范文高壓輸電線路距離保護的保護配置及其整定計算

1、目 錄第一章 緒論11.1距離保護的基本概念11.2選題背景11.3選題意義21.4論文所做工作2第二章 阻抗繼電器及其接線方式42.1引言42.2構(gòu)成阻抗繼電器的基本原則42.3利用復(fù)數(shù)平面分析圓或直線特性阻抗繼電器52.4對接線方式的基本要求82.6接地短路阻抗繼電器的接線方式92.7小結(jié)10第三章 距離保護的整定原則及優(yōu)化方法123.1引言123.2三段式相間距離保護的整定原則123.3三段式接地線路距離保護的優(yōu)化方法163.4小結(jié)18第四章 距離保護的保護配置及實例計算194.1 引言194.2 距離保護框圖194.3 電力系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響與閉鎖措施214.4 實例計算22高壓

2、輸電線路距離保護的保護配置及其整定計算專業(yè)：電氣工程及其自動化 學號：7022812009 學生姓名：袁樂華 指導(dǎo)教師：黃燦英摘要：距離保護是利用短路時電壓、電流的變化特征，通過測量故障阻抗來確定故障所處范圍的一種保護，故其保護區(qū)穩(wěn)定，靈敏度高，能夠在高壓及超高壓輸電線路中廣泛應(yīng)用，則距離保護的正確整定是保證該保護正確動作的前提。 本論文就是基于這樣的前提對高壓輸電線路三段式相間距離保護和三段式接地距離保護的整定進行研究和計算。首先，通過對阻抗繼電器的深入研究，了解其原理及工作特性，從而對距離保護實現(xiàn)保護配置，得出距離保護的邏輯框圖；其次，論述了三段式相間距離保護整定原則，并針對三段式零序距離

3、保護現(xiàn)有整定原則的缺陷，提出了優(yōu)化方案；最后，通過江西省220KV的清江變電站中具有典型特性的豐江線進行距離保護的整定計算，驗證文中所用整定原則的正確性。理論計算結(jié)果表明：文中所用原則能夠滿足繼電保護的“四性”要求。關(guān)鍵詞：距離保護，阻抗繼電器，保護配置，整定計算，優(yōu)化計算0The protection disposition and the installation computation of the high pressure transmission line distance protectionAbstract：Distance protection is uses the sho

4、rt circuit the voltage, the electric current change characteristic, determines the breakdown location scope through the survey breakdown impedance one kind of protection, therefore its protectorate is stable, the sensitivity is high, can in the high pressure and in the ultrahigh voltage transmission

5、 line the widespread application, is guarantees this protection correct movement from the protection correct installation the premise. the present paper is conducts the research and the computation based on such premise to the high pressure transmission line triad interaction from the protection and

6、 the triad touchdown distance protection installation. First, through to impedance relay's deep research, understands its principle and the operational factor, thus to realizes the protection disposition from the protection, obtains is away from the protection the functional block diagram; Next,

7、 elaborated the triadic interaction to be away from the protection installation principle, Finally, has the typical characteristic abundant river line through in the JiangXi Province 200KV QingJiang transformer substation to carry on is away from the protection the installation computation, confirms

8、 in the article to use the installation principle the accuracy. The theoretical calculation result indicated: In the article uses the principle to be able to satisfy the relay protection “four nature” the request.Keywords: Distance protection，Impedance relay， The protection disposes ，Installation co

9、mputation，Optimized computation第一章 緒論1.1距離保護的基本概念電流保護的主要優(yōu)點是簡單、經(jīng)濟及工作可靠。但是由于這種保護整定值的選擇、保護范圍以及靈敏系數(shù)等方面都直接受電網(wǎng)接線方式及系統(tǒng)運行方式的影響，所以，在35千伏及以上電壓的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，它們都很難滿足選擇性、靈敏性以及快速切除故障的要求。為此，就必須采用性能更加完善的保護裝置。距離保護就是適應(yīng)這種要求的一種保護原理。圖1.1 距離保護的作用原理（a）網(wǎng)絡(luò)接線 （b）時限特性距離保護是反應(yīng)故障點至保護安裝地點之間的距離（或阻抗）繼電器，它可根據(jù)其端子上所加的電壓和電流測知保護安裝處至短路點間的阻抗值，此阻

10、抗稱為繼電器的測量阻抗。當短路點距保護安裝處近時，其測量阻抗小，動作時間短；當短路點距安裝處遠時，其測量阻抗增大，動作時間增長，這樣就保證了保護有選擇性地切除故障線路。如圖1.1所示，當d點短路時，保護1測量的阻抗是，保護2測量的阻抗是。由于保護1距短路點較近，保護2距短路點較遠，所以保護1的動作時間可以作到比保護2的動作時間短。這樣，故障將由保護1切除，而保護2不致誤動作。這種選擇性的配合，是靠適當?shù)剡x擇各個保護的整定值和動作時限來完成的。1.2選題背景隨著用電負荷逐年增長，電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)日趨復(fù)雜多樣，長短線路相互聯(lián)結(jié)和復(fù)雜環(huán)網(wǎng)及同桿并架多回線將大量出現(xiàn)，這樣一旦出現(xiàn)故障，將會威脅到整個電

11、網(wǎng)的供電安全。繼電保護系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中必不可少的重要子系統(tǒng)。它承擔著斷開故障元件和保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的任務(wù)。它的基本任務(wù)是：（1）當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，迅速地有選擇地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，保證系統(tǒng)的其余部分快速恢復(fù)正常運行。（2）當發(fā)生不正常工作情況時，快速地有選擇地發(fā)出報警信號，由運行人員手工切除那些繼續(xù)運行會引起故障的電氣設(shè)備?？梢姡^電保護對保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行，阻止故障的擴大和事故的發(fā)生發(fā)揮著極其重要的作用。因此，合理配置繼電保護裝置，提高整定和校核工作的快速性和準確性，以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求具有十分重要的意義。本課題主要針對高壓輸電線路，對其進行距離

12、保護并整定距離保護的配置。距離保護可以應(yīng)用在任何結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運行方式多變的電力系統(tǒng)中，能有選擇地、較快地切除相間短路故障，它是反應(yīng)故障點至保護安裝地點之間的距離(或阻抗)，并根據(jù)距離的遠近而確定動作時間的一種保護裝置。該裝置的主要元件為距離（阻抗）繼電器，它可根據(jù)其端子上所加的電壓和測知保護安裝處至短路點間的阻抗值，此阻抗稱為繼電器的測量阻抗。當短路點距保護安裝處近時，其測量阻抗小，動作時間短;當短路距保護安裝處遠時，其測量阻抗增大，動作時間增長，這樣就保證了保護有選擇性地切除故障線路。在35KV及以上的電壓的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，電流、電壓保護很難滿足選擇性、靈敏性以及快速切除故障的要求。為此，就必須采

13、用性能更加完善的保護裝置。距離保護就是適應(yīng)這種要求的一種保護原理。要整定高壓輸電線路距離保護的保護配置，首先要根據(jù)高壓輸電線路的特點確定其方案，其次就是要對其進行整定計算，合理化的保護整定計算對提高保護裝置運行的可靠性具有重要作用，保護裝置的靈敏性、選擇性和速動性要靠整定計算獲得合理保護定值來保證。在電力生產(chǎn)運行和電力工程設(shè)計工作中，繼電保護整定計算是一項必不可少的內(nèi)容。通過計算，不但能選擇和論證繼電保護的配置及造型的正確性，還能使全系統(tǒng)各種繼電保護有機協(xié)調(diào)地布置，正確地發(fā)揮作用。1.3選題意義必須注意，任何一種保護裝置的性能都是有限的，即任何一種保護裝置對電力系統(tǒng)的適應(yīng)能力都是有限的。當電力

14、系統(tǒng)的要求超出該種保護裝置所能承擔的最大變化限度時，該保護裝置便不能完成保護任務(wù)。從繼電保護所提出的基本要求來評價距離保護，可以作出如下幾個主要結(jié)論：(1)根據(jù)距離保護的工作原理，它可以在多電源的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中保證動作的選擇性。(2)距離段是瞬時動作的，但是它只能保護線路全長80%85%。因此，兩端合起來就使得在30%40%的線路長度內(nèi)故障，不能從兩端瞬時切除，在一端須經(jīng)0.5s的延時才能切除。在220KV及以上電壓的網(wǎng)絡(luò)中,有時候這不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的要求.因而,不能作為主保護來應(yīng)用。(3)由于阻抗繼電器同時反應(yīng)于電壓的降低和電流的增大而動作。因此，距離保護較電流、電壓保護具有較高的靈敏度

15、。此外，距離段的保護范圍不受系統(tǒng)運行方式變化的影響，其他兩段受的影響也比較小，因此，保護范圍比較穩(wěn)定。(4)由于距離保護中采用了復(fù)雜的阻抗繼電器和大量的輔助繼電器，再加上各種必要的閉鎖裝置，因此，接線復(fù)雜，可靠性比電流保護低，這也是它的主要缺點。除了保護裝置性能的局限性之外，在整定計算中，繼電保護整定計算既有自身的整定問題，也有繼電保護的配置與造型問題，還有電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行問題。因此，整定計算要綜合、辯證、統(tǒng)一的運用。1.4論文所做工作綜上分析，有必要對高壓輸電線路距離保護整定進行優(yōu)化，以更好地滿足高壓輸電線路繼電保護的“四性“要求。在本課題中，只要是對江西220KV清江變電站中輸電線路的

16、距離保護進行整定計算，并對接地距離保護進行適當?shù)膬?yōu)化計算，這對充分發(fā)揮繼電保護裝置的功能和保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有十分重要的意義；再者，就是為了更好掌握所學專業(yè)知識，將各門課的知識融會貫通，并為將來工作積累一定的工作經(jīng)驗，為實際工作打下堅實的基礎(chǔ)，這具有理論結(jié)合實際的現(xiàn)實意義。第二章 阻抗繼電器及其接線方式2.1引言 阻抗繼電器是距離保護裝置的核心元件，其主要作用是測量短路點到保護安裝地點這間的阻抗，并與整定阻抗值進行比較，以確定保護是否應(yīng)該動作。在本章中，主要深入研究方向阻抗繼電器和偏移特性阻抗繼電器的原理和接線方式，為距離保護的保護配置做好理論準備。阻抗繼電器按其構(gòu)成方式可分為單相式

17、和多相式兩種。圖2.1用復(fù)數(shù)平面分析阻抗繼電器的特性（a）網(wǎng)絡(luò)連線 （b）被保護線路的測量阻抗及動作特性單相式阻抗繼電器是指加入繼電器的只有一個電壓（可以是相電壓或線電壓）和一個電流（可以是相電流或兩相電流之差）的阻抗繼電器，和的比值 稱為繼電器的測量阻抗，即 （21）由于可以寫成的復(fù)數(shù)形式，所以可以利用復(fù)數(shù)平面來分析這種繼電器的動作特性，并用一定的幾何圖形把它表示出來，如圖2.1所示。多相補償式阻抗繼電器則是一種多相式繼電器，加入繼電器的是幾個相的補償后電壓，它的主要優(yōu)點是可反應(yīng)不同相別組合的相間或接地短路，但由于加入繼電器的不是單一的電壓和電流，因此就不能利用測量阻抗的概念來分析它的特性，

18、而必須結(jié)合給定的系統(tǒng)、給定的短路點故障類型對其特性進行具體分析。2.2構(gòu)成阻抗繼電器的基本原則以圖2.1（a）中線路BC的保護1為例，將阻抗繼電器的測量阻抗畫在復(fù)數(shù)阻抗平面上，如圖2.1（b）所示。線路的始端B位于坐標的原點，正方向線咱的測量阻抗在第一象限，反方向線路的測量阻抗則在第三象限，正方向線路測量阻抗與R軸之間的角度為線路BC的阻抗角。對保護1的距離段，起動阻抗應(yīng)整定為，阻抗繼電器的起動特性就應(yīng)包括以內(nèi)的阻抗，可用圖2.1（b）中陰影線所括的范圍表示。由于阻抗繼電器都是接于電流互感器和電壓互感器的二次側(cè)，其測量阻抗與系統(tǒng)一次側(cè)的阻抗之間存在下列關(guān)系 (22)式中加于保護裝置的一次側(cè)電壓

19、，即母線B的電壓； 接入保護裝置的一次電流，即從B流向C的電流； 電壓互感器的變比； 線路BC上電流互感器的變比； 一次側(cè)的測量阻抗。如果保護裝置的整定阻抗經(jīng)計算以后為，則按（22）式，繼電器的整定阻抗應(yīng)該選擇為 （23）為了減少過渡電阻以及互感器誤差的影響，盡量簡化繼電器的接線，并便于制造和調(diào)試，通常把阻抗繼電器的運作特性擴大為一個圓。如圖2.1（b）所示，其中1為全阻抗繼電器的動作特性，2為方向阻抗繼電器的動作特性，3為偏移特性的阻抗繼電器是動作特性。此外尚有動作特性和透鏡形、四邊形的繼電器等。2.3利用復(fù)數(shù)平面分析圓或直線特性阻抗繼電器2.3.1方向阻抗繼電器方向阻抗繼電器的特性是以整定

20、阻抗為直徑而通過坐標原點的一個圓，如圖2.2所示，圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為不動作區(qū)。當加入繼電器的之間的相位差為不同數(shù)值時，此種繼電器的起動阻抗也將隨之改變。當?shù)扔诘淖杩菇菚r，繼電器的起動阻抗達到最大，等于圓的直徑，此時，阻抗繼電器的保護范圍最大，工作最靈敏，因此，這個角度稱為繼電器的最大靈敏角，用表示。當保護范圍內(nèi)部故障時，（為被保護線路的阻抗角），因此應(yīng)該調(diào)整繼電器的最大靈敏角使，以便繼電器工作在最靈敏的條件下。當反方向發(fā)生短路時，測量阻抗位于第三象限，繼電器不能動作，因此它本身就具有方向性，故稱之為方向阻抗繼電器。方向阻抗繼電器也可由幅值比較或相位比較的方式構(gòu)成，現(xiàn)分別討論如下：（1）用幅值

21、比較方式分析如圖2.2（a）所示，繼電器能夠起動（即測量阻抗位于圓內(nèi)）的條件是 （24）等式兩端均以電流乘之，即變?yōu)槿缦聝蓚€電壓的幅值的比較 （25）圖2.2 方向阻抗繼電器的動作特性(a)幅值比較式的分析 （b）相位比較式的分析（2）用相位比較方式分析如圖2.2（b）所示，當位于圓周上時，阻抗與之間的相位差為，類似于對全阻抗繼電器的分析，同樣可以證明是繼電器能夠起動的條件。將與均以電流乘之，即可得到比較相位的兩個電壓分別為 （26）同樣，稱為極化電壓，稱為補償電壓。2.3.2偏移特性的阻抗繼電器偏移特性阻抗繼電器的特性是當正方向的整定阻抗為時，同時向反方向偏移一個，式中,繼電器的動作特性如圖

22、2.3所示，圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為不動作區(qū)。由圖2.3可見，圓的直徑為，圓心的坐標，圓的半徑為。這種繼電器的動作特性介于方向阻抗繼電器和全阻抗繼電器之間，例如當采用時，即為方向阻抗繼電器，而當時，則為全阻抗繼電器，其起動阻抗既與有關(guān)，但又沒有完全的方向性，一般稱其為具有偏移特性的阻抗繼電器。實用上通常采用，以便消除方向阻抗繼電器的死區(qū)?，F(xiàn)對其構(gòu)成方式分析如下：（1）用幅值比較方式分析如圖2.3（a）所示，繼電器能夠起動的條件為：等式兩端均以電流乘之，即變?yōu)槿缦聝蓚€電壓的幅值的比較 （27）或 （2）用相位比較方式的分析如圖2.3（b），當位于圓周上時，向量與之間的相位差，同樣可以證明，也是繼電器

23、能夠起動的條件。 圖2.3 具有偏移特性的阻抗繼電器（a）幅值比較式的分析 （b）相位比較式的分析 將和均以電流乘之，即可得到用以比較其相位的兩個電壓為 （28）最后，重復(fù)總結(jié)一下如下三個阻抗的意義和區(qū)別，以便加深理解：是繼電器的測量阻抗，由加入繼電器中電壓與電流的比值確定，的阻抗角就是和之間的相位差；是繼電器的整定阻抗，一般取繼電器安裝點到保護范圍末端的線路阻抗作為整定阻抗。對全阻抗繼電器而言，就是圓的半徑，對方向阻抗繼電器而言，就是在最大靈敏角方向上的圓的直徑，而對偏移特性阻抗繼電器，則是在最大靈敏角方向上由原點到圓周上的長度；是繼電器的起動阻抗，它表示當繼電器剛好動作時，加入繼電器中電壓

24、與電流的比值，除全阻抗繼電器以外，是隨著的不同而改變的，當時，的數(shù)值最大，等于。2.4對接線方式的基本要求根據(jù)距離保護的工作原理，加入繼電器的電壓和電流應(yīng)滿足以下要求：（1）繼電器的測量阻抗正比于短路點到保護安裝地點之間的距離；（2）繼電器的測量阻抗應(yīng)與故障類型無關(guān)，也就是保護范圍不隨故障類型而變化。當阻抗繼電器加入的電壓和電流時，我們稱之為“接線”，為和時稱為“接線”等等。當采用三個繼電器分別接于三相時，常用的幾種接線方式和名稱及相應(yīng)的電壓和電流組合如表2.1所示。2.5相間短路阻抗繼電器的接線方式表2.1 阻抗繼電器采用不同接線方式時，接入電壓和電流關(guān)系 這是在距離中廣泛采用的接線方式，現(xiàn)

25、在根據(jù)表2.1所示的關(guān)系，對各種相間短路時繼電器的測量阻抗分析如下。在此，測量阻抗仍用電力系統(tǒng)一次側(cè)阻抗表示，或認為電流和電壓互感器的變比為。2.6接地短路阻抗繼電器的接線方式在中性點直接接地的電網(wǎng)中，當零序電流保護不能滿足要求時，一般考慮采用接地距離保護，它的主要任務(wù)是正確反應(yīng)這個電網(wǎng)中的接地短路，因此，對阻抗繼電器的接線方式需要進一步的討論。在單相接地時，只有故障相的電壓降低，電流增大，而任何相間電壓都是很高的，因此，從原則上看，應(yīng)該將故障相的電壓和電流加入繼電器中。例如，對A相阻抗繼電器采用： （29）關(guān)于這種接線能否滿足要求，現(xiàn)分析如下：將故障點的電壓和電流分解為分量，則： （210）

26、 接照各序的等效網(wǎng)絡(luò)，在保護安裝地點母線上各分量的電壓與短路點的對稱分量電壓之間，應(yīng)具有如下的關(guān)系： （211）因此，保護安裝地點母線上的A相電壓即應(yīng)為： （212）當采用的接線方式時,則繼電器的測量阻抗為： (213)此阻抗之值與之比值有關(guān),而這個比值因受中性點接地數(shù)目與分布的影響，并不等于常數(shù)，故繼電器就不能準確地測量從短路點到保護安裝地點之間的阻抗，因此，不能采用。為了使繼電器的測量阻抗在單相接地時不受的影響，根據(jù)以上分析的結(jié)果，就應(yīng)該給阻抗繼電器加入如下的電壓和電流： （214）式中。一般可近似認為零序阻抗角和正序阻抗角相等，因而K是一個實數(shù)。這樣，繼電器的測量阻抗將是 （215）它能

27、正確地測量從短路到保護安裝地點之間的阻抗，并與相間短路的阻抗繼電器所測量的阻抗為同一數(shù)值，因此，這種接線得到了廣泛的應(yīng)用。為了反應(yīng)任一相的單相接地短路，接地距離保護也必須采用三個阻抗繼電器，其接線方式分別為：。這種接線方式同樣能夠反應(yīng)于兩相接地短路和三相短路，此時接于故障的阻抗繼電器的測量阻抗亦為。2.7小結(jié)通過上述所敘，得知方向阻抗繼電器和偏移特性阻抗繼電器的原理和特性，采用方向阻抗繼電器能得到較好的躲負荷性能。關(guān)于接線方式，在相間距離保護中，可采用接線方式，而接地距離保護，為了反應(yīng)任一相的單相接地短路，接地距離保護也必須采用三個阻抗繼電器，其接線方式采用零序電流補償?shù)姆绞?。第三?距離保護

28、的整定原則及優(yōu)化方法3.1引言要實現(xiàn)三段式距離保護，必須進行整定計算，基于高壓輸電線路的復(fù)雜性以及各段間的相互配合問題，每段的整定原則不一樣的。為了更好實現(xiàn)繼電保護的“四性”要求，在對相間距離保護整定原則研究的同時，有必要對接地距離保護的優(yōu)化原則做一次嘗試性的研究。因此，本章將主要完成以下的研究工作：（1）三段式相間距離保護整定原則的研究。（2）三段式接地距離保護整定原則優(yōu)化方案的研究。3.2三段式相間距離保護的整定原則三段式相間距離保護主要是反應(yīng)相間短路的保護，只有通過合理的整定相間距離I段、II段、III段才能相互配合，正確的切除此類故障。下面將圖3.1中的保護2和保護1為例，分別論述各段

29、保護的整定方法。圖3.1 選擇整定阻抗的網(wǎng)絡(luò)接線3.2.1相間距離保護I段的整定原則 相間距離保護I段的保護判據(jù)： （31） 考慮到阻抗繼電器和電流、電壓互感器的誤差，需引入可靠系數(shù)（一般取0.80.85。） （32）同理對保護1的第段整定值為： （33）3.2.2距離保護第段的整定為了防止下一條線路出口處短路而導(dǎo)致本線路距離I段保護（速動段）誤動，按躲開下一條線路出口處短路的原則來確定，通常只要求其能夠保護線路的80%85%，故其定值應(yīng)為（以保護2為例）： （34）如圖（3.1）所示，應(yīng)按以下兩點原則來確定：（1）與相鄰線路距離保護第段相配合，參照（34）式的原則并考慮分支系數(shù)的影響，可采用

30、下式進行計算： （35）式中可靠系數(shù)一般采用0.8；應(yīng)采用當保護1第段末端短路時，可能出現(xiàn)的最小數(shù)值。圖3.2 有助增電流時，限時電流速斷保護的整定例如在圖（3.2）所示具有助增電流的影響時，在d點短路時變電所A距離保護2的測量阻抗將是： （36）此時>1，由于助增電流的影響，與無分支的情況相比，將使保護2的測量阻抗增大。在圖（3.3）中，分支電路為一并聯(lián)線路，由于外汲電流的影響，<1，與無分支的情況相比，將使保護2處的測量阻抗減小。因此，為充分保證保護2與保護1之間的選擇性，就應(yīng)該按為最小的運行方式來確定保護2距離的整定值，使之不超出保護距離段的范圍。這樣整定之后，再遇有增大的其

31、它運行方式時，距離保護段的保護范圍只會縮小而不可能失去選擇性。圖3.3 有外汲電流時，限時速斷保護的整定（2）躲開線路末端變電所變壓器低壓側(cè)出處（圖3.1中d點）短路時的阻抗值，設(shè)變壓器的阻抗為，則起動阻抗應(yīng)整定為： （37）式中與變壓器配合時的可靠系數(shù)，考慮到的誤差較大，一般采用；則應(yīng)采用當d點短路時可能出現(xiàn)的最小數(shù)值。計算后，應(yīng)取以上兩式中數(shù)值較小的一個。此時距離段的動作時限應(yīng)與相鄰線路的配合，一般取0.5S。（3）校驗距離段在本線路末端短路時的靈敏系數(shù)。由于是反應(yīng)于數(shù)值下降而動作，其靈敏系數(shù)為：保護裝置的動作阻抗保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時故障阻抗的計算值。對距離段來講，在本線路末端短路時

32、，其測量阻抗即為，因此，靈敏系數(shù)為： （38）一般要求1.25。當校驗靈敏系數(shù)不能滿足要求時，應(yīng)進一點延伸保護范圍，使之與下一條線路的距離段相配合，時限整定為11.2S，考慮原則與限時電流速斷保護相同。3.2.3距離保護第段的整定 為了做為相鄰線路保護裝置和斷路器拒絕動作的后備保護，同時也做為距離、的后備保護，還應(yīng)該裝設(shè)距離保護段。（1）按與相鄰下級線路距離保護段或段配合整定。在與相鄰下級線路距離保護段配合時，段的整定阻抗為： （39） 可靠系數(shù)的取法與段整定中類似，分支系數(shù)應(yīng)取各種情況下的最小值。如果與相鄰下級線路距離保護段配合靈敏系數(shù)不滿足要求，則應(yīng)改為與相鄰下級線路距離保護的段相配合。（

33、2）當?shù)诙尾捎米杩估^電器時，其起動阻抗按躲開最小負荷阻抗來整定，它表示當線路上流過最大負荷電流且母線上電壓最低時（用表示），在線始端所測量到的阻抗，其值為： （310） 參照過電流保護的整定原則，考慮到外部故障切除后，在電動機自動起動的條件下，保護第段必須立即返回的要求，應(yīng)采用： （311）式中可靠系數(shù)，自起動系數(shù)和返回系數(shù)均為大于1的數(shù)值，根據(jù)的關(guān)系，可求得電器的起動阻抗為： （312）（3）如果保護第段采用方向阻抗繼電器，在整定其動作我圓時，尚須考慮其起動阻抗隨角度的變化關(guān)系以及正常運行時負荷潮流和功率因數(shù)的變化，以確定適當?shù)臄?shù)值，例如選擇繼電器，則圓的直徑（即第段的整定阻抗）應(yīng)為 （31

34、3）采用方向阻抗繼電器能得到較好的躲負荷性能。距離段作為后備保護時，其靈敏系數(shù)應(yīng)按相鄰元件末端短路的條件來校驗，并考慮分支系數(shù)為最大的運行方式；當作為近后備保護時，則按線路末端短路的條件來校驗。（4）精確工作電流：在距離保護的整定計算中，應(yīng)分別按各段保護范圍短路時的最小短路電流校驗各段阻抗（繼電器的精確工作電流按照要求，此最小短路電流與繼電器精確工作電流之比應(yīng)1.5以上。（5）靈敏度校驗：距離保護的段，既作為本線路、段保護的近后備，又作為相鄰下級設(shè)備保護的遠后備、靈敏度應(yīng)分別進行校驗。作為近后備時，按本線路末端短路校驗，計算式為： （314）作為遠后備時，按相鄰設(shè)備末端短路校驗，計算式為： （

35、315） 式中相鄰設(shè)備（線路、變壓器等）的阻抗；分支系數(shù)最大值，以保證在各種運行方式下保護動作的靈敏性。（6）動作時間的整定：距離保護段的動作時間，應(yīng)比與之配合的相鄰設(shè)備保護動作時間大一個時間級差，但考慮到距離段一般不經(jīng)振蕩閉鎖，其動作時間不應(yīng)小于最大的振蕩周期（1.52S）。3.3三段式接地線路距離保護的優(yōu)化方法如何進一步優(yōu)化線路距離保護整定計算方案，從而再提高計算效率的時時，獲取完善合理的全網(wǎng)整定值，實現(xiàn)距離保護“四性”的最佳融合，至此，接地故障后備保護的功能基本交給接地距離故障和相間故障的接地距離保護和相間距離保護，在主保護拒動時，其必須能快速可靠切除故障，這又對距離保護配合定值的可靠性

36、、速動性和選擇性提出了更高的要求，進而最有效地發(fā)揮其作為最重要的后備保護應(yīng)有的作用，對于構(gòu)筑輸電線路安全穩(wěn)定的防線具有十分重要的意義，3.3.1優(yōu)化原則距離保護整定計算一方面要做到倒塌發(fā)揮其各保護效力，從而實現(xiàn)距離保護的最優(yōu)保護成果，另一方面可對其計算作適當?shù)暮喕?，提高計算效率。?）后備保護四性難以同時兼顧，距離保護各段依據(jù)其承擔的主要作用對其應(yīng)有不同的側(cè)重要求：不帶時延的段將選擇性放在首位，靈敏性次位。帶時延的段將靈敏性放在首位，速動性次位，選擇性末位。帶時延的段將靈敏性放在首位，選擇性次位，速動性末位。（2）要求其采用的計算公式更為準確，定值選取更為可靠。（3）由于主保護的強大，距離保護

37、作為后備保護其整定計算可適當簡化。（4）優(yōu)化方案要著眼全局，實現(xiàn)全網(wǎng)各電壓等級間保護定值的協(xié)調(diào)配合。3.3.2優(yōu)化方案本著合理發(fā)揮距離保護各段功能和適當簡化的原則，距離保護整定計算可以從以下幾方面進行優(yōu)化。（1）距離段整定計算的優(yōu)化：在早期距離保護整定計算中，按照220KV500KV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程中要求，距離段整定為： （316）式中線路阻抗由于該算法不計及零序互感的影響,不能真實反映保護安裝處的感覺受阻抗。因此，在近幾年的段整定計算中，采用如下公式： （317）式中可靠系數(shù)，取0.7；線末單相接地故障整定點的故障相電壓；線末單相接地故障整定線路的故障相電流；整定線路所整定的零序

38、補償系數(shù)；線末接地故障整定線路的零序電流。公式（317）考慮了零序互感的影響，在原理上更為合理，但在實際運用中，由于常常無法實際測量干擾誤差等其它方面的問題，測量的準確性很難保證。實際計算中，公式（317）的計算結(jié)果常較大地于公式（316）的計算結(jié)果。如果零互感參數(shù)不準，導(dǎo)致公式（317）計算結(jié)果大于實際感受阻抗值過多，其結(jié)果直接導(dǎo)致距離段誤動。這對于速動的距離段是一個很大的隱患。為此，對于距離段整計算給出如下優(yōu)化方案：取公式（316）和公式（317）計算結(jié)果的較小值作為接地距離段的保護范圍，確保了接地距離段段的選擇性，有效地保證了距離段不誤動。（2）距離段整定計算公式的優(yōu)化：對距離段與相鄰線

39、路配合的整定給出如下計算公式： （318） （319）式中可靠系數(shù)，取0.8； 分別為整定保護所在母路上故障相相電壓，整定保護所在線路故障相電流，零序電流，整定保護零序補償系數(shù)。分別為配合保護所在母線故障相相電壓，配合保護所在線路故障相相電流，零序電流，配合保護零序補償系數(shù)。整定保護段定值；整定保護段動作時間；配合保護段定值；配合保護段動作時間。 該公式不僅解決了整定線路為接線或配合保護為非相信線路以及跨電壓等級保護配合的問題，還可以正確處理配合線路為互感線路的情況，使得距離段整定計算方便，結(jié)果準確。（3）距離保護段時間的優(yōu)化：為滿足逐級配合要求，經(jīng)多經(jīng)配合，有時配合時間必須不斷抬高，目前湖北

40、電網(wǎng)距離保護段時間最長達3.5S。一旦高頻保護拒動，后備保護將無法快速切除故障，將嚴重威脅系統(tǒng)安全。優(yōu)化方案中，規(guī)定距離保護段段時間2.0S，為滿足此要求，需在系統(tǒng)中設(shè)置開環(huán)點，這樣做雖然損失了一些選擇性，在主保護拒動時，后備保護將在短時間內(nèi)將故障快速切除，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。（4）確保距離保護段、段的靈敏度優(yōu)化方案中，不僅嚴格要求距離保護段、段滿足一定的靈敏度，還用感受阻抗和阻抗的較大者校驗保護段、段的靈敏度。這些做法有效地保證了后備保護的靈敏性，確保后備保護在主保護拒動時可靠動作。（5）距離保護段整定計算的優(yōu)化距離保護段只是在系統(tǒng)發(fā)生故障時，線路兩套主保護、兩套距離段保護拒動時才可能動作

41、，動作機會極小。本著強化主保護，簡化后備保護的思想，對距離保護段的整定優(yōu)化為：在保證靈敏度和躲過最大負荷電流的情況下不考慮逐級配合，時間固定取3S（與相鄰保護段有配合時）或3.5S（與相鄰保護段無配合時）。這樣做將后備保護的整定工作量減少近一半，極大地提高了整定計算效率。3.4小結(jié) 在整定計算中， 、相互配合，構(gòu)成了三段式距離保護的主保護，段作為線路的后備保護，其整定方法要根據(jù)具體問題具體分析。為了更好地實現(xiàn)繼電保護的“四性”要示，對接地距離保護進行了優(yōu)化計算。通過對距離保護的整定原則和接地距離優(yōu)化計算的研究，在理論上，可以對符合相關(guān)要求高壓輸電線路進行整定計算和優(yōu)化計算，為本課題的實例計算做

42、好充分的理論基礎(chǔ)。第四章 距離保護的保護配置及實例計算4.1 引言三段式距離保護對應(yīng)三段式電流保護的速斷、限時、過流保護，在距離保護中， 、段可采用方向阻抗繼電器，這樣可以起到較好的躲負荷作用，第段可采用偏移特性的阻抗繼電器，但根據(jù)需要也可以是不偏移的，這要具體問題具體分析。阻抗繼電器在各級間的配合和應(yīng)用，構(gòu)成了三段式距離保護的基本配置，但還需要考慮其動作特性和線路發(fā)生振蕩時要采取的措施。在這章中，只是要通過三段式相間距離保護框圖來說明其配置，并通過實例計算，構(gòu)成一個完整的理論體系。4.2 距離保護框圖圖4.1由六個方向阻抗繼電器構(gòu)成、段切換、，第段獨立的三段式距離保護、第段的阻抗繼電器一般采

43、用偏移特性，根據(jù)需要也可以是不偏移的。保護裝置由9個獨立的阻抗繼電器構(gòu)成，其中、段為不切換定值的6個方向阻抗繼電器，第段為向反方向偏移20%的偏移特性阻抗繼電器。保護裝置利用三段式保護的固有特性，構(gòu)成反應(yīng)于測量阻抗變化速度的振蕩閉鎖回響。保護裝置設(shè)有按相的低電流閉鎖回路，以防止無交流輸入信號時，由開環(huán)運放的零點飄移可能引起的誤動作。保護中設(shè)有直流電源閉鎖回路，當接通直流電源時，由延時70ms給出信號,開放各段距離保護的輸出,以防止接通直流電源瞬間,由于邏輯紊亂引起的誤動作.在正常情況下,其輸出信號一直為高電平?，F(xiàn)在對圖4.1各回路的工作情況分析如下：（1）距離段ZAB、ZBC、ZCA 經(jīng)相應(yīng)相

44、低電流元件閉鎖（與1與3門）后的輸出組成或1門，然后經(jīng)振蕩閉鎖與11門和或7門起動、段共用的出口繼電器，同時給出段動作的自保持信號。當系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，振蕩閉鎖回路使與11門不能開通，從而將Z 閉鎖。（2）距離段ZAB、ZBC、ZCA經(jīng)相應(yīng)相低電流元件閉鎖（與4與6門）后的輸出組成或2門，然后經(jīng)振蕩閉鎖與12門起動段時間元件，經(jīng)t延時后，通過或5門和或7門起動，同時給出段的自保持信號。當系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，振蕩閉鎖回路使與12門不能開通，從而將Z閉鎖。圖4.1 距離保護路邏輯框圖（3）距離段ZAB、ZBC、ZCA經(jīng)相應(yīng)低電流元件閉鎖（與7與9門）后的輸出組成或3門，其輸出信號一路去起動振蕩閉鎖回路，

45、另一路去起動段的時間元件，經(jīng)t延時后，通過或6門起動段出口繼電器，同時給出段動作的自保護信號。（4）振蕩閉鎖回路由或4、與10、和時間元件組成，其動作情況如下：系統(tǒng)振蕩時，Z起動后經(jīng)或4門輸出信號至與10，在相間距離和接地距離 、段均不動作的前提下，通過與10門起動30ms延時，延時到達后，通過與11和與12前的非門將、段閉鎖，即可防止保護發(fā)生誤動作，此閉鎖一直延續(xù)到Z返回后再延時0.5S才解除。電力系統(tǒng)的動作經(jīng)驗表明，由正常運行到穩(wěn)定破壞的第一個振蕩周期總是較長的，而以后則可能越來越短，最短時可能只有0.10.2S。為防止振蕩過程中，由于振蕩周期短而造成保護誤動作，采用了延時0.5S復(fù)歸的措

46、施。一般情況下，在振蕩過程中，Z約在角為的范圍內(nèi)動作，即在一個振蕩周期中約12的時間處于動作狀態(tài)，因此采用了0.5S延時復(fù)歸的措施后，就可以保證振蕩周期在1S以內(nèi)時，當Z第一次起動30ms延時后，將Z、Z長期閉鎖。因此這個振蕩閉鎖回路可能有如下兩種工作狀態(tài)：、當振蕩周期較長時，利用30ms內(nèi)兩側(cè) 電熱擺電勢擺開角度不大的特點，由Z起動，經(jīng)30ms后通過與11和與12門閉鎖Z和Z；、當振蕩周期越來越短時，則在第一個振蕩周期實現(xiàn)閉鎖后，利用延時0.5S反回實現(xiàn)長期閉鎖，從而解決了振蕩周期很短時，保證可能誤動的問題。在發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，Z和Z或者Z、Z和Z同時起動，基者在30ms延時以內(nèi)，有任意兩個起

47、動，則可通過與10門前的非門停止Z起動30ms的時間元件，從而保證不被閉鎖。此時Z、Z的輸出回路實際上與Z無關(guān)，不受Z的制約。距離、段和段的出口跳閘回路由的觸點與的觸點串聯(lián)構(gòu)成，因此必須兩個繼電器同時動作后，才能去跳閘。由于只在系統(tǒng)發(fā)生故障時才動作，因此可以防止在正常運行情況下，由于元件損壞、電壓回路故障等原因引起的保護誤動作，起到了出口閉鎖的作用。4.3 電力系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響與閉鎖措施電力系統(tǒng)振蕩時，阻抗繼電器是否誤動、誤動的時間長短與保護安裝位置、保護動作范圍、動作特性的形狀和振蕩周期長短有關(guān)，安裝位置離振蕩中心越近、整定值越大、動作特性曲性在與整定阻抗去垂直方向的動作區(qū)越大時，越

48、容易受振蕩的影響，振蕩周期越長誤動的時間越長。并不是安裝在系統(tǒng)中所有的阻抗繼電器在振蕩時都會誤動，但是，在出廠時都要求阻抗繼電器配備振蕩閉鎖，使之具有通用性。（1）電力系統(tǒng)振蕩與短路時電氣量的差異振蕩時，三相完全對稱，沒有負序分量和零序分量出擊；而當短路時，總要長時或瞬間出現(xiàn)負序分量或零序分量。振蕩時，電氣量呈現(xiàn)周期性變化，其變化速度與系統(tǒng)的變化速度一致，比較慢，當兩側(cè)功角擺開到時相當于在振蕩中心發(fā)生三相短路；從短路前到短路后其值突然變化，速度很快，而短路后短路電流、各點的殘余電壓和測量阻抗在不計衰減時是不變的。振蕩時，電氣量呈現(xiàn)周期性的變化，若阻抗測量元件誤動作，則在一個振蕩周期內(nèi)動作和返回

49、各一次；而短路時阻抗測量元件可能動作（區(qū)內(nèi)短路），可能不動作（區(qū)外短路）。（2）距離保護的振蕩閉鎖措施距離保護的振蕩閉鎖措施，應(yīng)能夠滿足以下的基本要求：系統(tǒng)發(fā)生全相或非全相振蕩時，保護裝置不應(yīng)誤動作跳閘。系統(tǒng)在全相或非全相振蕩過程中，被保護線路發(fā)生各類型的不對稱故障，保護裝置應(yīng)有選擇地動作跳閘，縱聯(lián)保護仍應(yīng)快速動作。系統(tǒng)在全相振蕩過程中再發(fā)生三相故障時，保護裝置應(yīng)可靠動作跳閘，并允許帶短路時。在三段式距離保護中，其中、段采用方向阻抗繼電器，其段采用偏移特性阻抗繼電器，根據(jù)其定值的配合，必然存在著Z<Z<Z 的關(guān)系?？衫谜袷帟r各段動作時間不同的特點構(gòu)成振蕩閉鎖。當系統(tǒng)發(fā)生振蕩且振蕩中心位于保護范圍以內(nèi)時，由于測量阻抗逐漸減小，因此Z先起動，Z再起動，Z最后起動，而當保護范圍內(nèi)部故障時，由于測量阻抗突然減小，因此Z、Z、Z 將同時起動?；谏鲜鰠^(qū)別，實現(xiàn)這種