【正文】 在的技術問題，可找到新的解決辦法。 易于獲得附加功能性能較好 應用微型計算機后，如果配置一個打印機，或者其它顯示設備，可以在系統(tǒng)發(fā)生故障后提供多種信息。 由于計算機保護的特性主要有軟件決定，因此，只要改變軟件就可以改變保護的特性和功能。通常只要接上電源后沒有警報，就可確認裝置完好。因而只要用幾個簡單的操作就可以 檢驗微機的硬件是否完 好。究其原因，這類保護裝置是布線邏輯的，保護的每一種功能都有相應的硬件器件和連線來實現(xiàn)。且由于微機保護裝置的功耗較傳統(tǒng)保護裝置的功耗小，其運行維護費用較低。因此，微機保護不象傳統(tǒng)保護那樣，逐臺做各種模擬試驗來檢測保護裝置的功能。許多傳統(tǒng)保護模式存在的技術問題，在微機保護中找到了解決的辦法。因此，繼電保護是電力系統(tǒng)重要的組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運行的不可缺少的技術措施。 本次設計由楊炳元老師擔任我們小組的指導教師。 本設計的題目是《某地區(qū)單電源環(huán)網(wǎng)電力系統(tǒng)繼電保護》，即對 110KV電網(wǎng)的繼電保護配置及整定。單電源環(huán)網(wǎng)繼電保護 引 言 而隨著電子技術和計算機技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)的繼電保護也突破了傳統(tǒng)的繼電保護形式，出現(xiàn)了電力系統(tǒng)微機保護。此設計是根據(jù)內蒙古工業(yè)大學電力學院本科生畢業(yè)要求而進行的畢業(yè)設計。設計過程中，得到了楊炳元老師及電力系其他老師的悉心指導，在此表示衷心的感謝。 而自 1984 年我國第一套微機保護樣機通過鑒定以后， 便有許多不同型號的微機保護裝置即被生產，以適應電力系統(tǒng)生產的需要，微機保護以其優(yōu)越的性能得到廣泛的應用?？煽啃允抢^電保護的生命，微機保護采用了許多傳統(tǒng)保護無法實現(xiàn)的抗干擾措施，有效地防止了保護 的誤動和拒動。并且微機保護具有自診斷能力，能對硬件和軟件進行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)異常就會發(fā)出報警。 總之，微機保護的性能優(yōu)于傳統(tǒng)保護，特別是從發(fā)展的觀點來看更是如此。為確認保護裝置是否完好，就需要把所具備的各種功能通過模擬試驗來校核一遍?；蛘哒f如果微機硬件有故障，將會立即表現(xiàn)出來，如果硬件完好，對于以成熟的軟件，只要程序和設計時一樣（這很容易檢查），就必然會達到設計的要求，用不著逐臺作各種模擬試驗來檢驗每一種功能是否正確。所以對微機保護裝置可以說幾乎不用調試，從而大大減輕了運行維護的工作量 。從而可靈活地適應電力系統(tǒng)運行方式的變化。例如保護各部分的動作順序和動作時間記錄，故障類型和相別及故障前后電壓和電流的波形記錄等。例如對接地距離的允許過度電阻的能力，距離保 護如何區(qū)別振蕩和短路等問題都以提出許多新的原理和解決辦法。一般 110KV 及以上電壓等級的電網(wǎng)都采用中性點直接接地方式。 變壓 器中性點接地原則 系統(tǒng)中全部或部分中性點直接接地是大接地系統(tǒng)的標志。因此對變壓器中性點接地的選擇要滿足下面兩條要求：不使系統(tǒng)出現(xiàn)危險的過電壓；不是零序網(wǎng)絡有較大改變，以保證零序電流保護有穩(wěn)定的靈敏性。 3）、兩臺變壓器并聯(lián)運行，應選用零序阻抗相等的變壓器，正常時將一臺變壓器中性點直接接地。 網(wǎng)絡接地方式的設計 根據(jù)上述變壓器的接地原則，得到本網(wǎng)絡變壓器中性點的接地方式為：發(fā)電機G1 側的兩臺并聯(lián)容量為 40MVA 的變壓器，其中一臺中性點直接接地， B、 C兩變電所各有兩臺并聯(lián)運行的容量為 20MVA 的變壓器，將兩臺并聯(lián)運行的變壓器其中 一臺中性點直接接地。 電流互感器的作用 1）、電流互感器將高壓回路中的電流變換為低壓回路中的小電流，并將高壓回路與低壓回路隔離，使他們之間不存在電的直接關 系。 電流互感器的選擇和配置 1）、一次電壓： Ug≤ Un Ug≤ 110KV 其中 Ug電流互感器安裝處一次回路工作電壓； Un電流互感器的額定電壓。 電壓互感器的作用 1）、電壓互感器的作用是將一次側高電壓成比例的變換為較低的電壓，實現(xiàn)了二次系統(tǒng)與一次系統(tǒng)的隔離，保證了工作人 員的安全。 3）、準確等級：電壓互感器應在哪一準確度等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表 .繼電器與自動裝置及設備對準確等級的要求來確定。 短路計算概述 系統(tǒng)中 短路故障對電力系統(tǒng)的正常運行會帶來嚴重后果 ，因此在系統(tǒng)設計 、設備選擇 及系統(tǒng)運行中，都應著眼于 防止短路故障的發(fā)生，以及在短路故障發(fā)生后要盡量限制所影響的范圍 。 然而實際工程中并不需要十分精確的計算結 果，但卻要求計算方法簡捷、適用，其計算結果只要能滿足工程允許誤差即可。 電氣元件的參數(shù)計算 參數(shù)的算法 標幺值的概念， 參數(shù)計算需要用到標幺值或有名值，在實際的電力系統(tǒng)中，各元件的電抗表示方法不統(tǒng)一，基值也不一樣。 電力系統(tǒng)的各電氣量基準值的選擇 ， 在符合電路基本關系的前提下 ， 原則上可以任意選取。這樣電力系統(tǒng)主要涉及三相短路的 IB,ZB 可得： BBB USI 3/? BBBBB SUIUZ // 2?? UB和 SB原則上選任何值都可以，但應根據(jù)計算的內容及計算方便來選擇。將各電壓級參數(shù)的有名值按有名制的精確計算法歸算到基本級，再基本級選取統(tǒng)一的電壓基值和功率基值。 結合本網(wǎng)絡采用精確計算法。 正序網(wǎng)絡化簡：將 E1 與 E2 合并 圖 32 系統(tǒng)正序網(wǎng)絡化簡圖 E4=22221121122221 )()(TGTGTGTG XXXX XXEXXE ??? ??? = X1=XG1//XG2=X3=XT31//XT32=最大運行方式下，系統(tǒng)各短路點短路電流的計算（最大運行方式為三臺發(fā)電機全部投入運行）： 11 圖 33 最大運行方式下正序各短路點分布圖 （ 1）、當系統(tǒng) A 母線為雙母運行方式時 ① K1 點短路的情況一，流過 2QF 的最大短路電流計算如下： 圖 34 K1 點短路時 (情況一 )的等值電路圖 網(wǎng)絡化簡： 圖 35 K1 點短路時的等值電路圖化簡圖 圖 36 K1 點短路時正序阻抗的等值圖 X0∑ k1=XLAB+ XLBC+XLAD+XLDC=∠ 176。 X∑1=X’∑1+XLBC=∠ 176。 IK3*=E5/X∑=IK3（ 有名 ） =IK3* IB= =(A) 圖 316 K3 點短路時的等值電路圖化簡圖 （ 4）、當 K4 點短路時，最大運行方式下 ① 情況一，流過 3QF 的最大短路電流計算的等值電路圖： 圖 317 K4 點短路時 (情況一 )的等值電路圖 將情況一的等值電路化簡為下圖： 14 圖 318 K4 點短路時的等值電路圖化簡圖 X∑=X5+XLAB+XLBC=+∠ +∠ =∠ 176。 圖 325 K2 短路時的等值電路化簡圖 X8=XLAB//X7 =∠ 176。 IK3*=E4/X∑=IK3（ 有名 ） = IK3* IB= =(A) 圖 328 K3 短路時的等值電路化簡圖 （ 4）、當 K4 點短路時 圖 329 K4 短路時的等值電路圖 網(wǎng) 絡化簡： X∑=(XLAB+XLBC)//(XLAD+XLDC)+X6=∠ 176。 XLDC0= XLAD0=∠ 176。即： 圖 334 K1 點短路時電路等值圖 3I()0*=3E1/（ Z1*+2Z0*） = 3I()0=3I()0* IB= =(A) 經(jīng)分流，流過 2QF 最大零序電流為 3I0 max=3I（ ） (A) ② 情況二： 圖 335 最大運行方式下 K1 點短路時 (情況二 )等值電路圖 網(wǎng)絡化簡： X’∑0=（ XT31+XLBC0） //XT33+XLDC0=∠ 176。 圖 337 K1 點短路時 (情況二 )等值圖 求流過 7QF 的短路零序電流 Z0*= Z1*= 即 Z1Z0 即： 3I()0*=3E1/(Z1*+2Z0*)= 3I()0=3I()0* IB= =(A) 經(jīng)分流，流過 7QF 最大零序電流為 3I0 max=3I（ ） 0 （ A） （ 2）、最大方式下零序網(wǎng)，當 K2 點短路時 ① 情況一： 圖 338 最大運行方式下 K2 點短路時 (情況一 )等值電路圖 網(wǎng)絡化簡： 圖 339 K2 點短路時 (情況一 )電路化簡圖 圖 340 K2 點短路時 (情況一 )電路化簡圖 X40=(XT33+XLDC0)//XT35+XLAD0=(+∠ 70)//+∠ 70=∠ 176。//=∠ 176。 X∑0=X80//XT35=∠ 176。//=∠ 176。 X∑0=（ X120+XLDC0） //XT33 =（ ∠ 176。=∠ Zbc’=∠ +∠ +∠ ∠ 70186。,則 │ΔE│=2E。 線路保護的配置與選型 線路保護的配置 本次 設計任務 主要 是對 110KV 單電源環(huán)網(wǎng)的電力系統(tǒng)進行線路保護配置， 輸電線路發(fā)生短路故障時，其主要特征是電流增大、電壓降低，利用這兩個特點可以構成電流保護和電壓保護。 在中性點直接接地電網(wǎng)中發(fā)生接地短路時 ，將產生很大的零序電流分量，利用零序電流分量構成保護，可做為一種主要的接地短路保護。 PSL623C 線路保護裝置適用于不裝設距離保護的大電流接地系統(tǒng)線路。本系列裝置基本配置（ PSL623C）設有兩個硬件完全相同的保護 CPU 模件，其中一個保護 CPU 完成 電流 保護功能，另一個保護 CPU 完成零序保護和三相一次重合閘功能 。定 值 以漢字表格方式輸出，控制字可按十六進制和按功能兩種方式整定 。 （ 3）、開放性 ：通信接口方式選擇靈活，與變電站自動化系統(tǒng)配合，可實現(xiàn)遠方定 值 修改和切換、事件記錄和錄波數(shù)據(jù)上傳、壓板遙控投退和遙測、謠 信。裝置中無調節(jié)元件，同時可提升裝置運行的穩(wěn)定性。 本裝置零序保護設有四段，設有零序Ｉ段、不靈敏Ｉ段 、 零序Ⅱ段和零序Ⅲ段。 線路 微機保護的整定計算 電 流保護的整定計算 電流保護 Ⅰ 段 只能保護線路的一部分，電流保護 Ⅱ段 只能保護本線路的全長，但不能作為相鄰下級線路的后備保護，還必須采用 電流保護 Ⅲ段 作為本線路和下級線路的后備保護。這種保護裝置稱為無時 限電流速斷保護，保護范圍僅為輸電線路的首端。 (1) 電流保護Ⅰ段 根據(jù)電網(wǎng)對保護的要求，可以使電流保護的動作不帶時限， 即 t1Ⅰ =0， 構成瞬動保護。重合閘有四種方式：非同期、檢無壓、檢同期、檢無壓方式在有壓時自動轉檢同期。各保護的 CPU 的啟動元件相互獨立，且基本相同，啟動元件包括相電流突變量啟動元件，零序電流輔助啟動元件和靜穩(wěn)破壞檢 測元件（零序電流保護沒有靜穩(wěn)破壞檢測元件）任一啟動元件動作則保護動作。記錄保護在一次 故障 中發(fā)出的所有事件和當前運行的定值。10%)快速瞬變干擾實驗 、 IEC255222 標準規(guī)定 IV 級 (空間放電 15KV，接觸放電 8KV)靜電放電實驗，裝置具高可靠性。 (2)PSL 620C 系列微機繼電保護 裝置的特點 （ 1）、個性化 ：裝置采用大屏幕全漢化液晶顯示器，可顯示 15 8 個漢字，顯示信息多。 PSL620C 系列數(shù)字式線路保護裝置適用于 110KV、 66KV 或 35KV 輸配電線路。另一方面，零序電流保護仍有電流保護的某些弱點，即它受電力系統(tǒng)運行方式變化的影響較大，靈敏度將因此降低 零序電流保護一般也按階梯特性構成，其整定44 原則遵循反應同種故障類型的保護上下級之間必須相互配合 的原則 根據(jù)以上保護的 適應范圍及配置原則，本網(wǎng)絡配置如下保護： ①電流保護；②零序保護。三段式電流保護一般用于 110KV 及以下電壓等級的單電源輸電線路上。 因此 ,非全相運行 時發(fā)生系統(tǒng)振蕩出現(xiàn)的流過 1QF 的最大三倍零序電流 3I0,unc 為 : 3I0,unc==(A) 2）、 整定 2QF 時系統(tǒng) AB 段線路末端斷開時，流過 2QF 的三倍零序電流為最大，30 網(wǎng)絡等值電路圖為： 圖 374 系統(tǒng) AB 段線路末端斷開時正序網(wǎng)絡圖 圖 375 系統(tǒng) AB 段線路末端斷開時零序網(wǎng)絡圖 正序等值阻抗： Z11 =∠ 零序等值阻抗 : Z00=∠ 則 ,流過 2QF 的最大三倍零序電流 3I0,unc 為 : 3I0,unc==(A) 計算流過 3QF 及 4QF 的零序電流 1）、整定 3QF 時系統(tǒng) BC 段線路首端斷開時，網(wǎng)絡等值電路圖為： 圖 376 系統(tǒng) BC 段線路首端斷開時正序網(wǎng)絡圖 圖 377 系統(tǒng) BC 段線路首端斷開時零序網(wǎng)絡圖 31 正序等值阻抗的計算： Z11=(XLAD+XLDC)//X5+XLAB+XLBC=∠ 零序等值阻抗的計算： 圖 378 系統(tǒng) BC 段線路首端斷開時零序網(wǎng)絡化簡圖 對網(wǎng)絡進行 ?→ Υ變換 : Za= ????? ????????? ??? 9 0 1 6 01 7 8 0 3 0 3 j Zb= ????? ????????? ????? 3 0 5 90 3 8 0 3 8 0 Zc= ????? ????????? ??? 4 0 7 90 3 8 0 3 8 3 j 圖 379 系統(tǒng) BC 段線路首端斷開時零序網(wǎng)絡等值圖 經(jīng)