【正文】 在的技術(shù)問(wèn)題，可找到新的解決辦法。 易于獲得附加功能性能較好 應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)后，如果配置一個(gè)打印機(jī)，或者其它顯示設(shè)備，可以在系統(tǒng)發(fā)生故障后提供多種信息。 由于計(jì)算機(jī)保護(hù)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(hù)的特性和功能。通常只要接上電源后沒(méi)有警報(bào)，就可確認(rèn)裝置完好。因而只要用幾個(gè)簡(jiǎn)單的操作就可以 檢驗(yàn)微機(jī)的硬件是否完 好。究其原因，這類保護(hù)裝置是布線邏輯的，保護(hù)的每一種功能都有相應(yīng)的硬件器件和連線來(lái)實(shí)現(xiàn)。且由于微機(jī)保護(hù)裝置的功耗較傳統(tǒng)保護(hù)裝置的功耗小，其運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較低。因此，微機(jī)保護(hù)不象傳統(tǒng)保護(hù)那樣，逐臺(tái)做各種模擬試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)保護(hù)裝置的功能。許多傳統(tǒng)保護(hù)模式存在的技術(shù)問(wèn)題，在微機(jī)保護(hù)中找到了解決的辦法。因此，繼電保護(hù)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(yùn)行的不可缺少的技術(shù)措施。 本次設(shè)計(jì)由楊炳元老師擔(dān)任我們小組的指導(dǎo)教師。 本設(shè)計(jì)的題目是《某地區(qū)單電源環(huán)網(wǎng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》，即對(duì) 110KV電網(wǎng)的繼電保護(hù)配置及整定。單電源環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù) 引 言 而隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)也突破了傳統(tǒng)的繼電保護(hù)形式，出現(xiàn)了電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)。此設(shè)計(jì)是根據(jù)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)電力學(xué)院本科生畢業(yè)要求而進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了楊炳元老師及電力系其他老師的悉心指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。 而自 1984 年我國(guó)第一套微機(jī)保護(hù)樣機(jī)通過(guò)鑒定以后， 便有許多不同型號(hào)的微機(jī)保護(hù)裝置即被生產(chǎn)，以適應(yīng)電力系統(tǒng)生產(chǎn)的需要，微機(jī)保護(hù)以其優(yōu)越的性能得到廣泛的應(yīng)用。可靠性是繼電保護(hù)的生命，微機(jī)保護(hù)采用了許多傳統(tǒng)保護(hù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的抗干擾措施，有效地防止了保護(hù) 的誤動(dòng)和拒動(dòng)。并且微機(jī)保護(hù)具有自診斷能力，能對(duì)硬件和軟件進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常就會(huì)發(fā)出報(bào)警。 總之，微機(jī)保護(hù)的性能優(yōu)于傳統(tǒng)保護(hù)，特別是從發(fā)展的觀點(diǎn)來(lái)看更是如此。為確認(rèn)保護(hù)裝置是否完好，就需要把所具備的各種功能通過(guò)模擬試驗(yàn)來(lái)校核一遍?；蛘哒f(shuō)如果微機(jī)硬件有故障，將會(huì)立即表現(xiàn)出來(lái)，如果硬件完好，對(duì)于以成熟的軟件，只要程序和設(shè)計(jì)時(shí)一樣（這很容易檢查），就必然會(huì)達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，用不著逐臺(tái)作各種模擬試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)每一種功能是否正確。所以對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置可以說(shuō)幾乎不用調(diào)試，從而大大減輕了運(yùn)行維護(hù)的工作量 。從而可靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化。例如保護(hù)各部分的動(dòng)作順序和動(dòng)作時(shí)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(duì)接地距離的允許過(guò)度電阻的能力，距離保 護(hù)如何區(qū)別振蕩和短路等問(wèn)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(jí)的電網(wǎng)都采用中性點(diǎn)直接接地方式。 變壓 器中性點(diǎn)接地原則 系統(tǒng)中全部或部分中性點(diǎn)直接接地是大接地系統(tǒng)的標(biāo)志。因此對(duì)變壓器中性點(diǎn)接地的選擇要滿足下面兩條要求：不使系統(tǒng)出現(xiàn)危險(xiǎn)的過(guò)電壓；不是零序網(wǎng)絡(luò)有較大改變，以保證零序電流保護(hù)有穩(wěn)定的靈敏性。 3）、兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，應(yīng)選用零序阻抗相等的變壓器，正常時(shí)將一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地。 網(wǎng)絡(luò)接地方式的設(shè)計(jì) 根據(jù)上述變壓器的接地原則，得到本網(wǎng)絡(luò)變壓器中性點(diǎn)的接地方式為：發(fā)電機(jī)G1 側(cè)的兩臺(tái)并聯(lián)容量為 40MVA 的變壓器，其中一臺(tái)中性點(diǎn)直接接地， B、 C兩變電所各有兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的容量為 20MVA 的變壓器，將兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器其中 一臺(tái)中性點(diǎn)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(guān) 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(cè)高電壓成比例的變換為較低的電壓，實(shí)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(zhǔn)確等級(jí)：電壓互感器應(yīng)在哪一準(zhǔn)確度等級(jí)下工作，需根據(jù)接入的測(cè)量?jī)x表 .繼電器與自動(dòng)裝置及設(shè)備對(duì)準(zhǔn)確等級(jí)的要求來(lái)確定。 短路計(jì)算概述 系統(tǒng)中 短路故障對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重后果 ，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì) 、設(shè)備選擇 及系統(tǒng)運(yùn)行中，都應(yīng)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(shí)際工程中并不需要十分精確的計(jì)算結(jié) 果，但卻要求計(jì)算方法簡(jiǎn)捷、適用，其計(jì)算結(jié)果只要能滿足工程允許誤差即可。 電氣元件的參數(shù)計(jì)算 參數(shù)的算法 標(biāo)幺值的概念， 參數(shù)計(jì)算需要用到標(biāo)幺值或有名值，在實(shí)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(zhǔn)值的選擇 ， 在符合電路基本關(guān)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(yīng)根據(jù)計(jì)算的內(nèi)容及計(jì)算方便來(lái)選擇。將各電壓級(jí)參數(shù)的有名值按有名制的精確計(jì)算法歸算到基本級(jí)，再基本級(jí)選取統(tǒng)一的電壓基值和功率基值。 結(jié)合本網(wǎng)絡(luò)采用精確計(jì)算法。 正序網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)：將 E1 與 E2 合并 圖 32 系統(tǒng)正序網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖 E4=22221121122221 )()(TGTGTGTG XXXX XXEXXE ??? ??? = X1=XG1//XG2=X3=XT31//XT32=最大運(yùn)行方式下，系統(tǒng)各短路點(diǎn)短路電流的計(jì)算（最大運(yùn)行方式為三臺(tái)發(fā)電機(jī)全部投入運(yùn)行）： 11 圖 33 最大運(yùn)行方式下正序各短路點(diǎn)分布圖 （ 1）、當(dāng)系統(tǒng) A 母線為雙母運(yùn)行方式時(shí) ① K1 點(diǎn)短路的情況一，流過(guò) 2QF 的最大短路電流計(jì)算如下： 圖 34 K1 點(diǎn)短路時(shí) (情況一 )的等值電路圖 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)： 圖 35 K1 點(diǎn)短路時(shí)的等值電路圖化簡(jiǎn)圖 圖 36 K1 點(diǎn)短路時(shí)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(diǎn)短路時(shí)的等值電路圖化簡(jiǎn)圖 （ 4）、當(dāng) K4 點(diǎn)短路時(shí)，最大運(yùn)行方式下 ① 情況一，流過(guò) 3QF 的最大短路電流計(jì)算的等值電路圖： 圖 317 K4 點(diǎn)短路時(shí) (情況一 )的等值電路圖 將情況一的等值電路化簡(jiǎn)為下圖： 14 圖 318 K4 點(diǎn)短路時(shí)的等值電路圖化簡(jiǎn)圖 X∑=X5+XLAB+XLBC=+∠ +∠ =∠ 176。 圖 325 K2 短路時(shí)的等值電路化簡(jiǎn)圖 X8=XLAB//X7 =∠ 176。 IK3*=E4/X∑=IK3（ 有名 ） = IK3* IB= =(A) 圖 328 K3 短路時(shí)的等值電路化簡(jiǎn)圖 （ 4）、當(dāng) K4 點(diǎn)短路時(shí) 圖 329 K4 短路時(shí)的等值電路圖 網(wǎng) 絡(luò)化簡(jiǎn)： X∑=(XLAB+XLBC)//(XLAD+XLDC)+X6=∠ 176。 XLDC0= XLAD0=∠ 176。即： 圖 334 K1 點(diǎn)短路時(shí)電路等值圖 3I()0*=3E1/（ Z1*+2Z0*） = 3I()0=3I()0* IB= =(A) 經(jīng)分流，流過(guò) 2QF 最大零序電流為 3I0 max=3I（ ） (A) ② 情況二： 圖 335 最大運(yùn)行方式下 K1 點(diǎn)短路時(shí) (情況二 )等值電路圖 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)： X’∑0=（ XT31+XLBC0） //XT33+XLDC0=∠ 176。 圖 337 K1 點(diǎn)短路時(shí) (情況二 )等值圖 求流過(guò) 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(guò) 7QF 最大零序電流為 3I0 max=3I（ ） 0 （ A） （ 2）、最大方式下零序網(wǎng)，當(dāng) K2 點(diǎn)短路時(shí) ① 情況一： 圖 338 最大運(yùn)行方式下 K2 點(diǎn)短路時(shí) (情況一 )等值電路圖 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)： 圖 339 K2 點(diǎn)短路時(shí) (情況一 )電路化簡(jiǎn)圖 圖 340 K2 點(diǎn)短路時(shí) (情況一 )電路化簡(jiǎn)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(hù)的配置與選型 線路保護(hù)的配置 本次 設(shè)計(jì)任務(wù) 主要 是對(duì) 110KV 單電源環(huán)網(wǎng)的電力系統(tǒng)進(jìn)行線路保護(hù)配置， 輸電線路發(fā)生短路故障時(shí)，其主要特征是電流增大、電壓降低，利用這兩個(gè)特點(diǎn)可以構(gòu)成電流保護(hù)和電壓保護(hù)。 在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中發(fā)生接地短路時(shí) ，將產(chǎn)生很大的零序電流分量，利用零序電流分量構(gòu)成保護(hù)，可做為一種主要的接地短路保護(hù)。 PSL623C 線路保護(hù)裝置適用于不裝設(shè)距離保護(hù)的大電流接地系統(tǒng)線路。本系列裝置基本配置（ PSL623C）設(shè)有兩個(gè)硬件完全相同的保護(hù) CPU 模件，其中一個(gè)保護(hù) CPU 完成 電流 保護(hù)功能，另一個(gè)保護(hù) CPU 完成零序保護(hù)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(jìn)制和按功能兩種方式整定 。 （ 3）、開(kāi)放性 ：通信接口方式選擇靈活，與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)配合，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(cè)、謠 信。裝置中無(wú)調(diào)節(jié)元件，同時(shí)可提升裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性。 本裝置零序保護(hù)設(shè)有四段，設(shè)有零序Ｉ段、不靈敏Ｉ段 、 零序Ⅱ段和零序Ⅲ段。 線路 微機(jī)保護(hù)的整定計(jì)算 電 流保護(hù)的整定計(jì)算 電流保護(hù) Ⅰ 段 只能保護(hù)線路的一部分，電流保護(hù) Ⅱ段 只能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，但不能作為相鄰下級(jí)線路的后備保護(hù)，還必須采用 電流保護(hù) Ⅲ段 作為本線路和下級(jí)線路的后備保護(hù)。這種保護(hù)裝置稱為無(wú)時(shí) 限電流速斷保護(hù)，保護(hù)范圍僅為輸電線路的首端。 (1) 電流保護(hù)Ⅰ段 根據(jù)電網(wǎng)對(duì)保護(hù)的要求，可以使電流保護(hù)的動(dòng)作不帶時(shí)限， 即 t1Ⅰ =0， 構(gòu)成瞬動(dòng)保護(hù)。重合閘有四種方式：非同期、檢無(wú)壓、檢同期、檢無(wú)壓方式在有壓時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)檢同期。各保護(hù)的 CPU 的啟動(dòng)元件相互獨(dú)立，且基本相同，啟動(dòng)元件包括相電流突變量啟動(dòng)元件，零序電流輔助啟動(dòng)元件和靜穩(wěn)破壞檢 測(cè)元件（零序電流保護(hù)沒(méi)有靜穩(wěn)破壞檢測(cè)元件）任一啟動(dòng)元件動(dòng)作則保護(hù)動(dòng)作。記錄保護(hù)在一次 故障 中發(fā)出的所有事件和當(dāng)前運(yùn)行的定值。10%)快速瞬變干擾實(shí)驗(yàn) 、 IEC255222 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 IV 級(jí) (空間放電 15KV，接觸放電 8KV)靜電放電實(shí)驗(yàn)，裝置具高可靠性。 (2)PSL 620C 系列微機(jī)繼電保護(hù) 裝置的特點(diǎn) （ 1）、個(gè)性化 ：裝置采用大屏幕全漢化液晶顯示器，可顯示 15 8 個(gè)漢字，顯示信息多。 PSL620C 系列數(shù)字式線路保護(hù)裝置適用于 110KV、 66KV 或 35KV 輸配電線路。另一方面，零序電流保護(hù)仍有電流保護(hù)的某些弱點(diǎn)，即它受電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響較大，靈敏度將因此降低 零序電流保護(hù)一般也按階梯特性構(gòu)成，其整定44 原則遵循反應(yīng)同種故障類型的保護(hù)上下級(jí)之間必須相互配合 的原則 根據(jù)以上保護(hù)的 適應(yīng)范圍及配置原則，本網(wǎng)絡(luò)配置如下保護(hù)： ①電流保護(hù)；②零序保護(hù)。三段式電流保護(hù)一般用于 110KV 及以下電壓等級(jí)的單電源輸電線路上。 因此 ,非全相運(yùn)行 時(shí)發(fā)生系統(tǒng)振蕩出現(xiàn)的流過(guò) 1QF 的最大三倍零序電流 3I0,unc 為 : 3I0,unc==(A) 2）、 整定 2QF 時(shí)系統(tǒng) AB 段線路末端斷開(kāi)時(shí)，流過(guò) 2QF 的三倍零序電流為最大，30 網(wǎng)絡(luò)等值電路圖為： 圖 374 系統(tǒng) AB 段線路末端斷開(kāi)時(shí)正序網(wǎng)絡(luò)圖 圖 375 系統(tǒng) AB 段線路末端斷開(kāi)時(shí)零序網(wǎng)絡(luò)圖 正序等值阻抗： Z11 =∠ 零序等值阻抗 : Z00=∠ 則 ,流過(guò) 2QF 的最大三倍零序電流 3I0,unc 為 : 3I0,unc==(A) 計(jì)算流過(guò) 3QF 及 4QF 的零序電流 1）、整定 3QF 時(shí)系統(tǒng) BC 段線路首端斷開(kāi)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)等值電路圖為： 圖 376 系統(tǒng) BC 段線路首端斷開(kāi)時(shí)正序網(wǎng)絡(luò)圖 圖 377 系統(tǒng) BC 段線路首端斷開(kāi)時(shí)零序網(wǎng)絡(luò)圖 31 正序等值阻抗的計(jì)算： Z11=(XLAD+XLDC)//X5+XLAB+XLBC=∠ 零序等值阻抗的計(jì)算： 圖 378 系統(tǒng) BC 段線路首端斷開(kāi)時(shí)零序網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖 對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(kāi)時(shí)零序網(wǎng)絡(luò)等值圖 經(jīng)