当前位置:首页 >> 电力/水利 >>

110KV变电站继电保护整定与配置


西华大学毕业设计说明书
110kV 环形网络继电保护配置与整定(二)
摘 要: 继电保护是保证电力系统安全稳定运行的重要组成部分,而整定值是保
证保护装置正确动作的关键。 本文结合给定 110kV 电网的接线及参数, 对网络进行 继电保护设计,首先选择电流保护,对电网进行短路电流计算,确定电网的最大、 最小运行方式,整定电流保护的整定值。在电流保护不

满足的情况下,相间故障选 择距离保护,接地故障选择零序电流保护,同时对距离保护、零序电流保护进行整 定计算。本设计最终配置的保护有:电流速断保护、瓦斯保护、纵差动保护等。

关键词:继电保护,短路电流,整定计算
Abstract: Relay protection is important part to guarantee the safe and stable operation of the power system, and setting value is the key to ensure the protection correct action. In this paper, with given the wiring and the parameters of 110kV power grid to design 110KV network protection of relay, first ,select the current protection, calculate short circuit current on the grid, determine the Maximum and minimum operating mode of the grid, set the setting value of the current protection. Second ,Selecting the distance protection if the current protection does not meet the case, the phase fault choose the distance protection and the ground fault select zero sequence current protection .while setting calculation the distance protection and zero sequence current protection, . The final configuration of the protection of this design include: current speed trip protection, gas protection, the longitudinal differential protection and so on. Keywords: protection of relay, short-circuit current, setting calculation

西华大学毕业设计说明书
目录
1、前言 ................................................................. 1 1.1 电力系统继电保护作用 ................................................ 1.2 继电保护的基本原理及保护装置的组成 .................................. 1.3 电力系统继电保护整定计算的基本任务及步骤 ............................ 1.4 继电保护整定计算研究与发展状况 ...................................... 1.5 本次设计的主要内容 .................................................. 1 2 2 3 3

2、继电保护的原理 ....................................................... 4 2.1 线路保护的原理 ...................................................... 4 2.2 变压器保护的原理 .................................................... 5 2.3 母线保护的原理 ...................................................... 7 3 、短路电流计算并确定运行方式 .......................................... 8 3.1 阻抗标幺值的计算 .................................................... 8 3.2 短路电流计算 ........................................................ 9 3.2.1 电力系统所有设备均投运且闭环情况下短路电流的计算 ................ 9 3.2.2 只有 G1、 G2 投运且可能存在开环情况下短路电流的计算 ............. 12 3.2.3 只有 G1、 G3 投运且可能存在开环情况下短路电流的计算 ............. 18 3.3 系统运行方式的确定 ................................................. 23 4 、继电保护的设计 ..................................................... 25 4.1 母线保护的整定计算 ................................................. 4.2 变压器保护的整定计算 ............................................... 4.3 线路保护的整定计算 ................................................. 4.4 其他元件的保护与保护结果 ........................................... 25 28 37 40

5、结论 ................................................................ 42 6、总结 ................................................................ 44 谢辞 ................................................................... 45 参考文献 ............................................................... 46 附录一:110KV 环网继电保护配置图 ........................................ 47 附录二:外文资料翻译 ................................................... 48

西华大学毕业设计说明书
1、前言
电力系统继电保护的设计作为电气工程及其自动化专业的核心内容,它不仅包括了 电力系统分析理论中的短路电流的计算还包括了电力系统继电保护中的整定计算。在完 成了理论的学习的基础上,为了进一步加深对理论知识的理解,选择了 110kv 环网的继 电保护设计作为毕业设计。电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正 是把其他形式的能量转换成电能,电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被 分配给用户,再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能 的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护 线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的 降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。本次设计的 任务主要包括了六大部分, 分别为运行方式的选择、 电网各个元件参数及负荷电流计算、 短路电流计算、继电保护电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评 价。其中短路电流的计算和继电保护的正定计算和校验是本设计的重点。通过此次线路 保护的设计可以巩固所学的理论知识,能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能 力。

1.1 电力系统继电保护作用
电力系统运行要求安全可靠,但是,电力系统的组成元件数量多,结构各异,运行 情况复杂,覆盖的地域辽阔,因此,受自然条件、设备及人为因素的影响(如雷击、倒 塔、内部过电压或运行人员误操作等) ,电力系统在运行过程中,可能会遇到各种类型 的故障和不正常运行方式,这些都可能在电力系统中引起事故,从而破坏电力系统的正 常运行,降低电力设备的使用寿命,严重的将直接破坏电力系统的稳定性,造成大面积 的停电。为此,在电力系统运行中,一方面要采取一切积极有效的措施来消除或减小故 障发生的可能性;另一方面,当故障发生时,应该迅速而有选择性地切除故障元件,从 而尽可能缩小故障的影响范围,而这一任务是由继电保护与安全自动装置来完成的[1]。 电力系统中继电保护的基本任务在于: (1)有选择地将故障元件从电力系统中快速、自动切除,使其损坏程度减至最轻, 并保证最大限度地迅速恢复无故障部分的正常运行; (2)反应电气元件的异常运行工况,根据运行维护的具体条件和设备的承受能力, 发出警报信号、减负荷或延时跳闸; (3)根据实际情况,尽快自动恢复停电部分的供电。 由此可见,继电保护实际上是一种电力系统的反事故自动装置,它是电力系统的一 个重要组成部分,尤其对于超高压,超大容量的电力系统,继电保护对保持电力系统的 安全稳定运行起着极其重要的作用。 第1页

西华大学毕业设计说明书
1.2 继电保护的基本原理及保护装置的组成
电力系统各元件都有其额定参数(电流、电压、功率等) ,短路或异常工况发生时, 这些运行参数对额定值的偏离超出极限允许范围,对电力设备和电力系统安全运行构成 威胁。继电保护装置要起到反事故的自动装置的作用,必须正确地区分“正常”与“不 正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障” ,以实现继电保护的功能。 因此,通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。依据反 映的物理量的不同,保护装置可以构成下述各种原理的保护。 故障的一个显著特征是电流剧增,继电保护的最初原理反应电流剧增这一特征,即 熔断器保护和过电流保护。故障的另一特征是电压锐减,相应有低电压保护。同时反应 电压降低和电流增大的一种参数为阻抗,即对应的是距离保护,它以阻抗降低的多少反 应故障点距离的远近,决定保护的动作与否。 随着电力系统的发展,电网结构日益复杂,机组容量不断增大,电压等级也越来越 高,对继电保护的要求必然相应提高,要求选择性更好,可靠性更高,动作速度更快。 因而促进了继电保护技术的发展,使保护的新原理、新装置不断问世。 一般来说,继电保护装置包括测量部分和逻辑部分、定值调整部分和执行部分。如 图1.1所示。测量部分是指对从被保护对象输入有关信号与给定的整定值相比较,以判 断是否发生故障或不正常运行状态。根据测量部分输出量的大小、性质、出现的顺序或 其组合,进行逻辑判断,使保护装置按一定的逻辑关系工作,以确定保护是否该动作。 执行部分依据前面环节判断得出的结果执行断路器跳闸或发出警报信号。

图 1.1继电保护装置的组成

1.3 电力系统继电保护整定计算的基本任务及步骤
继电保护的整定计算是继电保护工作的一项重要内容,在系统发生故障时,继电保 护装置应该满足选择性、速动性、可靠性和灵敏性的要求,其中只有可靠性的要求应由 继电保护装置本身来完成,其他三项要求应由继电保护装置的整定计算来满足,使当电 力系统任何一地点发生故障时,能够迅速、可靠并有选择性地切除故障元件,而且应尽 可能缩小事故影响的范围,从而使电力系统能够迅速地恢复正常运行状态。继电保护整 定计算的基本任务就是要对各种类型的继电保护给出整定值,而对电力系统中的全部继 电保护来说,则需编制出一个整定方案。整定方案通常可按电力系统的电压等级或设备 来编制,还可以按继电保护的功能来划分成小的方案分别进行。例如,一个 110kV 电网 的继电保护整定方案, 可分为相间距离保护方案、 接地零序电流保护方案、 重合闸方案、 第2页

西华大学毕业设计说明书
设备保护方案等。这些方案之间既具有相对的独立性又有一定的配合关系。进行整定计 算的步骤大致[5]如下: (1)按继电保护功能分类拟定短路计算运行方式,选择短路类型,选择分支系数 的计算条件; (2)进行短路故障计算确定运行方式; (3)按同一种功能的保护进行整定计算,如按距离保护或按零序电流保护分别进 行整定计算,选取出整定值做出定值图; (4)对整定结果进行比较,重复修改,选择出最佳方案。最后归纳出所存在的问 题,并提出运行要求; (5)画出定值单编写整定方案说明书。

1.4 继电保护整定计算研究与发展状况
目前,在我国各大电网继电保护整定计算的过程中,计算机的应用还比较少。其主 要工作还是由人工来完成的。继电保护在做整定计算时,一般先对整个电网进行分析, 确定继电保护的整定顺序以及各继电器之间的主/从保护顺序,然后应用计算机进行故 障计算。按照继电保护的整定规程,在考虑了各种可能发生的故障情况下,获取保护的 整定值,同时应注意到各继电器之间的配合关系,以保证继电保护的选择性、速动性和 灵敏性的要求。 随着电网的规模不断扩大, 电网的结构日趋复杂, 需要耗费大量的人力、 物力对整个电力网络进行分析计算,因此电力运行部门迫切要求能够应用计算机来进行 继电保护的整定计算。 从总体上来说,几十年来在我国电力系统建设中,继电保护整定计算的理论研究、 继电保护装置的生产和应用能满足我国电力系统发展的需要,并形成了一定的特色。近 几年来,在广大继电保护人员的共同努力下,继电保护动作率逐年提高,继电保护与前 沿技术也已紧密结合起来。 其中, 作为继电保护组成部分之一的微机保护起了重要作用。 伴随着集成电路、计算机技术的飞速发展,信息技术的广泛应用,微机保护也迅速发展 起来,使用人工智能(AI)、自适应控制算法等先进手段[3]。

1.5 本次设计的主要内容
本次设计的内容主要包括对电网进行短路计算确定最大、最小运行方式,线路保护 的配置、 整定计算及校验和变压器保护的配置、 整定计算及校验, 以及母线保护的配置、 整定计算及校验。

第3页

西华大学毕业设计说明书
2、继电保护的原理
2.1 线路保护的原理
110kV 线路保护的配置一般装设反应相间故障的电流电压保护和接地距离保护,一 般采用远后备方式。电流电压保护是以电流继电器为基本元件,通过测量线路中电流的 大小来确定动作的一种保护装置。其中反映电流增大而瞬时动作的电流保护称为电流速 断保护(电流Ⅰ段保护);能以较小的时限快速切除全线路范围以内的故障的电流保护 称为限时电流速断保护(电流Ⅱ段保护) ;启动电流按照躲开最大负荷电流来整定的一 种保护装置称为定时限过电流保护(电流Ⅲ段保护) 。电流速断、限时电流速断和过电 流保护都是反应于电流升高而动作的保护装置。它们之间的区别主要在于按照不同的原 则来选择启动电流。即速断是按照躲开某一点的最大短路电流来整定,限时电流速断是 按照躲开下一级相邻元件电流速断保护的动作电流来整定,而过电流保护则是按照躲开 最大负荷电流来整定。不同的整定原则构成不同的保护,由于电流速断不能保护线路全 长,限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护,因此为保证迅速而有选择性地切除 故障, 常常将它们组合起来使用, 而它们之间的相互配合则构成了阶段式的电流保护[10]。 1、 电流速断保护的单相原理接线图如 2.1 所示。

YR

QF1 + 3

信 号

+ 1 TA I

+ KM 2

图 2.1 电流速断保护的单相原理接线图

正常运行时,负荷电流流过线路,反应到电流继电器中的电流小于其启动电流,电 流继电器不动作,其常开触点断开,中间继电器的常开触点也是断开的,信号继电器的 线圈和断路器的跳闸线圈中无电流,断路器主触头闭合处于送电状态。当线路短路时, 短路电流超过保护装置的启动电流,电流继电器的常开触点闭合启动中间继电器,中间 继电器的常开触点闭合将正电源接入信号继电器的线圈,并通过断路器的常开辅助触点 接到跳闸线圈构成通路,断路器执行跳闸动作,跳闸后切除故障线路。 2、限时电流速断保护的单相原理接线图如 2.2 所示。 限时电流速断保护的单相原理接线图和电流速断保护接线的主要区别是用时间继 第4页

西华大学毕业设计说明书
电器代替了原来的中间继电器,这样当电流继电器动作后,还必须经过时间继电器的延 时才能动作于跳闸。而如果在延时期间故障已经切除,则电流继电器立即返回,整个保 护随即复归原状,而不会形成误动作。

YR

QF1 + 3

信 号

+ 1 TA

+ I T 2

图 2.2 限时电流速断保护的单相原理接线图

3、本设计中是对环网线路配置保护,则采用带方向的过电流保护。其单相原理接 线图如 2.3 所示。

图 2.3 带方向的过电流保护单相原理接线图

方向性继电保护的主要特点就是在原有保护的基础上增加一个功率方向判别元 件,以保证在反方向故障时把保护闭锁,使其不误动作。

2.2 变压器保护的原理
电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件,因此它的保护也非常多,主要介绍 以下两种。 1、 变压器的差动保护 变压器差动保护的工作原理与线路纵差动保护的原理相同,都是比较被保护设备各 侧电流的相位和数值的大小。如图 2.4 为其单相原理接线图,两侧 TA1 和 TA2 之间的区 域为差动保护的保护范围,保护动作于跳开两侧的断路器 QF1、QF2。 第5页

西华大学毕业设计说明书

图 2.4 变压器差动保护单相原理接线图

2、 复合电压过电流保护 复合电压闭锁的过电流保护一般用于升压变压器或过流保护灵敏度达不到要求的 降压变压器上,适用于大多数中、小型变压器,保护原理接线如图 2.5 所示。 装置动作情况如下:当发生不对称短路时,故障相电流继电器动作,同时负序电压 继电器动作,其动断触点断开,致使低电压继电器 KV 失压,动断触点闭合,启动闭锁 中间继电器 KM。想电流继电器通过 KM 常开触点启动时间继电器 KT,经整定延时启动信 号和出口继电器,将变压器两侧断路器断开。当发生对称短路时,由于短路初始瞬间也 会出现短时的负序电压,KVN 也会动作,使 KV 失去电压。因此,当负序电压消失后,KVN 返回,动断触点闭合,因此加于 KV 线圈上的电压已经是对称短路时的低电压,只要该 电压小于低电压继电器的返回电压,KV 不至于返回,而且 KV 的返回电压是其启动电压 的(大于 1)倍,因此,电压元件的灵敏度可提高倍。复合电压启动的过流保护在对称 短路和不对称短路时都有较高的灵敏度。

图 2.5 复合电压启动的过电流保护原理接线图

第6页

西华大学毕业设计说明书
2.3 母线保护的原理
母线是电力系统汇聚和分散电能的重要元件,母线发生故障,将使连接在母线上的 所有元件停电。因此,母线保护尤为重要。本设计中采用了母线差动保护和电流比相式 母线保护。母线完全差动电流保护的原理接线图如 2.6 所示,在母线的所有连接元件上 装设具有相同变比和特性的电流互感器 TA。 因为在一次侧电流总和为零时, 母线保护所 用电流互感器必须具有相同的变比,才能保证二次侧的电流总和也为零。所有 TA 的二次 侧在母线侧的端子连接在一起,另一侧的端子也连接在一起,然后接入差动继电器。这 样差动继电器中的电流即为各个母线连接元件二次电流的向量和。

K
QF1 QF2 QF3 QF4

KA I>

TA

I1

I2

I3

In

图 2.6 母线完全差动电流保护的原理接线图

在正常运行及外部故障时, 流入继电器的电流是由于各电流互感器的特性不同而引 起的不平衡电流;当母线上发生故障时(如图中的 K 点) ,所有与电源连接的元件都向 d 点提供短路电流,于是流入差动继电器中的电流为
n

i

K

?

?i
i ?1

// i

?

1

n

n

?i
i ?1

/ i

?

1

TA

n

i
TA

K

(1)

i 即为短路点的全部短路电流,此电流足够使差动继电器动作而驱动出口继电器,
K

从而使所有连接元件的断路器跳闸。

第7页

西华大学毕业设计说明书
3 、短路电流计算并确定运行方式
3.1 阻抗标幺值的计算
x8
A

k x7
2

B

x9 x10 k3
C

G G G

x1 x2 x3

x4 x5 x6 k1

x11 x12

x14 k4
D

x13 x15

图 3.1 电力网络等值图

根据原始电力系统网络图可以绘制出如图 3.1 的等值网络图, 其中根据等值网络图 计算各元件的等值阻抗,在阻抗的计算中,首先该选择基准值,对于本次设计选取的基 准功率:SB=100MV·A,基准电压:V 下: (1)发电机等值电抗的计算 如图 2.1 所示,其中电抗 X1、 X2 、X3 均为发电机的电抗,因为它们的参数均相同, 所以
B

?V

av

。因此,电网各元件等值电抗的计算[4]如

X

1

?

X

2

?

X

3

?

X

?

?

S S

B

? 0 .1 2 9 ?

100 50

? 0 .2 5 8

n

(2)变压器等值电抗的计算 对于变压器,根据它们的参数和型号不同,分别计算如下:

X

4

?

X
b

5

?

U

b

% ?

S
n

B

?

1 0 .5 ? 1 0 0 100 ? 40

? 0 .2 6 3

100S

X

6

?

U

% ?

S
n

B

?

1 0 .5 ? 1 0 0 100 ? 60

? 0 .1 7 5

100S

X

8

?

X

9

?

X

1 1

?

X

? 2X 1

?1

U
5

B

% ?

S
n

B

?

1 0 .? 5

1 0 0 S

1 0 0 ? 0 .5 2 5 1 0 0 ? 2 0

(3)线路等值电抗的计算 第8页

西华大学毕业设计说明书
对于线路,其阻抗为:
? ?

X

7

X

Y

S V S V X

B 2 av

? 0 .4 ? 4 0 ?

100
2

? 0 .1 2

115 100
2

X

10

?

X

Y

?

B 2 av

? 0 .4 ? 6 0 ?

? 0 .1 8

115

X

13

?

X

14

?

Y

?

S V

B 2 av

? 0 .4 ? 5 0 ?

100
2

? 0 .1 5

115

3.2 短路电流计算
3.2.1 电力系统所有设备均投运且闭环情况下短路电流的计算 1、当系统中的发电机与变压器全部投运时的短路电流的计算。 (1)对 k1 点短路,其等值网络图如图 3.2 所示

G G G

x1 x2 x3

x4 x5 x6 k1 G G x16 x3 x17 x6

k1

G

x18

k1
图 3.2 k1 点短路的等值网络变换图

其中:

X

16

?

X X X X

1

? ? ? ?

1

X X X X
? ?

2

?

1 2

X

1

?

1 2

? 0 .2 5 8 ? 0 .1 2 9

2

X

17

?

4

5

?

1 2

X

4

?

1 2

? 0 .2 6 3 ? 0 .1 3 1

4

5

X

18

?

?X ?X
X

1 6

16

X ?? ? X X ???X
1 7 17

? 3X
3

?

? X ?
6

?

6

? 0 .1 2 9 ?

0 .1 3 1 ? ? ? 0 .2 5 8 ? 0 .1 7 5 ?

0 .1 2 9 ? 0 .1 3 1 ? 0 .2 5 8 ? 0 .1 7 5

? 0 .1 6

X

js

?

18

?

3 ? 50 100

? 0 .1 6 ?

150 100

? 0 .2 4

第9页

西华大学毕业设计说明书
查表得, 当 t=0s 时, I = 4.526 当 t=4s 时, I = 2.425 因此
//

I

? 4 . 526 ?

3 ? 50 3 ? 115 3 ? 50

? 3 . 41 kA

I

t?4s

? 2 . 425 ?

3 ? 115

? 1 . 83 kA

(2)对于 K2 点短路,其等值网络图如 3.3 所示

x7 G x18 x14 x13 k2 x10 G G x18

x7 k2 x19

G

x18

x20

k2

x21

k2

图 3.3 k2 点短路的等值网络变换图

其中:

X

19

?

X

10

?

X

13

?

X

14

? 0 .1 8 ? 0 .1 5 ? 0 .1 5 ? 0 .4 8

X
X

20

?

X X
X

7

? ?
?

7

X X
X

20

?

0 .1 2 ? 0 .4 8 0 .1 2 ? 0 .4 8

? 0 .0 9 6

20

21

?

18

20

? 0 .1 6 ? 0 .0 9 6 ? 0 .2 5 6

X

js

?

X

21

?

3 ? 50 100

? 0 .2 5 6 ?

150 100

? 0 .3 8 4

查表得, 当 t=0s 时, I = 2.811 当 t=4s 时, I = 2.217 因此
//

I

? 2 . 811 ?

3 ? 50 3 ? 115

? 2 . 12 kA

第 10 页

西华大学毕业设计说明书
I
t?4s

? 2 . 217 ?

3 ? 50 3 ? 115

? 1 . 67 kA

(3)对于 K3 点短路,其等值网络图如 3.4 所示

x7 G x18 x14 x13

x10 k3 G x18

x22 k3 x23

G

x18

x24

k3

G

x25

k3

图 3.4 k3 点短路的等值网络变换图

其中:

X X

22

? ?

X X

10

? ?

X X

7

? 0 .1 2 ? 0 .1 8 ? 0 .3 ? 0 .1 5 ? 0 .1 5 ? 0 .3

23

13

14

X
X

24

?

X X
X

22

? ?
?

22

X X
X

23

?

1 2

?

X

22

? 0 . 15

23

25

?

24

18

? 0 . 15 ? 0 . 16 ? 0 . 31

X

js

?

X

25

?

3 ? 50 100

? 0 . 31 ?

150 100

? 0 . 465

查表得, 当 t=0s 时, I = 2.302 当 t=4s 时, I = 2.088 因此
//

I

? 2 . 302 ?

3 ? 50 3 ? 115 3 ? 50

? 1 . 73 kA

I

t?4s

? 2 . 088 ?

3 ? 115

? 1 . 57 kA

(4)对于 K4 点短路,其等值网络图如 3.5 所示

第 11 页

西华大学毕业设计说明书
x7 G x18 x14 G G k4
图 3.5 k4 点短路的等值网络变换图

x10

x13 k4 G x18

x26 k4

x14

x18

x27

x28

k4

其中:

X

26

?

X

7

?

X

10

?

X
?

13

? 0 . 12 ? 0 . 18 ? 0 . 15 ? 0 . 45

X
X
28

27

?

X X
27

26

? ?

26

X X
18

14

0 . 45 ? 0 . 15 0 . 45 ? 0 . 15

? 0 . 113

14

?

X

?

X

? 0 . 113 ? 0 . 16 ? 0 . 273

X

js

?

X

28

?

3 ? 50 100

? 0 . 273 ?

150 100

? 0 . 41

查表得, 当 t=0s 时, I = 2.664 当 t=4s 时, I = 2.184 因此
//

I

? 2 . 664 ?

3 ? 50 3 ? 115 3 ? 50

? 2 . 01 kA

I

t?4s

? 2 . 184 ?

3 ? 115

? 1 . 64 kA

3.2.2 只有 G1、 G2 投运且可能存在开环情况下短路电流的计算 1、当 G1 、G2 投运,而 G3 停运时的短路电流的计算 (1)对 k1 点短路,其等值网络图如图 3.6 所示

G G
其中:

x1

x4 k1 G x16 k1

x2

x5

图 3.6 G1、G2 时 k1 点短路的等值网络变换图

第 12 页

西华大学毕业设计说明书
X
X
16

?

X X
X

1

?

? 1
?

X X

2

?

2

X X

4

? ?

4

X X

5

?

1 2

X

1

?

1 2

X

4

? 0 . 129 ? 0 . 131 ? 0 . 26

5

js

?

2 ? 50 100

16

? 0 . 26

查表得, 当 t=0s 时, I = 4.178 当 t=4s 时, I = 2.404 因此
//

I

? 4 . 178 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 2 . 098 kA

I

t?4s

? 2 . 404 ?

3 ? 115

? 1 . 21 kA

(2)对 k2 点短路,其等值网络图如图 3.7 所示

x7 G x16 x14
?X
X

x13

k2 x10
X ?? X
14 14

G

x17

k2

图 3.7 G1、G2 时 k2 点短路的等值网络变换图

其中:

X
X

17

?

X
X

16

?

X X

7

?

10

? ?

7

?

10

X X

13

? ?

0 . 26 ?

0 . 12 ? ? 0 . 15 ? 0 . 18 ? 0 . 15 0 . 12 ? 0 . 15 ? 0 . 18 ? 0 . 15

?

? 0 . 26 ? 0 . 096 ? 0 . 356

13

js

?

17

?

2 ? 50 100

? 0 . 356

查表得, 当 t=0s 时, I = 2.975 当 t=4s 时, I = 2.250 因此
//

I

? 2 . 975 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 1 . 49 kA

I

t?4s

? 2 . 250 ?

3 ? 115

? 1 . 13 kA

(3)对 k3 点短路,其等值网络图如图 3.8 所示 第 13 页

西华大学毕业设计说明书
x7 G x17 x14 x13 x10 G k3 x18 k3

图 3.8 G1、G2 时 k3 点短路的等值网络变换图

其中:

X
X

18

?

X
X

16

?

?X

X ?? ? X X ?X ?X
7

?

10

13

? ?

7

10

13

X ?? X
14 14

0 . 26 ?

? 0 . 12

? 0 . 18 ? ? ? 0 . 15 ? 0 . 15

?

0 . 12 ? 0 . 15 ? 0 . 18 ? 0 . 15

? 0 . 41

js

?

18

?

2 ? 50 100

? 0 . 41

查表得, 当 t=0s 时, I = 2.664 当 t=4s 时, I = 2.184 因此
//

I

? 2 . 664 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 1 . 34 kA

I

t?4s

? 2 . 184 ?

3 ? 115

? 1 . 10 kA

(4)对 k4 点短路,其等值网络图如图 3.9 所示

x7 G x16 x14

x10

x13 k4 G x19 k4

图 3.9 G1、G2 时 k4 点短路的等值网络变换图

其中:

X
X

19

?

X
X

16

?

X X

14

? ?

?X
X

10

? ?

7

10

X X

13

? ?

13

X ?? X
7 14

0 . 26 ?

0 . 15 ? ? 0 . 12 ? 0 . 18 ? 0 . 15 0 . 12 ? 0 . 15 ? 0 . 18 ? 0 . 15

?

? 0 . 26 ? 0 . 113 ? 0 . 373

js

?

19

?

2 ? 50 100

? 0 . 373

查表得, 当 t=0s 时, I = 2.811 当 t=4s 时, I = 2.217 第 14 页

西华大学毕业设计说明书
因此
//

I

? 2 . 811 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 1 . 41 kA

I

t?4s

? 2 . 217 ?

3 ? 115

? 1 . 11 kA

2、当 G1 、G2 投运,而 G3 停运且 AD 断线时的短路电流的计算 (1)对 k1 点短路,其等值网络图如图 3.6 所示 因此
//

I

? 4 . 178 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 2 . 098 kA

I

t?4s

? 2 . 404 ?

3 ? 115

? 1 . 21 kA

(2)对 k2 点短路,其等值网络图如图 3.10 所示

G
其中:

x16

x7

k2

G

x20

k2

图 3.10 G1 、G2 投运,而 G3 停运且 AD 断线时 K2 点短路等值网络图

X

20

?

X

16

?

X

7

? 0 . 26 ? 0 . 12 ? 0 . 38

X

js

?

X

20

?

2 ? 50 100

? 0 . 38

查表得, 当 t=0s 时, I = 2.811 当 t=4s 时, I = 2.217 因此
//

I

? 2 . 811 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 1 . 41 kA

I

t?4s

? 2 . 217 ?

3 ? 115

? 1 . 11 kA

(3)对 k3 点短路,其等值网络图如图 3.11 所示

第 15 页

西华大学毕业设计说明书
G x16
其中:

x7

x10

k3

G

x21

k3

图 3.11 G1 、G2 投运,而 G3 停运且 AD 断线时 K3 点短路等值网络图

X

21

?

X

16

?

X

7

?

X

10

? 0 . 26 ? 0 . 12 ? 0 . 18 ? 0 . 56

X

js

?

X

21

?

2 ? 50 100

? 0 . 56

查表得, 当 t=0s 时, I = 1.913 当 t=4s 时, I = 1.953 因此
//

I

? 1 . 913 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 0 . 96 kA

I

t?4s

? 1 . 953 ?

3 ? 115

? 0 . 98 kA

(4)对 k4 点短路,其等值网络图如图 3.12 所示

G x16
其中:

x7

x10

x13

k4

G

x22

k4

图 3.12 G1 、G2 投运,而 G3 停运且 AD 断线时 K4 点短路等值网络图

X

22

?

X

16

?

X

7

?

X

10

?

X

13

? 0 . 26 ? 0 . 12 ? 0 . 18 ? 0 . 15 ? 0 . 71

X

js

?

X

22

?

2 ? 50 100

? 0 . 71

查表得, 当 t=0s 时, I = 1.492 当 t=4s 时, I = 1.734 因此
//

I

? 1 . 492 ?

2 ? 50 3 ? 115

? 0 . 75 kA

第 16 页

西华大学毕业设计说明书
I
t?4s

? 1 . 734 ?

2 ? 50 3 ? 115

? 0 . 87 kA

3、当 G1 、G2 投运,而 G3 停运且 DC 断线时的短路电流的计算 其中,在该情况下,K1、 K2、 K3 点的短路等值网络图与 AD 断线时的完全相同, 因此,它们在短路点的电流也相同。当 K4 点短路时,其等值网络图如 3.13 所示。

G x16
其中:

x14

k4

G

x23

k4

图 3.13 G1 、G2 投运,而 G3 停运且 DC 断线时 K4 点短路等值网络图

X

23

?

X

16

?

X

14

? 0 . 26 ? 0 . 15 ? 0 . 41

X

js

?

X

23

?

2 ? 50 100

? 0 . 41

查表得, 当 t=0s 时, I = 2.664 当 t=4s 时, I = 2.184 因此
//

I

? 2 . 664 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 1 . 34 kA

I

t?4s

? 2 . 184 ?

3 ? 115

? 1 . 10 kA

4、当 G1 、G2 投运,而 G3 停运且 BC 断线时的短路电流的计算 此情况下, 、 K1 K2、 点的短路等值网络图与 AD 断线时的等值网络图相同, K3 因此, 它们计算的短路电流也相同,而 K4 点的短路等值网络图与 DC 断线的等值网络图相同, 所以,它们的短路电流也相同。从分析结果看,当 G1 、G2 投运,而 G3 停运且 BC 断线 时的短路电流的计算结果与当 G1 、 投运, G3 停运且 DC 断线时短路电流的计算结 G2 而 果完全相同。 5、当 G1 、G2 投运,而 G3 停运且 AB 断线时的短路电流的计算 在此种运行情况下,K1、 K3 、K4 点短路的等值网络图与 DC 断线的等值网络图相 同,所以,它们的短路电流也相同。此外,当 K2 点短路时,其等值网络图如 3.14 所示。

第 17 页

西华大学毕业设计说明书
G
其中:

x16

x14

x13

x10

k2

G

x24

k2

图 3.14 G1 、G2 投运,而 G3 停运且 BC 断线时 K2 点短路等值网络图

X

24

?

X

16

?

X

14

?

X

10

?

X

13

? 0 . 26 ? 0 . 15 ? 0 . 18 ? 0 . 15 ? 0 . 74

X

js

?

X

24

?

2 ? 50 100

? 0 . 74

查表得, 当 t=0s 时, I = 1.390 当 t=4s 时, I = 1.596 因此
//

I

? 1 . 390 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 0 . 70 kA

I

t?4s

? 1 . 596 ?

3 ? 115

? 0 . 80 kA

3.2.3 只有 G1、 G3 投运且可能存在开环情况下短路电流的计算 1、当 G1 和 G3 投运,而 G2 停运时的短路电流的计算 (1) 对 k1 点短路,其等值网络图如图 3.15 所示

G G
其中:

x1

x4 k1 G x16 k1

x3
?X
X ?? ? X X ?X ?X
1

x6

图 3.15 G1 、G3 投运,而 G2 停运时 K1 点短路等值网络图

X
X

16

?

?

4

3

? ?

1

4

3

X ? ? ? 0 . 258 ? 0 . 263 ? ? ? 0 . 258 ? 0 . 175 ? ? 0 . 258 ? 0 . 263 ? 0 . 258 ? 0 . 175 X
6 6

0 . 24

js

?

X

16

?

2 ? 50 100

? 0 . 24

查表得, 当 t=0s 时, I = 4.526 第 18 页

西华大学毕业设计说明书
当 t=4s 时, I = 2.425 因此
//

I

? 4 . 526 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 2 . 27 kA

I

t?4s

? 2 . 425 ?

3 ? 115

? 1 . 22 kA

(2) 对 k2 点短路,其等值网络图如图 3.7 所示 其中:

X
X

17

?

X
X

16

?

X X

7

?

?X
X

10

? ?

7

?

10

X X

13

? ?

13

X ?? X
14 14

0 . 24 ?

0 . 12 ? ? 0 . 15 ? 0 . 18 ? 0 . 15 0 . 12 ? 0 . 15 ? 0 . 18 ? 0 . 15

?

? 0 . 24 ? 0 . 096 ? 0 . 336

js

?

17

?

2 ? 50 100

? 0 . 336

查表得, 当 t=0s 时, I = 3.159 当 t=4s 时, I = 2.283 因此
//

I

? 3 . 159 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 1 . 59 kA

I

t?4s

? 2 . 283 ?

3 ? 115

? 1 . 15 kA

(3) 对 k3 点短路,其等值网络图如图 3.8 所示 其中:

X
X

18

?

X
X

16

?

?X

X ?? ? X X ?X ?X
7

?

10

13

? ?

7

10

13

X ?? X
14 14

0 . 24 ?

? 0 . 12

? 0 . 18 ? ? ? 0 . 15 ? 0 . 15

?

0 . 12 ? 0 . 15 ? 0 . 18 ? 0 . 15

? 0 . 39

js

?

18

?

2 ? 50 100

? 0 . 39

查表得, 当 t=0s 时, I = 2.811 当 t=4s 时, I = 2.217 因此
//

I

? 2 . 811 ?

2 ? 50 3 ? 115

? 1 . 41 kA

第 19 页

西华大学毕业设计说明书
I
t?4s

? 2 . 217 ?

2 ? 50 3 ? 115

? 1 . 11 kA

(4) 对 k4 点短路,其等值网络图如图 3.9 所示 其中:

X
X

19

?

X
X

16

?

X X

14

? ?

?X
X

10

? ?

7

10

X X

13

? ?

13

X ?? X
7 14

0 . 24 ?

0 . 15 ? ? 0 . 12 ? 0 . 18 ? 0 . 15 0 . 12 ? 0 . 15 ? 0 . 18 ? 0 . 15

?

? 0 . 24 ? 0 . 113 ? 0 . 353

js

?

19

?

2 ? 50 100

? 0 . 353

查表得, 当 t=0s 时, I = 2.975 当 t=4s 时, I = 2.250 因此
//

I

? 2 . 975 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 1 . 49 kA

I

t?4s

? 2 . 250 ?

3 ? 115

? 1 . 13 kA

2、当 G1 和 G3 投运,而 G2 停运且 AD 断线时的短路电流的计算 (1)对 k1 点短路,其等值网络图如图 3.15 所示 其中:

X
X

16

?

?X

X ?? ? X X ?X ?X
1

?

4

3

? ?

1

4

3

X ? ? ? 0 . 258 ? 0 . 263 ? ? ? 0 . 258 ? 0 . 175 ? ? 0 . 258 ? 0 . 263 ? 0 . 258 ? 0 . 175 X
6 6

0 . 24

js

?

X

16

?

2 ? 50 100

? 0 . 24

查表得, 当 t=0s 时, I = 4.526 当 t=4s 时, I = 2.425 因此
//

I

? 4 . 526 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 2 . 27 kA

I

t?4s

? 2 . 425 ?

3 ? 115

? 1 . 22 kA

(2)对 k2 点短路,其等值网络图如图 3.10 所示 第 20 页

西华大学毕业设计说明书
其中:

X

20

?

X

16

?

X

7

? 0 . 24 ? 0 . 12 ? 0 . 36

X

js

?

X

20

?

2 ? 50 100

? 0 . 36

查表得, 当 t=0s 时, I = 2.975 当 t=4s 时, I = 2.250 因此
//

I

? 2 . 975 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 1 . 49 kA

I

t?4s

? 2 . 250 ?

3 ? 115

? 1 . 13 kA

(3)对 k3 点短路,其等值网络图如图 3.11 所示 其中:

X

21

?

X

16

?

X

7

?

X

10

? 0 . 24 ? 0 . 12 ? 0 . 18 ? 0 . 54

X

js

?

X

21

?

2 ? 50 100

? 0 . 54

查表得, 当 t=0s 时, I = 1.913 当 t=4s 时, I = 1.953 因此
//

I

? 1 . 913 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 0 . 96 kA

I

t?4s

? 1 . 953 ?

3 ? 115

? 0 . 98 kA

(4)对 k4 点短路,其等值网络图如图 3.12 所示 其中:

X

22

?

X

16

?

X

7

?

X

10

?

X

13

? 0 . 24 ? 0 . 12 ? 0 . 18 ? 0 . 15 ? 0 . 69

X

js

?

X

22

?

2 ? 50 100

? 0 . 69

查表得, 当 t=0s 时, I = 1.492 第 21 页

西华大学毕业设计说明书
当 t=4s 时, I = 1.734 因此
//

I

? 1 . 492 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 0 . 75 kA

I

t?4s

? 1 . 734 ?

3 ? 115

? 0 . 87 kA

3、当 G1 和 G3 投运,而 G2 停运且 DC 断线时的短路电流的计算 此运行情况下,K1、 K2、 K3 点短路的等值网络图与 AD 断线时的等值网络图完全 相同,所以它们的短路电流也相同。此外,对于 K4 点短路的等值网络图如 3.13 所示。 其中:

X

23

?

X

16

?

X

14

? 0 . 24 ? 0 . 15 ? 0 . 39

X

js

?

X

23

?

2 ? 50 100

? 0 . 39

查表得, 当 t=0s 时, I = 2.811 当 t=4s 时, I = 2.217 因此
//

I

? 2 . 811 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 1 . 41 kA

I

t?4s

? 2 . 217 ?

3 ? 115

? 1 . 11 kA

4、当 G1 和 G3 投运,而 G2 停运且 BC 断线时的短路电流的计算 此情况下,K1 、K2、K3 点的短路等值网络图与 AD 断线时的等值网络图相同,因 此,它们计算的短路电流也相同,而 K4 点的短路等值网络图与 DC 断线的等值网络图相 同,所以,它们的短路电流也相同。从分析结果看,当 G1 、G2 投运,而 G3 停运且 BC 断线时的短路电流的计算结果与当 G1 、 投运, G3 停运且 DC 断线时短路电流的计 G2 而 算结果完全相同。 6、当 G1 和 G3 投运,而 G2 停运且 AB 断线时的短路电流的计算 在此种运行情况下,K1、 K3 、K4 点短路的等值网络图与 DC 断线的等值网络图相 同,所以,它们的短路电流也相同。此外,当 K2 点短路时,其等值网络图如 3.14 所示。 其中:

X

24

?

X

16

?

X

14

?

X

10

?

X

13

? 0 . 24 ? 0 . 15 ? 0 . 18 ? 0 . 15 ? 0 . 72

第 22 页

西华大学毕业设计说明书
X
js

?

X

24

?

2 ? 50 100

? 0 . 72

查表得, 当 t=0s 时, I = 1.492 当 t=4s 时, I = 1.734 因此
//

I

? 1 . 419 ?

2 ? 50 3 ? 115 2 ? 50

? 0 . 75 kA

I

t?4s

? 1 . 734 ?

3 ? 115

? 0 . 87 kA

3.3 系统运行方式的确定
根据 3.2 节短路电流的计算结果,各运行状态下的短路电流结果如表 3.1 中所示。 根据表 3.1 的短路电流结果分析可知,电力设备全部投运且闭环运行的情况为系统 的最大运行方式,而对于 K1、 K2 、K3 点的最小运行方式 G1 、G2 投运且 AB 断线的运 行方式,对于 K4 点的最小运行方式是 G1 、G2 投运且 AD 断线的运行方式。

第 23 页

西华大学毕业设计说明书
表 3.1 运行方式 K1
//

短路电流计算结果 (kA) K3
//

(kA)

K2
//

(kA)

K4
//

(kA)

I
全部投运且 不环运行 G1、 投运且 G2 闭环 G1、 投运且 G2 AD 断线 G1、 投运且 G2 DC 断线 G1、 投运且 G2 BC 断线 G1、 投运且 G2 AB 断线 G1、 投运且 G3 闭环 G1、 投运且 G3 AD 断线 G1、 投运且 G3 DC 断线 G1、 投运且 G3 BC 断线 G1、 投运且 G3 AB 断线 2.27 2.27 2.27 2.27 2.27 2.098 2.098 2.098 2.098 2.098 3.41

I

t?4s

I
2.12

I

t?4s

I
1.73

I

t?4s

I
2.01

I

t?4s

1.83

1.67

1.57

1.64

1.21

1.49

1.13

1.34

1.10

1.41

1.11

1.21

1.41

1.11

0.96

0.98

0.75

0.87

1.21

1.41

1.11

0.96

0.98

1.34

1.10

1.21

1.41

1.11

0.96

0.98

1.34

1.10

1.21

0.70

0.80

0.96

0.98

1.34

1.10

1.22

1.59

1.15

1.41

1.11

1.49

1.13

1.22

1.49

1.13

0.96

0.98

0.75

0.87

1.22

1.49

1.13

0.96

0.98

1.41

1.11

1.22

1.49

1.13

0.96

0.98

1.41

1.11

1.22

0.75

0.78

0.96

0.98

1.41

1.11

第 24 页

西华大学毕业设计说明书
4 、继电保护的设计
4.1 母线保护的整定计算
所配置的母线保护有:不完全母线差动保护和电流比相式母线保护,其中不完全母 线差动保护的整定计算如下: 1、母线 A 的不完全母线差动保护的整定计算 (1)电流速动段保护 按躲开外部短路最大不平衡电流整定 由表 3.1 可知,最大运行方式下的外部最大的短路电流为 3410A。

I

dz

?

K K K
k lh

fzq

I

d . max

? 1 . 3 ? 0 . 1 ? 1 . 5 ? 3410 ? 665 A

灵敏度的校验:
2098 ?
d . min

3 2 ? 2 . 73 ? 2

K

lm

?

I

? 665

I

dz

由灵敏度校验可知,满足要求。时间整定为 0S。 (2)过电流断保护 按躲开母线上最大负荷电流整定,则

I

dz

?

K ?I
k

fh

?

/

K

zqd

I

fh

? ? 1 . 3 ? ? 230
??
1 .3 0 . 85

? 230 ? 1 . 5 ? 0 ? ? 598 A

按外部短路被切除后,保护能可靠返回的条件整定,则

I

dz

?

K K K
k f

fh

?I

fh

?

/

I

fh

? 1 . 3 ? 460 ? 914 A

比较上述两个条件下的计算结果,选取整定值为 914A。 灵敏度的校验:
2098 ?
d . min

3 2 ? 1 . 99 ? 1 . 5

K

lm

?

I

? 914

I

dz

过电流段保护的时间按大于出线保护的最长时间整定,已知出线保护时间为 1.5S。 因此,整定结果为:电流速动段:665A、0S 2、母线 B 的不完全母线差动保护的整定计算 (1)电流速动段保护 第 25 页 过电流段:914A、1.5S

西华大学毕业设计说明书
按躲开外部短路最大不平衡电流整定 由表 3.1 可知,最大运行方式下的外部最大的短路电流为 2120A。

I

dz

?

K K K
k lh

fzq

I

d . max

? 1 . 3 ? 0 . 1 ? 1 . 5 ? 2120 ? 413 A

灵敏度的校验:
700 ?
d . min

3 2 ? 1 . 46 ? 1 . 3

K

lm

?

I

? 413

I

dz

由灵敏度校验可知,满足要求。时间整定为 0S。 (2)过电流断保护 按躲开母线上最大负荷电流整定,则

I

dz

?

K ?I
k

fh

?

/

K

zqd

I

fh

? ? 1 . 3 ? 230

? 299 A

按外部短路被切除后,保护能可靠返回的条件整定,则

I

dz

?

K K K
k f

fh

?I

fh

?

/

I

fh

? ? 1 . 3 ? 1 . 3 ? 230
1

? 388 A

比较上述两个条件下的计算结果,选取整定值为 388A。 灵敏度的校验:
700 ?
d . min

3 2 ? 1 . 56 ? 1 . 5

K

lm

?

I

? 388

I

dz

过电流段保护的时间按大于出线保护的最长时间整定,已知出线保护时间为 1.5S。 整定时间为: t
? 1 .5 ? 2 ? t ? 1 .5 ? 1 .0 ? 2 .5 S

因此,整定结果为:电流速动段:413A、0S 3、母线 C 的不完全母线差动保护的整定计算 (1)电流速动段保护 按躲开外部短路最大不平衡电流整定

过电流段:388A、2.5S

由表 3.1 可知,最大运行方式下的外部最大的短路电流为 1730A。

I

dz

?

K K K
k lh

fzq

I

d . max

? 1 . 3 ? 0 . 1 ? 1 . 5 ? 1730 ? 337 A

灵敏度的校验: K

lm

?

I

960 ?
d . min

3 2 ? 2 . 47 ? 1 . 3

? 337

I

dz

由灵敏度校验可知,满足要求。时间整定为 0S。电流速动段保护 第 26 页

西华大学毕业设计说明书
(2)过电流断保护 按躲开母线上最大负荷电流整定,则

I

dz

?

K ?I
k

fh

?

/

K

zqd

I

fh

? ? 1 . 3 ? ?140

? 150

??

377 A

按外部短路被切除后,保护能可靠返回的条件整定,则

I

dz

?

K K K
k f

fh

?I

fh

?

/

I

fh

? ? 1 . 3 ? 1 . 3 ? 290
1

? 490 A

比较上述两个条件下的计算结果,选取整定值为 490A。 灵敏度的校验:
960 ?
d . min

3 2 ? 1 . 70 ? 1 . 5

K

lm

?

I

? 490

I

dz

过电流段保护的时间按大于出线保护的最长时间整定,已知出线保护时间为 2.5S。 整定时间为: t
? 2 .5 ? 2 ? t ? 2 .5 ? 1 .0 ? 3 .5 S

因此,整定结果为:电流速动段:337A、0S 4、母线 D 的不完全母线差动保护的整定计算 (1)电流速动段保护 按躲开外部短路最大不平衡电流整定

过电流段:490A、3.5S

由表 3.1 可知,最大运行方式下的外部最大的短路电流为 2010A。

I

dz

?

K K K
k lh

fzq

I

d . max

? 1 . 3 ? 0 . 1 ? 1 . 5 ? 2010 ? 392 A

灵敏度的校验:
750 ?
d . min

3 2 ? 1 . 66 ? 1 . 3

K

lm

?

I

? 392

I

dz

由灵敏度校验可知,满足要求。时间整定为 0S。 (2)过电流断保护 按躲开母线上最大负荷电流整定,则

I

dz

?

K ?I
k

fh

?

/

K

zqd

I

fh

? ? 1 . 3 ? 230

? 299 A

按外部短路被切除后,保护能可靠返回的条件整定,则

I

dz

?

K K K
k f

fh

?I

fh

?

/

I

fh

? ? 1 . 3 ? 1 . 3 ? 230
1

? 388 A

第 27 页

西华大学毕业设计说明书
比较上述两个条件下的计算结果,选取整定值为 388A。 灵敏度的校验:
750 ?
d . min

3 2 ? 1 . 67 ? 1 . 5

K

lm

?

I

? 388

I

dz

过电流段保护的时间按大于出线保护的最长时间整定,已知出线保护时间为 1.5S。 整定时间为: t
? 1 .5 ? 2 ? t ? 1 .5 ? 1 .0 ? 2 .5 S

因此,整定结果为:电流速动段:392A、0S

过电流段:388A、2.5S

4.2 变压器保护的整定计算
变压器上配置的保护有 一、瓦斯保护 瓦斯保护一般不做整定计算。 二、纵联差动保护,其中纵联差动保护的计算[2]如下: 1、母线 B 上的两台降压变压器 (一)计算变压器各侧的一次及二次电流值,并选择电流互感器的变比。
表 4.1 变压器两侧二次电流的计算 额定电压(KV) 额定电流(A) 110
20000 3 ? 110 ? 105

11
20000 3 ? 11 ? 1049

电流互感器接线 电流互感器变比 二次电流(A)

△ 400/5
3 ? 105 80 ? 2 . 27

Y 1500/5
1049 300 ? 3 . 497

由于 11kV 侧二次电流大,因此以 11kV 侧为基本侧。 (二)计算差动保护一次动作电流 按躲过变压器空投和当外部故障切除后电压恢复时,变压器的励磁涌流计算为

I

dz . bh

?

K I
k

e

? 1 . 3 ? 1049

? 1363 A

按躲过外部短路时的最大不平衡电流计算,变压器 11kV 侧母线故障,在系统最大运行 方式下的最大三相短路电流 I d . max
(3)

?

2120 0 . 525 ? 2 ? 0 . 256

? 4092 A

I

dz . bh

?

K I
k

bp

?

K ?K
k

tx

f

? ?u ? ?f
i

?I

(3) d . max

? 1 . 3 ? ?1 ? 0 . 1 ? 0 . 05 ? 0 . 05 ? ? 4092 ? 1064 A

按躲过电流互感器二次回路断线计算,即 第 28 页

西华大学毕业设计说明书
I
dz

? 1 .3 ?

I

fh . max

? 1 . 3 ? 1049 ? 1363 A

故选取 I dz .bh

? 1363 A

(三)确定继电器基本侧线圈匝数及各线圈接法 对双绕组变压器,平衡线圈Ⅰ、Ⅱ分别接入 11kV 及 110kV 侧,计算基本侧继电器 动作电流为

I

dz . j . jb . js

?

I

dz . jb . js

K

js

? 1363 ?

1 300

? 4 .5 A

n

lh . jb

基本侧继电器线圈匝数为

W

jb . js

?

A

w I
dz

0

?

60 4 .5

? 13 . 3

匝,取 13 匝。
? 13 ? W ?W ? 1 ? 12

确定基本侧线圈之接入匝数为W

z . jb . z

ph . I . z

cd . z

即,平衡线圈Ⅰ取 1 匝,差动线圈取 12 匝。 (四)非基本侧工作线圈匝数和平衡线圈匝数计算 对于双绕组变压器

W

ph . fj . js

?W

g . jb . z

I I

ez . jb

?W

cd . z

? 13 ?

3 . 497 2 . 27

? 12 ? 8 . 027

ez . fj

确定平衡线圈Ⅱ实用匝数为W

ph . 2 . z

?W

ph . fj . z

? 8



(五)计算由于实用匝数与计算匝数不等引起的相对误差 其相对误差计算为 ? f 因? f
? 0 . 05
zd

?
zd

W W

ph . 2 . js

?W ?W

ph . 2 . z

?

8 . 027 ? 8 8 . 027 ? 12

? 0 . 0013

ph . 2 . js

cd . z

,故不需核算动作电流定值。

(六)选取短路线圈匝数 对于一般变压器差动保护,可选用较多的短路线圈匝数,故取“C—C”抽头。 (七)校验保护灵敏度 计算最小运行方式下 11kV 侧两相短路的最小短路电流为
1670 ?
(2)

3 2 ? 2793 A

I

d . min

?

0 . 525 ? 2 ? 0 . 256
(2)

折算到 110kV 侧时 I d . min

? 279 . 3 A

第 29 页

西华大学毕业设计说明书
二次电流 I dz . m in
? 3 ? 279 . 3 80 ? 6 . 05 A

110KV 侧保护动作电流为 I dz 则K

?

A

P

PH . 2

w ?W
0

?
cd

60 8 ? 12

? 3A

lm

?

I

d . min

?

6 . 05 3

? 2 . 02 ? 1 . 2

,所以灵敏度满足要求。

I

dz

2、母线 C 上的两台降压变压器 (一) 计算变压器各侧的一次及二次电流值,并选择电流互感器的变比。
表 4.2 变压器两侧二次电流的计算 额定电压(KV) 额定电流(A) 110
20000 3 ? 110 ? 105

11
20000 3 ? 11 ? 1049

电流互感器接线 电流互感器变比 二次电流(A)

△ 400/5
3 ? 105 80 ? 2 . 27

Y 1500/5
1049 300 ? 3 . 497

由于 11kV 侧二次电流大,因此以 11kV 侧为基本侧。 (二)计算差动保护一次动作电流 按躲过变压器空投和当外部故障切除后电压恢复时,变压器的励磁涌流计算为

I

dz . bh

?

K I
k

e

? 1 . 3 ? 1049

? 1363 A

按躲过外部短路时的最大不平衡电流计算,变压器 11kV 侧母线故障,在系统最大运行 方式下的最大三相短路电流 I d . max
(3)

?

1730 0 . 31 ? 0 . 262

? 3024 A

I

dz . bh

?

K I
k

bp

?

K ?K
k

tx

f

? ?u ? ?f
i

?I

(3) d . max

? 1 . 3 ? ?1 ? 0 . 1 ? 0 . 05 ? 0 . 05 ? ? 3024 ? 786 A

按躲过电流互感器二次回路断线计算,即

I

dz

? 1 .3 ?

I

fh . max

? 1 . 3 ? 1049 ? 1363 A

故选取 I dz .bh

? 1363 A

(三)确定继电器基本侧线圈匝数及各线圈接法 对双绕组变压器,平衡线圈Ⅰ、Ⅱ分别接入 11kV 及 110kV 侧,计算基本侧继电器 第 30 页

西华大学毕业设计说明书
动作电流为
?

I

I

dz . jb . js

K

js

dz . j . jb . js

? 1363 ?

1 300

? 4 .5 A

n

lh . jb

基本侧继电器线圈匝数为

W

jb . js

?

A

w I
dz

0

?

60 4 .5

? 13 . 3

匝,取 13 匝。
? 13 ? W ?W ? 1 ? 12

确定基本侧线圈之接入匝数为W

z . jb . z

ph . I . z

cd . z

即,平衡线圈Ⅰ取 1 匝,差动线圈取 12 匝。 (四)非基本侧工作线圈匝数和平衡线圈匝数计算 对于双绕组变压器

W

ph . fj . js

?W

g . jb . z

I I

ez . jb

?W

cd . z

? 13 ?

3 . 497 2 . 27

? 12 ? 8 . 027

ez . fj

确定平衡线圈Ⅱ实用匝数为W

ph . 2 . z

?W

ph . fj . z

? 8



(五)计算由于实用匝数与计算匝数不等引起的相对误差 其相对误差计算为 ? f 因? f
? 0 . 05
zd

?
zd

W W

ph . 2 . js

?W ?W

ph . 2 . z

?

8 . 027 ? 8 8 . 027 ? 12

? 0 . 0013

ph . 2 . js

cd . z

,故不需核算动作电流定值。

(六)选取短路线圈匝数 对于一般变压器差动保护,可选用较多的短路线圈匝数,故取“C—C”抽头。 (七)校验保护灵敏度 计算最小运行方式下 11kV 侧两相短路的最小短路电流为
1570 ?
(2)

3 2 ? 2377 A

I

d . min

?

0 . 525 ? 2 ? 0 . 31
(2)

折算到 110kV 侧时 I d . min 二次电流 I dz . m in
?

? 237 . 7 A

3 ? 237 . 7 80

? 5 . 15 A

110kV 侧保护动作电流为 I dz

?

A

P

PH . 2

w ?W
0

?
cd

60 8 ? 12

? 3A

第 31 页

西华大学毕业设计说明书
则K
lm

?

I

d . min

?

5 . 15 3

? 1 . 72 ? 1 . 2

,所以灵敏度满足要求。

I

dz

3、母线 D 上的降压变压器 (一)计算变压器各侧的一次及二次电流值,并选择电流互感器的变比。
表 4.3 变压器两侧二次电流的计算 额定电压(KV) 额定电流(A) 110
20000 3 ? 110 ? 105

11
20000 3 ? 11 ? 1049

电流互感器接线 电流互感器变比 二次电流(A)

△ 400/5
3 ? 105 80 ? 2 . 27

Y 1500/5
1049 300 ? 3 . 497

由于 11kV 侧二次电流大,因此以 11kV 侧为基本侧。 (二)计算差动保护一次动作电流 按躲过变压器空投和当外部故障切除后电压恢复时,变压器的励磁涌流计算为

I

dz . bh

?

K I
k

e

? 1 . 3 ? 1049

? 1363 A

按躲过外部短路时的最大不平衡电流计算,变压器 11kV 侧母线故障,在系统最大运行 方式下的最大三相短路电流 I d . max
(3)

?

2010 0 . 525 ? 0 . 273

? 2518 A

I

dz . bh

?

K I
k

bp

?

K ?K
k

tx

f

? ?u ? ?f
i

?I

(3) d . max

? 1 . 3 ? ?1 ? 0 . 1 ? 0 . 05 ? 0 . 05 ? ? 2518 ? 655 A

按躲过电流互感器二次回路断线计算,即

I

dz

? 1 .3 ?

I

fh . max

? 1 . 3 ? 1049 ? 1363 A

故选取 I dz .bh

? 1363 A

(三)确定继电器基本侧线圈匝数及各线圈接法 对双绕组变压器,平衡线圈Ⅰ、Ⅱ分别接入 11kV 及 110kV 侧,计算基本侧继电器 动作电流为

I

dz . j . jb . js

?

I

dz . jb . js

K

js

? 1363 ?

1 300

? 4 .5 A

n

lh . jb

基本侧继电器线圈匝数为

第 32 页

西华大学毕业设计说明书
W
jb . js

?

A

w I
dz

0

?

60 4 .5

? 13 . 3

匝,取 13 匝。
? 13 ? W ?W ? 1 ? 12

确定基本侧线圈之接入匝数为W

z . jb . z

ph . I . z

cd . z

即,平衡线圈Ⅰ取 1 匝,差动线圈取 12 匝。 (四)非基本侧工作线圈匝数和平衡线圈匝数计算 对于双绕组变压器

W

ph . fj . js

?W

g . jb . z

I I

ez . jb

?W

cd . z

? 13 ?

3 . 497 2 . 27

? 12 ? 8 . 027

ez . fj

确定平衡线圈Ⅱ实用匝数为W

ph . 2 . z

?W

ph . fj . z

? 8



(五)计算由于实用匝数与计算匝数不等引起的相对误差 其相对误差计算为 ? f 因? f
? 0 . 05
zd

?
zd

W W

ph . 2 . js

?W ?W

ph . 2 . z

?

8 . 027 ? 8 8 . 027 ? 12

? 0 . 0013

ph . 2 . js

cd . z

,故不需核算动作电流定值。

(六)选取短路线圈匝数 对于一般变压器差动保护,可选用较多的短路线圈匝数,故取“C—C”抽头。 (七)校验保护灵敏度 计算最小运行方式下 11kV 侧两相短路的最小短路电流为
1640 ?
(2)

3 2 ? 1801 A

I

d . m in

?

0 . 525 ? 0 . 273
(2)

折算到 110KV 侧时 I d . min 二次电流 I dz . m in
?

? 180 . 1 A

3 ? 180 . 1 80

? 3 .9 A

110kV 侧保护动作电流为 I dz 则K

?

A

P

PH . 2

w ?W
0

?
cd

60 8 ? 12

? 3A

lm

?

I

d . min

?

3 .9 3

? 1 .3 ? 1 .2

,所以灵敏度满足要求。

I

dz

4、容量为 40MVA 的两台升压变压器 (一) 计算变压器各侧的一次及二次电流值,并选择电流互感器的变比。 第 33 页

西华大学毕业设计说明书
表 4.4 变压器两侧二次电流的计算 110KV 侧 额定电流(A)
40000 3 ? 121 ? 191

发电机出口 13.8KV 侧
40000 3 ? 13 . 8
1673

? 1673

电流互感器变比计算

191 ? 5

3

?

331 5

5

选定的电流互感器变比 二次电流(A)

400 5

2000 5

3 ? 191 400 / 5

1673

? 4 . 14

? 4 . 18

2000 / 5

由于 13.8kV 侧二次电流大,因此以 13.8kV 侧为基本侧。 (二)确定保护装置各臂的插头位置

n

1

? 4 . 14 A , n ? 4 . 18 A
2

(三)制动系数的确定

K

z

? ? ? ? ? ? ? 0 . 1 ? 0 . 05 ? 0 . 2 ? 0 . 35

(四)保护动作电流整定

I

dz

?

??

1

?? ??

?I

e

? ? 0 . 03 ? 0 . 05 ? 0 . 2 ? I e ? 0 . 28 0 . 28 ? 4 . 12 ? 1 . 15 A 0 . 28 ? 4 . 18 ? 1 . 17 A

I

e

对 110kV 侧, I dz ?110 ? ?

对 13.8kV 侧, I dz (13 .8 ) ?

(五)差动电流速断元件整定 其动作电流整定为: I dz 对于 110kV 侧: I dz
? 13

I

e

? 13 ? 4 . 12 ? 53 . 6 A ? 13 ? 4 . 18 ? 54 . 3 A

对于 13.8kV 侧: I dz

(六)差动闭锁元件整定 其动作电流整定为: I dz . bs (七)校验保护灵敏度 当 110kV 侧断开,由发电机投入变压器时,发生两相短路。
? 0 .8

I

dz

? 0 . 8 ? 54 . 3 ? 43 . 4 A

第 34 页

西华大学毕业设计说明书
110
(2)

? 700 ? 0 . 26
? 18585

3 2 ? 18585 A

I

d . min

?

13 . 8

归算到二次 I dz . min 则K
?

? 46 A

2000 / 5

I

d . min

lm

?

46 1 . 17

? 39

,所以灵敏度满足要求。

I

dz

5、容量为 60MVA 的升压变压器 (一)计算变压器各侧的一次及二次电流值,并选择电流互感器的变比。
表 4.5 变压器两侧二次电流的计算 110KV 侧 额定电流(A)
60000 3 ? 121 ? 286

发电机出口 13.8KV 侧
60000 3 ? 13 . 8
2510

? 2510

电流互感器变比计算

286 ? 5

3

?

495 5

5

选定的电流互感器变比 二次电流(A)

600 5

3000 5

3 ? 286 600 / 5

2510

? 4 . 12

? 4 . 18

3000 / 5

由于 13.8kV 侧二次电流大,因此以 13.8kV 侧为基本侧。 (二)确定保护装置各臂的插头位置

n

1

? 4 . 14 A , n ? 4 . 18 A
2

(三)制动系数的确定

K

z

? ? ? ? ? ? ? 0 . 1 ? 0 . 05 ? 0 . 2 ? 0 . 35

(四)保护动作电流整定

I

dz

?

??

1

?? ??

?I

e

? ? 0 . 03 ? 0 . 05 ? 0 . 2 ? I e ? 0 . 28 0 . 28 ? 4 . 12 ? 1 . 15 A 0 . 28 ? 4 . 18 ? 1 . 17 A

I

e

对 110kV 侧, I dz ?110 ? ?

对 13.8kV 侧, I dz (13 .8 ) ?

(五)差动电流速断元件整定 其动作电流整定为: I dz
? 13

I

e

第 35 页

西华大学毕业设计说明书
对于 110kV 侧: I dz
? 13 ? 4 . 12 ? 53 . 6 A ? 13 ? 4 . 18 ? 54 . 3 A

对于 13.8kV 侧: I dz

(六)差动闭锁元件整定 其动作电流整定为: I dz . bs (七)校验保护灵敏度 当 110kV 侧断开,由发电机投入变压器时,发生两相短路。
110
(2)

? 0 .8

I

dz

? 0 . 8 ? 54 . 3 ? 43 . 4 A

? 750 ? 0 . 26
? 19912

3 2 ? 19912 A

I

d . min

?

13 . 8

归算到二次 I dz . min

? 33 A

3000 / 5

则K

lm

?

I

d . min

?

33 1 . 17

? 28

,所以灵敏度满足要求。

I

dz

三、复合电压启动过电流保护 过电流继电器的动作电流按躲过变压器额定电流整定 1、对容量为 20MVA 降压变压器

I

op

? ? ? ? ?

K K

rel

re

? ? ? ?

I
?

tn

?

1 .2 0 . 85

?

20000 3 ? 110

? 148 A

3

(3)

3 ? 2

K

sen ( b )

?

2

I
op

min

? 700 ? 4 .1 ? 2

I
3 ?

148

(3)

3 ? 2

K

sen ( c )

?

2

I
op

min

? 960 ? 5 .6 ? 2

I
3

148

?

(3)

3 ? 2

K

sen ( d )

?

2

I
op

min

? 750 ? 4 .3 ? 2

I

148
? 0 .6 U ? 0 . 6 ? 110 ? 66 KV ? 0 . 12 ? 110 ? 13 . 2 KV

低电压元件:U

op

nt

负序电压继电器:U

2 . op

? 0 . 12 U

nt

第 36 页

西华大学毕业设计说明书
2、对容量为 40MVA 升压变压器
? ? ? ? ?

I

op

K K

rel

re

? ? ? ?

I

tn

?

1 .2 0 . 85

?

40000 3 ? 110

? 296 A

3

?

(3)

3 ? 2

K

sen

?

2

I
op

min

? 1210 ? 3 .5 ? 2 296

I

低电压元件:U

op

? 0 .6 U

nt

? 0 . 6 ? 110 ? 66 KV ? 0 . 12 ? 110 ? 13 . 2 KV

负序电压继电器:U

2 . op

? 0 . 12 U

nt

3、对容量为 60MVA 升压变压器

I

op

? ? ? ? ?

K K

rel

re

? ? ? ?

I

tn

?

1 .2 0 . 85

?

60000 3 ? 110

? 444 A

3

?

(3)

3 ? 2

K

sen

?

2

I
op

min

? 1220 ? 2 .4 ? 2 444

I

低电压元件:U

op

? 0 .6 U

nt

? 0 . 6 ? 110 ? 66 KV ? 0 . 12 ? 110 ? 13 . 2 KV

负序电压继电器:U

2 . op

? 0 . 12 U

nt

4.3 线路保护的整定计算
一、线路 AB 段 Ⅰ段: I op
/

?

/

K

rel

I

k . b . max

? 1 . 3 ? 2 . 12 ? 1000 ? 2756 A

灵敏度校验:

l

m

?

1 ? 3 ? ? ? 2 zb ?

E I

s

' op

?

X

s . max

? 1 ? ? ? 0 .4 ?

? 3 ? ? ? 2 ?

? ? 0 . 16 ? ? 26 km ? 3 ? 275 . 6 ? 115

l

min

% ?

26 40

? 100 % ? 65 %

Ⅲ段: I

op

?

K

rel

K
re

st

K

I

l . max

?

1 .2 ? 1 .5 0 . 85

? 230 ? 487 A

第 37 页

西华大学毕业设计说明书
灵敏性校验:本线路末端短路时
3 ? 2120 ? 3 .8 487

K

sen ( 1 )

?

2

相邻变压器出口母线短路时
110 ? 1000
(3)

I

k . min

?

X
1 2

s

?

E X

s

ab

?

?

3 0 . 16 ? 0 . 12 ? 0 . 262

? 117000

A

X

b

变压器后短路,为两相短路时,保护最不利,又因两继电器采用星形接线,故有
(2)

I

k . min

?

(3)

I

k . b . min

1

? 11700 ? 12 487

所以, K

sen ( 2 )

? 2

有校验结果可知,灵敏度满足要求。 二、线路 BC 段 Ⅰ段: I op
/

?

/

K

rel

I

k . c . max

? 1 . 3 ? 1730 ? 2249 A

灵敏度校验:
? 1 ? 3 ? ? ? 2 zb ?

l

m

E I

s

' op

?

X

s . max

? 1 ? ? ? 0 .4 ?

? 3 ? ? ? 2 ?

? ? 0 . 256 ? ? 35 km ? 3 ? 224 . 9 ? 115

l

min

% ?

35 60
?

? 100 % ? 58 . 3 %

Ⅲ段: I op

K

rel

K
re

st

K

I

l . max

?

1 .2 ? 1 .5 0 . 85

? 150 ? 318 A

灵敏性校验:本线路末端短路时
3 ? 1730 ? 4 .7 318
110 ? 1000
(3)

K

sen ( 1 )

?

2

相邻变压器出口母线短路时

I

k . min

?

X

s

?

E X

s

ab

?

?

3 0 . 16 ? 0 . 3 ? 0 . 525

? 64477 A

X

b

第 38 页

西华大学毕业设计说明书
变压器后短路,为两相短路时,保护最不利,又因两继电器采用星形接线,故有
(2)

I

k . min

?

1 2

(3)

I

k . c . min

1
所以, K
sen ( 2 )

? 6447

? 10 . 1 318 有校验结果可知,灵敏度满足要求。
三、线路 AD 段 Ⅰ段: I
/ op /

? 2

?

K

rel

I

k . d . max

? 1 . 3 ? 2010 ? 2613 A

灵敏度校验:
? 1 ? 3 ? ? ? 2 zb ?

l

m

E I

s

' op

?

X

s . max

? 1 ? ? ? 0 .4 ?

? 3 ? ? ? 2 ?

? ? 0 . 31 ? ? 34 km ? 3 ? 261 . 3 ? 115

l

min

% ?

34 50

? 100 % ? 68 %

Ⅲ段: I

op

?

K

rel

K
re

st

K
3

I

l . max

?

1 .2 ? 1 .5 0 . 85

? 230 ? 487 A

灵敏性校验:本线路末端短路时
? 2010 ? 3 .6 487
110 ? 1000
(3)

K

sen ( 1 )

?

2

相邻变压器出口母线短路时

I

k . min

?

X
?

s

?

E X

s

ab

?

?

3 0 . 16 ? 0 . 3 ? 0 . 525

? 76060 A

X

b

变压器后短路,为两相短路时,保护最不利,又因两继电器采用星形接线,故有
(2)

1 2

(3)

I

k . min

I
?

k . c . min

1
所以, K

? 7606 ? 7 .8 487
第 39 页

2

sen ( 2 )

西华大学毕业设计说明书
有校验结果可知,灵敏度满足要求。 四、线路 DC 段
/

Ⅰ段: I

op

?

/

K

rel

I

k . c . max

? 1 . 3 ? 1730 ? 2249 A

灵敏度校验:

l

m

1 ? 3 ? ? ? ? 2 zb ?
% ? 32 50
?

E I

s

' op

?

X

s . max

? 1 ? ? ? 0 .4 ?

? 3 ? ? ? 2 ?

? ? 0 . 273 ? ? 32 km ? 3 ? 224 . 9 ? 115

l

min

? 100 % ? 64 %

Ⅲ段: I

K

rel

K
re

st

op

K
3

I

l . max

?

1 .2 ? 1 .5 0 . 85

? 140 ? 296 A

灵敏性校验:本线路末端短路时
? 1730 ? 5 .1 296

K

sen ( 1 )

?

2

相邻变压器出口母线短路时
110 ? 1000
(3)

I

k . min

?

X
? 1 2

s

?

E X

s

ab

?

?

3 0 . 16 ? 0 . 3 ? 0 . 525

? 64477 A

X

b

变压器后短路,为两相短路时,保护最不利,又因两继电器采用星形接线,故有
(2) (3)

I

k . min

I

k . c . min

1

? 6447 ? 10 . 9 296

所以, K

sen ( 2 )

?

2

有校验结果可知,灵敏度满足要求。

4.4 其他元件的保护与保护结果
对于 110kV 及以上系统,输电线路、变压器、母线发生故障,保护动作切除故 障时,如果故障元件的断路器拒切,则将引起严重的后果。针对断路器失灵而安 第 40 页

西华大学毕业设计说明书
装的保护称为断路器失灵保护。 本次设计是针对 110kV 环网,因此该配置失灵保 护。失灵保护首先动作于母联断路器和分段断路器。 断路器失灵保护是指故障电气设备的继电保护动作发出跳闸命令而断路器拒 动时,利用故障设备的保护动作信息与拒动断路器的电流信息构成对断路器失灵 的判别,能够以较短的时限切除同一厂站内其他有关的断路器,使停电范围限制 在最小,从而保证整个电网的稳定运行,避免造成发电机、变压器等故障元件的 严重烧损和电网的崩溃瓦解事故。断路器拒动是电网故障情况下又叠加断 路器操 作失灵的双重故障,允许适当降低其保护要求,但必须以最终能切除故障为原则。 在现代高压和超高压电网中,断路器失灵保护作为一种近后备保护方式得到了普 遍采用。 失灵保护由电压闭锁元件、保护动作与电流判别构成的启动回路、时间元件 及跳闸出口回路组成。原理图如 4.1 所示。
Ⅱ段 QF3 QF1 QF4 QF5 1 + + Ⅰ段 QF2 2 + + 2 + 1 3 KT

+

k

kco1

kco3
-

kco2

图 4.1 失灵保护原理图

所有连接到一组母线上的元件的保护装置,当其出口继电器(如 KCO1、KCO2) 动作于跳开本身断路器的同时,也启动失灵保护中的公用时间继电器 KT,此时, 时间继电器的延时应大于故障线路的断路器跳闸时间及保护装置返回时间之和, 因此,并不妨碍正常的切除故障。如果故障线路的断路器拒动时,如 K 点短路, KCO1 动作后 QF1 拒动,则时间继电器 KT 延时动作,启动失灵保护的出口继电器 KCO3,使连接到该组母线上的所有其他有电源的断路器(如 QF2、QF3)跳闸,从 而切除 K 点的故障,起到了 QF1 拒动时的后备作用。 本次设计中也配置了断路器失灵保护,但在此不做详细的整定计算。

第 41 页

西华大学毕业设计说明书
5、结论
通过上述章节的计算,可以得出继电保护的配置结果与整定计算的结果。如下表所示: 表 5.1 变压器保护配置与整定 变压器 保护配置 瓦斯保护 纵差动保护 复合电压启动过电 流保护 瓦斯保护 纵差动保护 复合电压启动过电 流保护 瓦斯保护
T 4 、T 5

动作整定值 保护动作电流:1.15A、1.17A 差电流速断元件:53.6A、54.3A 差电流闭锁元件:43.4A 动作电流:296A

灵敏度

T1 、 T 2

3.9

3.5

T3

保护动作电流:1.15A、1.17A 差电流速断元件:53.6A、54.3A 差电流闭锁元件:43.4A 动作电流:444A

2.8

2.4

纵差动保护 复合电压启动过电 流保护 瓦斯保护 纵差动保护 复合电压启动过电 流保护 瓦斯保护 纵差动保护 复合电压启动过电 流保护 保护配置 AB 整定 整定 校验 2756A 487A 3.8>1.5

一次动作电流:1363A 动作电流:148A

2.02 4.1

T 6 、T 7

一次动作电流:1363A 动作电流:148A

1.72 5.6

T8

一次动作电流:1363A 动作电流:148A 表 5.2 线路保护配置与整定 BC 2249A 318A 4.7>1.5 AC 2613A 487A 3.6>1.5

1.3 4.3

CD 2249A 296A 5.1>1.5

电流Ⅰ保护 (主保护) 带方向的电流 Ⅲ段保护 (后备保护)

第 42 页

西华大学毕业设计说明书
表 5.3 母线保护配置与整定 母 线 母线 A 母线 B 母线 C 母线 D 动作整定值 电流速动段 665A 过电流保护段 914A 电流速动段 413A 过电流保护段 388A 电流速动段 337A 过电流保护段 490A 电流速动段 392A 过电流保护段 388A 表 5.4 继电保护的配置结果 被保护元件 母线 变压器 输电线路 其他保护 所配保护 不完全母线差动保护、电流比相式母线保护 瓦斯保护、变压器差动保护、复合电压启动的过 电流保护、零序电流保护、过负荷保护 电流速断保护、带方向的过电流保护、零序电流 保护 断路器失灵保护 灵敏度 2.73 1.99 1.46 1.56 2.47 1.70 1.66 1.67 动作时间 0S 1.5S 0S 2.5S 0S 3,5S 0S 2.5S

根据前面对各种元件的继电保护的整定计算和保护的配置结果,可以对各元件的配 置进行选型。对于本次设计中的选型结果如表 5.5 所示。
表 5.5 选型结果 保护元件 110KV 线路 变压器 保护装置公司 南京南瑞继保电气有限公司 南京南瑞继保电气有限公司 南京南瑞继保电气有限公司 母线 断路器 南京南瑞继保电气有限公司 南京南瑞继保电气有限公司 保护装置型号 RCS-9611 RCS-978 RCS-974 RCS-915GB PCS-923

第 43 页

西华大学毕业设计说明书
6、总结
本次毕业设计工作是围绕“110kV 环形网络继电保护配置与整定”这一核心来展开 的。 针对本次继电保护配置所整定的 110kV 环形网络,研究了该环网的各种运行方式并 分别对它们进行了短路电流的计算。研究了电力网络元件的继电保护配置,包括带方向 的电流电压保护的Ⅰ、Ⅲ段保护,零序保护和变压器的瓦斯保护、差动保护以及复合电 压启动的过电流保护等。电流Ⅰ段为无延时的速动段保护,它只反应本线路故障,下级 线路出口发生短路故障时,能可靠不动作,因此整定电流按躲过本线路末端短路时的最 大电流来整定,虽然发生故障时,继电保护快速动作,但是它不能保护线路的全长。电 流保护Ⅲ段,它在正常运行时不应该启动,而在电网发生故障时,则能反应于电流的增 大而动作,一般情况下,它不仅能保护线路的全长,而且也能保护相邻线路的全长,以 起到后备保护的作用。它的具体整定按以下几个原则进行,按与相邻下级线路电流保护 Ⅱ、Ⅲ段配合整定或按与相邻下级变压器的电流、电压保护配合或者按躲过正常运行时 的最大负荷电流整定。对于变压器,本次设计选择了非电气量的瓦斯保护和纵差动保护 为主保护,零序电流保护和复合电压启动的过电流保护为后备保护,其中纵联差动保护 的整定原则有:1)按躲过外部故障时的最大不平衡电流整定,2)按躲过变压器励磁涌 流整定,3)按躲开电流互感器二次回路断线时差动回路的电流整定。对于母线保护, 选择了母线不完全差动电流保护和电流比相式母线保护。 在做本次设计的过程中,遇到了一些问题。比如:用 AutoCAD 画图工具来绘制保护 配置图。由于之前没有这方面的经验,所以在用软件的过程存在很大的难度。不过,通 过这次的学习,让我又学会了一门软件,这对以后的学习有很大帮助。限于能力和时间 的限制,本设计的研究尚有许多不足之处,对于继电保护整定计算只掌握了一些基本类 型的整定计算。可能使得本次电力系统的保护配置不是最优的。

第 44 页

西华大学毕业设计说明书
谢辞
本论文是在詹红霞教授的悉心指导和安排下完成的, 詹老师积极进取的探索精 神、严谨求实的治学态度、公平正直的处世态度及宽广的胸怀使我终身受益。作为一 名本科学生,在知识的掌握和分析问题、处理问题的能力等方面存在许多不足之 处,詹老师在这方面给予我很好的指导。每次遇到 问题时,她们都能耐心的指导 我,在这论文完成之际,我再次由衷地感谢詹老师对我的方方面面的关心。 同时也借此机会向关心、 教育和帮助我的各位电气学院的领导和老师表示衷心的感 谢! 难忘的是在学习和写论文期间同学们的热心帮助,我向曾经关心和帮助过我的同学 表示真挚的谢意。 最后,感谢审阅、评论本论文及参加答辩的专家和老师。

第 45 页

西华大学毕业设计说明书
参考文献
[1] 詹红霞主编.电力系统继电保护原理及新技术应用[M].北京:人民邮电出版社,2011年.1-196 [2] 电力工业部西北电力设计院.电力工程电气设备手册[M].北京:中国电力出版社,1998年.501-602 [3] 王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].北京:中国电力出版社,1996年.67-106 [4]l刘天琪、邱晓燕.电力系统分析理论[M].北京:科学出版社,2005年.196-252 [5]李火元.电力系统继电保护及自动装置[M].北京:中国电力出版社,2006年.53-98 [6]江洪. AutoCAD2008电气设计经典实例解析[M].机械工业出版社,2008年.1-189 [7]纪银光.AutoCAD2008电气设计基础与典型范例[M].电子工业出版社,2007年.65-176 [8]熊信银.发电厂电气部分[M].中国电力出版社,1987年.46-105 [9]郭琳.发电厂电气部分课程设计[M].中国电力出版社,2009年.82-147 [10]陈贵生.电力系统继电保护[M].重庆:重庆大学出版社,2003年.63-152

第 46 页

附录一:110kv 环网继电保护配置图

西华大学毕业设计说明书

继电保护配置图
指导老师 詹红霞 题目 环形网络继电保护配置与整定(二) 学生姓名 李先敏 学院 电气信息学院 年 级
?

专业 电气工程与自动化 级 学号

第 47 页

日期

西华大学毕业设计外文资料翻译
附录二:外文资料翻译
采用数字仿真的先进继电保护测试系统
摘要:今天,在发展的许多领域都运用了数字式电力系统模拟器,包括保护系统测试, 都有其出色的纪录。然而,在继电保护系统测试中,因为有许多电力系统参数和切换条 件需要按照预定的顺序设置使测试系统的操作变得复杂。同时,为了建立电力系统仿真 环境总是需要电力系统专业专长知识。本文描述了使用 RTDS?模拟器为继电保护测试系 统开发一个友好用户控制系统的挑战。在这个系统中,为了控制继电器条件和记录测试 下继电器系统的输出信号我们已经开发出友好用户的接口设备连接到继电器系统。自动 控制 RTDS?设备已发展成专用控制软件,交换继电保护系统的条件和记录测试结果。我 们还开发了一个能将测试结果自动记录和显示的系统。该系统已被证明是为继电保护系 统测试的有效测试系统。 关键词:继电保护测试面板,数字仿真,友好用户界面,自动记录和显示功能 1 简介 电力系统继电保护系统在电力系统保护中起到至关重要的作用,当电力系统发生故 障时,它将故障部分从电网中隔离出来。电力系统的故障或保护在操作过程中的失效, 将产生大规模的停电,所以重要的是测试继电保护系统功能的全面性,以确保拒动。此 外,为了继电保护系统测试下的测试设备要求电力系统状态实时仿真达到一定的精度。 电力系统实时仿真有两个主要类型可用于电力系统状态的真实代表。一类是模拟的 实时电力系统模拟器,简化模型中为模拟发电机,输电线路和变压器的电气特性而使用 模拟的模拟电路。这些都在几十年保护计划的绩效评价中发挥重要作用。然而,它缺乏 灵活地提供所有类型实时电力系统仿真的需要,而且系统的扩展有限。使用模拟型的模 拟器是难以仿真一些特殊电力系统的。进一步的缺点是大量的空间需要设立设备。 如今,由于计算技术的进步,另一类型的实时电力系统仿真,实时型数字仿真已达 到成熟。有些类型可以提供高速模拟,充分模拟和数字输入和输出通道,这样它可用于 保护和控制设备的测试。由于继电保护系统技术的改善和保护系统的操作变得更复杂, 使用模拟仿真测试保护系统并没有效率,因此先进的继电保护测试系统是必需的。 本文介绍了使用数字电力系统模拟器为继电保护测试系统面板开发友好用户控制 系统的挑战。通过采用高性能数字电力系统模拟器,内部开发的人机接口设备,我们已 经成功地开发了先进的数字化继电保护测试系统,满足友好用户的需要,可扩展性和小 物理空间需要设置和操作设备。 2 系统配置 在开始为继电保护测试选择了数字式电力系统的模拟器,我们对实时电力系统模拟 第 48 页

西华大学毕业设计外文资料翻译
器做出了全面研究,包括开发我们自己的设备的可能性的讨论。考虑到仿真器的高可靠 性和灵活性的重要,我们决定采取通用的数字仿真器。我们采取的是 RTDS 仿真技术的 RTDS?(实时数字仿真器)电力系统仿真器为我们的下一代继电保护系统测试设备。这 一决定是根据我们在使用 RTDS?设备分析继电保护单元性能方面的几年经验。我们的经 验表明,电力系统的现状的模拟是非常现实的,由于高速计算能力有实时性能要求。 RTDS?仿真器提供专用软件在模拟过程中设置模拟,控制和修改系统参数。使用专 用的 RTDS 仿真软件我们可以准备一个模拟系统示意图。加载,运行和控制模拟运行时 模块用于提供专用自动操作软件。 然而,在继电保护系统测试中,因为有许多电力系统参数和切换条件需要按照预定 的顺序设置使测试系统的操作变得复杂。RTDS?的详细知识和电力系统的计算对操作者 来说是核心,以便去设置电力系统条件、继电器面板和操作模拟器。此外,手动设置重 复,操作和整个测试所需的视觉检查并不高效,且可能很容易造成人为错误。因此,我 们开发先进的继电保护系统测试在 RTDS 提供的自动进行软件的基础上可以自动执行复 杂的测试序列并提供定制的报告结果。它也提供了一个友好用户操作界面,可通过人人 参与掌握。 此前,测试中的大部分工作集中于一个全面的测试,搭建测试环境和接线检查。在 全面的测试中,手动设置,测试控制和视觉检查为每个测试案例被重复。关于设置测试 环境,这一步总是需要很多时间,因为点到点的连线必须被连接。关于接线检查,布线 到布线的测试设备和检查完成后的清除是必要的。作为一项预防措施,操作系统,内部 开发的接口设备,用于自动控制 RTSD?仿真器,在测试下切换继电保护板的条件,自动 记录测试结果。为了减少布线期间可能发生的人为错误,对接口设备我们也有综合布线 测试功能,以避免重复布线任务。 图 1 显示了一个测试系统配置的 2-端子,每个终端 2 条输电线路保护系统对应着 2 个继电器面板。测试系统包括一个 RTDS?仿真器,一个操作服务器,一个显示器,电压/ 电流放大器,接口设备和继电器面板。电力系统的模拟构建是使用 RTDS?专用的 CAD 软 件如图 2 所示。测试系统的控制服务器连接到 RTDS?的模拟器和模拟电力系统的信号; 它也将数字信号转换成低电平模拟信号以应用电流/电压放大器。放大器的输出端口连 接到继电保护面板,这样从放大器出来的放大信号可以用于被测继电保护板。在这个系 统中,为了监控操作继电器板和记录试验板下的继电器输出信号,我们已开发接口设备 通过局域网连接继电器板。局域网用于连接接口设备和操作服务器的 RTDS 仿真,使在 测试过程中所有继电器板和电力系统的操作和记录可以进行远程控制。此外,所有的测 试设置数据保存在数据库中, 可以实时更新。 显示器可以显示的电力系统动态图, 电压, 电流和控制总线条件。工厂验收测试中,将显示器连接到一个大屏幕显示器以方便人看 是有可能的。 第 49 页

西华大学毕业设计外文资料翻译
3 系统特点 正如第二章所述,在全面测试中大量的工作是重复,设置测试环境和接线检查。为 建立一个高效先进的具有友好用户操作界面的继电保护测试系统,在发展中,我们集中 注意以下三点。 (1)用户友好的操作服务器 由于未经专科训练的人很难用 RTDS 设备的专用控制软件,测试系统的操作服务器 自动操作 RTDS?设备,切换继电保护系统的条件,并记录测试结果。我们开发了一种基 于脚本文件设施可用于 RTDS?内的操作服务器, 它通过编程脚本命令可以自动操作 RTDS? 模拟器,根据继电器条件复位预定的顺序,电源系统设置,继电器条件设置,测试开始, RTDS 的操作,测试完成,测试结果的收集和保存。 使用 Visual Basic, 我们构建了一个可视化的电力系统操作服务器, 可以实时读取、 改写设置和 RTDS 的运作。所有的运作主要集中在操作服务器,因此有大量发送和接收 的必须实时处理的信息,有时有冲突。为了设定和实施适当的等待时间以确保按照预定 序列执行所有操作建立一个优先指令我们做出了努力。虽然有很多设置和控制项目,为 了简化测试操作,在操作服务器要求的每次变化中我们只列出了设置项目。 我们开发了一种用户友好的电力系统运行服务器接口如图 3 所示。在操作服务器接 口的左手端,我们按照电力系统使用的 RTDS?模拟显示了一个简化的电力系统图。电力 系统中任何条件的变化都可以在电力系统图中实时反映。服务器接口的右手端是试运行 的操作面板。当操作员选择的案例没有,相应的电力系统设置可以读取并更新左侧的电 力系统图。每个测试案例默认的电力系统中的所有设置数据均可以显示在操作面板,以 使操作者可以检查设置是否正确, 然后按下启动按钮, 测试将按照预定的测试序列开始。 当启动按钮一直按着,服务器会自动执行继电器面板设置,RTDS 仿真操作等。通过按下 一个按钮发起故障,应用故障,模拟故障将被执行,在故障期间,电力系统和继电器条 件将被收集,且记录结果被保存。如果需要,故障和电力系统条件是可以改变的,通过 选择选项和试运行服务器操作面板上的输入值, 如故障相, 故障位置, 相位角和频率等, 测试操作开始,测试站和应用故障,可以通过按钮执行。是否保存测试结果,也可以通 过操作服务器上的按钮选择。如果保存按钮被选择,则测试结果都可以保存在测试数据 库的特定空间。 总之,我们已经成功地为继电器测试系统地开发了用户友好操作服务器接口,使任 何操作者都可以迅速地掌握测试系统的运行。 (2)测试结果地自动记录 记录操作、恢复时间和继电保护板的外部迹象指标以前是必要的,它对于直观地确 认测试结果也是必要的。 从操作的服务器操作和监视继电器面板,我们在继电器面板和操作服务器之间开发 第 50 页

西华大学毕业设计外文资料翻译
了接口设备。因此,从操作服务器发送操作命令到继电器板,并收集和传输继电器面板 的条件到操作服务器是可能的。结合操作服务器和接口设备的功能,我们开发出自动记 录测试结果和操作服务器示范作用的功能。为全面测试,我们取代了所有的指标,现在 所有的继电保护面板输出通过接口设备可在试运行服务器中收集和显示。 这些信息通过网络传输,审查显示器上的测试结果是可能的。图 4 所示,继电器面 板操作,包括操作时间,继电器的操作和测试评价。所有的结果与保存在数据库中的测 试规范进行比较,并评价测试结果。如:在图 4 所示中,可以直接通知通过/失败。图 5 显示了继电器板的外部迹象。当继电器不按照设计,评估, '失败'如图 5 所示的红色 编码操作。它可以保存所有需要的测试结果; 测试证书自动生成,包括所有指定格式的 测试案例。 (3)高效的测试连接 继电器板和测试设备之间的接线 100 多点,连接必须是点到点的终止,以至于需要 一天多的时间。作为一种替代措施,我们已经制定了一个 16 点/套,一触式连接的接口 设备以减少重复的接线工作并降低接线错误的可能性。图 6 显示了我们如何走近一触式 连接的应用程序接口。如左图所示,我们不需要用螺丝刀就可以通过一触式连接器插入 端子来连接继电器板和接口设备之间的接线。它显著地改善了接线效率。 因为每个继电器面板终端点的 I/O 块是固定的,按照最终用户的需求,为了使接 口设备适合不同继电器面板接线端子的安排,我们调整一个 I/O 板,它可用软件来切换 I/O 的设置以控制输入/输出信号。这将确保测试设备的接线不需要每次改变。 在过去,重新布置终止点的连线作为整个测试过程中的一部分是必要,作为进一步 的措施,继电保护板的内部接线测试功能也被重置到人机接口设备。通过使用接口设备 连接到继电保护系统的 I/O 电路和设置接口设备的 I/O 信号,使用的操作软件,继电保 护系统内部布线连接可未做接线的变化而直接测试;这增加了测试程序的效率。接线检 查后,我们开始综合测试,只需在软件中设置/O 信号而没有任何接线的重新连接,如图 7 所示。此外,以前使用的接线方法中的指标的必要步骤是不需要的指标功能已添加到 人机界面,如(2)中所述。测试安装过程比较如图 7 所示。它只需要进行从开始到测 试结束的一次接线,集成布线测试功能,在有线连接中可以找出任何错误。 4结论 继电保护面板测试系统的外观如图 8 所示。这个系统所需的空间和模拟继电保护面 板测试系统要求的空间相比减少到 30%。 一个二端线路保护系统的发展和 12 条母线保护系统已完成。这些测试系统已申请 继电保护面板测试。目前正在开发一个三端输电线路保护系统和变压器保护系统。 可操作性和记录功能的改善已被证明在改善效率方面效果良好,继电保护面板测试 所需的总工时可以减少到 70%。我们也期望这将有助于改善继电保护板的可靠性。 第 51 页

西华大学毕业设计外文资料翻译
Advanced Protection Relay Test System using a Digital Simulator
Abstract: Today, digital type power system simulators are used within many areas of development including protection system test, in respect of its excellent track record. However, in the protective relaying system test, the operation of the test system becomes complex because numerous power system parameters and switching conditions need to be set following a predetermined sequence. And professional power system expertise is always required in order to set up the power system simulation environment. This paper describes the challenge of developing a user-friendly control system for a protection relay panel testing system using an RTDS relay system in order to control relay conditions and for recording the output signals of the relay system under test. Dedicated control software was developed to automatically control the RTDS record test results. We also developed an automatic recording and display function for test result. The system has proved to be an effective test system for the testing of protection relay systems. Keywords: protection relay panel test, digital simulator, user-friendly interface, automatic recording and display function 1 Introduction Power system protective relaying systems play a crucial role in protecting power systems by isolating faulted parts from the rest of the electrical network when faults occur in the power system. The malfunction or failure of a power system protection to operate during service can result in widespread disruption, so it is important to test the functionality of the protection relay system comprehensively to ensure the desired behavior during service. In addition, the accuracy of the real time simulation of the power system phenomenon is required for the test equipments in the protective relaying system under test. There are two main types of real time power system simulator that can be used to faithfully represent power system phenomenon. One type is the analog real time power system simulator, a reduced model for simulating the electrical characteristics of generators, transmission lines and transformers using analog simulated circuits. These have played an important role in the performance evaluation of protection schemes for several decades. However, it lacks the flexibility to provide all of the types of real time power system simulation necessary and system expansion is limited. Some special power systems are difficult to simulate using the analog type of simulator. A further drawback is the enormous amount of space required for setting up the equipment. Today, due to advances in computing technology, another type of real time power system simulator, the real time digital simulator has reached maturity. Some types can provide 第 52 页

西华大学毕业设计外文资料翻译
high-speed simulations, sufficient analog and digital input and output channels such that it can be used for the testing of protection and control equipment. As the technology of protection relay systems improves and the operation of protection system becomes more complex, it is not efficient to test the protection systems using an analog simulator, and advanced protection relay test systems are required. This paper describes the challenge of developing a user-friendly control system for a protection relay panel testing system using a digital power system simulator. By adopting a high performance digital power system simulator and human interface equipment developed in-house, we have succeeded in developing an advanced digital protection relay test system that satisfies the need for user-friendliness, scalability and the small physical space required to set-up and operate the equipment. 2 System configuration At the inception of choosing a digital type of power system simulator for protection relay testing, we made a comprehensive study of real time power system simulators including a discussion of the possibility of developing our own equipment. Considering the high reliability and the flexibility of the simulator to be important, we decided to adopt a universal digital simulator. We adopted the RTDS@ (Real Time Digital Simulator) from RTDS Technologies as the power system simulator for our next generation of protective relaying system test equipment. This decision was based upon our having several years, experience in using RTDS@ equipment for analyzing the performance of protection relay units. Our experience has shown that the simulation of power system phenomenon is very realistic and has the real time performance required due to the high speed computing ability. RTDS@ simulator provides dedicated software to set up simulations, control and to modify system parameters during a simulation. Using the dedicated RTDS simulation software we can prepare a schematic diagram of the system to be simulated. For loading, running and controlling the simulation the run time module is used for which dedicated automated operation software is provided. However, in the protective relaying system test, the operation of the test system becomes complex because numerous power system parameters and switching conditions need to be set following a predetermined sequence. A detailed knowledge of RTDS@ and power system calculations are essential for the operators for the setting of the conditions of the power system and relay panels and for operating the simulator. In addition, the duplication of manual settings, operation, visual checks required throughout the test is not efficient and may easily result in human errors. Hence, we developed the advanced protective relaying system test that 第 53 页

西华大学毕业设计外文资料翻译
can automatically execute complex test sequences and provide results in a customized report based on the automated operating software for the RTDS. It also provides a user- friendly interface for operation, which can be mastered by everyone involved. Previously, most of the work in the test concentrated on a comprehensive test, setting-up of the test environment and wiring checks. In the comprehensive test, manual setting, test control and visual checks were repeated for each test case. With regard to setting-up the test environment, this step always takes a lot of time because point-to-point wiring must be connected. Regarding the wiring check, wiring to the wiring test equipment and removal after the check is complete is necessary. As a preventive measure, an operating system, with interface equipment developed in-house, is used to automatically control the RTSD@ simulator, switch the conditions of the protection relay panels under test and automatically record the test results. To reduce human errors that may occur during wiring connection, we have also integrated a wiring test function to the interface equipment to avoid repeating wiring tasks. Figure 1 shows the test system configuration for a 2-terminal, 2 transmission line protection system with 2 relay panels at each terminal. The test system consists of an RTSD@ simulator, an operation server, a display monitor, voltage/current amplifiers, interface equipment and relay panels. The power system to be simulated is constructed using RTSD@ dedicated CAD software as shown in Figure 2.The control server for the test system is connected to the RTSD@ simulator and simulates the power system signals; it also converts digital signals to low-level analog signals for application to current/voltage amplifiers. The output ports of the amplifiers are connected to the protection relay panels, so that the amplified signals from the amplifiers can be applied to the protection relay panels under test. In this system, we have developed interface equipment to connect the relay panels via a LAN in order to monitor operation of the relay panels and record the output signals of the relay panels under test. The LAN is used to connect the interface equipment and the RTDS to the operation server so that all operations and recording for the relay panels and power system can be remotely controlled during the test. In addition, all of the test setting data is saved in the database and can be renewed in real time. The monitor can display the dynamic power system diagram with voltage, current and CB conditions. For factory acceptance tests, it is possible to connect the monitor to a large screen display for the convenience of the witness. 3 System features As outlined in chapter 2, a lot of work is repeated during the comprehensive test, setting-up of the test environment and the wiring check. In order to develop a very efficient 第 54 页

西华大学毕业设计外文资料翻译
advanced protection relay test system having a user-friendly operation interface, in the development we concentrated upon the following three points. (1) User-friendly operation server As the dedicated control software of the RTDS equipment is difficult to use for people without specialist training, the operation server for the test system was developed to operate the RTDS@ equipment automatically, switch protection relay system conditions and record test results. We developed an operation server based on the script file facility available within RTDS@, which can operate the RTDS@ simulator automatically through programming script commands according to the predetermined sequence of relay condition reset, power system set, relay conditions set, test start, RTDS operation, test finish, test result collect and save. Using Visual Basic, we constructed a visual power system operation server, which can read and overwrite the setting and operation of the RTDS in real time. All of the operations are concentrated in the operation server and so there is a large amount of transmitted and received information that must be processed in real time and sometimes there are conflicts. We made an effort to establish a priority order for settings and implement a proper waiting time to ensure that the execution of all operations follow a predetermined sequence. Although there are a lot of setting and control items, we only listed the setting items in the operation server requiring change each time in order to simplify the test operation. We developed a user-friendly power system operation server interface as shown in Figure 3. On the left hand-side of the operation server interface we display a simplified power system diagram in accordance with the power system simulated using the RTDS@. Any change in power system conditions can be reflected in real time on the power system diagram. On the right hand-side of the server interface is the operation panel for test operation. When the operator selects the Case No, the corresponding power system setting can be read and the power system diagram on the left is renewed. All of the default power system setting data for each the test case can be displayed in the operation panel so that operators can check whether the settings are correct, then depressing the start pushbutton, the test will start following the predetermined test sequence. When the start button has been depressed, the server will automatically execute relay panel setting, RTDS operation etc. A fault is initiated by depressing a pushbutton to apply the fault, simulated faults will be executed, during faults the power system and relay conditions will be collected and a results record can also be saved. If necessary, fault and power system conditions can be changed by selecting options and input values on the operation panel of the test operation sever, such as faulted phase, fault location, phase angle and frequency etc. Operation to commence the start of the test, test stop and 第 55 页

西华大学毕业设计外文资料翻译
applied faults can be executed by pushbuttons. Whether or not to save test results can also be selected by a pushbutton on the operation server. If the save pushbutton is chosen, all of the results can be overwritten in the specified space of the database for the test. In all, we have succeeded in developing a user-friendly operation server interface for operating the relay test system so that any operator can master the operation of the test system very quickly. (2) Automatic recording of test results The indicators for recording the operating and recovery times and the external indications of the protection relay panels was previously necessary and it was also necessary to visually confirm the test results. To operate and monitor the relay panel from the operation server, we developed interface equipment between the relay panels and the operation server. Thus it is possible to send operation commands from the operation server to the relay panels and to collect and transfer relay panel conditions back to the operation server. Combined with the features of the operation server and interface equipment, we developed a feature for the automatic recording of test results and a demonstration function for the operation server. For the comprehensive tests, we replaced all of the indicators and now all of protection relay panel outputs can be collected and displayed in the test operation server via the interface equipment. By transmitting this information via a LAN, it is possible to review the test results on the display monitor. Figure 4 shows relay panel operations including operation time, relays operated and test evaluation. All of the results are compared with the test specification saved in the database, and evaluations of the test results e.g. pass/fail can be informed directly as shown in Figure 4. Figure 5 shows the external indications for the relay panels. When relays do not operate as designed, the evaluation, ‘fail’ is shown color-coded in red as shown in Fig.5. It is possible to save all of the tests results as desired; a certificate is automatically generated for the test including all of the test cases in the format specified. (3) High efficiency for test connections The wiring connections between the relay panels and test equipment is more than 100 points, the connections must be terminated point-by-point so that more than one day is required. As an alternative measure, we have developed a 16 points/set one-touch connection for the interface equipment to reduce repetitive wiring connection work and lower the possibility of wiring errors. Figure 6 shows how we approached the application of a one-touch connection to the interface. As shown on the left diagram, we can connect the wiring between relay panels and the interface equipment by inserting one-touch connectors to the terminal 第 56 页

西华大学毕业设计外文资料翻译
blocks with no need for the use of a screwdriver. It significantly improved the efficiency of the wiring connections. Because the I/O for each point of the relay panel terminal blocks is fixed in accordance with end-user requirements, we adapted an I/O board that can switch the I/O setting using software to control the input/output signals in order to make the interface equipment suitable for different relay panel terminal block arrangements. This ensures that the wiring to the test equipment does not need to be changed every time. In the past, it was necessary to reconnect wiring termination points as part of the overall test process the internal wiring connection test function for the protection relay panels was also relocated to the human interface equipment as s further measure. By using the interface equipment to connect to the protection relay system I/O circuits and by setting the I/O signals of the interface equipment using the operation software, the internal wiring connections for the protection relay system can be tested directly without making changes to wiring connections; this increases the efficiency of the test program. After the wiring check, we commence with the comprehensive test simply by setting the I/O signal arrangement in software without any wiring reconnection as shown in Figure 7. Furthermore, the necessary steps in previous method of using wiring connections for indicators is not needed as the function of the indicator has been added to the human interface as described in (2). The comparison of the test setup process is illustrated in Figure 7. It is only necessary to undertake wiring connections once from the beginning to the end of the test, the integration of the wiring test function can identify any errors in the wired connections. 4 Conclusion The appearance of the protective relaying panel test system is shown in Figure 8. The space required for this system is reduced to 30% of that required for the analog protective relaying panel test system. The development of a 2-terminal transmission line protection system and a 12-line bus-bar protection system is complete. These test systems have been applied in protection relay panel testing. A 3-terminal transmission line protection system and transformer protection system is now under development. The improvement in operability and the recording function have been proven to good effect in terms of improvements in efficiency, the total man-hours required for protection relay panel tests can be decreased by 70%. We also expect that it will contribute to an improvement in the reliability of protection relay panels.

第 57 页


相关文章:
110KV变电站继电保护整定与配置
西华大学毕业设计说明书 110kV 环形网络继电保护配置与整定(二)摘要: 继电保护是保证电力系统安全稳定运行的重要组成部分,而整定值是保证保护装置正确动作的关键。...
110KV变电站继电保护配置与整定方案
110KV变电站继电保护配置与整定方案_企业管理_经管营销_专业资料。110kV 环形网络继电保护配置与整定方案 摘要 继电保护是保证电力系统安全稳定运行的重要组成部分...
110、35、10kV变电站及线路继电保护设计和整定计算
变电所及线路继电保护设计 110/35/10kV 变电站及线路 继电保护设计和整定计算 变电所及线路继电保护设计 摘要 中国的电力工业作为国家最重要的能源工业,一直...
110、35、10kV变电站及线路继电保护设计和整定计算
本次设计不对变电 站的一、二次设备进行选择。 关键词:继电保护整定、校验 电力系统继电保护的设计和整定计算 目 录 1、110kV 线路 L11、L12 保护配置...
110kV变电站继电保护及安全自动装置配置原则
110kV变电站继电保护及安全自动装置配置原则_电力/水利_工程科技_专业资料。110...继电保护安全自动装置技术规程》 ;《220~500kV 电网继电保护装置运行整定...
1南方电网10kV~110kV系统继电保护整定计算规程
对于中低压接有并网小电源的变压 器及变电站 10 千伏出线开关以外配电网络保护...继电保护运行整定人员应当及时总结经验, 对继电 保护配置和装置性能等提出改进...
110KV_线路的继电保护方式进行保护配置及整定计算
110KV_线路的继电保护方式进行保护配置整定计算_电力/水利_工程科技_专业资料...电力系统110KV 线路的继... 6972人阅读 66页 免费 110kV企业变电站短路电流...
110KV变电站继电保护设计
做好 110kV 变电站继电保护设计工作是保证电网安全运行的重要 环节。 继电保护被称为是电力系统的“卫士”,它的基本任务包括: (1)当电力系统发生故障时,自动、...
110kV企业变电站短路电流计算及继电保护整定计算
110kV企业变电站短路电流计算及继电保护整定计算_能源/化工_工程科技_专业资料。110kV企业变电站短路电流计算及继电保护整定为题的毕业设计目录...
更多相关标签:
110kv变电站继电保护 | 110kv继电保护配置图 | 110kv线路继电保护 | 110kv线路整定计算 | 110kv变电站安全距离 | 110kv变电站 | 110kv变电站设计规范 | 110kv变电站主接线图 |