地级电网110kV微机线路保护整定计算原则的优化实践

1、地级电网110kV微机线路保护整定计算原则的优化实践<电气开关(2011.No.1)23文章编号:1004289X(2011)O1002304地级电网llOkV微机线路保护整定计算原则的优化实践一徐恨林(湖北电网成宁供电公司,湖北成宁437100)摘要:从地级电网实际情况出发,介绍整定计算所遵循的原则以及整定计算中所遇到的一些特殊问题的处理办法,分析并提出了110kV微机线路保护的简化原则和优化方案.为继电保护工作者在整定计算环节中通过分析规程并结合保护特性研究简化计算方法提供了策略性的建议,对确保电网运行安全可靠,减少误整定,提高工作效率具有实际意义.关键词:1lOkV线路保护

2、;整定计算;简化与优化中图分类号:TM773文献标识码:BOptimizationandPredigestingoftheSettingCalculationPrincipleof110kVMicrocomputerProtectioninXianningAreauHen(XianningPowerSupplyCompany,HubeiPowerGrid,Xianning431100,China)Abstract:Accordingtotherealconditionsofareapowergrid,thecalculationprinciplesandthemethodsofsolvings

3、omespecialproblemsinrelayprotectionsettingareintroduced.Analyzeandadvancetheoptimizationandpredigestingofthesettingcalculationprincipleof110kVmicrocomputerprotection.Itwillbeastrategicadvicef0rtherelayprotectionoperatorstopredigestthecalculationmethodpassingthroughanalysisoftheregulationsandthestudy

4、ofprotectionchar-acteristicinthesettingcalculationteach.Ithaspracticalmeaningoninsureingpowernetworkoperationonthesafeside,reducingmistakecalculationsandincreasingworkefficiency.Keywords:110kV;powerlineprotection;settingcalculation;simplificationandoptimization1引言继电保护及安全自动装置的整定值是继电保护及安全自动装置准确,可靠,合理地

5、切除故障元件的重要保证.根据3110kV电网继电保护装置运行整定规程(DL/T一2007),结合地级电网的实际情况,经过实践摸索总结了以下整定原则及一些特殊问题的处理方法,并对部分整定计算原则进行了优化修正和简化,以符合当前的技术标准.对提高工作效率,减少误整定,确保电网运行安全可靠有着实际的意义.2110kV线路运行方式及保护配置地级地区110kV线路主要采用环网布置,开环辐射形运行的方式;根据线路供电方式可区分为终端线和联络线两种类型.110kV线路微机保护选型已规范化,基本功能配置为:电流差动保护全线速动;三段相间距离和接地距离;四段零序方向过流;二段TV断线过流;三相一次重合闸.3l1

6、0kV线路保护整定计算及简化原则3.1差动保护定值整定(1)突变量启动定值:保证线路末端故障有足够灵敏度.一般推荐为0.2倍装置二次额定电流值.(2)零序电流启动定值:按躲过最大零序不平衡电流整定,其整定范围为0.52.5A,按省公司限制值配合,通常取一次电流值不超过300A,建议取200<电气开关)(2011.No.1)240A.(3)分相差动动作电流:按内部故障有灵敏度,取0.10.5倍额定电流.(4)零序差动动作电流:按线路经高阻接地时零序差动继电器可以动作灵敏度整定,通常取一次电流值不超过300A,建议取240A整定,时间为0.3s.(5)静稳态破坏电流定值:按过负荷电流

7、考虑,并应留有一定裕度.建议取1.2倍最大负荷电流.(6)TA断线后分相差动定值:按躲过正常运行的最大负荷电流整定.3.2110kV微机线路零序电流保护整定原则的优化和简化阶段式零序电流保护和接地距离保护都可以作为接地故障的后备保护,这两种不同动作原理的保护在功能上存在这一定的冗余.功能的冗余并不一定使得保护系统更可靠,相反,它使得阶段式零序电流保护和接地距离保护的整定计算变得更加复杂,也在一定程度上为系统的稳定运行埋下了隐患.因而,在接地距离保护得到广泛应用的同时,阶段式零序电流保护可以进行一定的简化.对于线路上发生的接地故障,接地距离保护基本都可以正确的动作来切除故障,但接地距离保护有一个

8、固有的缺陷,就是无法正确处理经大过渡电阻短路的接地故障.阶段式零序保护仅通过流过保护的零序电流来判断是否存在接地故障,而不会判断故障有没有经过渡电阻.鉴于零序电流保护处理经过渡电阻接地故障的优点,它可以弥补接地距离保护在切除经过渡电阻故障能力的不足,充分发挥其辅助保护的作用.3.2.1零序电流I段根据部颁3110kV电网继电保护装置运行整定规程的规定,零序电流I段定值按躲本线路末端接地故障最大三倍零序电流整定,线路附近有其他零序互感较大的平行线路时,需要考虑互感的影响.在实际运行中,采用该原则存在以下一些问题.(1)虽然该规程规定:66kV及以上线路必须使用实测值,但在基建或改造时线路实测参数

9、往往不易及时得到而采用了理论计算值.运行经验表明,线路的正序阻抗参数与实测参数误差较小,零序阻抗参数与实测值误差较大,由于零序I段不带延时,据此所得计算结果可能导致零序I段误动.(2)零序I段保护范围受系统方式变化较大,最严重的情况下,在保护出口故障时,零序I段无灵敏度,从根本上失去保护的作用.由于微机保护引入了接地距离保护,则对于上述问题,可以得到较好的解决方法.和零序电流保护相比,接地距离保护在整定计算时有如下特点:接地距离保护计算采用的是+X3Io,零序参数对其影响主要体现在补偿系数K上,而K=(一Z)/(3Z),因此零序参数的误差对接地距离保护的计算较零序电流保护的影响要小得多.接地距

10、离保护I段可以保护线路全长的70%,此范围较稳定,基本不受系统方式变化的影响.微机线路保护对接地距离保护有特殊考虑,如采用四边形特性或在R方向上有一定的补偿度,当在I段范围内发生经过渡电阻的接地故障时,接地距离在R方向上的动作范围要明显大于仅反映电流的零序电流保护,故接地距离I段的抗过渡电阻的性能比零序电流I段好.对于各类型故障而言,零序电流保护对相问非接地及三相故障不能正确反映,接地距离保护仅对两相故障不能正确反映.综上所述,对于联络线及并列双回线,在有主保护的时候,可以将零序I段退出运行,投入接地距离I段.采用该原则后,系统保护的整体性能有所提高.零序电流I段保护,按躲线末故障计算;直配线

11、零序一段按保护全线且躲过变压器中低压侧故障的最大不平衡电流计算.即IoI=Kk31o./NcT式中:一可靠系数,1.3,宜取1.31.5;,0一本线路末端故障最大零序电流.3.2.2零序电流段,段基本原则及简化零序电流段,段基本原则.零序过流段,按本线路末端故障有足够灵敏度且躲过T接变电站变压器中低压侧故障的最大不平衡电流整定,且供电变压器110kV零序一段,与相邻线路零序逐级配合.即Io=31o/cT/式中:Kl一灵敏系数,取1.5;,0一本线路末端故障最小零序电流.按相关规程,零序保护最末一段作本线路经电阻接地故障和相邻元件接地故障的后备保护,其电流定值一般不应大于300A,在本线路末端故

12、障时灵敏系数力争不小于1.2.即IoI=300A/1.2/NcT(电气开关(2011.No.iJ25对于并列双回线,由于零序I段退出运行,本线路零序电流段只考虑和相邻线路零序电流段配合,而零序电流H段按保全线灵敏度的原则整定,因此可不考虑互感对零序电流保护的影响.考虑到系统稳定的要求,零序电流段动作时间均不大于0.6s.对于220kV站之间的110kV联络线,零序,除了需要保全线灵敏度外,还要考虑可能转供相邻220kV站负荷,计算出能与,d抑,砷m配合的下级线路保护的,0,0Jli.其中,.,0/(:1.1),d2.,./(Kp=1.1).按此原则整定后,当转供线路U,段零序定值发生改变时,联

13、络线定值不会随着改变,只需校核二者的配合关系,便于定值的管理和统一.3.2.3零序电流保护中零序电压闭锁所有110kV线路零序电流保护I段,段都不经零序电压闭锁,有A3Uo(零序电压突变量)闭锁的保护宜投A3Vo闭锁;零序电流保护段不经任何电压闭锁.3.2.4零序电流保护方向闭锁所有110kV线路零序电流保护l段,段都经方向闭锁.220kV变电站所有110kV出线开关零序电流段都不经方向闭锁.()220kV变电站110kV联络线,环网运行线路,以及环网布置开环运行的线路,中间同一变电站背靠背两开关零序电流段经方向闭锁.对于中性点接地的110kV变压器,其所在变电站110kV线路开关零序电流保护

14、I段,段,段必须经方向闭锁.3.3微机线路距离保护整定原则的优化和简化目前在湖北咸宁地区电网投入运行的110kV微机线路保护主要有北京四方的CSLI60B,CSC161和CSCI63系列,许继电气的WXH810系列和WXH801,国电南自的PSL620C,东方3220系列等.这些数字式线路保护的投运极大改善了咸宁地区电网的运行水平,提高了可靠性.但是由于整定规程的落后,装置原理各异,给参数配合整定带来困难.北京四方,东方电气装置相间和接地距离均采用偏移四边形动作特性,需要整定电阻分量和电抗分量;许继电气装置接地距离采用偏移四边形特性的综合阻抗元件,整定电抗分量,相间距离采用圆特性,整定阻抗分量

15、;国电南自装置相问和接地距离采用多边形特性元件,需要整定阻抗值,装置内部程序自动转换为电抗值.(1)距离保护电阻分量的整定若配置的保护装置中有零序保护,带过渡电阻短路可依靠零序保护跳闸,的整定则不必精确计算,以可靠躲过负荷为宜.建议按不超过相间段一半整定.(2)相问距离保护和接地距离保护简化目前的微机保护均配有相间距离,接地距离保护,且定值都是独立整定的,在相同计算条件下,接地距离保护定值小于相间距离保护定值.因此可考虑用接地距离保护定值代替相问保护定值,即将两者定值统一.咸宁地区电网110kV线路保护装置保护的配置都有三段相间距离,三段接地距离和四段零序电流保护,对于地区电网,一般开环运行,

16、零序互感线路比较少,助增系数的计算相对简单,因此接地距离保护的加用是可行的.虽然接地距离的准确整定算比较复杂,但在不影响保护效果的前提下可以进行简化整定,即在110kV系统应用中近似整定.相间距离I段,接地距离I段定值按可靠躲过本线路末端接地故障整定,系数分别取0.85和0.7;相间距离段定值与接地距离段定值取相同值;接地距离段定值取相间距离段定值的0.78倍;时问的取值与相问距离一致.当线路保护接地距离都加用后,不用考虑接地距离与零序保护的配合关系,相邻线路接地距离的配合等同相间距离的配合关系.按上述原则整定的接地距离保护计算简单,功能实用,在地区l10kV系统线路保护整定中有很好的效果.4

17、辅助整定项说明针对不同型号保护装置,统一相应的辅助整定值在整定计算中,有不少常见的辅助整定项,将其统一后,不仅可节省整定计算的时间,而且便于定值的规范.例举如下:(1)距离保护:I,段振荡闭锁退出;瞬时加速段;I,段按躲变低整定时线路阻抗角统一取72.;同一条线路两侧IjW(静稳破坏检测电流)一次取值相同;旁路代主变时,Ijw统一取5A.(2)零序电流保护:0.1S延时加速段;TV断线时退出方向;手合重合闸后零序I段lOOms延时投入;(下转第28页)28<电气开关>(2011.No.1)表2不同故障点的电流值故障距离(km)51O2050消弧线敞障相电流16916

18、9l7O】8O圈接地非故障相电流889092100数据分析表明,在一段固定长度的电缆线路内,单相接地故障时的故障相电容电流和非故障相电容电流都比正常工况下高.在中性点经消弧线圈接地情况下,随着故障点与首端距离的增大,故障相电流和非故障相电流变化不大,略有上升.4.2故障点确定.线路长度不同时在单相接地故障发生的情况下,中性点经消弧线圈接地方式,故障点距离首端5km,分别在供电臂电缆长度为lOkm,20km,40km,60km处发生A相金属性接地的单相接地故障,仿真故障情况下电容电流的变化计算结果如图811所示.0.3750.2500.12500.125-0.2500.375:03=0鳓0,37

19、50.2500.12500.1250.2500.375l图8lOkm电缆短路电流图920km电缆短路电流图1040km电缆短路电流图1160km电缆短路电流根据仿真图形可以得出各种情况下的电流值,将以上仿真结果绘制为表3:表3供电臂长(km)1O204060消弧线故障相电流3555l15170圈接地菲故障相电流17356092由表3可以看出,在故障位置固定情况下,在消弧线圈接地方式下,故障电流和非故障相电流都是增加的.5结论降低接地电流,减少因暂态故障引起的跳闸事故,在贯通线路中被普遍使用,但是这种接地方式不容易发现故障,会导致故障的持续发展,而且不易判断故障线路,这些是在实际应用中应该注意的问题.参考文献1廖宇,全电缆贯通线低电阻接地系统的设计研究J.铁道工程学报.2009.【2冯宝明.电网中性点接地方式的研究D.山东大学,2006.【3夏道止.电力系统分析上,下册M.中国电力出版社,2000.4孙福金.铁路10kV配电网络电容电流的分