继电保护整定计算基础知识及实际应用

1、继电保护整定计算基础知识及实际应用湖北电力调度控制中心2016.7目目 录录继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1继电保护整定的基本原则继电保护整定的基本原则34继电保护整定的一般规定继电保护整定的一般规定继电保护整定的整定原则继电保护整定的整定原则56继电保护整定的关键技术继电保护整定的关键技术继电保护整定的故障计算继电保护整定的故障计算2目目 录录继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念11 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.1 1.1 整定计算的目的整定计算的目的 整定计算是针对具体的电力系统，通过网络计算整定计算是针对具体的电力系统，通过网络计算工具进行分析计

2、算、确定配置的各种保护系统的保护工具进行分析计算、确定配置的各种保护系统的保护方式、得到保护装置的定值以满足系统的运行要求。方式、得到保护装置的定值以满足系统的运行要求。 继电保护装置是通过安装处采集的电压、电流，继电保护装置是通过安装处采集的电压、电流，根据动作判据认定是否动作、何时动作。整定计算就根据动作判据认定是否动作、何时动作。整定计算就是计算动作判据的整定值和动作时间，以保证故障发是计算动作判据的整定值和动作时间，以保证故障发生在保护范围内，按配合时间的要求可靠地动作（灵生在保护范围内，按配合时间的要求可靠地动作（灵敏性）；在保护范围外可靠地不动作（选择性）。敏性）；在保护范围外可靠

3、地不动作（选择性）。 1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.2 1.2 保护范围保护范围 电网或电力主设备发生故障时，保护装置可以可电网或电力主设备发生故障时，保护装置可以可靠动作的区域。靠动作的区域。 一类固定不受运行方式影响，如：线路的纵联保护、变压一类固定不受运行方式影响，如：线路的纵联保护、变压 器的差动保护、器的差动保护、距离保护距离保护段。段。 一类不固定受运行方式影响，如：零序电流保护、距离保护一类不固定受运行方式影响，如：零序电流保护、距离保护II、 III段。段。保护范围由一个保护定值决定的。因此，同原理保护配合往往是保护范围由一个保护定值决定的。因此，同原理保

4、护配合往往是定值上的配合，即用配合定值乘以助增系数或分支系数。不同原定值上的配合，即用配合定值乘以助增系数或分支系数。不同原理保护配合就不能在定值上取得配合，这是因为各序网络独立，理保护配合就不能在定值上取得配合，这是因为各序网络独立，存在不同的电流分配系数，两类保护定值没有固定的关系。存在不同的电流分配系数，两类保护定值没有固定的关系。 1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.3 1.3 保护分类保护分类l 主保护主保护 主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择性地切除被保护设备和线路故障的保护。如线路的纵连保护

5、。性地切除被保护设备和线路故障的保护。如线路的纵连保护。电力系统中的电力设备和线路，应装设短路故障和异常运行的保护电力系统中的电力设备和线路，应装设短路故障和异常运行的保护装置。电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必装置。电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护。要时可增设辅助保护。 线路主保护：纵联电流差动保护、纵联距离保护、纵联方向保护线路主保护：纵联电流差动保护、纵联距离保护、纵联方向保护 变压器主保护：电流差动保护、瓦斯保护变压器主保护：电流差动保护、瓦斯保护 母线保护：电流差动保护母线保护：电流差动保护1 继电保护整定的基本概念继电保护整定

6、的基本概念1.3 1.3 保护分类保护分类 远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或 线路的保护实现后备。线路的保护实现后备。 近后备保护：当主保护拒动时，由该电力设备或线路的另一近后备保护：当主保护拒动时，由该电力设备或线路的另一 套保护实现后备的保护；当断路器拒动时，由套保护实现后备的保护；当断路器拒动时，由 断路器失灵保护来实现的后备保护。断路器失灵保护来实现的后备保护。l 后备保护后备保护 后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。 后备保护分为远后备和近后备两

7、种方式。后备保护分为远后备和近后备两种方式。1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.3 1.3 保护分类保护分类l 辅助保护辅助保护 辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。保护退出运行而增设的简单保护。如零序电流保护。纵联速动主保护纵联速动主保护 相间距离保护相间距离保护接地距离保护接地距离保护零序电流保护零序电流保护断路器失灵保护断路器失灵保护 1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.4 1.4 保护保护“四性四性”l 可靠性可靠性 可靠性是指保护该动作时应动作，不该动

8、作时不动作，即不误可靠性是指保护该动作时应动作，不该动作时不动作，即不误动、不拒动。为保证可靠性，在装置选择上应选用硬件和软件可动、不拒动。为保证可靠性，在装置选择上应选用硬件和软件可靠的装置，在保护配置上，靠的装置，在保护配置上，220kV及以上电压等级电网的线路保及以上电压等级电网的线路保护一般采用近后备保护方式，护一般采用近后备保护方式，110kV及以下电压等级电网一般采及以下电压等级电网一般采用远后备保护方式。用远后备保护方式。整定计算中，主要通过制定简单、合理的保护方案来保证。整定计算中，主要通过制定简单、合理的保护方案来保证。另外在运行方式变化时应对定值进行调整以保证保护系统另外在

9、运行方式变化时应对定值进行调整以保证保护系统可靠动作。可靠动作。 安全性：区外故障可靠不动作安全性：区外故障可靠不动作 可信赖性：区内故障可靠动作可信赖性：区内故障可靠动作1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.4 1.4 保护保护“四性四性”l 选择性选择性 选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障线路的保护或断路器失灵保护切除故障 为保证选择性，对相邻设备和线路有配合

10、要求的保护和同为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件一保护内有配合要求的两元件(如起动与跳闸元件、闭锁与如起动与跳闸元件、闭锁与动作元件动作元件)，其灵敏系数及动作时间应相互配合。，其灵敏系数及动作时间应相互配合。 1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.4 1.4 保护保护“四性四性”l 灵敏性灵敏性 灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生故障时，保护装灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生故障时，保护装置具有的正确动作能力的裕度，它反映了保护对故障的反应能力，置具有的正确动作能力的裕度，它反映了保护对故障的反应能力，一般以灵敏系数来描述

11、。灵敏度系数指在被保护对象末段发生金一般以灵敏系数来描述。灵敏度系数指在被保护对象末段发生金属性短路时，故障量与整定值（反映故障量上升的保护，如电流属性短路时，故障量与整定值（反映故障量上升的保护，如电流保护）或整定值与故障量之比（反映故障量下降的保护，如阻抗保护）或整定值与故障量之比（反映故障量下降的保护，如阻抗保护）。保护）。 灵敏度系数的计算：灵敏度系数的计算： 过流保护：过流保护：Ksen=Imin/Iset 距离保护：距离保护：Ksen=Zset/Zline 式中：式中：Ksen为灵敏度系数，为灵敏度系数，Imin为线末故障的最小电流，为线末故障的最小电流，Iset电流保电流保 护定

12、值，对于零序电流保护均为护定值，对于零序电流保护均为3I0，Zset为距离保护定值，为距离保护定值， Zline为线路阻抗定值。为线路阻抗定值。1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.4 1.4 保护保护“四性四性”l 速动性速动性 速动性是指保护装置应能尽快切除短路故障，以提高系统稳定速动性是指保护装置应能尽快切除短路故障，以提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围。继电性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围。继电保护在满足选择性的前提下，应尽可能的加快保护动作时间。保护在满足选择性的前提下，应尽可能的加快保护动作时间。在保护配置上，通过配置全线

13、速动主保护、相间和接地故障的在保护配置上，通过配置全线速动主保护、相间和接地故障的速动段保护来快速切除故障。整定计算中，可通过合理的缩小速动段保护来快速切除故障。整定计算中，可通过合理的缩小后备保护的动作时间级差来提高快速性。对于系统稳定及设备后备保护的动作时间级差来提高快速性。对于系统稳定及设备安全有重要影响对动作时间有要求的保护应保证其速动性，必安全有重要影响对动作时间有要求的保护应保证其速动性，必要时可牺牲选择性。要时可牺牲选择性。1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.4 1.4 保护保护“四性四性”速动性和可靠性速动性和可靠性主要通过加强主保护配置、主要通过加强主保护配置

14、、选择技术成熟原理先进硬件可靠的保护装置选择技术成熟原理先进硬件可靠的保护装置来保证；来保证；灵敏性和选择性灵敏性和选择性主要通过选择合理主要通过选择合理的运行方式、正确的配合关系以及准确的计的运行方式、正确的配合关系以及准确的计算公式来保证。算公式来保证。1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.5 1.5 逐级配合逐级配合 阶段式保护逐级配合是指，在两维平面（横坐标保护范围，纵坐阶段式保护逐级配合是指，在两维平面（横坐标保护范围，纵坐标动作时间）上，整定定值多折线与配合定值多折线不相交，其标动作时间）上，整定定值多折线与配合定值多折线不相交，其间的空隙是配合系数。即定值和时间均取

15、得配合，否则失配。以间的空隙是配合系数。即定值和时间均取得配合，否则失配。以一个整定设备的一个整定设备的M段与段与N个配合设备配合为例：个配合设备配合为例： l 整定范围定值配合整定范围定值配合整定设备的整定设备的M段分别与段分别与N个配合设备配合，由范围小逐级范围大个配合设备配合，由范围小逐级范围大直至满足灵敏度，得到直至满足灵敏度，得到N个整定范围定值。它们都满足灵敏度，个整定范围定值。它们都满足灵敏度，不一定都满足选择性，如：第不一定都满足选择性，如：第I个配合设备配合的范围最大，第个配合设备配合的范围最大，第J个配合设备配合的范围最小，显然，取范围最大的作为整定值，个配合设备配合的范围

16、最小，显然，取范围最大的作为整定值，必然，与范围最小配合设备配合时失配。因此，最终的整定范必然，与范围最小配合设备配合时失配。因此，最终的整定范围定值围定值=MIN得到的得到的N个整定范围定值个整定范围定值 1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.5 1.5 逐级配合逐级配合 l 整定时间定值配合整定时间定值配合在整定范围定值的同时，也得到在整定范围定值的同时，也得到N个整定时间定值。显然，个整定时间定值。显然，如果最终的整定时间定值如果最终的整定时间定值=MAX得到的得到的N个整定时间定个整定时间定值值，肯定满足选择性。，肯定满足选择性。降低最终的整定时间定值肯定不满足选择性。如

17、：第降低最终的整定时间定值肯定不满足选择性。如：第I个个配合设备配合的时间最大，无论与之配合范围定值如何，配合设备配合的时间最大，无论与之配合范围定值如何，要降低配合时间定值，必然要缩小配合范围定值，否则失要降低配合时间定值，必然要缩小配合范围定值，否则失配。在整定配合范围定值时，已经计算出不能缩小配合范配。在整定配合范围定值时，已经计算出不能缩小配合范围定值，否则灵敏度不足。因此，两者不能兼顾。围定值，否则灵敏度不足。因此，两者不能兼顾。 1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.5 1.5 逐级配合逐级配合 完全配合：定值和时间均有配合完全配合：定值和时间均有配合 不完全配合：定

18、值不配合，时间有配合不完全配合：定值不配合，时间有配合 完全不配合：定值有配合，时间无配合；完全不配合：定值有配合，时间无配合； 定值、时间均无配合定值、时间均无配合tt1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.6 1.6 助增系数助增系数 助增系数：助增系数： 分支系数：分支系数：电流：电流：助增：助增：AIBIABII配合线路电流配合线路电流/整定线路电流整定线路电流整定线路电流整定线路电流/配合线路电流配合线路电流BAII配合线路整定线路注入助增汲取外吸注入、汲取注入、汲取助增、外吸助增、外吸1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.7 1.7 故障点设置故障点设置

19、计算计算灵敏性灵敏性时，故障点设在保护范围内灵敏度最低处；时，故障点设在保护范围内灵敏度最低处； 计算计算选择性选择性时，故障点设在保护范围外灵敏度最高处。时，故障点设在保护范围外灵敏度最高处。 对对无零序互感线路无零序互感线路，离保护安装点愈近故障灵敏度愈高，因，离保护安装点愈近故障灵敏度愈高，因此故障点设在保护范围末端。它是保护范围内灵敏度最低处，此故障点设在保护范围末端。它是保护范围内灵敏度最低处，又是保护范围外灵敏度最高处。又是保护范围外灵敏度最高处。 对对零序互感线路零序互感线路，由于互感的取磁作用，零序电流随故障点，由于互感的取磁作用，零序电流随故障点远去有可能单调减后又单调升，但

20、不会单调升后又单调减。远去有可能单调减后又单调升，但不会单调升后又单调减。故障点可设在非故障线路的出口或末端。故障点可设在非故障线路的出口或末端。 对于环网的助增系数或分支系数，也随故障点不同而不同，对于环网的助增系数或分支系数，也随故障点不同而不同，但容易失去配合点往往在保护范围末端。故障点可设在保护但容易失去配合点往往在保护范围末端。故障点可设在保护范围末端。范围末端。 根据被保护的故障对象（相间、接地）设置故障类型！根据被保护的故障对象（相间、接地）设置故障类型！1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.8 1.8 运行方式组合运行方式组合根据计算目的（最大、最小）电压、电流、

21、分支系数根据计算目的（最大、最小）电压、电流、分支系数等要求，通过合理安排线路的投运和停运、变电站内等要求，通过合理安排线路的投运和停运、变电站内变压器的投运和停运及中性点接地方式变化、电厂内变压器的投运和停运及中性点接地方式变化、电厂内机组的投运和停运，构造出电力系统在实际运行中可机组的投运和停运，构造出电力系统在实际运行中可能出现的运行方式，从而保证离线整定计算所得的保能出现的运行方式，从而保证离线整定计算所得的保护定值在常见系统运行方式下不会误动或拒动。护定值在常见系统运行方式下不会误动或拒动。AIBI注入汲取助增外吸运行方式组合是整定计算的重要环节，运行方式组合是整定计算的重要环节，决

22、定了保护定值的适用性！决定了保护定值的适用性！1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.91.9 阶段式保护（定时限保护）阶段式保护（定时限保护）将保护分为若干段，各段保护动作时间固定，随着保护范围的将保护分为若干段，各段保护动作时间固定，随着保护范围的扩大，动作时间逐渐延长。通过动作时间来保证选择性。如三扩大，动作时间逐渐延长。通过动作时间来保证选择性。如三段式距离保护、两段式零序电流保护。段式距离保护、两段式零序电流保护。 阶段式零序电流保护主要用于电网联系不够紧阶段式零序电流保护主要用于电网联系不够紧 密的地区。电流受系统运行方式较大。密的地区。电流受系统运行方式较大。 阶段式

23、距离保护可以用于各种电网。阶段式距离保护可以用于各种电网。1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.101.10 反时限电流保护反时限电流保护动作时间是故障电流的函数，电流越大动作时间越短，通过动作时间是故障电流的函数，电流越大动作时间越短，通过选取适当的函数和参数，自然满足选择性。选取适当的函数和参数，自然满足选择性。国内应用较少国内应用较少1)(14. 002. 0ppIItttp为时间常数，为时间常数，Ip为为电流基准值，电流基准值，I为流为流过保护的电流过保护的电流反时限（零序）电流保护主要用于电网联系紧密的反时限（零序）电流保护主要用于电网联系紧密的地区。电流受系统运行方式

24、较小，元件停运不会影地区。电流受系统运行方式较小，元件停运不会影响其选择性。响其选择性。l 装置定值项拆分：原理级定值和装置级定值装置定值项拆分：原理级定值和装置级定值 1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.111.11 原理级整定和装置级整定原理级整定和装置级整定l 原理级整定：分段整定，逐级配合。后备保护可以原理级整定：分段整定，逐级配合。后备保护可以 不完全配合，即时间上配合，定值上不配合。不完全配合，即时间上配合，定值上不配合。l 装置级整定：分装置类型，在制定装置模板时装置级整定：分装置类型，在制定装置模板时需定义定值项整定计算原则需定义定值项整定计算原则 原理级定值：

25、后备保护定值，需要相互配合，与具体的原理级定值：后备保护定值，需要相互配合，与具体的 保护装置型号无关保护装置型号无关 装置级定值：不需配合的定值项和控制字装置级定值：不需配合的定值项和控制字1 继电保护整定的基本概念继电保护整定的基本概念1.121.12 整定计算中常用的术语整定计算中常用的术语背侧母线对侧母线整定保护下级配合保护助增系数故障点相邻厂站目目 录录继电保护整定的故障计算继电保护整定的故障计算22.1 2.1 概述概述2 继电保护整定的故障计算继电保护整定的故障计算故障计算是继电保护整定计算和故障分析的基础。故障计算是继电保护整定计算和故障分析的基础。故障计算的基本模型：故障计算

26、的基本模型： 基于节点导纳矩阵故障计算基于节点导纳矩阵故障计算 基于节点阻抗矩阵故障计算基于节点阻抗矩阵故障计算现代电网的特点现代电网的特点 网络规模越来越庞大和复杂；网络规模越来越庞大和复杂； 线路间零序互感越来越复杂。线路间零序互感越来越复杂。2.2 2.2 基于节点导纳矩阵故障计算基于节点导纳矩阵故障计算2 继电保护整定的故障计算继电保护整定的故障计算l 电力系统网络方程电力系统网络方程u三相导纳型网络方程：三相导纳型网络方程： Y(abc) V(abc) =I(abc) u三序导纳型网络方程：三序导纳型网络方程： Y(120) V(120) =I(120)u设网络节点数为设网络节点数为

27、n，则，则I(120)、 V(120)为为n维向量，维向量， Y(120)为为3n*3n维矩阵维矩阵u写成矩阵形式，并假设网络元件参数三相对称得：写成矩阵形式，并假设网络元件参数三相对称得：2.2 2.2 基于节点导纳矩阵故障计算基于节点导纳矩阵故障计算2 继电保护整定的故障计算继电保护整定的故障计算l 故障计算网络方程故障计算网络方程u 电网正常运行状态下的网络方程简写为电网正常运行状态下的网络方程简写为 ：Y(0) V(0) =I(0) (4)u 电网发生故障瞬间，设其网络方程为：电网发生故障瞬间，设其网络方程为：Y(f) V(f) =I(f)(5) 故障瞬间电流不能突变，故有：故障瞬间电

28、流不能突变，故有：I(f)=I(0) u 导纳矩阵具有可迭加性，导纳矩阵具有可迭加性， Y(f) 可由可由Y(0)和故障修改导纳矩阵迭和故障修改导纳矩阵迭 加而成，即：加而成，即： （6） 其中其中nf为故障重数，每一重故障都对应一个修改导纳矩阵为故障重数，每一重故障都对应一个修改导纳矩阵Y(f)，Y(f)取决于故障地点和故障类型，反映该故障对三序网络结构和取决于故障地点和故障类型，反映该故障对三序网络结构和参数的影响。参数的影响。 2.2 2.2 基于节点导纳矩阵故障计算基于节点导纳矩阵故障计算2 继电保护整定的故障计算继电保护整定的故障计算l Y(f)的求取的求取u 将（将（6）式中的）式

29、中的 Y(0) 重新记为重新记为 Y(f0) 。 根据故障位置增设节点根据故障位置增设节点(母线上短路，不新增节点；线路中间母线上短路，不新增节点；线路中间短路，新增一个节点；线路中间断线，新增两个节点；断路器短路，新增一个节点；线路中间断线，新增两个节点；断路器开断，新增一个节点开断，新增一个节点)，形成，形成 Y(f0) 。 根据故障类型和参数将相应的故障修改导纳矩阵根据故障类型和参数将相应的故障修改导纳矩阵Y(f) 迭加到迭加到 Y(f0) 中对应于该故障的新增节点上形成故障时的三序节点导纳中对应于该故障的新增节点上形成故障时的三序节点导纳矩阵矩阵 Y(f) 。设网络节点数为设网络节点数

30、为 n ，故障时需要增设的节点数为，故障时需要增设的节点数为 m，则，则 Y(f) 和和 Y(f0) 的维数为的维数为 3(n+m)3(n+m) 。u Y(f) 的形成可以分为两个阶段：的形成可以分为两个阶段：2.2 2.2 基于节点导纳矩阵故障计算基于节点导纳矩阵故障计算2 继电保护整定的故障计算继电保护整定的故障计算l Y(f) 的求取的求取2.2 2.2 基于节点导纳矩阵故障计算基于节点导纳矩阵故障计算2 继电保护整定的故障计算继电保护整定的故障计算l 解线性方程组解线性方程组(5)可以求得网络节点三序电压列向量，可以求得网络节点三序电压列向量，由各网络元件的阻抗参数即可求得待求元件的三

31、序电流，由各网络元件的阻抗参数即可求得待求元件的三序电流，进而组合得到其三相电压及三相电流。进而组合得到其三相电压及三相电流。l 特点特点u导纳矩阵的元素很容易根据网络接线图和支路参数直观地求取，导纳矩阵的元素很容易根据网络接线图和支路参数直观地求取，形成节点导纳矩阵比较简单；形成节点导纳矩阵比较简单；u导纳矩阵是稀疏阵；导纳矩阵是稀疏阵；u故障模型全面，可以处理各种类型的简单和复杂故障，如电网故故障模型全面，可以处理各种类型的简单和复杂故障，如电网故障分析；障分析；u每次故障计算都需要全网求逆一次，随着网络规模扩大，计算速每次故障计算都需要全网求逆一次，随着网络规模扩大，计算速度慢；不适用于

32、大型电网的批量故障计算，如继电保护整定计算。度慢；不适用于大型电网的批量故障计算，如继电保护整定计算。故障分析一般采用基于节点导纳矩阵故障计算！故障分析一般采用基于节点导纳矩阵故障计算！2.3 2.3 基于节点阻抗矩阵故障计算基于节点阻抗矩阵故障计算2 继电保护整定的故障计算继电保护整定的故障计算l 故障网络方程故障网络方程利用口阻抗矩阵的概念,将网络对于故障口进行多端戴维南等值，可得网络方程如下 )0()2()1()0()2()1()0()0()2()1(00FFFFFFFFFFFFFIIIZZZVVVV式中VF(1)、 VF(2) 、 VF(0) 、 IF(1) 、 IF(1) 、 IF(

33、1)分别为故障口正、负、零序电压和电流的列向量，向量的维数等于故障的重数；ZFF(1)、 ZFF(2) 、 ZFF(0)分别为故障口的正、负、零序口阻抗矩阵，矩阵的维数等于故障的重数。2.3 2.3 基于节点阻抗矩阵故障计算基于节点阻抗矩阵故障计算2 继电保护整定的故障计算继电保护整定的故障计算l 节点电压方程节点电压方程故障时网络中任一节点i的三序电压为 其中 ，对于简单横向故障时，f 代表故障点，k代表零电位点， ，即节点i和故障点f 间的互阻抗；对于简单纵向故障时，k代表故障点f ,便有 。 (0)(1)(1)(1)(1)(2)(2)(2)(0)(0)(0)iiiFFiiFFiiFFVV

34、ZIVZIVZI ( )( )( )iF qif qik qZZZ( )( )iF qif qZZ( )( )( )iF qif qifqZZZ2.3 2.3 基于节点阻抗矩阵故障计算基于节点阻抗矩阵故障计算2 继电保护整定的故障计算继电保护整定的故障计算l 故障口电流故障口电流发生简单不对称故障时，故障口的正、负、零序电流计算的通式为： (0)(1)(1)(2)2(1)(0)0(1)FFFFFFFFVIZZIK IIK I其中，Z、K2、K0取决于具体的故障形式及边界条件，反映了故障时三序网间的串、并联关系。将故障口各序电流代入节点电压方程即可求取各待求元件的三序电压及电流。 2.3 2.3

35、 基于节点阻抗矩阵故障计算基于节点阻抗矩阵故障计算2 继电保护整定的故障计算继电保护整定的故障计算l 特点特点u阻抗矩阵元素无法根据网络结构直接求取，一般通过导纳矩阵求逆获得；u阻抗矩阵为满阵；u对于复杂故障，故障模型复杂，处理能力较差，不台适用于复杂故障的故障计算；u对于简单故障，仅涉及少数节点，阻抗矩阵修改和故障电流计算速度非常快，特别适用于大批量简单故障的电流计算。整定计算一般采用基于节点阻抗矩阵故障计算！整定计算一般采用基于节点阻抗矩阵故障计算！2.4 2.4 适合方式组合变化的快速故障计算适合方式组合变化的快速故障计算 2 继电保护整定的故障计算继电保护整定的故障计算l 若干概念若干

36、概念u基础阻抗矩阵基础阻抗矩阵：系统基础方式下的网络节点阻抗矩阵，预先由导纳矩阵求逆形成。u计算相关涉及节点计算相关涉及节点；在整定计算过程中，当运行方式变化并需要进行故障计算时，只需提取计算相关节点对应的阻抗矩阵元素进行很少量的修改，将故障计算所必需的相关阻抗矩阵元素对应的节点定义为涉及节点 。包括方式变化元件、故障元件及输出元件对应的节点。 u涉及节点阻抗矩阵涉及节点阻抗矩阵 ：根据计算相关涉及节点从全网节点阻抗矩阵中提取形成的局部阻抗矩阵定义为涉及节点阻抗矩阵 。根据元件方式变化以及故障信息修改涉及节点阻抗矩阵，得到相关的阻抗矩阵元素，即可进行相应的故障计算。 2.4 2.4 适合方式组

37、合变化的快速故障计算适合方式组合变化的快速故障计算 2 继电保护整定的故障计算继电保护整定的故障计算l 涉及节点阻抗矩阵的分层降阶修改涉及节点阻抗矩阵的分层降阶修改目目 录录继电保护整定的基本原则继电保护整定的基本原则33.1 3.1 整定计算的总则整定计算的总则3 继电保护整定的基本原则继电保护整定的基本原则电网继电保护整定计算，应以保证电网安全的安全稳电网继电保护整定计算，应以保证电网安全的安全稳定运行为根本目标。电网继电保护的整定应满足速动定运行为根本目标。电网继电保护的整定应满足速动性、选择性和灵敏性要求，如果由于电网运行方式、性、选择性和灵敏性要求，如果由于电网运行方式、装置性能等原

38、因，不能兼顾速动性、选择性或灵敏性装置性能等原因，不能兼顾速动性、选择性或灵敏性要求时，应在整定时合理地进行取舍。要求时，应在整定时合理地进行取舍。 局部电网服从整个电网；局部电网服从整个电网； 下一级电网服从上一级电网下一级电网服从上一级电网 局部问题自行处理；局部问题自行处理； 尽量照顾局部电网和下级电网的需要。尽量照顾局部电网和下级电网的需要。3.2 3.2 “四性四性”对整定计算的基本要求对整定计算的基本要求3 继电保护整定的基本原则继电保护整定的基本原则l 继电保护整定必须满足可靠性、速动性、选择性及灵敏性的继电保护整定必须满足可靠性、速动性、选择性及灵敏性的基本要求。可靠性由继电保

39、护装置的合理配置、本身的技术性能基本要求。可靠性由继电保护装置的合理配置、本身的技术性能和质量以及正常的运行维护来保证；速动性由配置全线速动保护、和质量以及正常的运行维护来保证；速动性由配置全线速动保护、相间和接地故障的速断段保护以及电流速断保护取得保证；选择相间和接地故障的速断段保护以及电流速断保护取得保证；选择性和灵敏性通过继电保护运行整定来实现。性和灵敏性通过继电保护运行整定来实现。l 对联系不强的电网，在保证继电保护可靠动作的前提下，应对联系不强的电网，在保证继电保护可靠动作的前提下，应防止继电保护装置的非选择性动作。对联系紧密的电网，应保证防止继电保护装置的非选择性动作。对联系紧密的

40、电网，应保证继电保护装置的可靠快速动作。继电保护装置的可靠快速动作。l 电力系统稳定运行主要由电网结构、系统运行方式和速断保电力系统稳定运行主要由电网结构、系统运行方式和速断保护，在正常运行整定情况下，快速切除本线路的金属性短路故障护，在正常运行整定情况下，快速切除本线路的金属性短路故障来获得保证。相间和接地故障的延时段后备保护主要应保证选择来获得保证。相间和接地故障的延时段后备保护主要应保证选择性和灵敏性要求，在不能兼顾的情况下，优先保证灵敏性。性和灵敏性要求，在不能兼顾的情况下，优先保证灵敏性。3.3 3.3 继电保护的可靠性继电保护的可靠性3 继电保护整定的基本原则继电保护整定的基本原则

41、l 对配置两套全线速动保护的线路，在线路保护装置检修、定对配置两套全线速动保护的线路，在线路保护装置检修、定期校验和双母线带旁路接线方式中旁路断路器代替线路断路器运期校验和双母线带旁路接线方式中旁路断路器代替线路断路器运行等各种情况下，至少应保证有一套全线速动保护投运。行等各种情况下，至少应保证有一套全线速动保护投运。l 对对220kV750kV电网的母线，母线差动保护是其主保护，变电网的母线，母线差动保护是其主保护，变压器或线路后备保护是其后备保护。如果没有母线差动保护，则压器或线路后备保护是其后备保护。如果没有母线差动保护，则必须由对母线故障有灵敏度的变压器后备保护或必须由对母线故障有灵敏

42、度的变压器后备保护或/及线路后备保及线路后备保护充任母线的主保护及后备保护。护充任母线的主保护及后备保护。合理的保护配置合理的保护配置保证可靠性！保证可靠性！3.43.4 继电保护的速动性继电保护的速动性3 继电保护整定的基本原则继电保护整定的基本原则l 下一级电压母线配出线路的故障切除时间，应满足上一级电下一级电压母线配出线路的故障切除时间，应满足上一级电压电网继电保护部门按系统稳定要求和继电保护整定配合需要提压电网继电保护部门按系统稳定要求和继电保护整定配合需要提出的整定限额要求；下一级电压电网应按照上一级电压电网规定出的整定限额要求；下一级电压电网应按照上一级电压电网规定的整定限额要求进

43、行整定，必要时，为保证电网安全和重要用户的整定限额要求进行整定，必要时，为保证电网安全和重要用户供电，可设置适当的解列点，以便缩短故障切除时间。供电，可设置适当的解列点，以便缩短故障切除时间。l 继电保护在满足选择性的条件下，应尽量加快动作时间和缩继电保护在满足选择性的条件下，应尽量加快动作时间和缩短时间级差。短时间级差。l 配置的全线速动保护、相间和接地故障的速断段保护动作时配置的全线速动保护、相间和接地故障的速断段保护动作时间取决于装置本身的技术性能。间取决于装置本身的技术性能。限制值限制值3.53.5 继电保护的灵敏性继电保护的灵敏性3 继电保护整定的基本原则继电保护整定的基本原则l 对

44、于纵联保护，在被保护范围末端发生金属性故障时，应有对于纵联保护，在被保护范围末端发生金属性故障时，应有足够的灵敏度。足够的灵敏度。l 带延时的线路后备灵敏段保护，在被保护线路末端发生金属带延时的线路后备灵敏段保护，在被保护线路末端发生金属性故障时，应有足够的灵敏度。性故障时，应有足够的灵敏度。l 相间故障保护最末一段的动作灵敏度，应躲过最大负荷电流相间故障保护最末一段的动作灵敏度，应躲过最大负荷电流选取。选取。l 保护装置中任何元件在其保护范围末端发生金属性故障时，保护装置中任何元件在其保护范围末端发生金属性故障时，最小短路电流必须满足该元件最小启动电流的最小短路电流必须满足该元件最小启动电流

45、的1.52倍。倍。3.53.5 继电保护的灵敏性继电保护的灵敏性3 继电保护整定的基本原则继电保护整定的基本原则l 接地故障保护最末一段，应以适应下述短路点接地电阻值的接地故障保护最末一段，应以适应下述短路点接地电阻值的接地故障为整定条件：接地故障为整定条件：220kV线路，线路，100；330kV线路，线路，150；500kV线路，线路，300；750kV线路，线路，400。对应于上述条件，零。对应于上述条件，零序电流保护最末一段的动作电流定值一般不应大于序电流保护最末一段的动作电流定值一般不应大于300A。l 在同一套保护装置中，闭锁、启动、方向判别和选相等辅助在同一套保护装置中，闭锁、启

46、动、方向判别和选相等辅助元件的动作灵敏度，应大于所控制的测量、判别等主要元件的动元件的动作灵敏度，应大于所控制的测量、判别等主要元件的动作灵敏度。作灵敏度。3.63.6 继电保护的选择性继电保护的选择性3 继电保护整定的基本原则继电保护整定的基本原则l 全线瞬时动作的保护或保护的速动段的整定值，应保证在被全线瞬时动作的保护或保护的速动段的整定值，应保证在被保护范围外部故障时可靠不动作。保护范围外部故障时可靠不动作。l 上、下级（包括同级和上一级及下一级电力系统）继电保护上、下级（包括同级和上一级及下一级电力系统）继电保护之间的整定，应遵循逐级配合的原则满足选择性的要求。之间的整定，应遵循逐级配

47、合的原则满足选择性的要求。l 若上一级线路距离若上一级线路距离段定值伸出对侧主变下一电压等级母线，段定值伸出对侧主变下一电压等级母线，则对相应的下一电压等级元件定值需下整定限额；若下一级线路则对相应的下一电压等级元件定值需下整定限额；若下一级线路距离距离段定值伸出对侧主变上一电压等级母线，则距离段定值伸出对侧主变上一电压等级母线，则距离段可与段可与上一电压等级线路的纵联保护配合。上一电压等级线路的纵联保护配合。3.63.6 继电保护的选择性继电保护的选择性3 继电保护整定的基本原则继电保护整定的基本原则l 对于配置了两套全线速动保护的对于配置了两套全线速动保护的220kV750kV密集型电网的

48、密集型电网的线路，带延时的线路后备保护第线路，带延时的线路后备保护第II段，如果需要，可与相邻线路段，如果需要，可与相邻线路全线速动保护相配合。全线速动保护相配合。l 后备保护的配合关系优先考虑完全配合。在主保护双重化配后备保护的配合关系优先考虑完全配合。在主保护双重化配置功能完整的前提下，后备保护允许不完全配合。置功能完整的前提下，后备保护允许不完全配合。l 配合保护的配合对象是被配合保护，被配合保护正确动作是配合保护的配合对象是被配合保护，被配合保护正确动作是配合保护整定计算的基础。例如距离配合保护整定计算的基础。例如距离II段与相邻纵联保护完全配段与相邻纵联保护完全配合，只要相邻纵联保护

49、正确动作，任何区外故障配合保护的距离合，只要相邻纵联保护正确动作，任何区外故障配合保护的距离II段就不会动作。段就不会动作。3.73.7 振荡闭锁装置的运行整定振荡闭锁装置的运行整定3 继电保护整定的基本原则继电保护整定的基本原则l 除大区系统间的弱联系联络线外，系统最长振荡周期可按除大区系统间的弱联系联络线外，系统最长振荡周期可按1.5s考虑。考虑。l 在系统振荡时可能误动作的线路或元件保护段均应经振荡在系统振荡时可能误动作的线路或元件保护段均应经振荡闭锁控制。闭锁控制。l 受振荡影响的距离保护的振荡闭锁控制原则如下：受振荡影响的距离保护的振荡闭锁控制原则如下：1）预订作为解列点上的距离保护

50、，不宜经振荡闭锁控制。）预订作为解列点上的距离保护，不宜经振荡闭锁控制。2）躲过振荡中心的速断段保护，不宜经振荡闭锁控制。）躲过振荡中心的速断段保护，不宜经振荡闭锁控制。3）动作时间大于振荡周期的保护段，不应经振荡闭锁控制）动作时间大于振荡周期的保护段，不应经振荡闭锁控制4）当系统最大振荡周期为）当系统最大振荡周期为1.5s及以下时：动作时间大于及以下时：动作时间大于0.5s的距离的距离I段。段。动作时间大于动作时间大于1.0s的距离的距离II段和时间大于段和时间大于1.5s的距离的距离III段，均可不经振段，均可不经振荡闭锁控制。荡闭锁控制。3.83.8 自动重合闸的整定自动重合闸的整定3

51、继电保护整定的基本原则继电保护整定的基本原则l 对于对于220kV线路，当同一送电截面的同级电压及高一级电压的并线路，当同一送电截面的同级电压及高一级电压的并联回路数不小于联回路数不小于4回时，选用三相重合闸，时间整定为回时，选用三相重合闸，时间整定为10s左右。左右。l 330kV、500kV、750kV及并联回路数不大于及并联回路数不大于3回的回的220kV线路，线路，采用单相重合闸方式，单相重合闸时间由运行方式部门选定。采用单相重合闸方式，单相重合闸时间由运行方式部门选定。l 带地区电源的主网终端线路，一般选用解列三相重合闸方式，也带地区电源的主网终端线路，一般选用解列三相重合闸方式，也

52、可以选用综合重合闸方式；不带地区电源的主网终端线路，一般选可以选用综合重合闸方式；不带地区电源的主网终端线路，一般选用三相重合闸方式，若线路保护采用弱馈逻辑，也可选用单向重合用三相重合闸方式，若线路保护采用弱馈逻辑，也可选用单向重合闸方式。重合闸时间配合继电保护动作时间而整定。闸方式。重合闸时间配合继电保护动作时间而整定。l 对选用单相重合闸的线路，无论配置一套或两套全线速动保护，对选用单相重合闸的线路，无论配置一套或两套全线速动保护，均允许后备保护延时段动作后三相跳闸不重合。均允许后备保护延时段动作后三相跳闸不重合。3.93.9 双回线环网线路的整定双回线环网线路的整定3 继电保护整定的基本

53、原则继电保护整定的基本原则l 后备保护延时段按正常双回线路对双回线路运行并考虑其它后备保护延时段按正常双回线路对双回线路运行并考虑其它相邻一回线路检修的方式进行配合整定。当并行双回线路中一回相邻一回线路检修的方式进行配合整定。当并行双回线路中一回线路检修停用时，可不改定值，允许保留运行一回线路的后备保线路检修停用时，可不改定值，允许保留运行一回线路的后备保护延时段在区外发生故障时无选择性动作，此时要求相邻线路的护延时段在区外发生故障时无选择性动作，此时要求相邻线路的全线速动保护和相邻母线的母线差动保护投运。全线速动保护和相邻母线的母线差动保护投运。l 整定配合困难时，允许双回线路的后备延时保护

54、段之间对双整定配合困难时，允许双回线路的后备延时保护段之间对双回线路内部故障的整定配合无选择性。回线路内部故障的整定配合无选择性。目目 录录4继电保护整定的一般规定继电保护整定的一般规定4.1 4.1 整定计算参数整定计算参数4 继电保护整定的一般规定继电保护整定的一般规定整定计算所需要的发电机、调相机、变压器、架空线路、电整定计算所需要的发电机、调相机、变压器、架空线路、电缆线路、并联电抗器、串联补偿电容器的阻抗参数均应采用缆线路、并联电抗器、串联补偿电容器的阻抗参数均应采用换算到额定频率的参数值。下列参数应使用实测值：换算到额定频率的参数值。下列参数应使用实测值： 三相三柱式变压器的零序阻

55、抗；三相三柱式变压器的零序阻抗； 架空线路和电缆线路的正序和零序阻抗、正序和零序电容；架空线路和电缆线路的正序和零序阻抗、正序和零序电容； 平行线之间的零序互感阻抗；平行线之间的零序互感阻抗； 双回线的同名相间和零序的差电流系数；双回线的同名相间和零序的差电流系数； 其它对继电保护影响较大的有关参数。其它对继电保护影响较大的有关参数。4.2 4.2 短路电流计算假设短路电流计算假设4 继电保护整定的一般规定继电保护整定的一般规定 忽略发电机、调相机、变压器、架空线路、电缆线路等阻抗参数忽略发电机、调相机、变压器、架空线路、电缆线路等阻抗参数的电阻部分，并假定旋转电机的负序电抗等于正序电抗。的电

56、阻部分，并假定旋转电机的负序电抗等于正序电抗。 发电机及调相机的正序电抗可采用发电机及调相机的正序电抗可采用t=0时的瞬态值时的瞬态值Xd”的饱和值。的饱和值。 发电机电动势可以将定等于发电机电动势可以将定等于1标幺，且相位一致。只有在计算线路标幺，且相位一致。只有在计算线路非全相运行电流和全相振荡电流时，才考虑线路两侧发电机综合非全相运行电流和全相振荡电流时，才考虑线路两侧发电机综合电动势间有一定的相角差。电动势间有一定的相角差。 不考虑短路电流的衰减。不考虑短路电流的衰减。 各级电压可采用标称电压值或平均电压值，不考虑变压器电压分各级电压可采用标称电压值或平均电压值，不考虑变压器电压分接头

57、实际位置的变动。接头实际位置的变动。 不计线路电容和负荷电流的影响。不计线路电容和负荷电流的影响。 不计故障点的相见电阻和接地电阻。不计故障点的相见电阻和接地电阻。 不计短路暂态电流中的非周期分量。不计短路暂态电流中的非周期分量。4.3 整定计算中的运行方式整定计算中的运行方式4 继电保护整定的一般规定继电保护整定的一般规定 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。继电保护整定计算应以常见的运行方式为依据关键之一。继电保护整定计算应以常见的运行方式为依据。常见运行方式是指正常运行方式和被保护设备向邻近的一回常见运行方式是

58、指正常运行方式和被保护设备向邻近的一回线或一个元件检修的正常检修方式。对特殊运行方式，可以线或一个元件检修的正常检修方式。对特殊运行方式，可以按专用的运行规程或者依据当时实际情况临时处理。按专用的运行规程或者依据当时实际情况临时处理。对同杆并架的双回线，考虑双回线同时检修或双回线同时跳对同杆并架的双回线，考虑双回线同时检修或双回线同时跳开的情况。开的情况。发电厂有两台机组时，应考虑全部停运的方式，即一台机组发电厂有两台机组时，应考虑全部停运的方式，即一台机组检修时，另一台机组故障跳闸；发电厂有检修时，另一台机组故障跳闸；发电厂有3台及以上机组时，台及以上机组时，可考虑其中两台容量较大机组同时停

59、运的方式。可考虑其中两台容量较大机组同时停运的方式。4.4 4.4 变压器中性点接地方式安排变压器中性点接地方式安排4 继电保护整定的一般规定继电保护整定的一般规定 变压器中性点接地方式的安排，应尽量保持变电所零序阻抗基变压器中性点接地方式的安排，应尽量保持变电所零序阻抗基本不变。遇到因变压器检修等原因，使变电所的零序阻抗有加本不变。遇到因变压器检修等原因，使变电所的零序阻抗有加大变化的特殊运行方式时，根据当时实际情况临时处理。大变化的特殊运行方式时，根据当时实际情况临时处理。变电所只有变电所只有1台变压器，则中性点应直接接地，计算正常保台变压器，则中性点应直接接地，计算正常保护定值时，可只考

60、虑变压器中性点接地的正常运行方式。护定值时，可只考虑变压器中性点接地的正常运行方式。变电所有变电所有2台及以上变压器时，应只将台及以上变压器时，应只将1台变压器中性点直接台变压器中性点直接接地运行，当该变压器停运时，将另一台中性点不接地变压接地运行，当该变压器停运时，将另一台中性点不接地变压器改为直接接地。器改为直接接地。双母线运行的变电所有双母线运行的变电所有3台及以上变压器时，应按台及以上变压器时，应按2台变压器台变压器中性点直接接地方式运行，并把它们分别接于不同的母线上，中性点直接接地方式运行，并把它们分别接于不同的母线上，当其中一台中性点直接接地变压器停运时，应将另外一台中当其中一台中