要保护装置启动动作的时间和动作值等参数, 也需要一个合理有效的调试范围。这个范围需要相关调试者一遍又一遍的调试, 检修, 不断地尝试与改善, 在对电力系统实时变化作相应的检测与研究时, 通过对比与计算得到数据支持, 从而得到进一步有效的新型计算方法。在我国的现阶段, 电力需求仍然保持居高不下持续增长的地位, 这就意味着继电保护的整定计算依然需要得到切实有效的解决方式。在继电保护装置的配备先决条件中, 及时反映系统的异常, 切实排除故障, 满足不同情况下的运行需求显得尤为重要。

3 继电保护装置的主要作用

3.1 继电保护装置的定义

继电保护是指当电力系统本身或系统元件产生故障危及系统正常运行时, 能够及时发出跳闸指令与报警信号以保证电力系统安全的自动化设备, 我们把这种设备叫做继电保护装置。

3.2 继电保护基本原理

继电保护工作的基本原理是根据电力系统的电流与电压、电频等变化来进行记录与判断, 在过高或过低等异常情况时及时切断电路, 保障电路系统安全。

3.3 继电保护的整定计算

继电保护系统中的一项重要工作是继电保护整定计算。继电保护分为两个方面:一方面是电网线路保护, 另一方面是是电厂元件保护。在电网和电厂的保护时整定计算是定值, 但继电保护是对产生故障后的电路系统进行总结, 研究其变化规律。从而可以在研究对象的定值发生变化时及时反映并切断电路, 排除故障。整定计算工作是在继电保护装置的延伸, 通过整定计算, 不断地探索出新型的计算方法, 也针对新的问题进行总结研究, 随着电力系统运行的更替不断推陈出新, 研究出更适宜的方法。

3.4 继电保护装置整定计算的必要性

继电保护装置是电力系统中不可缺少的重要组成部分, 为保证电力系统运行的安全与稳定, 不仅需要合理配置继电保护装置, 正确的安装使用也尤为重要。在继电保护装置的选择时要注意保护定值的选择, 保障其速动性与灵敏性, 除此之外要考虑到继电保护装置本身的可靠性, 这些都需要我们做好电力系统的继电保护, 因此做好整定计算工作必不可少。

4 加强继电保护装置整定计算的措施办法

4.1 做好整定计算离不开对电力系统运行方式的了解

保障电力系统运行方式的不变是做好继电保护的先决条件。在整定计算中已经确定的定值需要适应电力系统的各种运行方式, 是不能频繁改动的, 因此在电力系统整定计算的实际操作过程中, 在各种运行方式的实施中要考虑到合理的安排定值, 根据运行方式的不同安排不同的计算量。从而减少整定计算的时间消耗与计算工程量。随着电网系统规模的不断扩大, 相应的电力系统的结构也在不断变化, 工作人员如何在繁复的运行系统结构中来根据情况选择最佳的计算方式, 保证整定计算的合理性。目前在继电保护的整定计算与软件编制方面对于相关人员来讲仍是不小的挑战。

4.2 传统计算方式的弊端与改善方法

继电保护装置在传统的计算方式上存有一定的弊端, 比如说整定计算的计算范围较大, 在整定值的计算中容易受到各方面因素的影响, 在实际的电网运行中受到运行方式多样性的限制等, 相对于传统的选择方法, 基于耦合度的整定计算不仅缩小了选择范围, 还可以较好的解决继电保护中运行方式的选择问题, 根据继电保护的定值对比来确定是否正确, 是否可以准确的发挥继电保护的价值。在运行方式的选择上, 既要考虑其多样性, 又要在经过仔细的对比分析与选择。

4.3 做好继电保护的整定计算的依据

正常的运行方式是继电保护整定计算的重要依据。要想使得运行方式稳定, 在整定计算工作中不可脱离于继电保护。在电网线路的选择上要尽量采用变压器中性点接地的运行方式, 以保证运行的基本稳定, 此外, 保障断路器的灵敏度对于跳闸前后的电路保护尤为重要。

5 继电保护整定计算需注意事项

5.1 继电保护整定计算方案的确定

在继电保护的整定计算中, 整定计算人员需要考虑实际情况, 根据现场实际运行状况来决定计算方案, 以保证变压器保护的功能与功效。尤为重要的是在针对系统保护方面, 选择合理的运行方式不仅起到保护系统发挥功能的作用, 也是对保护效果的良好改善。所以, 根据情况的不同, 电网整定计算的也会发生改变, 因此当出现阈值达到或超出设定范围的情况就需要及时进行调整, 通过重新计算和方案调试来达到运行需要。

5.2 继电保护整定计算的配合关系

在继电保护的电流计算时, 需要对相邻的保护装置进行灵敏度测试, 在短路计算时, 还需要将保护装置发挥作用的时间考虑在内, 通过精密的计算, 将电力系统在各个模块之间紧密协调, 合理利用其相互配合关系。

5.3 整定计算的危险点分析

在进行整定计算的相关数据中, 要考虑到继电保护的定值, 对于待检测线路的参数需要经过测试与多次验证, 以保证整定计算的合理性, 从而达到消除危险点, 维护电网安全的作用。

5.4 继电保护整定计算的故障计算方式

受到继电保护的电路系统在正常运行时, 线路发生非正常连接的情况下会发生短路现象, 短路情况下的电流的数据相比正常电流值要大, 此时其具体数值与电源和短路点的物理距离有关。在针对短路电流作计算时, 无论是计算公式还是图表形式, 都需要掌握三相短路电流的原因与异常情况分析, 此为整定计算的基本条件。

5.5 关于继电保护装置选择的措施办法

选择合适的继电保护装置对于电网的电路保护具有重要意义, 其中微型继电保护装置优势明显:1其生产便利, 安装与调试方法容易掌握;2节能高效, 功能强大;3产品性能好, 不易损害, 可长久利用;4具有良好的自检功能, 支持远程通讯等。

6 结论

通过上文可知, 继电保护的过程是一个完整的系统, 有其固有的流程, 在运行方式上需要各个部分的完美配合, 因此继电保护是电力系统最重要的环节, 而整定计算则是运行方式的重要环节之一。在实际操作中更需要在细节处仔细留意。随着社会的发展与科学技术的不断进步, 在整定计算的工作中必须不断的总结以往的措施办法, 从而不断改进和完善, 使得继电保护的整定计算工作更能以适应电力系统安全运行的需要。

摘要：日前, 随着我国社会经济的飞速发展和人民群众生活质量的不断提高, 人们开始逐渐把关注点放在民众生活的焦点问题上。尤其是在21世纪, 人们长久依赖电子信息技术带来的便利性, 作为生活第一发展要义的电力系统, 在电力的安全与继电保护方面尤为重要。继电保护装置作为电力系统重要组成部分, 在电力系统运行不正常或产生故障的情况下能及时发现问题, 快速切除故障因素, 及时消除不正常状况, 为电力系统长久运行的安全稳定起到了不可磨灭的作用。本文详细分析了我国电力事业供电系统中继电保护整定计算中存在的质量问题, 通过对具体情况进行的分析总结, 以及对运行方式的精准计算, 制定出最佳的参数数据等一系列措施保证电力系统运行的安全性与有效性。

关键词：继电保护,整定计算,注意事项

参考文献

[1]李玮, 尹刚志, 东立荣.继电保护整定计算中故障计算模型的选择和形成[J].华北电力技术, 2015, 05:25~28.

[2]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, 2015 (3) :106~110.

控制系统PID调节的分析与整定 篇6

PID调节又叫PID控制, 是比例 (Proportional) 、积分 (Integral) 、微分 (Differential) 进行控制的调节器简称, 主要针对控制对象来进行参数调节。PID控制器问世至今, 控制理论经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论3个阶段。虽然新的控制方法如神经网络、专家系统、鲁棒控制等得到了广泛的应用, 但由于PID原理简单、易于整定、适用性强, 目前仍是应用最广泛的基本控制方式。

Matlab是美国Math Works公司推出的一套高性能的数值计算和可视化软件, 集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体。针对传统PID控制的特点, 使用Matlab使得PID调节的仿真分析和参数整定更加简易、快捷、准确。

2. PID调节规律

PID调节器的微分方程为: , 式中u (t) 为PID调节器的输出信号, 用来送给受控对象;系统误差信号: 是系统的给定输入信号;c (t) 是系统的被控量。PID调节动态结构框图如下图所示, 图中信号为其对应量的拉氏变换。

PID调节器的传递函数为: , 可见PID控制通过Kp、TI和TD3个参量起作用。 (1) 当TD=0、TI=∞时, 则有Gc (s) =Kp, 为比例 (P) 调节器; (2) 当TI=∞时, 则有Gc (s) =Kp (1+TDs) , 为比例微分 (PD) 调节器, 作为校正器时, 它相当于超前校正器; (3) 当TD=∞时, 则有 , 为比例积分 (PI) 调节器, 作为校正器时, 它相当于滞后校正器;当Kp≠0、TD≠0、TI≠∞时, 则有 , 称为全PID调节器。

3. PID调节作用的Matlab仿真分析

使用Matlab软件可对PID三个参量的调节作用进行仿真分析。三个参量取值的不同, 就是比例、积分、微分作用强弱的变化。

1) 当TD=0、TI=∞、Kp=200~240时, 对系统阶跃给定响应的比例调节作用分析。随着Kp值的加大, 闭环系统的超调量加大, 系统响应速度加快。如下图所示。

2) 当Kp=200、TI=0.2~0.4时, 对系统阶跃给定响应的比例积分调节作用分析。随着TI值的加大, 闭环系统的超调量减小, 系统响应速度略微变慢。如下图所示。

3) 当Kp=200、TI=0.2、TD=100~700时, 对系统阶跃给定响应的比例微分调节分析。随着TD值的加大, 闭环系统的超调量增大, 但经曲线尖锐的起始上升段后响应速度有所变慢。如下图所示。

4. 基于Matlab的PID调节参数整定

常见PID调节器设计方法有:Ziegler-Nichols整定公式法 (动态特性参数法) ;Cohen-Coon整定公式法;最优控制法 (误差积分指标最优) ;稳定边界法。

稳定边界法又称临界曲线法, 是目前应用较广的一种控制器参数工程整定方法。这个方法基于系统的稳定性理论:系统闭环特征方程的根 (即闭环极点) 都在其复平面虚轴的左侧时, 闭环系统稳定;但闭环特征方程有纯虚根时, 系统的根轨迹与虚轴相交, 其响应等幅振荡, 系统临界稳定。当置PID调节器的TD=0与TI=∞时, 增加Kp值直至系统开始振荡, 此时系统闭环极点应在复平面的jω虚轴上, 确定系统闭环根轨迹与复平面jω轴交点, 求出交点的振荡角频率ωm及其对应的系统增益Km, 则其PID调节器参数整定计算公式如下表1所示。

Matlab给出函数zn02 () 来实现用稳定边界法整定公式计算系统P、PI、PID校正器的参数。例如, 已知一串级过程控制系统的主、副被控对象与副调节器的传递函数分别为:

利用函数zn02 () 求系统PI校正器参数的程序L6405.m如下:

在MATLAB命令窗口中看到用稳定边界法计算出P、PI、PID校正的参数分别为;

(1) P校正器:Gc1=Kp1=0.4682

(2) PI校正器:Kp2=0.5203;Ti2=32.4395

(3) PID校正器:Kp3=0.6861;Ti3=19.0821;Td3=4.7705

5. 结论

煤矿井下高低压保护定值整定分析 篇7

煤矿井下电网主要由高压防爆开关、低压馈电开关、电缆组成。由于煤矿环境恶劣, 电网经常发生短路、过负荷、漏电等故障, 因此《煤矿安全规程》中规定井下防爆开关一般应装设短路、过负荷、漏电保护装置。然而在实际使用中, 由于许多矿井技术人员不能很好地理解继电保护理论, 常常出现保护定值设置不当的情况, 导致保护误动或拒动, 从而影响矿井的安全生产。本文从保护理论出发, 分析正确整定井下高低压保护定值的方法。

1 高低压保护定值整定分析

1.1 三段式电流保护

对煤矿电网而言, 高压一般指10、6、3.3 kV电压等级, 低压一般指1 140、660 V及以下电压等级。根据电力系统的结构特征和运行要求, 电流保护可分为电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过流保护和反时限过流保护。电流速断保护也称作过流I段、短路保护, 限时电流速断保护也称作过流II段, 过流、过载保护也称作过流III段。一般终端线路只投入短路保护和过载保护, 而电源进出线需要上下级配合, 以防止越级跳闸, 因此需投入短路保护和后备保护, 一般不投入过载保护。由于煤矿井下低压电网线路覆盖范围有限, 电流保护一般仅投入短路保护及过载保护。以下线路上的保护配合主要针对井下高压电网[1,2,3]。

1.1.1 电流速断保护

电流速断保护作为本线路的主保护, 主要起保护本线路的作用, 其整定值按躲过线路末端短路故障时流过保护的最大短路电流整定。如果本开关所带设备为变压器, 可以对速断保护加一定的小延时动作, 以防止空载投入大型变压器时产生励磁涌流冲击, 使电流速断保护误动, 导致变压器投不上的情况发生。一般来说, 变压器容量在600 kV·A以上时就要加小延时, 小延时时间可设置为40～50 ms, 这样既能躲过变压器励磁涌流冲击, 又不至于对电流速断保护造成大的影响。

1.1.2 限时电流速断保护

当电流速断保护不能保护本线路的全长时, 需要作为后备的限时电流速断保护来切除本线路上电流速断保护以外的故障。限时电流速断保护定值整定原则: (1) 应在任何情况下都能保护本线路的全长, 并且有足够的灵敏性和最小的动作时限。 (2) 为了保证选择性, 限时电流速断保护定值的整定范围不能超过下一条线路电流速断保护的范围。 (3) 为了与相邻线路的电流速断保护配合, 限时电流速断保护与相邻线路的电流速断保护之间至少应有70 ms的动作时限差, 以保证下级开关动作后上级保护能顺利返回。

1.1.3 定时限过流保护

定时限过电流保护是指启动电流按照避开最大负荷电流整定的保护。在电网发生故障时, 定时限过流保护因电流增大而动作。在一般情况下, 它不仅能保护本线路的全长, 而且也能保护相邻线路的全长, 起到后备保护的作用。定时限过流保护的保护定值应与相邻线路的限时电流速断保护或过电流保护配合整定, 其动作时间整定原则: (1) 延时应为相邻线路限时速断保护延时的最大值加上时限差。 (2) 对于高压防爆开关, 其定时限过电流与相邻线路的电流限时速断保护之间至少应有70 ms的动作时限差。

1.1.4 反时限过流保护

定时限过流保护越靠近电源, 保护动作时限越长, 对切除故障不利。为了缩短Ⅲ段过流保护的动作时限, 第Ⅲ段可采用反时限过电流保护。采用反时限过电流保护时, 故障点越靠近电源, 流经保护的短路电流越大, 动作时间越短。反时限过流保护的电流整定值按躲过线路最大负荷电流来整定。反时限特性是指允许过电流通过的时间与其电流大小成反比, 即过电流值越大, 允许通过的时间越短, 而过电流值越小, 允许通过的时间越长。具有反时限特性的负载 (如一般电动机) 的过载保护宜采用反时限过流保护[1]。

目前保护器的反时限过流保护有一般反时限、非常反时限、极度反时限、长反时限4种。一般反时限过流保护公式:

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非常反时限过流保护公式:

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极度反时限过流保护公式:

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式中:t为电动机特性曲线上某点对应的时间值;Tp为定值表中的时间常数, 一般设为1, 也可根据具体特性曲线选择;I为曲线上某点的电流值;Ip为定值表中的门坎电流, 一般设为电动机的额定电流。

长反时限过流保护与非常反时限过流保护公式相同, 只是系数由13.5变为120。设过载电流倍数为i, 各种反时限过流保护动作时间参考值见表1。

1.2 电压保护

1.2.1 过电压保护

过电压保护的主要目的是防止用电设备长期处于严重过电压状态而受到损坏。过电压保护整定原则:一般不投跳闸, 如果要投跳闸, 不是所有设备的保护都投, 而是仅对允许过电压要求苛刻的设备才投;一定要设定延时, 以免电压瞬间波动引起不必要的告警;采用线电压判别方式, 过电压定值一般设为额定值的120%, 延时时间为5 s及以上。

1.2.2 低电压保护

按煤矿供电运行的相关规程要求, 带负荷回路的低电压保护应该投跳闸, 而电源线路的低电压保护不投跳闸。低电压保护一定要整定延时时间, 延时时间按躲开正常运行时的电压波动持续时间整定, 一般取0.5 s及以上。低电压保护的电压定值按躲过门口短路时的母线电压值整定, 一般取额定值的0.5～0.6倍。一般进线不设低电压保护。

1.3 选择性漏电保护

1.3.1 零序过压保护

零序过压保护主要用于在发生单线接地 (漏电) 时发出告警。零序过压保护整定原则:一定要设定1～10 s的延时, 以保证零序过压告警的可靠性;一般不投跳闸, 以免在发生单相接地故障时所有开关全部跳闸, 造成不必要的大面积停电现象。当发生线路接地故障时, 所有接到该线路上的开关都感应有零序电压, 所以零序电压保护没有选择性。

1.3.2 零序电流保护

(1) 高压零序电流保护

对于三相对称性很好、几乎不存在不平衡电流的线路, 零序电流定值按躲过本线路容性电流的2 (可靠系数) 倍整定, 实际应用中整定值与电缆参数有很大关系。由于实际整定值很难精确计算, 可以按经验值估算, 即每千米电缆线路零序电流整定值为0.5 A。电缆线路小于1 km时, 整定值可设定为0.5 A;电缆线路大于1 km时, 电缆线路每增加1 km, 整定值增加0.5 A。为了增加漏电保护的可靠性, 动作时间需加0.05 ms以上的延时。

零序过流保护可以投方向, 接地线路的零序电流由线路流向母线, 而非接地线路的零序电流则由母线流向线路, 故根据零序方向可以有效区分接地线路和非接地线路。但对于现场改造的保护, 如果零序互感器接线有误, 零序方向投入后将造成漏电拒动和误动, 故零序方向必须经过试验后才能投入。另外, 煤矿6 kV或10 kV供电系统在没有安装消弧线圈的情况下, 接地线路和非接地线路零序电流值相差较大, 不投入零序方向也可以正确区分, 所以建议不投入零序方向。

由于某出线接地时, 本变电所进线、上级变电所联络出线都会有较大的零序电流, 漏电保护都会动作, 故建议所有进线、联络出线、母联漏电保护均不投跳闸, 只有带负载的出线才投跳闸, 这样可避免因出线接地引起的连锁跳闸现象。

(2) 低压零序选漏保护

低压零序选漏原理与高压零序选漏原理相同, 然而在实际线路中, 由于低压线路电压等级低, 线路长度较高压线路也大幅缩短, 所以其单相接地时的零序电流远小于高压线路的零序电流。当线路电压等级为380 V时, 可设定零序电压为2 V, 零序电流为10 mA;线路电压等级为660 V时, 可设定零序电压为3 V, 零序电流为15 mA;线路电压等级为1 140 V时, 可设定零序电压为4 V, 零序电流为20 mA。实际整定时, 如果选漏动作频繁, 可根据需要适当提高整定值。

1.4 附加直流保护

1.4.1 高压附加直流保护

高压附加直流保护也称绝缘监视, 其原理:在双屏蔽电缆的屏蔽芯线与屏蔽地线之间的线路末端安装一个阻值固定的匹配电阻, 保护器通过测量取样电阻的阻值并与匹配电阻比较来判断线路状态。当回路电阻值大于1.5 kΩ时, 可判断线路处于绝缘开路状态;当绝缘电阻值小于3 kΩ时, 可判断线路处于绝缘短路状态。电缆绝缘监视保护需要电缆支持, 若动力电缆中没有绝缘监视线, 则无法实现该功能。

1.4.2 低压附加直流保护

(1) 总开关附加直流保护

总开关附加直流保护为所带分开关的后备漏电保护。一台变压器低压出线只能加一路直流电压作为后备漏电保护, 与分开关的零序漏电保护配合。为避免误动作, 动作时间一般要加100～300 ms的延时, 动作阻值一般设定为11 kΩ (660 V) 或20 kΩ (1 140 V) 。

总开关附加直流保护原理如图1所示。附加直流电压通过限流电阻、零序电压变换器、三相电抗器中心点加到线路上, 由于零序电压变换器、三相电抗器的线圈对于直流电源近似于短路, 当线路对地绝缘下降时, 直流电源通过限流电阻、接地电阻、保护器内采样电阻形成通路, 通过测量采样电阻上的电压即可测出线路的对地绝缘电阻。

(2) 分开关绝缘闭锁保护

分开关绝缘闭锁保护与总开关附加直流保护原理基本相同, 不同的是绝缘闭锁保护只有在切断电源后才能将附加直流电压加到线路上。当绝缘电阻小于22 (1+20%) kΩ (660 V) 或40 (1+20%) kΩ (1 140 V) 时, 保护器动作;当主电路绝缘阻值上升到闭锁值的1.5倍时, 自动解除漏电闭锁。

1.5 非电量保护

非电量保护一般指开关量保护, 通过开关量保护可将开关与外部传感器进行联锁。当风速或瓦斯传感器检测到参数超标后继电器动作, 如果风电闭锁、瓦斯闭锁保护已投入, 则保护器接收到开入量信息后即可跳开开关, 从而实现断电闭锁。投入风电、瓦斯闭锁保护时, 继电器动作有跳跃现象, 所以一定要加延时去抖, 延时时间一般设置为5～10 s。

2 三段式电流保护整定实例分析

三段式电流保护的主要优点是简单、可靠, 而且在一般情况下能够满足快速切除故障的要求, 因此在电网 (特别是中低压等级的电网) 中获得了广泛应用, 在一定程度上解决了煤矿井下电网越级跳闸的问题[4,5]。其缺点是直接受电网接线以及电力系统运行方式的影响, 而煤矿井下供电线路经常发生变化, 因此在实际应用中, 应根据线路变化及时调整定值, 以避免发生越级跳闸故障。下面以图2所示线路为例, 说明三段式电流保护的整定。

设开关1和开关3的额定电流为300 A, 开关2和开关4的额定电流为200 A, 经计算, 线路末端短路故障时流过保护的最大短路电流为1 400 A。

开关4短路整定倍数计算: (1.2～1.3) ×1 400÷200 = (8.4～9.1) , 其中1.2～1.3为可靠系数, 则开关4短路整定值可设定为9倍的额定电流值, 时限设定为0。

开关3限时速断保护与开关4速断保护配合, 保护范围不能超过开关4的保护范围。当开关4速断保护值整定为9倍额定电流值时, 开关3限时速断保护整定倍数计算: (1.1～1.2) ×9×200÷300 = (6.6～7.2) , 其中1.1～1.2为可靠系数, 则开关3限时速断值可设定为7倍的额定电流值, 时限设定为80 ms或以上。

开关1与开关2～6做定时限配合, 设开关2、3、5中定时限过电流设定值分别为400、600、500 A, 延时分别设定为150、160、170 ms。开关1定时限整定倍数计算:1.1×600÷300 =2.2, 其中1.1为可靠系数, 则开关1定时限整定值可设定为2.2倍的额定电流值, 延时时间设定为250 ms。

开关2直接带电动机负载, 负载额定电流为55 A。电动机反时限保护整定要求:在2倍电动机额定值的条件下, 保护的动作延时时间为5 s。电动机反时限保护整定步骤:

(1) 计算开关2的反时限保护定值:Ip=1.1In×55÷200=0.3In, 其中1.1为可靠系数, In为开关2的额定电流。

(2) 设置反时限特性:如果要求反时限特性较平缓, 可选择一般反时限;如果要求反时限特性较陡峭, 可选择非常反时限或极强反时限。这里设定为一般反时限。

(3) 设置反时限保护时间常数Tp:查询表1可知, 一般反时限在2倍Ip下的延时时间为10 s, 本文要求电动机的延时时间为5 s, 因此可设置Tp=5÷10=0.5。

3 结语

矿井安全供电关系着整个矿井的安全生产, 正确整定保护器定值对矿井安全供电影响很大。本文从继电保护原理出发, 分析了煤矿井下高低压各项保护整定值的设定, 给出了具体的设置方法, 基本覆盖了矿井正在使用的高低压综合保护器的全部保护功能, 并对三段式电流保护整定进行了实例分析。

摘要：针对矿井供电网络常因保护定值设置不当导致保护误动或拒动的问题, 阐述了煤矿井下高低压保护中三段式电流保护、电压保护、选择性漏电保护、附加直流保护、非电量保护的原理及具体的整定方法, 并给出了三段式电流保护整定的实例分析。

关键词：煤矿,防爆开关,继电保护,高低压保护,保护整定,三段式电流保护

参考文献

[1]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].2版.北京:中国电力出版社, 2002.

[2]顾永辉, 范廷瓒.煤矿电工手册 (修订本) 第二分册矿井供电 (上) [M].北京:煤炭工业出版社, 1999.

[3]许正亚.变压器及中低压网络数字式保护[M].北京:中国水利水电出版社, 2004.

[4]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].3版.北京:中国电力出版社, 2005.

整定分析 篇8

关键词：继电保护,危险点分析,定值整定

0 引言

如果把继电保护装置比作武器, 那么保护定值就是瞄准系统, 配置再好的武器也须有精准的瞄准系统来配合, 否则都不能发挥其应有的作用和功能。在电力系统安全稳定运行中, 继电保护装置是非常重要的, 而对保护定值设置的正确优化更是至关重要。

继电保护与安全自动装置是电力系统中的一个重要组成部分, 对整个电力系统的安全稳定运行起着非常重要的作用, 而继电保护整定计算是继电保护工作中一项重要内容。近年来, 电力系统继电保护技术的快速发展, 尤其是新型微机继电保护装置的广泛应用, 在很大程度上方便了工作人员进行现场运行和维护。但当前, 在我们县级电网保护装置运行中, 由于定值整定计算存在问题而导致保护装置误动、拒动现象时有发生, 这给电网安全稳定运行带来了很大隐患。

虽然继电保护定值整定计算不属于生产一线工作, 但是同样可以对比现场工作开展危险点分析和控制。危险点分析的方法有很多, 常用的是从继电保护定值问题的外在表现来判断。这种分析方法主要存在2个方面的问题:首先, 没有准确分析和判断危险点的位置;其次, 没有对出现危险点的位置等作出合理回应、提出防控措施。所以, 针对这2个问题开展工作, 确保计算人员正确整定与现场操作人员正确执行, 可以有效预防继电保护带来的安全隐患。

1 继电保护整定计算方面误整定原因分析及预控措施

(1) 整定前准备时间不足。前期准备对于整体继电整定具有重要意义, 相关的作业规程和作业标准中对于整定前的准备工作有明确规定:当设备功率达到或者超过10 kV时, 必须在设备运行前一个月时间内将详细的设备设计图纸、参数以及各种保护装置的资料交予相关继电保护单位, 使其在设备运行前有足够的时间进行设备的标定和调整。但是, 在实际工作中, 由于时间问题, 相关的参数、资料和设计图纸常常并未及时送达相关部门, 使得设备安装好之后就直接进行输送电工作, 没有进行合理整定, 导致继电保护出现问题。

(2) 整定计算所需的基础资料收集不全面。现场收集的资料包括工程的相关图纸、设备参数 (应实测有关参数并提供实测报告) 。其中, 图纸部分包括电气一次接线图、保护二次接线部分和线路施工图;设备参数包括站内变压器的一次设备参数、线路参数及所带负荷情况、被保护设备所属的CT变比及PT变比、与现场保护装置对应的技术和使用说明书 (包括保护程序清单、定值清单) 。35 kV及以下工程涉及的图纸、软件版本、保护装置说明书、定值清单等基础资料应提前一个月送达调度所。如果参数收集不全面或不及时, 将会直接影响保护定值整定的准确性。因此, 保护整定计算人员应该建立详细的管辖设备的动态台账, 根据要求及实际情况进行定期的校核工作。

(3) 整定计算前运行方式选择失误。当前期的整定准备工作结束之后, 就需要进入具体的系统运行阶段, 在这一阶段中, 由于整定计算前运行方式选择失误导致的一系列问题就会出现。这在继电保护过程中是一个普遍现象, 例如, 在继电保护装置的设计中, 需将变压器中性点接地运行, 且在没有特殊规定的情况下, 决定变压器绝缘性能时应首先考虑改善零序电流保护性能, 那么, 如果在运行方式方面选择错误, 变压器将起不到变压效果, 从而导致一系列安全隐患。因此, 在继电保护设备的调整方面一定要严格, 这样做不仅是对电力系统整体工程负责, 也是社会稳定发展的一种保障。最好在不影响保护效果的前提下确定整定计算用的运行方式, 一般以系统常见运行方式为依据。如果没考虑到特殊运行方式或者重要负荷的特性及要求, 往往会造成整定上的漏洞, 形成误整定, 进而导致设备频繁跳闸甚至烧损事故的发生。因此, 这就要求保护整定计算人员在整定计算前尽可能考虑周全, 包括设备的保护配置与选型问题、系统结构和运行问题、运行方式的合理选择和安排问题等, 在综合考虑后编写整定方案并进行整定计算, 以防止误整定的发生。

(4) 对保护装置原理和相关技术规程没有熟练掌握。如今继电保护厂家众多, 不同厂家生产的不同保护装置保护原理各异, 而同一厂家不同版本程序的保护装置也存在许多差异。同时, 保护装置厂家在说明书的编制上往往滞后于对装置的改进, 现场到货的装置软件有时版本会高于说明书, 这就导致整定计算人员依据装置说明书整定而出错。为减少这方面问题带来的误整定后果, 整定计算人员应积极与厂家做好沟通工作。还有这样的情况:整定计算人员对主变差动保护装置的各侧电流变换原理不清楚, 对线路距离保护的“不对称故障相继速动”等功能理解不深, 结果导致定值计算结果不合理或保护效果不佳, 这就需要对有关人员加强培训。

(5) 定值通知单不能及时送达定值下发单位。特别是出现个别项目有调整, 或者超出整定范围, 或者软件版本不对应, 或者线路电压抽取相别不一致等情况时, 定值执行人若没有及时与整定计算人员沟通, 就会留下安全隐患, 所以加强沟通十分重要。

2 定值通知单现场执行错误原因分析及预控措施

(1) 准备工作不充分和凭经验盲目执行。运行人员现场执行定值通知单时, 单凭工作经验盲目整定, 未发现定值清单项目、装置型号、软件版本号、CT及PT变比不符的情况, 引发不必要的一次设备停电或保护退出, 就会直接造成保护误整定。为此, 维护人员在接到定值通知单后, 应先初步核查通知单与实际设备是否相符, 是否有相关人员的签字等情况。工作人员在现场执行定值通知单时应按保护装置的运行规程严格进行。

(2) 现场工作监护不到位导致违章作业。现场工作人员根据下发的定值通知单调整定定值前应先和调度员核对无误, 再进行现场调整, 而且需一人调整, 另一人监护其执行。如果现场不按上述方法执行, 则很容易造成误整或漏整。

(3) 试验工作流程执行不彻底。有些保护试验工作中, 当试验设备不满足大启动电流器的启动电流时需将定值调小, 但试验结束后仍需把定值调制回相应的大小。如果工作人员忘记恢复和核对运行定值, 就会造成现场误整定。因此, 为避免出现上述情况, 在试验结束后应按最新定值通知单的定值在装置上调整。

(4) 工作人员责任心差。有些工作人员不按工作流程办事, 例如需现场打印定值核对的却不打印, 只检查面板显示的定值;核对定值单时, 只核对定值项目而不核对保护软压板的投退情况等。所以即使在装置上把定值调整好, 但如没投在软压板上就等于定值没起作用, 这也是造成现场误整定的直接原因。所以, 必须培养一支业务素质高、技术相对稳定的继电保护队伍。

(5) 保护定值整定管理脱节。从保护定值整定计算到现场执行然后再到反馈, 每一个环节都不可缺少。不管哪个环节出问题, 都会造成误整定事故。因此, 工作人员到现场执行定值通知单完毕后, 应如实填写定值回执单, 并及时反馈给调度保护整定管理部门, 以保证流程的完整性, 从而避免错误的重复发生。所以, 将保护定值计算及执行过程纳入闭环管理是必要和必须的, 这样能从总体上杜绝继电保护误整定。

3 结语

继电保护定值整定的全过程是一个系统工作, 非一方能完成, 需要多个部门的配合协调。保护定值的差错是看不见、摸不着的, 且正常运行时不会表现出来, 只有在电网或设备异常、事故等情况下其才会显现出来, 所以必须对继电保护整定全过程采取预控措施。这就要求保护定值计算人员、执行人员、调度员提高对定值重要性的认识, 增强预防定值差错造成事故的主动性和前瞻性, 消除定值整定全过程中的危险点, 以实现电网安全运行可控、在控的目标。

参考文献

[1]许建安, 王风华.电力系统继电保护整定计算.北京:中国水利水电出版社, 2007

整定分析 篇9

关键词：安全阀 检测 整定压力偏差

1. 安全阀的整定压力

安全阀的整体压力设计、制造、使用、定期校验和管理都制定了相关标准和法规。结构设计包括阀体结构、密封结构、阀座结构、阀瓣结构、背压平衡结构、紧急提升机构；性能设计包括阀门喷嘴、弹簧以及被保护系统的优化组合设计。如何使安全阀的综合性能达到标准是设计人员的首先原则。有较长的使用寿命（包括维修后的寿命）。由于安全阀使用的介质繁多，总体可归纳为三种状态，即蒸汽、气态和液体（临界状态是一种特例）。

2. 安全阀整定压力偏差的处理对安全法的影响，存在哪些方面的安全隐患

安全阀是防止设备在运行中超压，避免引起设备重大恶性事故的重要安全部件。近日，国家电监会下发了《关于电站安全阀整定压力偏差有关情况的通报》（以下简称《通报》）指出：在对全国范围内的90多台电站锅炉约800只在役弹簧安全阀进行的校验调整中，发现大部分安全阀整定压力偏差不符合要求，存在超期校验和运行中随意提高整定压力等问题，存在着极为严重的安全隐患。

安全阀的主要性能指标包括整定压力、排放压力、回座压力、启闭压差、整定压力偏差等动作性能指标，用密封试验压力和允许泄漏率来表示的密封性能指标。不同的标准或规范对安全阀的性能要求有不同的要求和规定①设计的产品必须满足用户实际使用的所有要求。②保证实际使用的前提下，所设计的产品应是最经济的（如选型、用材等方面）。③如何使安全阀的综合性能达到标准是设计人员的首先原则。④尽可能多地对设计产品做型式试验，以获取性能参数作为设计依据。⑤正确设计弹簧的刚度，以便内部零件结构的匹配更合理，设计的产品便于装拆和维修。⑥有较长的使用寿命（包括维修后的寿命）。

3.安全阀整定压力安全隐患解决方案

3.1.安全阀每年至少应校验一次，检验的项目为整定压力、回座压力和密封性等。安全阀的校验一般应在锅炉运行状态下进行。如现场校验困难或对安全阀进行修理后，可在安全阀校验台上进行。此时只对安全阀进行整定压力调整和密封性试验。此条规定在执行中有很大困难。校验台上的校验介质一般为空气或氮气，温度为常温，与安全阀实际使用中的介质、介质温度和介质流量有很大差异，所以其整定压力和回座压力与实际开启压力和回座压力有偏差。但如选择现场校验，由于使用过的安全阀都需要修理，现场维修困难。即便是新阀校验，由于安全阀与压力表不在同一位置，锅炉升降压需一定时间，检验员要一个一个单位地校验，很不现实。

3.2.如现行的安全阀应同锅炉、压力容器及受压设备管道一样，采取制造许可证制度，对安全阀进行出厂监检。监检项目包括壳体强度、开启压力、排放压力、回座压力（或启闭压差）、密封性、额定排量、开启高度、机械性能等，并出具监检证书。而对新安装安全阀和在用的安全阀，应以校验台校验为主，只校验其整定压力和密封性。整定压力与实际开启压力的偏差用修正值修正。

全启式安全阀在开启过程中，能在压力升高到比整定压力不大的数值时，阀瓣急速开启到规定的开启高度，适用于气体介质的场合。这是因为气体介质在排放时伴随着很大的体积膨胀，需要一个急速开启的动作来保证压力在升高不多的情况下迅速释放介质。而对于液體介质来说，安全阀突然迅速地开启和关闭都会引起系统内压力很大的波动，甚至造成水击，会对系统产生不利影响。微启安全阀的开启高度与压力超过整定压力的大小成比例，适用于流体介质的场合。因为其开启和关闭过程比较平稳，不致引起系统内压力产生很大波动。

高度重视，加强管理各单位要高度重视安全阀整定压力偏差问题和调整校验工作，将其作为安全生产治理和隐患排查治理的重要内容，切实落实安全责任，认真采取有效措施，提高警惕，加强管理，坚决防止由此引发的安全生产事故。

3.3.建章立制，重在长效各单位要结合自身实际，制定、修订相关管理制度和技术规程，不断规范和完善安全阀校验工作；逐步建立长效机制，根据国家有关技术标准（《蒸汽锅炉安全技术监察规程》、《电站安全阀应用导则》（DL/T959-2005））要求，每年对在役电站的锅炉安全阀至少校验一次，对各类压力容器的安全阀至少进行一次排放试验或在线校验，对校验合格的安全阀加锁或加铅封，并在锅炉技术登记薄或压力容器技术档案中记录加强电站锅炉安全阀的管理。要严格落实安全生产责任制，建立健全规章制度，定期开展安全阀校验工作。安全阀校验后应及时铅封，避免运行中随意提高安全阀整定压力。

4.安全阀检测整定压力标准进行设计制造

电站安全阀的公称压力表示电站安全阀在常温状态下的最高许用压力，高温设备用的电站安全阀不应考虑高温下材料许用应力的降低。电站安全阀检测整定压力标准进行设计制造的。

安全阀在规定的工作压力范围内，可以通过旋转调整螺杆，改变弹簧预紧压缩量来对开启压力进行调整。若开启压力偏高，则按逆时针方向旋松之。当调整到所需要的开启压力后，将锁紧螺母拧紧，装上罩帽。介质种类改变，特别是从液相变为气相时，开启压力常有所变化。工作温度提高时，开启压力则有所降低。。每一次调整时，调节圈转动的幅度不宜过大（一般在 5 齿以内）。故用户一般需要根据实际工作条件重新加以调整。然后重新加以铅封。

开启压力：也叫整定压力，是电站安全阀阀瓣在运行条件下开始升起时的介质压力。

排放压力：阀瓣达到规定开启高度时进口侧的压力。

回座压力：电站安全阀排放后，阀瓣重新压紧阀座，介质停止排出时的进口压力。回座压力是表征电站安全阀使用品质的一个重要参数，一般要求它至少为工作压力的80%，上限以不产生阀瓣频繁跳动为宜。

参考文献：

[1]郭崇志，梁寒雨. 安全阀在线检测新技术研究[J]. 石油机械. 2012（8）12

[2]张梁. 锅炉安全阀常见的几种故障分析[J]. 甘肃科技. 2012（9）52

[3]郭崇志，苏杭. 安全阀阀芯传感器及其数据采集系统[J]. 微计算机信息. 2011（8）15

整定分析 篇10

高压电动机是现代社会生产中最主要的动力设备,特别是电力、矿冶、石油、化工、水利等国民经济支柱行业。目前,在电力和其它工矿企业,电动机的保护装置普遍采用微机综合保护装置作为其保护元件。与原电磁型电动机保护相比,现在微机型电动机保护除了原有的差动保护、速断保护、接地保护、过负荷、低电压保护外,还新增了负序保护、电动机反时限过热保护、堵转保护等。有些原有保护也较原电磁型继电器在功能上有了扩展,如何更好地对这些保护进行整定,使其更好地保护电动机,显得越来越重要。

2 电动机微机保护几种新增保护功能的整定原则分析

2.1 电流速断保护

电流速断保护仍按躲过电动机启动电流的原则整定,并考虑一定的可靠系数。对电动机微机保护的可靠系数,可以比电磁型小一些,一般取1.2~1.3。电动机启动电流应由实测取得,按负载性质不同,一般启动电流在6~10倍电机额定电流之间[1]。

但部分微机保护的电流速断是通过测量电动机的正序电流实现的,如果微机速断保护由正序电流实现,则其定值计算及灵敏系数的校验方法与常规保护不同。其方法如下。

(1)启动值I1dz

式中:I1dz为正序电流保护整定值;KK为可靠系数,取1.2~1.3;Iqd为电动机启动电流。

(2)动作时间t1

对于采用断路器控制的电动机,选择瞬时动作,即t1=0;对于F-C控制的电动机,由于短路故障由熔断器切除,而非接触器切除,应整定带一定的延时,一般取t1=0.3s。

(3)灵敏度校验

根据规程规定,电动机的电流速断保护应保证在最小运行方式下,保护安装处两相短路时的灵敏系数大于2。由于保护单元是通过测量正序电流实现的,根据序电流概念以及同一地点两相短路电流与三相短路电流的关系,得出灵敏度校验公式如下:

式中I1(.2)dmin为最小运行方式下,保护安装处两相短路时的正序电流;Id(.3)min为最小运行方式下,保护安装处三相短路电流。

2.2 负序保护

负序保护一般为反时限特性,用负序保护作为电源断相、单相接地、两相短路的保护。负序保护定值一般按电机在额定电流运行时,发生断相产生的负序电流使负序保护可靠动作来整定;同时负序保护还需考虑躲过CT二次回路断线故障,综合以上两种情况,负序电流通常整定为0.8倍电机额定电流即可。保护动作时间应躲过电动机外部两相或单相短路(对大电流接地系统)的动作时间[1]。整定计算具体过程如下。

(1)躲过CT二次回路断线

已知CT二次回路断线时,相当于在继电器中产生了一个0.577倍电动机负荷电流的负序电流,故启动值应为:

式中:I2.dz为负序整定电流;Kk为可靠系数,取1.2;IN为电机额定电流。

(2)在正常运行时发生断相有足够的灵敏度

已知电动机正常运行时发生断相,将产生电动机负荷电流约90%的负序电流,因此,为保证断相时负序保护可靠动作,负序电流保护启动值应为:

综合以上两式,负序电流启动值的整定范围为:

式中:I2.dz为负序电流保护整定值;IN为电机额定电流;Kk为可靠系数,取1.2;KLM为灵敏系数,取1.1。

(3)动作时间τ2

负序电流保护的反时限特性如下:

式中:t为反时限实际动作时间;I2为实际流入继电器的负序电流;I2.dz为负序电流启动值;τ2为实际流入继电器的负序电流I2为整定值I2.dz时的动作时间。

由于负序电流保护的动作时间t必须躲过外部两相短路时后备保护的动作时间。设电动机所在母线后备保护的动作时间为t′,则τ2可整定为:

式中:Δt为时间级差,取0.5s;Iwb为外部两相短路切除时段内流过电机的反馈负序电流。

应注意的是,有一些型号的综合保护装置的负序电流保护单元的反时限特性已由厂家固定,不能随意整定。对于此类保护装置应根据厂家提供的反时限特性曲线进行校验,校验仍不满足选择性要求的电动机,则宜将负序保护单元退出。

2.3 接地保护

接地保护作为保护电机及电缆单相接地时的保护。对大电流接地系统有专用零序TA时,单相接地电流整定值可以按躲过电机启动时的最大零序不平衡电流来整定。对于三相TA收尾来产生零序电流时,为了防止TA二次回路断线时,保护误动作,也可按躲一相断线时的电流来整定。动作时间一般可取0.3~0.5s。对电机启动时的最大零序不平衡电流最好实测,根据运行经验,一般可按0.2~0.4倍电机额定电流之间来整定,这样整定能最大限度地保护电机内部中性点附近单相接地。

对小电流接地系统的接地保护,如果只有零序电流而不判断零序电流方向作为零序保护的故障量,一般按躲开外部接地时电动机送出的三相稳态电容电流值来整定,对电机电容电流应实测。对于判断零序功率方向的零序保护,按其具体动作原理进行整定。

2.4 电动机反时限过热保护

过热是引起电动机损坏的重要原因,特别是转子因负序电流产生的过热。一般保护厂家的电动机反时限电流与时间关系,按式t=τ/[K1(I1/In)2+K2/(I2/In)2-1.052]来设计,其中:τ为电动机的发热时间常数,应由电动机厂家提供,但由于国内电机厂家对电动机研究水平的限制,此参数一般很难提供[2]。一般可按电动机允许连续启动2次来近似整定τ值。K1为正序发热系数,有的厂家在启动时K1取0.03,启动后K1取1;有的厂家在启动时K1取0.5,启动后K1取1。K2为负序发热系数,一般可取6。

2.5 电动机堵转保护

电动机堵转保护可防止电机堵转,一般厂家的堵转保护原理同过流保护原理。

也有部分厂家用电动机转速开关和相电流构成。此时动作时间以躲开电动机从启动到速度开关变位的时间,动作电流以躲开电动机正常允许的最大负荷电流,这样可以防止转速开关误动引起堵转保护动作。

2.6 低电压保护

低电压保护是为了保证重要电动机的可靠自启动成功,切除部分不重要的电动机,并防止不允许自启动的电动机自启动。一般来说,电厂低电压保护用母线电压互感器(TV)的低电压保护来跳各台电机,其好处是TV低电压保护在一次、二次保险断线时,可以闭锁低电压保护。而一般电动机的低电压保护在TV保险断线时,很少有闭锁低电压保护的功能。次要电动机及不需要自启动的电动机,一般低电压保护动作定值在60%~75%额定电压之间,其动作时间一般取0.5s;重要的电动机的低电压保护动作定值,一般在45%~55%额定电压之间,动作时间一般取9s[3]。

2.7 定时限过负荷保护

定时限过负荷保护应躲过电动机允许长期正常运行的最大负荷电流;动作时间可取电动机最大启动时间。

2.8 反时限过负荷保护

反时限过负荷保护按反时限公式,以躲过电动机启动时的启动电流和时间来整定。

2.9 电动机差动保护

按继电保护和安全自动装置技术规程的要求,容量大于2000kW的异步电动机和主保护灵敏度检验不合格的异步电动机,要加装电动机差动保护,国外的电动机保护,一般采用变压器保护代替,因此,差动保护装置内部有较完整的电动机后备保护。而国内保护厂家为电动机差动保护做专用的差动保护,差动保护装置内部无电动机后备保护,需与电动机综合保护配合,共同构成大型电动机的全套保护。

国内外的差动保护,现在一般都采用比率制动原理的差动保护。差动门坎整定值,应躲过电动机最大负荷情况下的不平衡电流,一般为0.3~0.5倍额定电流。差动拐点整定值,可取1.0~1.1倍额定电流。差动速断整定值应躲过电动机启动电流情况下产生的最大二次不平衡电流,一般取最大启动电流,常为6~8倍额定电流。额定电流整定取电动机额定工作时二次电流。一般比率制动系数K可取0.3~0.6。

以上只是对电动机的几种常用保护功能的整定原则进行了简单的分析,对于具体的保护装置,还要根据其保护原理,对一些参数进行整定。

3 结语

电动机微机综合保护装置已越来越得到普遍应用,其定值整定是否合理,直接影响到装置的应用效果和被保护对象的安全运行,需要用户在使用时认真仔细考虑。以上探讨了微机型电动机的几种常用和新增保护的整定方法,按以上整定方法对微机电动机保护实行整定后,经实际工程证实效果明显,保护正确动作,没有出现过微机电动机保护误动或拒动的现象。

摘要：对一些常用的电动机微机保护功能的整定方法进行分析和探讨,总结了各种整定方法的特点和适用情况,一方面可以充分利用保护功能,另一方面也可积极有效防止保护设备拒动和误动。

关键词：电动机,微机,保护,整定

参考文献

[1]能源部西北电力设计院.电力工程电气设计手册[M].北京:水利电力出版社,1991.

[2]李力,艾德胜,孟宪民,等.微机型电动机保护装置通用技术条件[M].北京:中国电力出版社,2001.