基于ETAP仿真软件和Excel电子表格的发电厂继电保护定值整定计算
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前言电力系统中的各种设备,由于内部绝缘的老化、损坏或遇有操作人员的无操作,或由于雷电、外力破坏等影响,可能发生故障和不正常运行情况。
电力系统继电保护的任务就是自动、迅速、有选择性的将系统中的故障切除,或者发出各种信号。
电力系统对继电保护设备的技术指标和产品质量的要求已越来越高,各种科研单位和制造厂商在科研上的投入也越来越多。
现有的继电保护设备存在调试方法效率低,调试过程复杂,认为因素影响大,调试生产在同一场地完成设备,这造成了继电保护设备难于批量生产、调试。
电力系统是一个系统工程,其自动化产品需经组屏使用,对整屏仅仅采用人工对线是不够的,为了提高整屏质量,要求所有整屏在出厂前完成在运行环境下的各种实验,相对于原来的调试方式,投资少,体积小,接线方式更改方便,并能方便操作的实用化仿真系统显得非常重要,为此目的而使用继电保护仿真技术组成的系统称谓继电保护仿真测试系统。
继电保护随着电路系统的发展孕育而生,随着科技的发展,保护装置从最初的熔断器发展到晶体管继电保护装置,再到日前广泛应用的微机保护,新技术的应用在其中起到了积极的作用。
而目前电力系统的整定计算,多数设计及校验人员仍然完全靠手工计算及整定并手工绘制TCC曲线,工作耗时较长,效率较低。
ETAP软件]1[的继电保护配合模块是国际主流的继电保护配合仿真软件,该模块可有效应用于继电保护整定计算,方便校验,并且可以对任意支路生成时间电流曲线(TCC曲线),可以仿真任意点故障时继电器的动作顺序和动作时间。
本文利用ETAP软件对电力系统的继电保护设备配合进行仿真,首先利用ETAP进行建模,然后利用ETAP实现电力系统输电线路的故障仿真,进行短路计算,获取继电保护整定所需要的数据,然后选取合适的保护方案,最后利用ETAP 软件进行继电保护仿真,校验方案的可行性。
11.电力系统继电保护概述1.1电力系统继电保护的作用输电线路、变压器、供电网络和用电设备组成了供用电系统。
前言电力系统中的各种设备,由于内部绝缘的老化、损坏或遇有操作人员的无操作,或由于雷电、外力破坏等影响,可能发生故障和不正常运行情况。
电力系统继电保护的任务就是自动、迅速、有选择性的将系统中的故障切除,或者发出各种信号.电力系统对继电保护设备的技术指标和产品质量的要求已越来越高,各种科研单位和制造厂商在科研上的投入也越来越多。
现有的继电保护设备存在调试方法效率低,调试过程复杂,认为因素影响大,调试生产在同一场地完成设备,这造成了继电保护设备难于批量生产、调试。
电力系统是一个系统工程,其自动化产品需经组屏使用,对整屏仅仅采用人工对线是不够的,为了提高整屏质量,要求所有整屏在出厂前完成在运行环境下的各种实验,相对于原来的调试方式,投资少,体积小,接线方式更改方便,并能方便操作的实用化仿真系统显得非常重要,为此目的而使用继电保护仿真技术组成的系统称谓继电保护仿真测试系统.继电保护随着电路系统的发展孕育而生,随着科技的发展,保护装置从最初的熔断器发展到晶体管继电保护装置,再到日前广泛应用的微机保护,新技术的应用在其中起到了积极的作用。
而目前电力系统的整定计算,多数设计及校验人员仍然完全靠手工计算及整定并手工绘制TCC曲线,工作耗时较长,效率较低。
ETAP软件]1[的继电保护配合模块是国际主流的继电保护配合仿真软件,该模块可有效应用于继电保护整定计算,方便校验,并且可以对任意支路生成时间电流曲线(TCC曲线),可以仿真任意点故障时继电器的动作顺序和动作时间。
本文利用ETAP软件对电力系统的继电保护设备配合进行仿真,首先利用ETAP进行建模,然后利用ETAP实现电力系统输电线路的故障仿真,进行短路计算,获取继电保护整定所需要的数据,然后选取合适的保护方案,最后利用ETAP 软件进行继电保护仿真,校验方案的可行性。
1。
电力系统继电保护概述1。
1电力系统继电保护的作用输电线路、变压器、供电网络和用电设备组成了供用电系统。
基于ETAP仿真软件和Excel电子表格的发电厂继电保护定值整定计算发表时间:2017-10-23T14:08:52.433Z 来源:《电力设备》2017年第17期作者:代增丽杜辉[导读] 摘要:继电保护整定计算是电力系统能够正常运行的重要保障,整定计算涉及的计算量很大,极大的占用了工程人员的时间,利用ETAP软件和Excel电子表格可使继电保护整定计算变的简便而富有效率,最大程度地降低了出错率,保证分析计算和继电保护整定的正确性。
(山东电力建设第三工程公司)摘要:继电保护整定计算是电力系统能够正常运行的重要保障,整定计算涉及的计算量很大,极大的占用了工程人员的时间,利用ETAP软件和Excel电子表格可使继电保护整定计算变的简便而富有效率,最大程度地降低了出错率,保证分析计算和继电保护整定的正确性。
关键词:ETAP软件 Excel电子表格继电保护整定计算Abstract: The relay protection setting calculation is the guarantee of the electrical power system normal run. The setting calcalation involves a large amount of calcualtion and take up a lot of time.The setting calculation change simple and efficient, reduce the error rate, ensure the correctnesss of analysis and calculation when we use ETAP software and Excel worksheet.Key words: ETAP software Excel worksheet Relay protection Setting calculation1.引言继电保护作为保障电网安全稳定运行的第一道防线,担负着保卫电网和设备安全的重要职责[1]。
继电保护及整定计算方法继电保护是电力系统中用来监测和保护设备(如发电机、变压器、传输线路等)免受故障和损坏的装置。
继电保护的准确性和可靠性对于电力系统的安全运行至关重要。
整定计算方法是用来确定继电保护装置所需的参数和设置的方法。
继电保护通常包括两个主要部分:拐角特性和距离特性。
拐角特性是用来检测电流、电压等信号的变化,并触发相应的保护操作。
距离特性是用来检测故障发生的位置,并给出相应的保护信号。
两者不同的特性使得继电保护在不同的应用场景中具有不同的功能和作用。
整定计算方法主要用于确定继电保护装置的参数和设置的数值,以保证继电保护装置能够准确地检测和保护设备。
整定计算方法通常基于设备的额定参数和故障分析结果,同时考虑到系统的可靠性和稳定性。
整定计算方法中常用的参数包括:动作时间、动作电流和零序电流设置等。
动作时间是指保护装置从接收到故障信号到进行动作的时间,在整定计算中需要考虑故障电流和设备的响应时间。
动作电流是指保护装置响应故障的最低电流值,该数值需要根据设备的额定参数和故障电流的预测来确定。
零序电流设置是指保护装置对于零序故障电流的检测和响应,该数值需要根据系统的对称性和不平衡程度进行设置。
整定计算方法的步骤主要包括以下几个方面:收集系统的参数和数据,包括系统的线路参数、设备的额定参数和故障数据等。
进行故障分析和风险评估,确定系统中可能产生故障的位置和类型,并评估其对系统安全性的影响。
然后,根据故障分析结果,进行整定参数的计算和选择,以保证保护装置能够准确地检测和保护设备。
进行参数的设置和调试,测试保护装置的性能和可靠性。
继电保护及整定计算方法的研究和应用对于电力系统的安全运行具有重要意义。
通过合理的整定和配置,可以及时发现和处理电力系统中的故障和问题,降低事故和损失的风险,提高系统的可靠性和稳定性。
继电保护及整定计算方法的研究和应用,对于电力系统的设计、运行和维护具有重要的指导意义。
基于ETAP仿真软件的继电保护校验摘要:随着冶金企业生产规模的不断扩大,原有继电保护定值可能无法保证可靠性,需要进行校验,由此带来庞大的工作量,而借助工程软件可以极大提高整定效率和质量。
对具体工程实例进行继电保护定值计算和校验,并利用ETAP进行保护曲线配合分析。
实际运行效果表明,借助ETAP能快速准确地输出TCC曲线,定值及曲线,可以极大地提高校验效率和质量。
关键词:继电保护,ETAP,定值校验,保护配合1概述在冶金企业中,随着生产规模的扩大,供电系统短路容量、电源关系都发生了变化,有可能影响到原有继电保护定值的准确性。
为此,冶金企业需要对厂内变电所、发电站的电气设备及线路的继电保护定值校核,使其满足选择性、速动性、灵敏性及可靠性的要求。
ETAP软件是一款功能全面的电气分析计算软件,可以完成电气系统的建模、仿真计算以及结果分析等工作。
由于其简洁的建模方式、全面的数据集成、直观的结果展示以及丰富多样的输出报告等特点,ETAP软件广泛应用在工业企业电气系统建模仿真计算领域。
2计算模型2.1综保计算模型的选择针对电流速断、定时限过电流保护,国内外的综保厂家均采用“门槛”原则,动作原理是一致的。
因此不同模型的选用,对计算结果无影响。
可根据现场实际设置的保护功能,选择保护装置模型。
2.2异步电动机的启动曲线和过热曲线在电动机的启动瞬间,转子因惯性还未转动起来,旋转磁场以最大的切割速度(同步转速)切割转子绕组,使转子绕组感应起可能达到的最高的电动势,因而,在转子导体中流过很大的电流,这个电流产生抵消定子磁场的磁能。
定子为了维护与该时电源电压相适应的原有磁通,遂自动增加电流。
因为此时转子的电流很大,故定子电流也增得很大,甚至高达额定电流的4~7倍。
随着电动机转速增高,定子磁场切割转子导体的速度减小,转子导体中感应电动势减小,转子导体中的电流也减小,于是定子电流中用来抵消转子电流所产生的磁通影响的那部分电流也减小,所以定子电流就从大变到小,直到正常运行电流。
继电保护及整定计算方法继电保护是电力系统中的一种重要保护手段,能够对电力系统中发生的故障进行快速、准确的检测,并发出切除故障点的命令,以确保电力系统的安全运行。
为了保证继电保护的可靠性和稳定性,需要对其进行合理的整定。
1. 故障参数计算:继电保护的整定首先需要进行系统的故障参数计算,包括故障电流、故障电压和故障功率的计算。
根据电力系统的拓扑结构和参数数据,可以使用数学模型和计算方法来计算故障参数。
2. 故障距离的整定:故障距离是继电保护中常用的一个整定参数,它表示故障点离继电保护装置的距离。
故障距离的整定既要考虑到电力系统的拓扑结构,又要考虑到电力系统的装置特性。
3. 故障电流的整定:故障电流是继电保护中另一个重要的整定参数,它表示在故障状态下电流的幅值。
故障电流的整定需要根据系统的额定电流、变压器的额定容量和故障电流的计算结果来确定。
4. 选取动作时间:继电保护的动作时间是指继电保护在检测到故障后发出切除命令的时间。
动作时间的选取要根据系统的特点和保护的要求来确定,一般应在保护范围内尽可能小的范围内选择。
继电保护的整定流程包括以下几个步骤:1. 确定保护的目标和要求:首先需要明确继电保护的目标和要求,包括保护的范围、保护的可靠性和稳定性要求等。
2. 确定故障检测方法:根据电力系统的特点和保护的要求,确定故障检测方法,例如电流比较法、阻抗比较法和特征分析法等。
5. 选取动作时间和动作特性:根据电力系统的特点和保护的要求,选取继电保护的动作时间和动作特性。
继电保护的整定计算方法是一个复杂的过程,需要综合考虑电力系统的特点和保护的要求,以及继电保护装置的特性。
整定计算的正确与否直接关系到继电保护的可靠性和稳定性,因此在实际应用中需要进行仔细的计算和评估,以确保电力系统的安全运行。
继电保护及整定计算方法继电保护是电力系统中的重要组成部分,它通过对电力系统各个环节进行监测和保护,确保电力系统的安全稳定运行。
继电保护系统包括各种保护装置、继电保护设备、自动装置和监控装置等,它们在电力系统中起着至关重要的作用,对电力系统的安全运行和人员财产的安全起到了不可替代的作用。
继电保护系统的设计和整定是电力系统中的一个重要环节。
整定是指按照保护要求和电力系统的特性,确定各种保护装置的电参数和时间参数,使得在发生故障时能够保护设备并实现对故障的及时切除,确保电力系统的正常运行。
整定计算方法是整定的基础,是保护设计人员必须掌握的技术之一。
整定计算方法中的第一步是对电力系统进行故障分析。
故障分析是整定计算的基础,也是整定计算的重要环节。
在电力系统中,各种故障可能会导致各种不同的电参数变化,例如电流的增大、电压的下降等。
对于电力系统中可能出现的各种故障,必须进行详细的分析和研究,确定不同故障对电力系统的影响,为整定计算提供基础数据。
第二步是计算各种保护参数。
在对电力系统的故障分析基础上,根据保护的要求和电力系统的特性,计算各种保护的整定参数,包括过流保护的整定电流、零序保护的整定电流、对称分量保护的整定电流、地闸保护的整定电流等。
这些整定参数是根据电力系统的故障特性和保护的响应时间等因素计算得出的,是整定计算中的重要内容。
第三步是计算各种保护的时间参数。
在确定了各种保护的整定参数之后,还需要对保护的时间参数进行计算。
保护的时间参数是指在发生故障时,保护设备从检测到故障信号到切除故障的时间间隔。
各种保护的时间参数是根据保护要求和电力系统的特性计算得出的,它们通常包括保护的动作时间、延时时间、脱扣时间等。
整定计算方法是一项复杂的工作,它需要对电力系统的特性、保护的要求和故障的特性等多方面进行深入的研究和分析。
在整定计算过程中,还需要考虑电力系统的运行情况、负荷特性、系统容量等因素,以确保整定参数和时间参数的准确性和合理性。
前言电力系统中的各种设备,由于内部绝缘的老化、损坏或遇有操作人员的无操作,或由于雷电、外力破坏等影响,可能发生故障和不正常运行情况。
电力系统继电保护的任务就是自动、迅速、有选择性的将系统中的故障切除,或者发出各种信号。
电力系统对继电保护设备的技术指标和产品质量的要求已越来越高,各种科研单位和制造厂商在科研上的投入也越来越多。
现有的继电保护设备存在调试方法效率低,调试过程复杂,认为因素影响大,调试生产在同一场地完成设备,这造成了继电保护设备难于批量生产、调试。
电力系统是一个系统工程,其自动化产品需经组屏使用,对整屏仅仅采用人工对线是不够的,为了提高整屏质量,要求所有整屏在出厂前完成在运行环境下的各种实验,相对于原来的调试方式,投资少,体积小,接线方式更改方便,并能方便操作的实用化仿真系统显得非常重要,为此目的而使用继电保护仿真技术组成的系统称谓继电保护仿真测试系统。
继电保护随着电路系统的发展孕育而生,随着科技的发展,保护装置从最初的熔断器发展到晶体管继电保护装置,再到日前广泛应用的微机保护,新技术的应用在其中起到了积极的作用。
而目前电力系统的整定计算,多数设计及校验人员仍然完全靠手工计算及整定并手工绘制TCC曲线,工作耗时较长,效率较低。
ETAP软件]1[的继电保护配合模块是国际主流的继电保护配合仿真软件,该模块可有效应用于继电保护整定计算,方便校验,并且可以对任意支路生成时间电流曲线(TCC曲线),可以仿真任意点故障时继电器的动作顺序和动作时间。
本文利用ETAP软件对电力系统的继电保护设备配合进行仿真,首先利用ETAP进行建模,然后利用ETAP实现电力系统输电线路的故障仿真,进行短路计算,获取继电保护整定所需要的数据,然后选取合适的保护方案,最后利用ETAP 软件进行继电保护仿真,校验方案的可行性。
1.电力系统继电保护概述1.1电力系统继电保护的作用输电线路、变压器、供电网络和用电设备组成了供用电系统。
基于ETAP仿真软件和Excel电子表格的发电厂继电保护定值
整定计算
摘要:继电保护整定计算是电力系统能够正常运行的重要保障,整定计算涉及
的计算量很大,极大的占用了工程人员的时间,利用ETAP软件和Excel电子表格
可使继电保护整定计算变的简便而富有效率,最大程度地降低了出错率,保证分
析计算和继电保护整定的正确性。
关键词:ETAP软件 Excel电子表格继电保护整定计算
Abstract: The relay protection setting calculation is the guarantee of the electrical power system normal run. The setting calcalation involves a large amount of calcualtion and take up a lot of time.The setting calculation change simple and efficient, reduce the error rate, ensure the correctnesss of analysis and calculation when we use ETAP software and Excel worksheet.
Key words: ETAP software Excel worksheet Relay protection Setting calculation
1.引言
继电保护作为保障电网安全稳定运行的第一道防线,担负着保卫电网和设备
安全的重要职责[1]。
作为电网安全生产体系中的重要环节,继电保护在电力安全
生产中起着重要的作用,继电保护快速性、灵敏性、选择性、可靠性的体现在很
大程度上取决于保护装置本身的可靠性及保护整定值设置的合理性[2-5]。
继电保
护定值计算则是继电保护装置可靠运行的关键,而短路电流计算是电气保护定值
计算中必须的进行计算分析工作。
需求出最大短路电流值,用以整定继电保护装置;还需求出最小短路电流值,用以校验电气保护定值的灵敏度系数[6]。
由于整
定计算不当,造成继电保护拒动或误动而导致电气事故扩大,其后果是非常严重的,有可能造成电气设备的重大损坏,甚至引起电力系统瓦解,造成大面积停电
事故[7]。
继电保护的整定计算是继电保护装置在运行中保证其正确动作的重要环节,必须慎之又慎。
2.继电保护定值整定计算
发电厂继电保护整定计算属于整个电力系统继电保护计算的一部分,发电厂
的设备众多,每种设备的保护原理多样化,保护整定的工序复杂。
特别是短路电
流计算,作为继电保护的基础重要环节,短路电流涉及的计算公式相当复杂,各
种电抗归算,标幺值和有名值的计算,对称不对称短路电流计算等计算工作量相
当大,也有像中低压系统的计算是大量重复性的公式套用工作,这极大的占用了
工程人员的时间,而且人工短路短路计算正确率难以保证,因采用各种假设条件,与实际短路电流比较误差大。
我们利用ETAP软件和Excel电子表格,以实现短路
电流和保护定值的快速准确计算,还可通过ETAP软件的曲线配合找出定值的某
些不合理值,减少因错误的保护定值可能引起的保护误动作,引发大规模的停电
事故。
2.1 基于ETAP软件的短路电流计算
ETAP(Electrical Transient Analysis Program)是国际通用的电力系统分析计算
软件。
我们利用ETAP软件对发电厂系统进行仿真计算,ETAP短路电流计算模块
提供了IEC和ANSI两种计算标准,选择其中的IEC标准对系统进行短路电流计算,并将计算结果用于发电厂电气保护定值计算。
以河北建投2*350MW邢台热电联
产项目为例做短路电流计算。
在ETAP软件中要做短路电流计算需要做计算模型搭建。
ETAP软件是一个图
形化建模和计算的软件,绘制单线图和短路电流非常方便、快捷。
模型搭建非常
简单,因电厂的各个电气设备模型软件均已给出,只需在编辑模式下按照电厂的
主接线图将各个元件拖曳入界面中,然后连接各元件即可。
双击打开元件的属性页,输入各个元件的参数数据。
切换到短路电流计算模块,点击计算即可计算出各个母线处的短路电流。
通
过ETAP软件提供的强大的功能图形化平台,短路电流计算结果一目了然,而且
数据模型绘制完毕后,ETAP可保存完整的数据模型,当发电厂电流系统结果发生变化时,可以直接调出计算模型,将变化部分进行编辑,而不需要跟人工手算那样,需要全部重新计算短路电流,可节省大量的计算时间。
2.2 利用Excel电子表格减少重复性计算工作
发电厂中有很多设备的电气特性是一样的,像中低压的变压器和电动机,这
些计算只是单纯的重复性的公式计算,需要人工利用计算器进行计算,计算过程
中一个按键错误就会导致电气保护定值的误整定,可能引起保护误动作。
通过Excel电子表格只需要初始输入值正确,电子表格自动更新的数据就是正确的,审核时只需审输入值的正确性即可,不需要关注计算过程。
Excel的公式编辑功能比较简单,不再赘述。
利用Excel电子表格既能将工程人员从枯燥繁琐的人工计算
中解脱出来,同时也能提高工作效率并提高计算结果的正确性。
2.3 应用ETAP做保护曲线配合
应用ETAP软件搭建所需做配合的支路分析模型,并将所需做配合的各个装置输入到软件中,以变压器为例,要求保护曲线应该在变压器的温升曲线和高压电
缆的热稳定曲线的下方,即保护应该在变压器温升或高压电缆热容量限值之前动作,才能起到保护设备的作用;且变压器的速断电流应躲过变压器的励磁涌流点。
通过ETAP软件进行保护上下级之间的配合,应用软件对手算结果进行保护曲线
配合,通过曲线修正,可以使计算结果更加精确合理。
应用ETAP软件的保护配
合模块,可以使工程人员在继电保护配合方面的经验和学识,充分高效地发挥出来,可以大大提高整定效率,使输出的TCC曲线更加精确,ETAP软件对继电保护配合进行分析和选择显著地提高了工作效率和质量。
2.4 ETAP软件和Excel电子表格实际项目中的应用
在河北建投2*350MW邢台热电联产项目和摩洛哥杰拉达1*350MW燃煤电站项目等工程中采用ETAP软件和Excel电子表格完成了全厂供电系统的短路电流计
算和继电保护整定计算,不仅节省时间,提高效率,而且确保了计算结果的正确性。
2.5 结语
ETAP软件建模方面,界面友好,可以方便的调用各种数据,如短路电流,并
且无需考虑接线系数、分支系数,无需折算电流。
其曲线配合功能使工程师可以
直观的查看各支路的配合情况,输出的TCC曲线使配合结果更加严谨,可信度更高,并可通过调节TCC相应的调节继电器的设置。
Excel电子表格的功能大大减少了工作量,而且也不容易产生人为因素导致的错误。
电力系统越来越复杂,由此带来的继电保护整定和校验工作业越来越麻烦,
整定过程中需要调用大量的数据,对于一个发电厂,整定过程需要数月的时间,
且整定后需要大量的时间做校验,为此ETAP软件和Excel电子表格的应用,极大
的减少工作量,保证了分析计算和继电保护配合的正确性,从而将模型建立、短
路计算、整定配合、定值计算有机的结合在一起形成完整的一套继电保护整定的
方案。
参考文献
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[4]晏国华.继电保护装置可靠性指标体系的分析[J].继电器,1991,18(4):69-78.
[5]贺家李.电力系统继电保护技术的现状与发展[J].中国电力,1999,32(10):18-22.
[6]任元会,卞铠生等.工业与民用配电设计手册(第三版).中国电力出版社,2005.
[7]高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术.中国电力出版社,2010:97.。