【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)故障信息愈多，則對(duì) 故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準(zhǔn)確。對(duì)自適應(yīng)保護(hù)原理的研究已經(jīng)過 很長的時(shí)間，也取得了一定的成果，但要真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的自 適應(yīng)，必須獲得更多的系統(tǒng)運(yùn)行和故障信息，只有實(shí)現(xiàn)保護(hù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化，才能做到 這一點(diǎn)。對(duì)于某些保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也能提高保護(hù)的可靠性。天津大學(xué) 1993 年針對(duì)未來三峽水電站 500kV 超高壓多回路母線提出了一種分布式母線保護(hù)的原理 ［6］，初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)分散成若干個(gè)(與 被保護(hù)母線的回路數(shù)相同)母線保護(hù)單元，分散裝設(shè)在各回路保護(hù)屏上，各保護(hù)單元用 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，每個(gè)保護(hù)單元只輸入本回路的電流量，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通 過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送給其它所有回路的保護(hù)單元， 各保護(hù)單元根據(jù)本回路的電流量和從計(jì) 算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上獲得的其它所有回路的電流量，進(jìn)行母線差動(dòng)保護(hù)的計(jì)算，如果計(jì)算結(jié)果證 11 姜 蘇 :線 路 繼 電 保 護(hù) 的 配 置 及 整 定 計(jì) 算 明是母線內(nèi)部故障則只跳開本回路斷路器，將故障的母線隔離。在母線區(qū)外故障時(shí)，各 保護(hù)單元都計(jì)算為外部故障均不動(dòng)作。這種用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的分布式母線保護(hù)原理， 比傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)原理有較高的可靠性。 因?yàn)槿绻粋€(gè)保護(hù)單元受到干擾或計(jì)算 錯(cuò)誤而誤動(dòng)時(shí)，只能錯(cuò)誤地跳開本回路，不會(huì)造成使母線整個(gè)被切除的惡性事故，這對(duì) 于象三峽電站具有超高壓母線的系統(tǒng)樞紐非常重要。由上述可知，微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化 可大大提高保護(hù)性能和可靠性，這是微機(jī)保護(hù)發(fā)展的必然趨勢。 保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條 件下，保護(hù)裝置實(shí)際上就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī)，是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 上的一個(gè)智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它 所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此，每個(gè)微 機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無故障正常運(yùn)行情況下還可完成測量、控 制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化。目前，為了測量、 保護(hù)和控制的需要，室外變電站的所有設(shè)備，如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必 須用控制電纜引到主控室。所敷設(shè)的大量控制電纜不但要大量投資，而且使二次回路非 常復(fù)雜。但是如果將上述的保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化的計(jì)算機(jī)裝置，就地安 裝在室外變電站的被保護(hù)設(shè)備旁，將被保護(hù)設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字 量后，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送到主控室，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網(wǎng)絡(luò)的 傳輸介質(zhì)，還可免除電磁干擾?，F(xiàn)在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研 究試驗(yàn)階段，將來必然在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。在采用 OTA 和 OTV 的情況下，保護(hù)裝 置應(yīng)放在距 OTA 和 OTV 最近的地方，亦即應(yīng)放在被保護(hù)設(shè)備附近。OTA 和 OTV 的光 信號(hào)輸入到此一體化裝置中并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，一方面用作保護(hù)的計(jì)算判斷；另一方面 作為測量量，通過網(wǎng)絡(luò)送到主控室。從主控室通過網(wǎng)絡(luò)可將對(duì)被保護(hù)設(shè)備的操作控制命 1992 年天津大學(xué)提出了保護(hù)、 令送到此一體化裝置， 由此一體化裝置執(zhí)行斷路器的操作。 控制、測量、通信一體化問題，并研制了以 TMS320C25 數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為基礎(chǔ)的 一個(gè)保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化裝置。 智能化近年來，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等 在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已開始［7］。神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解的復(fù)雜的非線性問題， 應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可迎刃而解。 例如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過 渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤 動(dòng)或拒動(dòng)；如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了 各種情況，則在發(fā)生任何故障時(shí)都可正確判別。其它如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其 獨(dú)特的求解復(fù)雜問題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快。天津大 學(xué)從 1996 年起進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式繼電保護(hù)的研究，已取得初步成果［8］?？梢灶A(yù)見，人 工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。 三江學(xué)院 08 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 繼電保護(hù)整定計(jì)算 繼電保護(hù)整定計(jì)算的目的及基本任務(wù) 繼電保護(hù)整定計(jì)算的目的 繼電保護(hù)裝置與安全自動(dòng)裝置（以下簡稱繼電保護(hù)）屬于二次系統(tǒng)，但是，它是電 力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。它對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行起著極為重要的作用。特 別是在現(xiàn)代的超高壓，大容量的電力系統(tǒng)中，對(duì)繼電保護(hù)提出了更高的要求，重點(diǎn)是提 高其速動(dòng)性?？傊?，電力系統(tǒng)一時(shí)一刻地也不能離開繼電保護(hù)，沒有繼電保護(hù)的電力系 統(tǒng)是不能運(yùn)行的。繼電保護(hù)工作類別多種多樣，諸如設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試、安裝、運(yùn)行等 等。繼電保護(hù)整定計(jì)算是繼電保護(hù)工作中的一項(xiàng)重要工作。在電力生產(chǎn)運(yùn)行工作和電力 工程設(shè)計(jì)工作中，繼電保護(hù)整定計(jì)算是一項(xiàng)必不可少的內(nèi)容。不同的部門其整定計(jì)算的 目的是不同的。電力生產(chǎn)的運(yùn)行部門，例如電力系統(tǒng)的各級(jí)調(diào)度部門，其整定計(jì)算的目 的是對(duì)電力系統(tǒng)中已經(jīng)配置安裝好的各種繼電保護(hù)， 那找具體電力系統(tǒng)的參數(shù)和運(yùn)行要 求，通過計(jì)算分析給出所需的各項(xiàng)整定值，使全系統(tǒng)中各種繼電保護(hù)有機(jī)協(xié)調(diào)地布署， 正確地發(fā)揮作用。 電力工程的設(shè)計(jì)部門其整定計(jì)算的目的是按照所設(shè)計(jì)的電力系統(tǒng)進(jìn)行 計(jì)算分析，選擇和論證繼電保護(hù)的裝置及選型的正確性，并最后確定其技術(shù)規(guī)范等等， 正確圓滿地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。繼電保護(hù)是建立在電力系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的，它的構(gòu)成原則和作 用必須符合電力系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律；同時(shí)，繼電保護(hù)自身在電力系統(tǒng)中也構(gòu)成一個(gè)有嚴(yán)密 配合關(guān)系的整體，從而形成了繼電保護(hù)的系統(tǒng)性。因此，繼電保護(hù)的整定計(jì)算是一種系 統(tǒng)工程。 繼電保護(hù)整定計(jì)算的基本任務(wù) 繼電保護(hù)整定計(jì)算的基本任務(wù)，就是要對(duì)各種繼電保護(hù)給出整定值；而對(duì)電力系統(tǒng)中的 全部繼電保護(hù)來說，則需編制出一個(gè)整定方案。整定計(jì)算方案通?？砂措娏ο到y(tǒng)的電壓 等級(jí)或設(shè)備來編制，還可按繼電保護(hù)的功能劃分方案分別進(jìn)行。 各種繼電保護(hù)適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行變化的能力都是有限的， 因而繼電保護(hù)方案也不是一成 不變的。隨著電力系統(tǒng)運(yùn)行情況的變化（包括建設(shè)發(fā)展和運(yùn)行方式變化） ，當(dāng)超出預(yù)定 的適應(yīng)范圍時(shí)，就需要對(duì)全部或部分繼電保護(hù)重新進(jìn)行整定，以滿足新的運(yùn)行需要。 必須注意，任何一種保護(hù)裝置的性能都是有限的，即任何一種保護(hù)裝置對(duì)電力系統(tǒng)的適 應(yīng)能力都是有限的。當(dāng)電力系統(tǒng)的要求超出該種保護(hù)裝置所能承當(dāng)?shù)淖畲笞兓薅葧r(shí)， 該保護(hù)裝置便不能完成保護(hù)任務(wù)。 當(dāng)繼電保護(hù)的配置和選型均難以滿足電力系統(tǒng)的特殊需要時(shí)， 必須考慮暫時(shí)改變電力系 統(tǒng)的需要或采取某些臨時(shí)措施加以解決。 繼電保護(hù)整定計(jì)算既有自身的整定問題，又有繼電保護(hù)的配置與選型問題，還有電力系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行問題。因此，整定計(jì)算要綜合，辨證，統(tǒng)一的運(yùn)用。 整定計(jì)算的具體任務(wù)有以下幾點(diǎn)： （1）繪制電力系統(tǒng)接線圖。 （2）繪制電力系統(tǒng)阻抗圖。 （3）建立電力系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)表。 （4）建立電流、電壓互感器參數(shù)表。 （5）確定繼電保護(hù)整定需要滿足的電力系統(tǒng)規(guī)模及運(yùn)行方式變化限度。 13 姜 蘇 :線 路 繼 電 保 護(hù) 的 配 置 及 整 定 計(jì) 算 （6）電力系統(tǒng)各點(diǎn)短路計(jì)算結(jié)果列表。 （7）建立各種繼電保護(hù)整定計(jì)算表。 （8）按繼電保護(hù)功能分類，分別繪制出整定值。 （9）編寫整定方案報(bào)告書，著重說明整定原則、結(jié)果評(píng)價(jià)、存在的問題及采取的對(duì)策 等。 繼電保護(hù)整定計(jì)算的步驟如下: (1)按繼電保護(hù)功能分類擬定短路計(jì)算的運(yùn)行方式，選擇短路類型，選擇分支系數(shù)的計(jì) 算條件。 （2）進(jìn)行短路故障計(jì)算，錄取結(jié)果。 （3）按同一功能的保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算，選取整定值并做出定值圖。 （4）對(duì)整定結(jié)果分析比較，以選出最佳方案；最后應(yīng)歸納出存在的問題，并提出運(yùn)行 要求。 （5）畫出定值圖。 （6）編寫整定方案說明書，一般應(yīng)包括以下內(nèi)容： 1）方案編制時(shí)間、電力系統(tǒng)概況； 2）電力系統(tǒng)運(yùn)行方式選擇原則及變化限度； 3）主要的，特殊的整定原則； 4）方案存在的問題及對(duì)策； 5）繼電保護(hù)的運(yùn)行規(guī)定，如保護(hù)的停、投，改變定值、改變使用要求以及對(duì)運(yùn)行方式 的限制要求等； 6）方案的評(píng)價(jià)及改進(jìn)方向。 繼電保護(hù)整定計(jì)算用的運(yùn)行方式，是在電力系統(tǒng)確定完好運(yùn)行方式的基礎(chǔ)上，在不 影響繼電保護(hù)的保護(hù)效果的前提下， 為提高繼電保護(hù)對(duì)運(yùn)行方式變化的適應(yīng)能力而進(jìn)一 步選擇的，特別是有些問題主要是由繼電保護(hù)方面考慮決定的。例如，確定變壓器中性 點(diǎn)是否接地運(yùn)行，當(dāng)變壓器絕緣性能沒有特殊規(guī)定時(shí)，則應(yīng)以考慮改善零序電流保護(hù)性 能來決定。整定計(jì)算用的運(yùn)行方法選擇合理與否，不僅影響繼電保護(hù)的保護(hù)效果，也會(huì) 影響繼電保護(hù)配置和選型的正確性。主要由繼電保護(hù)方面考慮決定，整定計(jì)算用運(yùn)行方 式選擇與否影響： （1）繼電保護(hù)的效果。 （2）繼電保護(hù)配置和選型的正確性。 確定運(yùn)行方式變化的限度，即確定最大最小運(yùn)行方式，應(yīng)以滿足常見運(yùn)行方式為基 礎(chǔ)。在不影響保護(hù)效果的前提下，適當(dāng)加大變化范圍，一般原則如下： （1）考慮搶救和故障兩種狀態(tài)的重疊出現(xiàn)，但不考慮多種重疊。 (2)不考慮極少見的特殊方式。 線路運(yùn)行變化限度的選擇： （1）一個(gè)廠、站母線上有多條線路，應(yīng)考慮一條線路檢修，另一條線路又故障的方式。 （2）雙回線不考慮同時(shí)停用。 （3）相隔一個(gè)廠、站的線路可考慮與上述（1）的條件重疊。 流過保護(hù)的最大、最小短路電流計(jì)算方式的選擇 （1）相間保護(hù)： 三江學(xué)院 08 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 對(duì)單側(cè)電源輻射型網(wǎng)絡(luò)，最大短路電流出現(xiàn)在最大運(yùn)行方式下，即選擇所有機(jī)組、 變壓器、線路全部投入運(yùn)行的方式。 而在最小短路電流出現(xiàn)在最小運(yùn)行方式下， 對(duì)于雙側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)，一般（取Z1=Z2）與對(duì)側(cè)電源的運(yùn)行變化無關(guān)，可按單側(cè)電 源的方法選擇。 對(duì)于環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，最大短路電流應(yīng)選開環(huán)運(yùn)行方式，開環(huán)點(diǎn)應(yīng)選在所整定保護(hù)線路 的相鄰下一級(jí)線路上。而最小短路電流應(yīng)選閉型運(yùn)行方式。同時(shí)，合理停用該保護(hù)背后 的機(jī)組，變壓器及線路。 （2）零序電流保護(hù)： 對(duì)于單側(cè)電源的輻射網(wǎng)絡(luò)，選擇方法參照（1） ，但要注意變壓器接地點(diǎn)的變化。 對(duì)于雙側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)及環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，選擇方法同樣參照（1） ，其重點(diǎn)也是考慮變壓器接地 點(diǎn)的變化。 選取流過保護(hù)最大負(fù)荷電流的方法： 考慮各種運(yùn)行方式變化時(shí)出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流考慮到以下的運(yùn)行變化： 備用電源自投引起的負(fù)荷增加 ②并聯(lián)運(yùn)行線路的減少，負(fù)荷轉(zhuǎn)移 ③環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)的開環(huán)運(yùn)行，負(fù)荷轉(zhuǎn)移 ④對(duì)于雙側(cè)電源的線路，當(dāng)一側(cè)電源突然切除發(fā)電機(jī)，引起另一側(cè)負(fù)荷增加。 （3）過電流保護(hù)：過電流保護(hù)反應(yīng)短路的基本特征，即反應(yīng)電流突然增大，母線電壓 突然降低。過流保護(hù)一般由瞬時(shí)段、定時(shí)段組成，構(gòu)成三段式保護(hù)階梯特性。三段式電 流保護(hù)一般用于 110kV 及以下電壓等級(jí)的單電源出線， 對(duì)于雙電源輻射線路可以加方向 元件組成帶方向閉鎖的各段保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變換比較大時(shí)，線路電流變換的 I、 II 段可能在保護(hù)區(qū)和靈敏度方面不滿足要求。 考慮到線路上發(fā)生短路故障時(shí)， 母線電壓 的變化一般比流過保護(hù)的短路電流的變化大，為此，可以采用電流電壓聯(lián)鎖保護(hù)。 整定配合的基本原則： 電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)是按斷路器配置裝設(shè)的， 因此繼電保護(hù)必須按斷路器分級(jí)進(jìn) 行整定。 斷路器的分級(jí)是按保護(hù)的正方向來劃分的，要求按保護(hù)的正方向各相鄰的上，下級(jí) 保護(hù)之間實(shí)現(xiàn)配合協(xié)調(diào)，以達(dá)選擇性的目的（整定配合總原則） 。 在繼電保護(hù)整定計(jì)算時(shí)， 應(yīng)按該保護(hù)在電力系統(tǒng)運(yùn)行全過程中均能正確工作來設(shè)定 整定計(jì)算的條件。 當(dāng)保護(hù)裝置已經(jīng)具有防止某種運(yùn)行狀態(tài)下誤動(dòng)作的功能時(shí)， 則整