零序保护分支系数计算
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二、变电所多台变压器的零序电流保护每台变压器都装有同样的零序电流保护,它是由电流元件和电压元件两部分组成。
正常时零序电流及零序电压很小,零序电流继电器及零序电压继电器皆不动作,不会发出跳闸脉冲。
发生接地故障时,出现零序电流及零序电压,当它们大于起动值后,零序电流继电器及零序电压继电器皆动作。
电流继电器起动后,常开触点闭合,起动时间继电器KT1。
时间继电器的瞬动触点闭合,给小母线A接通正电源,将正电源送至中性点不接地变压器的零序电流保护。
不接地的变压器零序电流保护的零序电流继电器不会动作,常闭触点闭合。
小母线A的正电源经零序电压继电器的常开触点、零序电流继电器的常闭触点起动有较短延时的时间继电器KT2经较短时限首先切除中性点不接地的变压器。
若接地故障消失,零序电流消失,则接地变压器的零序电流保护的零序电流继电器返回,保护复归。
若接地故障没有消失,接地点在接地变压器处,零序电流继电器不返回,时间继电器KT1一直在起动状态,经过较长的延时KT1跳开中性点接地的变压器。
零序电流保护的整定计算:动作电流:(1)与被保护侧母线引出线零序电流第三段保护在灵敏度上相配合,所以(2)与中性点不接地变压器零序电压元件在灵敏度上相配合,以保证零序电压元件的灵敏度高于零序电流元件的灵敏度。
设零序电压元件的动作电压为U dz.0,则U dz.0=3I0X0.T零序电流元件的动作电流为动作电压整定:按躲开正常运行时的最大不平衡零序电压进行整定。
根据经验,零序电压继电器的动作电压一般为5V。
当电压互感器的变比为nTV时,电压继电器的一次动作电压为U dz.0=5n TV变压器零序电流保护作为后备保护,其动作时限应比线路零序电流保护第三段动作时限长一个时限阶段。
即灵敏度校验:按保证远后备灵敏度满足要求进行校验返回第二节微机保护的硬件框图简介微机保护硬件示意框图如下图所示。
一、电压形成回路微机保护要从被保护的电力线路或设备的电流互感器、电压互感器或其他变换器上取得信息,但这些互感器的二次数值、输入范围对典型的微机电路却不适用,故需要降低和变换。
摘要我国110kV及以上的电力系统均为大电流接地系统,单相接地短路将产生很大的故障相电流和零序电流。
三相式保护虽然对接地短路有保护作用。
但该保护的动作电流必须大于最大负荷电流。
因而灵敏度往往不够。
所以必须采用零序电流保护装置作为接地保护是必要的。
零序电流保护分为四段式,分别为主保护I段,II段。
后备保护III段,IV段。
在本设计当中,计算部分首先确定系统的最大最小运行方式,再通过零序电流保护的各段的整定原则计算出保护1、2、3的无时限零序电流保护的动作电流和动作时限整定值,算出各自的最小保护范围以完成灵敏度的校验。
之后计算出保护2,3的带时限零序电流保护的动作电流值,然后通过最小运行方式校验带时限电流保护的灵敏度。
最后对保护1的进行零序三段的整定计算。
图形部分画出零序电流保护的原理图以及展开图。
并介绍了方向性零序保护的原理图。
系统控制部分设计了对零序电流保护的控制。
并分析了动作过程。
关键词:零序电流;单相接地;灵敏度;原理图目录第1章绪论 (2)第2章输电线路零序电流保护整定计算 (4)2.1 零序电流Ι段整定计算 (4)2.1.1 零序电流Ι段动作电流的整定 (5)2.1.2 灵敏度校验 (10)2.1.3 动作时间的整定 (13)2.2 零序电流Ⅱ段整定计算 (13)2.3零序电流Ⅲ段整定计算 (14)第3章零序保护原理图的绘制与动作过程分析 (15)第4章 MATLAB建模仿真分析 (19)第5章课程设计总结 (22)参考文献 (23)第1章绪论1.1 零序电流保护的概况本文是针对110kV输电线路采用零序电流保护的方法进行的继电保护设计。
在正常负荷下,零序电流没有或者很小;当发生接地故障时,就一定有零序电流产生。
据统计,接地短路故障约占总故障次数的93%。
所以,采用零序电流保护装置作为接地短路保护是必要的。
零序电流保护装置简单,动作电流电流小,经济可靠,灵敏度高,正确动作率高。
因此零序电流保护在中性点直接接地的高压,超高压输变电系统中的到了广泛的应用。
变压器零序电流保护整定计算公式一、介绍变压器是电力系统中的重要设备,它承担着电能的传输和分配任务。
在变压器运行过程中,零序电流保护起着非常重要的作用。
通过合理的整定计算公式,能够有效地保护变压器,防止因零序电流问题导致的设备损坏甚至事故发生。
本文将深入探讨变压器零序电流保护整定计算公式,并对其进行全面评估和详细阐述,以帮助读者更好地理解和运用这一重要的保护措施。
二、零序电流保护的重要性在电力系统中,零序电流是指电流的另一种形式,它代表了系统中存在的对称性故障,比如地线故障、对称性短路故障等。
变压器作为电力系统的重要组成部分,一旦发生零序电流问题,将会对系统稳定运行产生不利影响,甚至给设备造成严重损害。
合理设置零序电流保护的整定值就显得尤为重要。
三、零序电流保护整定计算公式的基本原理在变压器保护中,零序电流保护是一项常用的保护手段。
它的基本原理是通过测量各相零序电流,当出现故障时,保护装置能够根据预先设定的整定值,及时地采取保护动作,切断故障点,从而保护设备的安全运行。
而整定计算公式则是用来根据具体的情况,计算出合理的保护整定值。
一般来说,零序电流保护整定计算公式包括定时整定和电流整定两部分。
四、零序电流保护的整定计算公式1. 定时整定在变压器零序电流保护的定时整定中,常用的计算公式为:$t_{Th} = K \times \frac{L}{f} + T_d$其中,$t_{Th}$为定时整定值,$K$为系数,$L$为变压器对称故障电流,$f$为变压器额定频率,$T_d$为延时时间。
2. 电流整定在变压器零序电流保护的电流整定中,常用的计算公式为:$I_0 = K_u \times I_t$其中,$I_0$为电流整定值,$K_u$为系数,$I_t$为变压器零序电流。
五、个人观点和理解零序电流保护的整定计算公式是保护变压器安全运行的重要工具,它能够帮助我们根据实际情况,科学合理地设置保护参数,从而保证设备的安全性和可靠性。
变压器中性点运行方式对线路保护的影响摘要:在电力系统中,变压器中性点接地方式与系统零序电流保护密切相关。
为保障220kV线路后备保护动作可靠性,文章通过线路接地故障模拟,分析变电站主变中性点接地运行方式改变对后备保护动作可靠性、灵敏性所产生的影响,供参考。
关键词:变压器;中性点接地;运行方式;零序电流电力系统中的变压器中性点的接地方式是电网研究中的一个十分重要的内容,它与电网电压等级、电网结构、绝缘水平、供电可靠性、继电保护、电磁干扰、人身安全都有很大的关系。
220 kV变电站主变压器中性点接地方式的变化本质上改变了系统的零序阻抗,需要调整元件状态或保护配合以适应新的方式,因此,原有线路元件可能因中性点接地方式不同,出现保护动作可靠性、灵敏性不足的问题。
下面,文章就相关问题展开探究。
1 现状如图1所示,220kV双电源输电网络中WB-2母线所在变电站的TM-1、TM-2主变并列运行,WB-4母线所在变电站的TM-3、TM-4主变并列运行。
两台主变在实际运行中中性点接地方式因各种原因发生改变,同时会改变整个WB-4变电站的零序网络参数,影响4QF线路的零序过流保护和接地距离保护的正确动作。
图1中WB-2母线短路电流见表1。
2 定值整定以图1中4QF为例进行定值整定。
2.1 图1中4QF零序过流保护定值整定(1)4QF零序过流I段定值的整定对图1中220kV线路XL-2的WB-4侧的零序过流I段保护定值进行计算,4QF按IDZ.I=KK3I0.max计算定值,整定原则为大于末端最大接地短路电流,已知4QF线路对侧最大短路电流3I0.max为1420A,则:IDZ.I=KK3I0.max=1.3×1420=1846(A),tI=0(s)(2)4QF零序过流II段保护定值的整定4QF零序过流保护II段定值整定公式:IDZ.II=KKKF3I'dz.I,其中3I`dz.I=1880A,为相邻段线路XL-1首端零序过流I段动作值;分支系数KF=本线路最大短路电流/本线路最大短路电流+本线路末端变压器高压侧最大短路电流,因WB-4母线所在变电站内有两台变压器,所以可不考虑其中一台变压器停运的运行方式,查短路电流表并计算4QF对2QF的分支系数为:KF= ≈0.413;则4QF零序过流保护II段定值为:IDZ.II=KKKF3I'dz.I=1.15×0.413×1880≈893(A),tI=0.5(s)查短路电流表进行灵敏度校验Klm=1170/893≈1.32,定值可取。
有关参数的计算1、距离保护中助增分支系数的计算:测量阻抗:KN MN NKMN M m Z I I Z I Z I Z I I U Z 1.2.1.2.1.1+=+==⋅⋅KN b MN Z K Z +=分支系数:.1.2I I K b ==.1.3.1I I I +=.1.3.1I I +=211s MNs x Z x ++,与故障点的位置无关。
最大分支系数:m i n.2.1m a x ,1s MNmaz s b x Z x K ++=最小分支系数:mans MNs b x Z x K .2min .1min ,1++=注意:零序分支系数与距离分支系数不同。
2、发电机、变压器、线路的参数的计算取基准容量和基准电压:SB=100MVA , U B =115kV基准电流: I B =BB U S 3=100MVA/(3×115kV)=0.502kA基准阻抗:Z B = U B 2/SB=1152/100=132.25Ω 2.1发电机阻抗(归算到基准容量下的表幺值)公式:NB d G S S X X ''=例如:设发电机参数为:50MVA ,cos φ=0.8, X d ''= 0.1347,则X G =X d ''SB /S N8.0/501001347.0⨯=0.1347×100/(50/0.8)=0.2155各发电机等值阻抗计算结果见表2.1表2.1 发电机正序、负序阻抗(标幺值)2.2变压器阻抗(归算到基准容量下的表幺值)公式:X T1 =U K % S B /S N , X 0.T =0.8X 1.T设变压器参数:U K = 10.5,容量63MVA ,则正负序阻抗为:NBK T T S S U X X %21===0.105×100/63=0.1667 =0.T X 0.8=1T X 0.8×0.1667=0.1334 各变压器阻抗见表2.2.三绕组变压器:设三绕组变压器的参数为:20MVA,U 1-2%=18.0, U 1-3%=10.5, U 2-3%=6.5()()()()()11-23-12-311U %=U %+U %U %=18.0+10.5 6.5=1122-⨯- ()()()()()21-22-33-111U %=U %+U %U %=18.0+6.510.5=722-⨯- ()()()()()33-12-31-211U %=U %+U %U %=10.5+6.518.0=0.522-⨯--11B T1-*B TN %S 11100××0.55100S 10020K U X ===Ⅰ 12B T1-*B TN %S 7100××0.35100S 10020K U X ===Ⅱ 13BT1-*B TN%S ×0100S K U X ==Ⅲ00T1-*B T1-*N111000.80.8=0.440010020B TN S X X S =⋅=⨯⨯ⅠⅠ 00T1-*B T1-*N71000.80.8=0.280010020B TN S X X S =⋅=⨯⨯ⅡⅡ0T1-*B 0X =Ⅲ2.3线路正、负序计算公式:1.L X =2.L X =1x L (B B U S 2) 零序计算公式: 0.L X =0x L (BB US 2)例如:设有线路SQ :L SQ =22km ,x 1=0.4Ω/kmSQ SQ SQ L x X X 12.1.==(B B U S 2) = 0.4×22×(100/1152)=0.0665SQ SQ L x X 00.=(B B U S 2)1996.0115100222.12=÷⨯⨯=列表得表2.3 输电线路主要参数。
零序电流保护的整定计算变压器的零序电抗1、Y/ △联接变压器当变压器 Y 侧有零序电压时,由于三相端子是等电位,同时中性点又不接地,因此变压器绕组中没有零序电流,相当于零序网络在变压器丫侧断开(如图1所示)。
图1: Y/△联接变压器丫侧接地短路时的零序网络2、Y0/ △联接变压器当丫0 侧有零序电压时,虽然改侧三相端子是等电位,但中性点是接地的,因此零序电流可以经过中性点接地回路和变压器绕组。
每相零序电压包括两部分:一部分是变压器丫0侧绕组漏抗上的零序电压降10X1 ,另一部分是变压器丫0侧的零序感应电势 Ilc0X lc0 (Ilc0 为零序励磁电流, X lc0 为零序励磁电抗)。
由于变压器铁芯中有零序磁通,因此△侧绕组产生零序感应电势,在△侧绕组内有零序电流。
由于各相零序电流大小相等,相位相同,在△侧三相绕组内自成回路,因此△侧引出线上没有零序电流,相当于变压器的零序电路与△侧外电路之间是断开的。
所以△侧零序感应电势等于△侧绕组漏抗上的零序电压降I0 ' X HoY0/△联接变压器的零序等值电路如图2所示。
由于零序励磁电抗较绕组漏抗大很多倍,因此零序等值电路又可简化,如图3所示。
在没有实测变压器零序电抗的情况下,这时变压器的零序电抗等于0.8〜1 .0倍正序电抗。
即:X0=(0.8〜1 .0)(X I +X H )= (0.8〜1 .0)X1 o本网主变零序电抗一般取 0.8 X1图3: YO/△联接变压器YO 侧接地短路时的零序网络简化零序电流保护中的不平衡电流实际上电流互感器,由于有励磁电流,总是有误差的。
当发生三相短路时,不平衡电 流可按下式近似地计算:Ibp.js =Kfzq x fwc x ID(3)max式中Kfzq ――考虑短路过程非周期分量影响的系数,当保护动作时间在 0.1S 以下时 取为2;当保护动作时间在0.3S 〜0.1S 时取为1 .5 ;动作时间再长即大于0.3S 时取为1; fwc ――电流互感器的10%^差系数,取为0.1 ;ID(3)max ——外部三相短路时的最大短路电流。
零序保护一、选择题1、某变电站电压互感器的开口三角形侧B 相接反,则正常运行时,如一次侧运行电压为110KV ,开口三角形的输出为(C )A :0V ;B :100V ;C :200V ;D :220V2、由三只电流互感器组成的零序电流滤过器,在负荷电流对称的情况下有一组互感器二次侧断线,流过零序电流继电器的电流是(C )倍负荷电流。
A :3;B :2;C :1;D 。
3、在大接地电流系统中,故障电流中含有零序分量的故障类型是(C ) A :两相短路 B :三相短路 C :两相接地短路 D :与故障类型无关4、接地故障时,零序电压与零序电压的相位关系取决于(C )A :故障点过渡电阻的大小B :系统容量的大小C :相关元件的零序阻抗D :相关元件的各序阻抗5、在大接地电流系统中,线路发生接地故障时,保护安装处的零序电压(B ) A :距故障点越远越高 B :距故障点越近越高C :与距离无关D :距故障点越近越低6、不灵敏零序I 段的主要功能是(C )A :在全相运行情况下作为接地短路保护;B :作为相间短路保护;C :在非全相运行情况下作为接地短路保护;D :作为匝间短路保护。
7、在大接地电流系统中,线路始端发生两相金属性接地短路时,零序方向过流保护的方向元件将(B )A :因短路相电压为零而拒动;B :因感受零序电压最大而灵敏动作;C :因短路零序电压为零而拒动;D :因感受零序电压最大而拒动。
8.在中性点非直接接地系统中,当发生B 相接地短路时,在电压互感器二次开口三角绕组两端的电压为(C )。
A.B EB.B EC.B E 39.在小电流接地系统中,某处发生单相接地时,母线电压互感器开口三角形的电压为(C )。
A.故障点距母线越近,电压越高B.故障点距母线越近,电压越低C.不管距离远近,基本上电压一样高 D :不定。
10.在大接地电流系统中,线路始端发生两相金属性短路接地时,零序方向过流保护中的方向元件将(B)。
距离保护(测量阻抗)计算原理1、零序补偿系数先说一个结论:接地阻抗Zφ=Uφ/(Iφ+3I0*K)其中K为零序补偿系数,且K=(Z0-Z1)/3Z1推导过程如下(根据正负零序分解):Uφ=U1+U2+U0=I1*Z1+I2*Z2+I0*Z0=Z1(I1+I2)+I0*Z0(输电线路Z1=Z2)=Z1(Iφ-I0)+I0*Z0(电流满足I1+I2+I0=Iφ)=Z1*Iφ+I0*(Z0-Z1)=Z1(Iφ+3I0*(Z0-Z1)/3Z1)=Z1(Iφ+3I0*K)推导过程虽不复杂,但并不易直观理解,思考几个小问题:1)零序补偿系数K的作用是什么?2)Z0-Z1的物理含义是什么?3)Z0、Z1和线路本身的阻抗是什么关系?4)Z0和Z1哪个数值更大一些?2、自阻抗、互阻抗1)自阻抗Zs线路本身除了有电阻R,还有感抗X。
导线电流I产生磁通Φ并在导线上感应出电势E,E与I的比值就是感抗X。
导线的自阻抗:Zs=R+jX2)互阻抗Zm两平行导线1和2,导线2电流I2与导线1交链磁通Φ21而产生感应电势,等效为互阻抗Zm。
导线1的电压降:U1=I1*Zs+I2*Zm3、三相电压降假定三相线路完全对称,各相自阻抗均为Zs,各相间互阻抗均为Zm。
以A相导线为例,导线上压降:Ua=Ia*Zs+Ib*Zm+Ic*Zm=Ia*(Zs-Zm)+(Ia+Ib+Ic)*Zm=Ia*(Zs-Zm)+3I0*ZmB、C相有类似结论,可得三相电压示意图:4、Z1、Z2、Z0与Zs、Zm当通入三相正序或负序电流时,Ia+Ib+Ic=0。
Uφ=(Zs-Zm)*Iφ,故有:Z1=Z2=Zs-Zm当通入三相零序电流时,Ia=Ib=Ic=I0。
Uφ=(Zs+2Zm)*Iφ,故有:Z0=Zs+2Zm上述两式联立,易得:Z0-Z1=3Zm注意:Z0-Z1体现了线路之间的互感Zm,且Z0>Z1。
据此,得到三相电压示意图:5、接地阻抗与相间阻抗1)接地阻抗ZφUφ=Iφ*Z1+I0*(Z0-Z1)=Z1(Iφ+3I0*(Z0-Z1)/3Z1)=Z1(Iφ+3I0*K)其中K=(Z0-Z1)/3Z1,故有:Zφ=Uφ/(Iφ+3I0*K)注意:电压Uφ与电流Iφ的比值并不等于线路正序阻抗Z1,当Iφ补偿了3I0*K之后,测量阻抗Zφ等于线路正序阻抗Z1。
3~110kV线路继电保护整定计算原则1一般要求1。
1整定计算使用的正常检修方式是在正常运行方式的基础上,考虑N—1的检修方式,一般不考虑在同一厂(站)的母线上同时断开所联接的两个及以上运行设备(线路、变压器等)。
1。
2保护装置之间的整定配合一般按相同动作原理的保护装置之间进行配合,相邻元件各项保护定值在灵敏度和动作时间上一般遵循逐级配合的原则,特殊情况设置解列点。
1.3保护动作整定配合时间级差一般取0。
3秒。
1.4线路重合闸一般均投入三相重合闸,系统联系紧密的线路投非同期重合,发电厂出线联络线路少于4回时电源侧重合闸投检同期合闸、对端投检无压合闸,重合时间一般整定为对端有全线灵敏度段最长时间加两个时间级差。
2.快速保护整定原则2。
1高频启信元件灵敏度按本线路末端故障不小于2。
0整定,高频停信元件灵敏度按本线路末端故障不小于1。
5~2.0整定。
2.2高频保护线路两侧的启信元件定值(一次值)必须相同。
2.3分相电流差动保护的差动电流起动值按躲过被保护线路合闸时的最大充电电流整定,并可靠躲过区外故障时的最大不平衡电流,同时保证线路发生内部故障时有足够灵敏度,灵敏系数大于2,线路两侧一次值动作值必须相同。
2。
4分相电流差动保护的其它起动元件起动值应按保线路发生内部故障时有足够灵敏度,灵敏系数大于2整定,同时还应可靠躲过区外故障时的最大不平衡电流.3后备保护的具体整定原则:以下各整定原则中未对其时间元件进行具体描述,各时间元件的定值整定应根据相应的动作配合值选取。
1 相间距离Ⅰ段:原则1:“按躲本线路末端故障整定”。
所需参数:可靠系数K K =0.8~0.85计算公式:L K DZ Z K Z ≤Ⅰ变量注解:ⅠDZ Z ――定值L Z ――线路正序阻抗原则2:“单回线终端变运行方式时,按伸入终端变压器内整定”。
所需参数:线路可靠系数K K =0。
8~0.85变压器可靠系数KT K ≤ 0.7计算公式:'T KT L K DZ Z K Z K Z +≤Ⅰ变量注解:'T Z ――终端变压器并联等值正序阻抗。
引言
分支系数是继电保护整定计算中的重要参数,也是整定计算的难点所在。
为了保证继电保护的选择性,防止保护的越级跳闸,只能选取最保守的分支系数。
影响分支系数大小的因素有3个:
(1)网络操作,例如:线路的投入和切除;
(2)电源运行方式的变化,例如:发电机组投切;
(3)故障点的选择,例如:线路上任一点、末端母线、相继动作即在线路末端开关先三相跳闸但故障点仍存在的情况。
另外,在考虑继电保护装置的整定计算程序是否能在实际中应用时,除了保护定值的正确性和合理性之外,整定计算的耗时也是一个重要的指标。
因此,选择一种正确、快速计算分支系数的方法成为一种必然。
要计算最保守的分支系数,应考虑可能出现的各种运行方式和故障点的组合。
为了提高继电保护整定速度:从减少运行方式组合和故障点的角度出发,提出了缩短继电保护整定计算时间的优秀措施;从快速计算变结构电力系统支路电流的角度,推导了快速计算分支系数的公式。
目前常用算法均是在某种方式下先进行故障计算,求得保护支路和配合支路(故障支路)的故障电流,再计算两者的比值,即为所求的分支系数。
本文从分支系数的定义出发,根据各序电流在系统中的分布只与该序网络的结构有关,与其他序网无关,推导出了一种仅与序网的节点阻抗矩阵有关无需故障电流计算的分支系数的快速计算方法;另
外,针对影响分支系数的不同因素(网络操作、电源运行方式变化、故障点的选择),介绍了一些加快措施。
1 分支系数的公式推导
设故障点注入的短路电流为I d(r),其在各节点所产生的故障电压分量:
式中为短路点d与节点i(i=1,2...,n;r=0,1)之间的r序互阻抗。
将这一电压分量与故障前该节点的电压分量相加,即得到短路故障后的节点电压:
自导纳和与其有互感支路的互导纳,对于正序或当支路i-j无互感时,为零矩阵。
在不计负荷(或负荷电流较短路电流小得多)的简化短路电流计算中,近似地可假定故障前节点电压标么值相等
式中:l=(l=1,2,...,m)为支路i-j的互感支路但排除其中的检修支路。
因为,对于互感检修支路,支路两端端点接地,其支路电压为零。
假设保护支路为i-j,配合支路为j-t,故障点d距配合端端点j占配合支路全长的百分比为k,如图1所示。
式中:l(l=1,2,...,s)为支路的互感支路但排除其中的检修支路。
n;n为不计新增故障点的原网节点数)
式(2)表明:要计算正序、零序分支系数,仅需知道故障点与所求支路两端的节点及与其有互感支路节点之间的互阻抗即可简便
计算。
另外,如果故障发生在配合支路上,也不必修改其互感支路导纳矩阵,利用原互感支路导纳矩阵即可;如果故障发生在支路端点,则可以直接利用节点阻抗矩阵的相关元素进行计算。
而要计算各种运行方式下的分支系数,关键是获得不同方式下计算分支系数所需的节点阻抗矩阵中的元素。
2 加快计算分支系数的措施
2.1 网络操作的模拟
为计算最保守的分支系数,往往要考虑检修某条支路或断开保护支路相邻支路(例如:计算最大分支系数,考虑轮断保护支路对侧母线所连支路)时的系统参数。
由于此时还要恢复网络结构的变化,故以原有的节点阻抗矩阵为基础用补偿法或局部修正阻抗矩阵的方法,计算网络操作之后的节点阻抗矩阵,具体过程参见文献[5]。
由于只需正序、零序分支系数,仅需对正序、零序节点阻抗矩阵进行修正,以提高计算速度。
2.2 电源运行方式的选择
由于电源在电力系统中的分散性和运行方式变化的多样性,在继电保护运行整定过程中,难以准确考虑电源运行方式变化对分支系数的影响。
目前,继电保护运行整定过程中,在计及网络操作的情况下,仅考虑了整定保护所在线路对侧母线上直接连接电源运行方式的变
化[5],使得计算出的最大和最小分支系数均存在误差,严重情况下可能造成继电保护之间失去应有的严格配合关系,而导致继电保护出现误动或拒动。
如果对所有电源进行大规模的运行方式组合,则可以准确算出,但对大型复杂电力系统而言,计算量太大。
为减少计算量文献[3]研究了电源运行方式变化对分支系数的影响程度。
现以图2中
整定A-B线路A侧保护为例。
在无网络操作的情况下d点短路时,各电源的电流分布系数为:
对于电源A、B、C和D:
由式(3)可知,电流分布系数描述着各电源对故障电流的影响程度。
根据电流分布系数这一物理意义,按各电源电流分布系数的大小可以把大型复杂电力系统中的电源划分成两大区域,即对故障电流影响较大的区域和影响较小的区域。
由于位于影响较小区域的电源运行方式变化对分支系数影响较小,在计算分支系数时,可仅考虑影响较大区域的电源运行方式的变化。
电源影响域的划分原则为:电流分布系数≥ε[3]。
要得到参与方式组合的电源,需要计算各电源支路的分布系数,为了得到用网络参数表示电流分布系数,将图2所示网络简化为图3所示网络。
在图3中,Z gA、Z gB、Z gC和Z gD表示各电源阻抗;Z Ad、Z Bd、Z Cd和Z Dd表示各电源到故障点d的转移阻抗。
在简化计算中,认为各电源电势相等(均为E),电源A到故障点d的转移电流I Ad等于仅在故障点注入故障电流时通过发电机支路电流I gA。
因此,对于电源A:
同理,可计算其他电源B、C和D的分布系数。
式(4)表明:分布系数可直接利用节点阻抗矩阵中的相关元素以及发电机支路阻抗来计算,进而得到参与组合的发电机支路,这样避免计算电源支路电流,有利于提高整定速度和效率。
2.3 故障点的选择
分支系数与故障点的关系比较复杂,在整定计算时,可按如下规律选择故障点[1,2]:如果配合支路是放射性支路,不同的故障点对正序分支系数没有影响;如果配合支路本身有复杂环网的情况,不同的故障点对正序分支系数有影响且相继动作时正序分支系数最大;如果配合支路和保护支路构成复杂环网,不同的故障点对正序分支系数也有影响且相继动作时正序分支系数最大。
具体论证参见文献[1]。
对于大的复杂系统,识别支路是否环网以及判定环网的类型需要对网络进行拓扑分析,在程序实现上是不太容易的,并占用了程序计算时间,可根据实际情况加以取舍。
为了避免判定环网和识别其类型,不论是正序或零序分支系数,还是最大或最小分支系数,要计算最保守的分支系数,需计算的故障点有[5]:配合支路I段末端故障;配合支路所在线路末端故障;
配合支路所在线路单端切除后I段末端故障;配合支路所在线路单端切除后,断口处故障。
为了不漏掉最保守的情况,如计算最大正序分支系数时,I段末端围可取支路全长的50%;计算最小正序分支系数时,可取支路全长的15%-20%。
3 应用实例
利用本文提出的分支系数的快速计算方法研制的整定程序计算分支系数的时间大为缩短。
例如对290个节点规模的电网,进行全网的最小正序分支系数、最大正序分支系数、最小零序分支系数及最大零序分支系数计算在奔III866的机子上只需要5分钟。
而以前的计算程序大约需要半小时左右,等待时间过长,使得整定程序的计算能力和实用性都大大下降。
4 结论
本文首先导出了分支系数的计算公式,提出了无需故障计算、仅与序网参数有关的分支系数计算方法;然后,针对影响分支系数的不同因素(网络操作、电源运行方式变化、故障点的选择),介绍了一些加快措施。
本文提出的继电保护运行整定中分支系数快速计算方法有以下特点:
(1)不必计算故障口电流、支路电流,减少了程序运行计算的工作量
(2)当运行方式变化时,只需计算分支系数中所需电气量,计算中没有重复工作。