電力系統(tǒng)110KV-線路的繼電保護方式進行保護配置及整定計算 (一)

第一章緒論

第L1節(jié)繼電保護的作用

電力是當今世界使用最為廣泛、地位最為重要的能源。電力系統(tǒng)的運行要求平安可靠、

電能質量高、經濟性好。但是，電力系統(tǒng)的組成元件數量多，結構各異，運行情況復雜，

覆蓋的地域遼闊。因此，受自然條件、設備及人為因素的影響，可能出現(xiàn)各種故障和不正

常運行狀態(tài)。故障中最常見，危害最大的是各種型式的短路。為此，還應設置以各級計算

機為中心，用分層控制方式實施的平安監(jiān)控系統(tǒng)，它能對包括正常運行在內的各種運行狀

態(tài)實施控制。這樣才能更進一步地確保電力系統(tǒng)的平安運行。

第L2節(jié)對電力系統(tǒng)繼電保護的根本要求

動作于跳閘的繼電保護，在技術上一般應滿足四個根本要求，即選擇性、速動性、靈

敏性和可靠性。

1.2.1選擇性：

是指保護裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保

證系統(tǒng)中的無故障局部仍能繼續(xù)平安運行。

L2.2速動性：

是指快速地切除故障，以提高電力系統(tǒng)并列運行穩(wěn)定，減少用戶在電壓降低的情況下

工作的時間，以及小故障元件的損壞程度。因此，在發(fā)生故障時，應力求保護裝置能迅速

動作，切除故障。

L2.3靈敏度：

是指在該保護裝置規(guī)定的保護范圍內發(fā)生了它應該動作的故障時，他不應該拒絕動作,

而在任何具他該保護不應該動作的情況下，那么不應該誤動作。

1.2.4可靠性：

是指在保護裝置規(guī)定的保護范圍內發(fā)生了它應該反響的故障時，保護裝置應可靠地動

作（即不拒動）。而在不屬于該保護動作的其它任何情況下，那么不應該動作（即不誤動）。

可靠性取決于保護裝置本身的設計、制造、安裝、運行維護等因素。一般來說，保護

裝置的組成元件質量越好、接線越簡單、回路中繼電器的觸點和接插件數越少，保護裝置

就越可靠。同時，保護裝置的恰當的配置與選用、正確地安裝與調試、良好的運行維護。

對于提高保護的可靠性也具有重要的作用。

保護的誤動和拒動都會給電力系統(tǒng)造成嚴重的危害，在保護方案的構成中，防止保護

誤動與防止其拒動的措施常常是互相矛盾的。由于電力系統(tǒng)的結構和負荷性質不同，誤動

和拒動的危害程度有所不同，因而提高保護裝置的可靠性的著重點在很多情況下也應有所

不同。例如，系統(tǒng)有充足的旋轉備用容量、各元件之間聯(lián)系十分緊密的情況下，由于某一

元件的保護裝置誤動而給系統(tǒng)造成的影響較??；但保護裝置的拒動給系統(tǒng)在成的危害卻可

能很大。此時，應著重強調提高不誤動的可靠性。又如對于大容量發(fā)電機保護，應考慮同

時提高不拒動的可靠性和不誤動的可靠性。

在某些文獻中稱不誤動的可靠性為“平安性”，稱不拒動和不會非選擇動作的可靠性為

“可信賴性”。

對繼電保護裝置的四項根本要求是分析研究繼電保護的根底。與此同時，電子計算機

特別是微型計算機技術的開展，各種微機型繼電保護裝置也應運而生，由于微機保護裝置

具有一系列獨特的優(yōu)點，這些產品問世后深受用戶青眠電流。

第L3節(jié)微機繼電保護裝置具有以下特點

1.3.1維護調試方便：

目前國內大量使用的整流型或晶體管型繼電保護裝置的調試工作量很大，尤其是一些

復雜保護，例如距離保護，調試一套常常需要一周，甚至更長的時間。究其原因，這類保

護裝置是布線邏輯的，保護的每一種功能都有相應的硬件器件和連線來實現(xiàn)。為確認保護

裝置是否完好，就需要把所具備的各種功能通過模擬試驗來校核一遍。微機保護那么不同，

它的硬件是一臺計算機，各種復雜的功能是由相應的軟件來實現(xiàn)的。換言之，它是一個只

會做幾種單調的、簡單操作的硬件，配以軟件，把許多簡單操作組合完成各種復雜功能的。

因而只要用幾個簡單的操作就可以檢驗微機的硬件是否完好?；蛘哒f如果微機硬件有故

隆，將會立即表現(xiàn)出來，如果硬件完好，對于以成熟的軟件，只要程序和設計時一樣（這

很容易檢查），就必然會到達設計的要求，用不著涿臺作各種模擬試驗來檢驗每一種功能是

否正確。實際上如果經檢查，程序和設計時的完全一樣，就相當于布線邏輯的保護裝置的

各種功能已被檢查完畢。一般微機保護裝置都具有自檢功能，對硬件各局部和存放在EPROM

中的程序不段進行自動檢測，一旦發(fā)現(xiàn)異常會發(fā)出警報。通常只要接上電源后沒有警報，

就可確認裝置完好。所以對微機保護裝置可以說幾乎不用調試，從而大大減輕了運行維護

的工作量。

1.3.2可靠性高：

計算機在程序指揮下，有極強的綜合分析和判斷能力，因而它可以實現(xiàn)常規(guī)保護很難

辦到的自動糾錯，即自動地識別和排除干擾，防止由于干擾而造成的誤動作。另外，它有

自診斷能力，能夠自動檢測出本身硬件的異常局部，配合多重化可以有效地防止拒動，因

此可靠性很高。

1.3.3易于獲得附加功能：

應用微型計算機后，如果配置一個打印機，或者其它顯示設備，可以在系統(tǒng)發(fā)生故障

后提供多種信息。例如保護各局部的動作順序和動作時間記錄，故障類型和相別及故障前

后電壓和電流的波形記錄等。還可以提供故障點的位置。這將有助于運行部門對事故的分

析和處理。

1.3.4靈活性大：

由于計算機保護的特性主要有軟件決定，因此，只要改變軟件就可以改變保護的特性

和功能.從而可靈活地適應電力系統(tǒng)運行方式的變化。

1.3.5保護性能得到很好改善：

由于計算機的應用，使很多原有型式的繼電保護中存在的技術問題，可找到新的解決

方法。例如對接地距離的允許過度電阻的能力，距離保護如何區(qū)別振蕩和短路等問題都以

提出許多新的原理和解決方法。

1.3.6保護裝置體積縮?。?/p>

一套微機保護裝置，可以實現(xiàn)多種保護功能，例如一套LFP-901A微機保護裝置有3個

獨立的CPU可以實現(xiàn)距離保護、零序保護、自動重合閘等功能。因此在組屏時，體積要縮

小，便于現(xiàn)場的按裝維護。

第L4節(jié)LFP-901A微機繼電保護裝置的介紹

1.4.1LFP-901A型超高壓線路成套快速保護裝置的應用

本裝置為由微機實現(xiàn)的數字式超高壓線路成套快速保護裝置。包括以工頻變化量方向

元件為主體的快速主保護，由工頻變化量距離元件構成的快速I段保護，有三段式相間和

接地距離及二個延時段零序方向過流作為后備的全套后備保護。保護有分相出口，用作22KV

及以上的輸電線路的主保護及后備保護。

裝置設有重合閘出口，根據需要，實現(xiàn)單相重合，三相重合和綜合重合閘方式。

1.4.2裝置的性能特征：

(1)本裝置有三個獨立的單片機：

A)：CPU1為裝置的主把噴壺，有工頻變化量方向繼電器和零序方向繼電器經通道配合構成

全線路快速跳閘保護，由I段工頻變化量距離繼電器構成快速獨立跳閘段；由二個延時零

序方向過流段構成接地后備保護.

B)：CPU2為三階段式相間和接地距離保護，以及重合閘邏輯。

O：CPU3為起動和管理機，內設整機總起動元件，該起動元件與方向和距離保護在電子電

路上(包括數據采集系統(tǒng))完全獨立，動作后開放保護出口電源，另外，CPU3還作為人機

對話的通訊接口，保護跳閘，整組復歸后，CPU3接收CPU2來的電壓電流信號，進行測距

計算。

(2)由工頻變化量方向繼電器和零序方向繼電器構成的主保護仝線路跳河時間小于25mso

由工頻變化量距離繼電器實現(xiàn)了近處故障跳閘時間小于10ms,線路中間故障小于

15ms,由三段式相間和接地距離保護和二延時段零序俁護構成了完整的階段式后備功能。

(3)CPU1和CPU2分別作為主保護及后備保護，功能獨立，有互相補充。

A)CPU1強調快速性，采樣率為每周波20點，主要繼電器采用積分算法，速度快且平安性

氤

CPU2作為后備保護強調準確性，采樣率為每周12點;，主耍繼電器采用付氏算法，計算

精度得以提高。

B)CPU1、CPU2功能上互相補充，CPU1先選擇故障相然后對故障相進行測量；CPU2那么先

對各相進行測量，判為區(qū)內故障時再由選相程序選擇跳閘相別，因此，在任何復雜的故

障形式下，均不可能因選相的錯誤而導致測量錯誤。

C)CPU1中工頻變化量方向元件有非常高的靈敏度，可測量很大的故障過渡電阻：CPU2那

么強調后備功能的齊全，在各種復雜故障形式下不失去保護。

以上四個局部結合，保證了距離保護在各種故障情況下的快速開放。

(8)H動重合閘局部

自動重合閘用于單或雙母線方式，可選用單相重合，三相重合或綜合重合的方式，可

根據故障的嚴重程度引入閉鎖重合閘的方式。

重合閘的起動有保護起動和開關位置不對應起動二種，當與本公司其他產品一起使用，

有二套重合閘時，二套裝置的重合閘可以同時投入，不會出現(xiàn)二次重合，與其他裝置的重

合閘配合時，可考慮用壓板僅投入一套重合閘裝置。

⑼鍵盤操作簡單，采用菜單式工作方式，僅有+、-、上、下、左、右等共九個按鍵，非常

易于掌握。

(10)配有液晶信號顯示，正常運行時，可顯示所測量的電流，電壓幅值和相位，線路故障

時那么顯示跳閘相別，跳閘類型和測距結果。

(11)裝置背后端子有一個串行口，可與打印機相連，另有一個串行口作為對外通訊用。

1.4.3技術數據

(1)額定數據

①直流電壓：220V或J0V(定貨注明)允許偏差+15%,-20%

②交流電壓：

相電壓：100/VL,

③交流電流：5A或1A

④頻率：50Hz

⑵功耗：

直流電源功耗：正常：35W

跳閘：50W

交流電壓回路相

交流電流回路：相

相(1A)

〈1VA/相(5A)

⑶電源

工作電源：士12V,允許偏差±0.2V

±5V,允許偏差±0.15

光耦隔離電源：24V允許偏差±5V

1.4.4主要技術指標:

(1)整組動作時間：

距離保護I段：Q20nls

工頻變化量距離元件：近處4-10ms

末端＜20ms

方向保護全線路跳閘時用：＜25vms

⑵起動元件：

士△△△△1起動，起動值0。2In

零序過流起動元件，0.1,0.2,0.2Tn可整定.

(3)方向保護局部：I)相電流差突變量選相元件起動值：0.2In±15%

II)工頻變化量方向元件：

最小動作電流2In

最小動作電壓5V

III)工頻變化量距離元件：

動作速度：＜101ns(ZXUopVUz時)

IV)零序方向元件：

最小動作電壓：〉0.5丫＜1V

V)零序過流元件定值誤差：＜5%

vi)n\in段零序跳閘延遲時間：o—ios

1.4.5距離保護局部：

(1)整定范圍：

0.0125c

(2)裝置的構成：

1)裝置的整體構成見圖：

輸入電流電壓首先經隔離互感器傳變至二次側，成為小信號電壓，一組進

VFC插件，將電壓信號經壓頻變換器轉換成頻率信號，供CPU1、CPU2作保護測量信號,

另一組經低通濾波器后進入管理機內部A/D,采樣值作為起動元件判別量。

CPU3內設裝置總起動元件，起動后開放出口繼電器正電源。

CPU1內是一套完整的主保護。

CPU2內是一套完整的后備保護及自動重合閘。

二套保護輸出至出口繼電器。

CPU3還作為通訊管理機，負責三個CPU之間通訊及人機對話。

2）輸出接點

裝置共輸出6組跳閘接點，可用于切除二個開關，第1。2二組跳閘接點T1..>T

,2至開關跳閘線圈，每相輸出均由二對接點并實現(xiàn)，其中一對為快速接點，另一對為

慢速ClOms）小中間繼電器，小中間繼電器作為后備保證了保護跳閘的可靠性，第

3-6組跳閘接點T.3-T.fi,分別送至斷路器保護及運動裝置。

當保護使用外部重合閘裝置時，可輸出二組給重合閘裝置的接點，每組分別有單

相跳閘（實際為任何跳閘，包括三相跳閘），三相跳閘和閉鎖重合閘三對接點。

裝置輸出一組起動切機切負荷接點，其三對接點與起動重合閘的三對接點相同。

起動收發(fā)訊機的接點對閉鎖式通道有起動發(fā)訊和起動停訊二對接點，當起動停訊

的接點動作時，起動發(fā)訊的接點瞬時返回，因此，如收發(fā)訊機本身有起動發(fā)訊時瞬時

發(fā)訊而起動發(fā)訊接點返回時又立即停止發(fā)訊的功能，可不用停訊接點，當采用允許式

通道時，由停訊接點起動（起動發(fā)訊接點不用）。

另有二組接點分別至中央信號和遠動裝置，跳閘中央信號和報警中央信號，電源

可分開，其中XJ為磁保護的跳閘信號繼電器，BSJ-1為方向保護（CPU1）報警被閉

鎖，BSJ—2為距離保護（CPU2）報警被閉鎖的輸出信號接點，BJJ為裝置異常信號，

當CPU1-CPU3檢查到有異常情況時，BJJ動作，閉鎖掉與該異常情況相關的局部保

護，但不閉鎖保護整體并通知值班人員盡快處理，

裝置輸出兩隊重合閘接點，HJ-1至重合閘回路，HJ—2是當一條線路上有二套

重合閘裝置時，由HJ-2作閉鎖重合閘接點街道另一套重合閘裝置的閉鎖重合閘入

口。

3）裝置的輸入輸出端子

裝置的電壓及接點的輸入輸出采用30線轉插件，其長處一那么是為了解決裝置小

型化而輸出端子太密的矛盾，另那么采用轉插件減少接線有利于調試自動化創(chuàng)造條件。

圖中A、B二插頭是輸出接點，C為輸入交流電壓或開關量，DD為電流端子及直流

電源端子，EE為RS232川行接口，F(xiàn)F為串行打印機。

4）結構與安裝：

裝置為單層4U標準機箱，用嵌入式安裝于保護屏上。

第二章繼電保護的整定原那么

第2.1節(jié)設計原那么和一般規(guī)定

電網繼電保護和平安自動裝置是電力系統(tǒng)的重要組成局部，對保證電力系統(tǒng)的正

常運行，防止事故發(fā)生或擴大起了重要作用。

應根據審定的電力系統(tǒng)設計〔二次局部)原那么或審定的系統(tǒng)接線及要求進行電

網繼電保護和平安自動裝置設計。設計應滿足《繼電保護和平安自動裝置技術規(guī)程

(SDJ6-83)》、《110~220kV電網繼電保護與平安自動裝置運行條例》等有關專業(yè)技術規(guī)

程的要求。

要合理處理好繼電保護和平安自動裝置與其保護對象一電網局部的關系，二次局

部應滿足《電力系統(tǒng)技術導那么》、《電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定導那么》等有關技術規(guī)程的要

求，這是電力系統(tǒng)平安經濟的根底。在確定電網結構、廠站主接線和運行方式，必須

統(tǒng)籌考慮繼電保護和平安自動裝置配置的合理性與可能性。在此根底上，繼電保護和

平安自動裝置的設計應能滿足電網結構和幫站主接線的要求，適應電網和變電站運行

靈活性的需求。

電網繼電保護和平安自動裝置應符合可靠性、平安性、靈敏性、速動性的要求。

要結合具體條件和要求，從裝置的選型、配置、整定、實驗等方面采取綜合措施，突

出重點，統(tǒng)籌兼顧，妥善處理，以到達保證電網平安經濟運行的目的。

2.2.1標幺值

參數計算需要用到標幺值或有名值，在實際的電力系統(tǒng)中，各元件的電抗表示方法不

統(tǒng)一，基值也不一樣。如發(fā)電機電抗，廠家給出的是以發(fā)電機額定容量又和額定電壓為

基值的標幺電抗Xd(%);而輸電線路電抗，通常是用有名值。

在標幺制中，單個物理量均用標幺值來表示，標幺值的定義如下：

標幺值=實際有名值(任意單位)/基準值(與有名值同單位)

顯然，同一個實際值，當所選的基準值不同是，其標幺值也不同。所以當訴說一個物理量

的標幺值是，必須同時說明起基準值多大，否那么僅有一個標幺值是沒意義的。

中選定電壓、電流、阻抗、和功率的基準值分別為UQ5、Zs和工時，相應的標幺

值為

Ut=U/Us(2-1)

h=IUB(2-2)

Z*=Z/ZB(2-3)

S.=S/S8(2-4)

使用標幺值,首先必須選定基準值.電力系統(tǒng)的各電氣量基準值的選擇，在符合電路根

本關系的前提下,原那么上可以任意選取。

四個物理量的基準值都要分別滿足以上的公式。因此，四個基準值只能任選兩個，其

余兩個那么由上述關系式決定。至于先選定哪兩個基準值，原那么上沒有限制；但習慣上

多先選定乙和品。這樣電力系統(tǒng)主要涉及三相短路的〃，ZB可得：

(2—5J

ZB=UB“B=U"SB（2-6）

Us和梟原那么上選任何值都可以，但應根據計算的內容及計算方便來選擇。通常UB多

項選擇為額定電壓或平均額定電壓。SJ可選系統(tǒng)的或某發(fā)電機的總功率；有時也可取一整

數，如100、1000MVA等。

標幺值的歸算

①精確的計算法，再標幺值歸算中，不僅將各電壓級參數歸算到根本級，而且還需選取同

樣的基準值來計算標幺值。

1）將各電壓級參數的有名他按有名制的精確計算法歸算到根本級，再根本級選取統(tǒng)一的電

壓基值和功率基值。

2〕各電壓級參數的有名值不歸算到根本值而是再根本級選取電壓基值和功率基值后將電壓

基值向各被歸算級歸算，然后救災各電壓級用歸算得到的基準電壓和基準功率計算各元件

的標幺值。

②近似計算：標幺值計算的近似歸算也是用平均額定電行計算。標幺值的近似計算可以就

在各電壓級用選定的功率基準值和各平均額定電壓作為電壓基準來計算標幺值即可。

結合本網絡采用近似計算法。選取基準值：SB=10CMVA

U產220KVUB2=11KVUB^115KV

干算結果見下表：（詳細過程見《計算書》第1章）

（4）電力系統(tǒng)設備參數表：

①發(fā)電機參數：（表2-1）

發(fā)電機額定容量額定電壓功率因數次暫態(tài)電歸算到基歸算到基

/MVA/KV抗（標么準容量的準容量的

cos。

值）等值電抗等值電抗

/Q（有名（標么

值）值：

A廠發(fā)電4310

機

B廠發(fā)電7510

機

C廠發(fā)電

機

②變壓器參數：（表2-2）

變壓器編號額定容量繞組型式短路電壓歸算到基準歸算到基準

/MVA容量的等值容量的等值

uj/。電抗/。（有電抗〔標么

名值）值）

40三相雙繞組

20三相雙繞組

20三相雙繞組

三相雙繞組10.5

篤

n10三相雙繞組

15三相雙繞組

Ts

③線路參數：（表2-3）

線路名稱線路長度正、負序阻抗正、負序阻抗零序阻抗（有零序阻抗（標

［有名值）（標么值）名值）么值）

305.1+J1215.3+j42

6010.2+j2430.6+jl32

LBC

305.1+J1215.3+J42

LBD

305.l+jl215.3+J42

L；）卜

第2.3節(jié)變壓器中性點的選擇原那么以及PT,CT的選擇

系統(tǒng)中變壓器的中性點是否接地運行原那么是：應盡量保持變電所零序阻抗根本不變,

以保持系統(tǒng)中零序電流的分布不變，并使零序電流電壓保護有足夠的靈敏度和變壓器不致

于產生過電壓危險，般變壓器中性點接地有如下原那么：

1）電源端的變電所只有一臺變壓器時，其變壓器的中性點應直接接地運行。

2）變電所有兩臺及以上變壓器時，應只將一臺變壓加中性點直接接地運行，當該變壓器

停運時，再將另一臺中性點不接地變壓器改為中性點直接接地運行。假設由于某些原因，

變電所正常情況下必須有兩臺變壓器中性點直接接地運行，那么當其中一臺中性點直接接

地變壓器停運時，應將第三臺變壓器改為中性點直接接地的運行。

3）雙母線運行的變電所有三臺及以上變壓器時，應按兩臺變壓器中性點直接接地的方式

運行，并把它們分別接于不同的母線上，當其中一臺中性點直接接地變壓器停運時，應將

另一臺中性點不接地變壓器改為中性點直接接地運行。

4）低電壓側無電源的變壓滯的中性點應不接地運行，以提高保護的靈敏度和簡化保護接

線。

5）對于其他由于特殊原因的不滿足上述規(guī)定者，應按特殊情況臨時處理，例如，可采用

改變保護定值，停用保護或增加變壓器接地運行臺數等方法進行處理，以保證保護和系統(tǒng)

的正常運行。

根據以上原那么：

1）A廠只有一臺變壓器，所以應中性點接地。

2）B廠有兩臺變壓器，只將其中一臺中性點直接接地，假設該變壓器停運時，那么將另

一臺中性點不接地的變壓器改為中性點直接接地。

3）C廠一臺變壓器，中性點接地。

4)變電站D線路比擬長，應中性點直接接地。

5)中央變電站，中性點直接接地。

輸電線路CTPT的選擇

(1)電流互感器

①電流互感器的作用：

1)電流互感器將高壓回路中的電流變換為低壓回路中的小電流，并將高壓回路與

低壓回路隔離，使他們之間不存在電的直接關系。

2)額定的情況下，電流互感器的二次側電流取為5A,這樣可使繼電保護裝置和其

它二次回路的設計制造標準化。

3)電保護裝置和其它二次回路設備工作于低電壓和小電流，不僅使造價降低，維

護方便，而且也保證了運行人員的平安。

電流互感器二次回路必須有一點接地，否那么當一，二次擊穿時，造成威脅人身和

設備的平安。

②電流互感器的選擇和配置

1)型號：電流互感器的型號應根據作用環(huán)境條件與產品情況選擇。

2)一次電壓：Ug=Un

Ug—-電流互感器安裝處一次回路工作電壓

Un--電流互感器的額定電壓

3)一次回路電流：HnNIgmax

Igmax-電流互感器安裝處一次回路最大電流

Iln-電流互感器一次側額定電流。

4)準確等級：

用于保護裝置為0.5級，用于儀表可適當提高。

5)二次負荷：S2WSn

S2-—電流互感器二次負荷

Sn---電流互感器額定負荷少

6)輸電線路上CT的選擇：

根據輸電線路的極限傳輸功率計算。對于110KV線路有

L=30KMP產40MW,P,

L=60MWP=40MW

認為是近似線性變化的。

所以結果參見《計算書》第2章

(2)電壓互感器

①電壓互感器的作用

1)電壓互感器的作用是將一次側高電壓成比例的變換為較低的電壓，實現(xiàn)了二次

系統(tǒng)與一次系統(tǒng)的隔離，保證了工作人員的平安。

2)電壓互感器二次側電壓通常為100V,這樣可以做到測量儀表及繼電器的小型化

和標準化。

②電壓互感器的配置原那么：

1)型式：電壓互感器的型式應根據使用條件選擇，在需要檢查與監(jiān)視一次回路單

相接地時，應選用三相五柱式電壓互感器或具有三繞組的單相互感器組。

3）二次電壓：100V

4）準確等級：1

電壓互感器應在哪一準確度等級下工作，需根據接入的測量儀表.繼電器與自動

裝置及設備對準確等級的要求來確定。

5）二次負荷:SzWSn

③輸電線路上PT變比的選擇

線路電均為110KV,應選用三相屋外的PT。由《發(fā)電廠電氣局部課設參考資料》查得變比

比為11爛/貴可用三個單相的PT組合而成。

PT、CT選擇結果見下表:

①線路輸送最大工作電流及電流互感器的變比表2-4）

線路名稱電流互感器變比

最大工作電流（max/A

200/5

LAB

200/5

LBC

200/5

L”

150/5

LDE

②電流互感器參數：（表2-5）

型號額定電流比級次組合準確級二次負荷10%倍數

/C

LCWD-110(50-100)-D/11二次負倍數

(300-600)荷/C

/515

③電壓互感器參數：（表2-6）

型號準確級額定容量最大容量額定電壓比連接組

/VA

JCC-110150020001/1/1/-12-12

曙/詈⑼

第2.4節(jié)系統(tǒng)運行方式確定原那么

計算短路電流時，運行方式確實定北常重要，因為它關系到所選的保護是否經濟合理、

簡單可靠，以及是否能滿足靈敏度要求等一系列問題。

俁護的運行方式是以通過保護裝置的短路電流的大小來區(qū)分的。

2.4.1

根據系統(tǒng)最大負荷的需要，電力系統(tǒng)中的發(fā)電設備都投入運行（或大局部投入運行）

以及選定的接地中性點全部接地的系統(tǒng)運行方式稱為最大運行方式。對繼電保護來說，是

短路時通過保護的短路電流最大的運行方式。

2.4.2

根據系統(tǒng)最小負荷，投入行之相適應的發(fā)電設備且系統(tǒng)中性點只有少局部接地的運行

方式稱為最小運行方式。對繼電保護來說，是短路時通過保護的短路電流最小的運行方式。

對過量保護來說，通常都是根據系統(tǒng)最大運行方式來確定保護的整定值，以保證選擇

性，因為只要在最大運行方式下能保證選擇性，在其他運行方式下也一定能保證選擇性；

靈敏度的校驗應根據最小運行方式來進行，因為只要在最小運行方式下，靈敏度符合要求,

在其他運行方式下，靈敏度也一定，靈敏度也一定能滿足要求。

對某些保護〔例如電流電壓連鎖速斷保護和電流速斷保護），在整定計算時，還要按正

常運行方式來決定動作值或計算靈敏度。根據系統(tǒng)正常負荷的需要，投入與之相適應數量

的發(fā)電機、變壓器和線路的運行方式稱為正常運行方式。

確定最大運行方式和最小運行方式的結果為:。（詳細過程見《計算書》第3章）

零序保護系統(tǒng)運行方式計算結果表（表2-7）

斷路器運行方式正方向15%處短路電流值

雙回運行S為最大

1

雙回線路單回運行，S為最大，

雙回運行S為最大

2

雙回線路單回運行，S為最大，

雙回線路單回運行S為最小

3

雙回運行，S為最小。

雙回線路單回運行S為最大

4

雙回運行，S為最大

第2?5節(jié)短路計算原那么

（1）首先去掉系統(tǒng)中的所有負荷分支線路電容，發(fā)電機電抗用次暫態(tài)電抗。

（2）選取基準容量和基準電壓

（3）將各元件電抗換算為同一基準值的標幺電抗

（4）繪出等值網絡圖，并將各元件阻抗統(tǒng)一編號

2.5.3化簡等值網絡：

計算不同的短路電流值，需將等值網絡分別化簡以短路點為中心的輻射形等值網絡,

并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗。

2.5.4繪制短路電流計算結果表。（詳細過程見《計算書》第3章）

單相接地短路零序電流計算結果表（表2-8）

短路點編號斷路器編號最大運行方式最小運行方式

51

62

91

102

113

124

135

193

兩相接地短路零序電流計算結果表（表2-9）

短路點編號斷路器編號最大運行方式最小運行方式

11

22

33

73

44

84

173

181

204

三相短路電流計算結果表（表2-10）

短路點編號斷路器編號最大運行方式最小運行方式

141

153

164

第三章電力網相間繼電保護方式選擇與整定計算

第3.1節(jié)概述

3.1.1距離保護原理

本保護包括三段式相間距離和三段式接地距離，分別用以切除相間故障和單相接地故

隨。阻抗算法采用微分方程算法，阻抗特性采用多邊形特性。保護起動后，首先執(zhí)行選相

程序，當判斷為相間故障時，執(zhí)行相間距離邏輯；當判斷為單相故障時，執(zhí)行接地距離邏

輯。保護邏輯完全符合“四統(tǒng)一”要求。

(1)方向判別

①當系統(tǒng)發(fā)生第一次故障時，利用電壓記憶，保護準確判斷I?川段任何故障類型的

方向。在振蕩閉鎖期間，如再發(fā)生故障，考慮到系統(tǒng)可能在振蕩中記憶不可靠，故對各種

不對稱故障均采用負序方向元件把關。當故障為三相短路時，振蕩閉鎖中的DZI段采用偏

移特性，其偏移特性可由控制字選擇內偏或外偏，而對振蕩閉鎖中的III段距離繼電器，其

偏移特性固定為內偏。

阻抗特性偏移度如下：

X方向：X定值＞1QQ

X定值＜1。時,取1/2X定值

R方向：取R定值/4與X偏移量之小者。

(2)手合邏輯

當手合到故障線路時，如阻抗繼電器在偏移IV內，那么立即發(fā)永跳令。

(3)非全相邏輯

當發(fā)生單相故障時，保護那么同時不斷計算二個健全相對地及二健全相間的阻抗，在

任一阻抗有突變，且突變后的阻抗值在II段范圍內(此時II段特性帶偏移)，確認健全相

又發(fā)生了故障。如故障轉換發(fā)生在發(fā)出單跳令后，那么立即三跳；如在發(fā)出單跳令前，

且故障在H段，那么轉至相間距離邏輯。

(4)振蕩閉鎖邏輯

①本保護振蕩閉鎖邏輯除設有常規(guī)保護所具有的短時開放I、n段及延時Ui段外，還

增設了按dz/dt原理構成的區(qū)分振蕩中短路的邏輯，該原理動作條件如下：

a感受阻抗先有一個突變

I段范圍內

當滿足上述三個條件后，保護出口跳三相。

②距離【段和距離II段可以通過控制字選擇不經振蕩閉鎖。

(5)交流電壓斷線和電流回路自檢

①電壓斷線有兩種情況；不對稱斷線和三相完全斷線。

1)不對稱斷線的判據為：

Ua+Ub+Uc-3Uo＞7V

2)三相完全斷線的判據為:

a各相電壓均小于8v

bA相電流大于0.2A（5A制）

當保護判斷出PT斷線后，突變量方向及負序方向高頻保護自動退出，但零序方向高

頻保護仍保存工作，只是將3U0自動切換為外接開口3U0o

②電流回路出錯的判據為

I:I+Ih+L-3Io>7A

電流回路出錯后，閉鎖本保護。

③為了在正常運行狀態(tài)下，檢查電流回路可能出現(xiàn)的分流情況（如大電流端子頂不

開），保護還設置了另一判據，即

1）當L+Ib+L>L/4時為無電流定值）

裝置發(fā)呼喚信號，尹打印“DLBPH”，但并不閉鎖保護。

2）在PT斷線情況下，高頻距離自動退出，但高頻零序仍保存工作，只是將自產3U。自

動切換為外接3U0o

3）在交流回路出錯時，距離保護自動退出。

（6）整組復歸

保護整組復歸的條件為：

1）A相電流小于靜穩(wěn)破壞電流，即

2）ZAB,ZK，ZCA三個阻抗繼電器在偏移IV外

③零序電流連續(xù)12s動作不返回時，保護將呼喚打印“CTDX”并先閉鎖1元件再整組復

歸。在零序電流消失后，卜元件自動投入。

（7）跳閘邏輯

1）當保護判斷出故障為區(qū)內單相故障時，那么進入選跳回路，如重合方式允許單跳那

么發(fā)單跳令，驅動相應分相跳閘繼電器和跳閘重動繼電器TZDJ。如不允許單跳，那么發(fā)

三跳令驅動三個分相跳閘繼電器和三跳重動繼電器3TZDJ。

2）如故障為相間故障，保護那么發(fā)三跳令。

3）當單跳令發(fā)出后，開關未跳開前.，又發(fā)生轉換性故障那么立即補發(fā)三跳令，并打

印“DEVCK”。

4）當單跳令發(fā)出0.2s后,開關仍未跳開，那么補發(fā)三跳令，并打印“HB3TCK”。

5）在非全相運行過程中，如健全相又發(fā)生了故障，那么由方向保護發(fā)三跳令，并打印

“DEVCK”。

6）當三跳令發(fā)出0.25s后，開關仍未跳開，保護那么補發(fā)永跳令，驅動永跳繼電器

CKJR,并打印“HB3TCK”。

7）當水跳令發(fā)出5s后，開關仍未跳開，保護那么收回跳閘令，告警并打印“HBRTSB”。

8）當開關重合后，那么由距離加速發(fā)永跳令，單相永久故障打印“GBJSCK”，其它永

久故障JSCKo

（8）后加速邏輯

本保護設有如下加速功能：

1）瞬時加速II段

2）瞬時加速HI段

IV段

4）重合后故障相電抗分量同第一次故障相近，且R分量在區(qū)內，瞬時加速以上

加速功能可通過挖制字投入或退出。

（9）距離保護和重合閘：

距離保護和重合閘由CPU2實現(xiàn)。

1）起動

有三個局部起動CPU2進入故障測量程序

A）反響正負序綜合電流工頻變化量的過流繼電器。

其中

IE=I,-KI2

△。為浮動門襤

B）零序過流繼電器

定值范圍0.11—

C）開關不對應起動，有操作開關KK在合后位置而跳閘位置繼電器TWJ動作時進故

障測量程序。

2）正常運行程序

3）檢查開關位置狀態(tài)

4）交流電壓斷線

5）輕負荷確認

正常運行時，假設負荷電流小于0.11,那么確認為輕負荷，置輕負荷標志，作為重合

閘的一項判據。

6）故障測量程序

1）低壓距離

當正序電壓小于15%Un時，進低壓距離程序，這時只可能有三相短路和系統(tǒng)振蕩二種

情況。系統(tǒng)振蕩由振蕩閉鎖回路區(qū)分，這里只需考慮三相短路，三相短路時，三個相阻抗

和三個相間阻抗性能一樣，因此，僅測量相阻抗。

一般情況下個阻抗一樣，但為了保證母線故障轉換至線路構成三相故障時仍能快速切

除故障，對三相阻抗進行計算，任一相動作跳閘時選為三相故障。

低壓距離繼電器比擬工作電壓和極化電壓相位：

工作電壓：Uom)=U-

極化電壓：uP(t)=

這里：中二A、B、C

下標工作電壓

P：極化電壓

ZzD：為整定阻抗

M為記憶故障前電壓

U1為正序電壓

正方向故障時，如圖

IN

在記憶清失皤：幾；=%叱——>N

「

其中EMB=??J7c

因此U°岫=(Zk-Zzd)I?

繼電器的電相方程為*-90。<ArgUont/U^<90°^

Bzs_-900<Arg(Zk-Zzd)/(^srZk)ej(s<90°

設故障前母線電壓與'系統(tǒng)電勢同相形8二0,其暫態(tài)4作特性：如圖：

Zzd

測量阻抗Zk在復平面上的一~g以Z至-Zs連線為直徑的圓。當6不為零時，將

是以Zzd至卜Zs連線為弓或第H象限偏移。

Zk

圖中動作后包含E空過渡電把1故障時都能正確動作，并不表示

爭性必須服方向故障為前提導出。

反方向故障時會誤動作

上圖是反方向故障E障時:

在記憶消失前：U

其中%中二一(Z's+Zfc),

因此

代入式中并整理：一90°<A叩[(次一ZzJ)/(Z's+7k)e*]<90°

-Zk的動作邊界位以Zzd與Z連線為直徑的圓，當-Zk在圓內動作，可見，繼電器有

明確的方向性，不可能誤判方向。

以上結論是在記憶電壓消失以前，即繼電器的暫態(tài)特性，當記憶電壓消失后。

正方向故障時：UgM=1gZk

反方向故障時：UgM=-16Zk

于是正方向故障時：U°p=l中(Zk-Zzd)

反方向故障：UOP=I^-Zk)-Zzd]

正方向故障時，Zk的動作邊界如圖，而反方向故障時.，-Zk的動作邊界也如圖，繼電

器的動作邊界經過原點，因此，母線和出口故障時，繼電器處在動作邊界。

為了保證母線故障，特別是經弧光電阻三相故障時不會誤動作，因此，對T,TT段距

離繼電器設置了門襤電壓，其幅值取最大弧光壓降，同時，I、II段距離繼電器暫態(tài)動作

后，將繼電器的門藍倒置相當于將特性圓包含原點，以保證繼電器動作后能保持到故障切

除。為了保證III段距離繼電器的后備性能，HI段距離元件的門藍電壓總是倒置，因此,

其特性包含原點。

3.1.2距離保護的根本特性和特點

(1)距離保護的根本構成

距離保護是以反映從故獐點到保護安裝處之間阻抗大小(距離大小)的阻抗繼電器為

主要元件(測量元件)，動作時間具有階梯性的相間保護裝置。當故障點至保護安裝處之間

的實際阻抗大雨預定值時，表示故障點在保護范圍之外，保護不動作當上述阻抗小于預定

值時，表示故障點在保護范圍之內，保護動作。當再配以方向元件(方向特性)及時間元

件，即組成了具有階梯特性的距離保護裝置。

(2)距離保護的應用

距離保護可以應用在任何結構復雜、運行方式多變的電力系統(tǒng)中，能有選擇性的、較

快的切除相間故障。當線路發(fā)生單相接地故障時，距離保護在有些情況下也能動作；當發(fā)

生兩相短路接地故障時，它可與零序電流保護同時動作，切除故障。因此，在電網結構復

雜，運行方式多變，采用一般的電流、電壓保護不能滿足運行要求時，那么應考慮采用距

離保護裝置。

(3)距離保護各段動作特性

距離保護一般裝設三段，必要時也可采用四段。其中第I段可以保護全線路的

80%~85%,其動作時間一般不大于0.032.1s(保護裝置的固有動作時間),前者為晶體管

俁護的動作時間，后者為機電型保護的動作時間。第H段按階梯性與相鄰保護相配合，動

作時間一般為0.51.5s,通常能夠靈敏而較快速地切除全線路范圍內的故障。由I、H段

構成線路的主要保護。第HI(IV)段，其動作時間一般在2s以上，作為后備保護段。

(4)距離保護裝置特點

①由于距離保護主耍反映限抗值，一般說其靈敏度較高，受電力系統(tǒng)運行方式變化

的影響較小，運行中躲開負荷電流的能力強。在本線路故障時，裝置第I段的性能根本上

不受電力系統(tǒng)運行方式變化的影響(只要流過裝置的故障電流不小于阻抗元件所允許的精

確工作電流)。當故障點在相鄰線路上時，由于可能有助增作用，對于地n、iii段，保護

的實際動作區(qū)可能隨運行方式的變化而有所變化，但一般情況下，均能滿足系統(tǒng)運行的要

求。

②由于保護性能受電力系統(tǒng)運行方式的影響較小，因而裝置運行靈活、動作可靠、

性能穩(wěn)定.特別是在保護定值整定計算和各級保護段相互配合上較為簡單靈活，是保護電

力系統(tǒng)相間故障的主要階段式保護裝置。

第3.2節(jié)相間距離保護裝置各保護段定值配合的原那么

和助增系數計算原那么

3.2.1距離保護定值配合的根本原那么

距離保護定值配合的根本原那么如下：

(1)距離保護裝置具有階梯式特性時，起相鄰上、下級保護段之間應該逐級配合，即

兩配合段之間應在動作時間及保護范圍上互相配合。

距離保護也應與上、下相鄰的其他保護裝置在動作時間及保護范圍上相配合，例如：

當相鄰為發(fā)電機變壓器組時，應與其過電流保護相配合；當相鄰為變壓器或線路時，假設

裝設電流、電流保護，那么應與電流、電壓保護之動作時間及保護范圍相配合。

(2)在某些特殊情況下，為了提高保護某段的靈敏度，或為了加速某段保護切除故障

的時間，采用所謂“非選擇性動作，再由重合閘加以糾正”的措施。例如：當某一較長線

路的中間接有分支變壓器時，線路距離保護裝置第I段可允許按伸入至分支變壓器內部整

定，即可仍按所保護線路總阻抗的80嬉85%計算，但應躲開分支變壓器低壓母線故障；當

變壓器內部發(fā)生故障時，線路距高保護第I段可能與變壓器差動保護同時動作(因變壓器

差動保護設有出口跳閘自保護回路)，而由線路自動重合閘加以糾正，使供電線路恢復正常

供電。

(3)采用重合閘后加速方式，到達保護配合的目的。采用重合閘后加速方式，除了加

速故障切除，以減小對電力設備的破壞程度外，還可借以保證保護動作的選擇性。這可在

下述情況下實現(xiàn)：當線路發(fā)生永久性故障時，故障線路由距離保護斷開，線路重合閘動作,

進行重合。此時，線路上、下相鄰各距離保護的1、II段可能均由其振蕩閉鎖裝置所閉鎖,

而未經振蕩閉鎖裝置閉鎖的第III段，在有些情況下往往在時限上不能互相配合(因有時

距離保護III段與相鄰保護的第II段配合)，故重合閘后將會造成越級動作。其解決方法

是采用重合閘后加速距離保護111段，一般只要重合閘后加速距離保護111段在1.b~2s,

即可躲開系統(tǒng)振蕩周期，故只要線路距離保護IIT段的動作時間人于2~2.5s,即可滿足在

重合閘后仍能互相配合的要求。

3.2.2距離保護定值計算中所用助增系數(或分支系數)的選擇及計算

(1)對于輻射狀結構電網的線路保護配合時

這種系統(tǒng)，其助增系數與故障點之位置無關。計算時故障點可取在線路的末端，主電

源側采取大運行方式，分支電源采用小運行方式。

(2)環(huán)形電力網中線路保護間助增系數的計算

(3)單回線路對雙回線路的保護配合時應按雙回線路并行運行的方式下求取。

(4)雙回線路對單回線路配合時，按雙回線路單回運行的方式下考慮。

應該指出，上述原那么無論對于輻射狀電網內，還是環(huán)形電網內的雙回線與單回線間

的助增系數的計算都是適用的。

第3.3節(jié)距離保護裝置阻抗繼電器的接線方式和整定阻抗

3.3.1阻抗繼電器的接線方式

阻抗繼電器的電流及電壓回路的介入，有各種不同的接線方式，譬如：有接入相電壓和

相電流的；有接入相間電壓和相電流之差的；有接入相間電壓和相電流的等等。對于不同

的接線方式，在各種類型的短路故障情況下，繼電器端子上所測得的阻抗值是不同的。

3.3.2阻抗繼電器的整定阻抗

在進行距離保護裝置的定值計算時，首先按照計算原那么及要求，算出各保護段的一

次整定阻抗值。計算的結果用線路的一次正序相阻抗表示。這樣就可給出距離保護定值配

置圖，并根據實際情況和習慣可以按以下幾種不同方式給出調試用定值。

第一種方式：根據所計算出的距離保護各段的一次定值，直接給出距離保護各段的“整

定阻抗"Z,“。該定值為當線路三相短路時，從保護區(qū)末端至保護安裝處每相線路正序阻抗

的一次歐姆值。至于考慮由該一次“整定阻抗”換算至電流互感器及電壓互感器二次側的

“整定阻抗”以及繼電器接線系數等因素影響時的計算工作，均由實驗部門根據實際情況

確定。這種方式給出保護定值的優(yōu)點是，概念清楚、不易發(fā)生過失；其缺點是，要求調試

者熟悉一、二次定值的換兌關系，給調試單位增加了一些工作量。

第二種方式：根據電流互感器及電壓互感器的變化，結合繼電器的接線系數，按下式

算出在三相短路故障方式下，阻抗繼電器的二次“整定阻抗”值，并依次給出各保護

段的整定值,

(3-1)

式中Z*——阻抗繼電器的二次整定阻抗相）；

Zw一—距離保護的一次整定阻抗（Q/相）；

〃山、〃陽——分別為流互感器和電壓互感器的變比；

K——三相短路時，阻抗繼電器的接線系數，對于［/、//、的O。接線方式，當三相短

路時，Kjx=1；對。.\/八的+30"接線，那么K八=6/'30"。

第三種方式：按照已選的電流互感器及電壓互感器變比，給出從保護趕為末端至保護

安裝處之間線路正序相阻抗的二次值（即換算至電流互感器及電壓互感器二次側的正序相

阻抗），可按下式計算為

Zss=X（3-2）

nyh

式中7———距離保護的一次整定阻抗（Q/相）：

Zw一—距離保護的一次整定阻抗（。/相）；

〃、“一一分別為電壓互感器，電流互感器的變化。

，卬，A47,H

上式中的整定阻抗為從保護范圍末端至保護安裝處之間的一個假想的二次正序相阻

抗，它不考慮繼電器的接線系數（即繼電器的接線方式），在其整定值的通知單中應加以說

明。根據通知單中的“整定值”，調試單位在調試時應結合繼電器的具體接線方式及實驗方

法進行。

根據LFP-901A型微機保護的特點，采用第三種方法計算。

第3.4節(jié)距離保護整定計算

3.4.1整定計算

（1）距離保護I段整定計算

躲過本線路的末端相間故障。

ZL=K*Z,（3-3）

式中，zL一線路本側斷路器處距離保護I段的整定阻抗,旦整定阻抗角與線路阻抗角相同;

左輯一距離保護第I段的可靠系數，取0.8-0.85;

乙一線路的正序阻抗.

距離保護第【段動作時間為：

“Rs（3-4）

距離保護第1段靈敏度用保護范圍表示，即為被保護線路全長的80%—85%

（2）距離保護第II段的整定：

1）與相鄰變壓器的縱差保護配合，有：

Z2=K〉Z/+K〉K/,nMn.Z7（3一5）

式中，

K2一一0.86;

右；一距離保護第段的可靠系數，<^<0.7;

ZT一相鄰變壓器的正序阻抗

之強一相鄰變壓器另側母線短路時流過變壓器的短路電流與被保護線電流之比的最小值?

2）與相鄰線路距離保護第I段整定值配合,有

2:二理-乙+<_>《,2：,（3-6）

K〃min一分支系數最小值,為相鄰線第I段距離保護范圍末端短路時流過故障線電流與保護

線電流之比的最小值.

取之中最小值

距離保護第II段靈敏度：

71

AT"=^->1.3-1.5(3-7)

""Z,

（3）相間距離保護第in段的整定：

1）被保護線路的最小負荷阻抗，有

當采用方向阻