繼電保護畢業(yè)論文目 錄引言1第一章 緒論21.1 電力系統(tǒng)繼電保護概論21.2 對繼電保護動作的基本要求21.3 繼電保護的構成與分類31.4 微機繼電保護的特點3第二章 220KV電網(wǎng)元件參數(shù)的計算42.1 設計原則和一般規(guī)定42.2 220KV電網(wǎng)元件參數(shù)計算原則42.3 發(fā)電機參數(shù)的計算52.4 變壓器參數(shù)的計算62.5 輸電線路參數(shù)的計算9第三章 輸電線路上TA、TV及中性點接地的選擇103.1 輸電線路上T A、TV變比的選擇103.2 變壓器中性點接地方式的選擇12第四章 短路電流的計算134.1 電力系統(tǒng)短路計算的主要目的134.2 運行方式確定的原則144.3 網(wǎng)絡等效圖的化簡144.4 關于相間距離保護的短路計算154.5 關于零序電流保護的短路計算19第五章 電力網(wǎng)光纖差動保護選擇與整定計算325.1 光纖差動保護概述325.2 CSC-103A/103B微機繼電保護裝置的介紹335.2.1 CSC-103A/103B 數(shù)字式超高壓線路保護裝置的應用335.3 CSC-103B縱聯(lián)電流保護的整定365.4 PSL603（G）微機繼電保護裝置的介紹395.4.1 PSL603（G）數(shù)字式超高壓線路保護裝置的應用395.4.2 保護功能說明40第六章 相間距離保護整定計算456.1 概述456.2 相間距離保護裝置整定值配合的原則466.3 距離保護裝置阻抗繼電器的接線方式和整定阻抗476.4 相間距離保護的整定計算476.4.1 1號斷路器相間距離保護的整定計算476.4.2 2號、7號和8號斷路器相間距離保護的整定計算496.5 距離保護的評價及應用范圍50第七章 電力網(wǎng)零序繼電保護方式選擇與整定計算517.1 電力網(wǎng)零序繼電保護方式選擇517.1.1 零序電流保護的特點517.1.2 110220kv中性點直接接地電網(wǎng)中線路零序繼電保護的配置原則517.1.3 接地短路計算的運行方式選擇517.1.4 最大分支系數(shù)的運行方式和短路點位置的選擇517.2 電力網(wǎng)零序繼電保護的整定計算527.2.1 1號斷路器零序電流保護的整定計算527.2.2 2號、7號和8號斷路器零序電流保護的整定計算547.2.3 零序電流保護整定配合的其他問題547.3 零序電流保護的評價及使用范圍55第八章 自動重合閘568.1 自動重合閘的基本概述568.1.1 概述568.1.2 自動重合閘的配置原則568.2 自動重合閘的基本要求56結論59參考文獻60謝辭60引 言本文研究的是關于220KV電網(wǎng)繼電保護。通過本次設計掌握和鞏固電力系統(tǒng)繼電保護的相關專業(yè)理論知識，熟悉電力系統(tǒng)繼電保護的設計步驟和設計技能，根據(jù)技術規(guī)范，選擇和論證繼電保護的配置選型的正確性并培養(yǎng)自己在實踐工程中的應用能力、創(chuàng)新能力和獨立工作能力。本次設計是根據(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。此次設計的主要內容是220KV電網(wǎng)繼電保護的配置和整定，設計內容包括：第一章 概論；第二章 計算系統(tǒng)中各元件的主要參數(shù)；第三章 輸電線路上TA、TV變比的選擇及中性點接地的選擇；第四章 電力網(wǎng)短路電流的計算；第五章 電力網(wǎng)光纖差動保護選擇與整定計算；第六章 電力網(wǎng)相間距離繼電保護方式選擇與整定計算；第七章 電力網(wǎng)零序繼電保護方式選擇與整定計算；第八章 自動重合閘的選擇。由于各種繼電保護適應電力系統(tǒng)運行變化的能力都是有限的，因而，對于繼電保護整定方案的配合不同會有不同的保護效果，如何確定一個最佳的整定方案，將是從事繼電保護工作的工程技術人員的研究課題?？傊^電保護既有自身的整定技巧問題，又有繼電保護配置與選型的問題，還有電力系統(tǒng)的結構和運行問題。尤其，對于本文中220KV高壓線路分相電流差動保護投運前的現(xiàn)場試驗，一直是困擾技術人員的一個問題，由于線路兩端距離的限制，現(xiàn)場試驗不能像試驗室那樣方便。另外，光纖保護在長距離和超高壓輸電線路上的應用還有一定的局限性，在施工和管理應用上仍存在不足，但是從長遠看，隨著光纖網(wǎng)絡的逐步完善、施工工藝和保護產品技術的不斷提高，光纖保護將占據(jù)線路保護的主導地位。第一章 緒論1.1 電力系統(tǒng)繼電保護概論由于電力系統(tǒng)是一個整體，電能的生產、傳輸、分配和使用是同時實現(xiàn)的，各設備之間都有電或磁的聯(lián)系。因此，當某一設備或線路發(fā)生短路故障時，在瞬間就會影響到整個電力系統(tǒng)的其它部分，為此要求切除故障設備或輸電線路的時間必須很短，通常切除故障的時間小到十分之幾秒到百分之幾秒。只有借助于裝設在每個電氣設備或線路上的自動裝置，即繼電保護，才能實現(xiàn)。因此，繼電保護的基本任務有：（1） 當電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時，繼電保護能自動地、迅速地和有選擇性地動作，使斷路器跳閘，將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，并使系統(tǒng)無故障的部分迅速恢復正常運行，使故障的設備或線路免于繼續(xù)遭受破壞。（2） 當電氣設備出現(xiàn)不正常運行情況時，根據(jù)不正常運行情況的種類和設備運行維護條件，繼電保護裝置則發(fā)出信號，以便由值班人員及時處理或由裝置自動進行調整。1.2 對繼電保護動作的基本要求繼電保護裝置為了完成它的任務，必須在技術上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。(1) 選擇性 所謂繼電保護裝置動作的選擇性就是指當電力系統(tǒng)中的設備或線路發(fā)生短路時，其繼電保護僅將故障的設備或線路從電力系統(tǒng)中切除，當故障設備或線路的保護或斷路器拒絕動作時，應由相鄰設備或線路的保護裝置將故障切除。(2) 速動性所謂速動性就是指繼電保護裝置應能盡快地切除故障,對提高電力系統(tǒng)運行的可靠性具有重大的意義。(3) 靈敏性所謂繼電保護裝置的靈敏性是指電氣設備或線路在被保護范圍內發(fā)生短路故障或不正常運行情況時，保護裝置的反映能力。(4) 可靠性所謂保護裝置的可靠性是指在保護范圍內發(fā)生的故障該保護應該動作時，不應該由于它本身的缺陷而拒絕動作；而在不屬于它動作的任何情況下，則應該可靠不動作。1.3 繼電保護的構成繼電保護裝置可視為由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分等組成，如圖1-1所示，各部分功能如下:圖1-1 模擬型繼電保護裝置原理框圖（1）測量部分測量部分是測量從被保護對象輸入的有關電氣量，并與已給定的整定值進行比較，根據(jù)比較的結果，判斷保護是否應該啟動的部件。（2）邏輯部分邏輯部分是根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護裝置按一定的布爾邏輯及時序邏輯關系工作，最后確定是否應該使斷路器跳閘或發(fā)出信號，并將有關命令傳給執(zhí)行部分的部件。（3）執(zhí)行部分執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分傳送的信號，最后完成保護裝置所擔負的對外操作的任務的部件。如檢測到故障時，發(fā)出動作信號驅動斷路器跳閘；在不正常運行時發(fā)出告警信號；在正常運行時，不產生動作信號。1.4 微機繼電保護的特點(1) 維護調試方便微機保護的硬件是一臺計算機，各種復雜的功能是由相應的軟件來實現(xiàn)的。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。(2) 可靠性高計算機在程序指揮下，有極強的綜合分析和判斷能力，因而它可以實現(xiàn)常規(guī)保護很難辦到的自動糾錯。另外，它有自診斷能力，能夠自動檢測出本身硬件的異常部分，配合多重化可以有效地防止拒動，因此可靠性很高。(3) 易于獲得附加功能應用微型計算機后，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。(4) 靈活性大由于計算機保護的特性主要由軟件決定，因此，只要改變軟件就可以改變保護的特性和功能，從而可靈活地適應電力系統(tǒng)運行方式的變化。(5) 保護性能得到很好改善由于計算機的應用，使很多原有形式的繼電保護中存在的技術問題，可找到新的解決辦法。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。第二章 220KV電網(wǎng)元件參數(shù)的計算2.1 設計原則和一般規(guī)定電網(wǎng)繼電保護和安全自動裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，對保證電力系統(tǒng)的正常運行，防止事故發(fā)生或擴大起了重要作用。應根據(jù)審定的電力系統(tǒng)設計（二次部分）原則或審定的系統(tǒng)接線及要求進行電網(wǎng)繼電保護和安全自動裝置設計，設計應滿足繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程（SDJ6-83）、110220kV電網(wǎng)繼電保護與安全自動裝置運行條例等有關專業(yè)技術規(guī)程的要求。繼電保護和安全自動裝置由于本身的特點和重要性，要求采用成熟的特別是符合我國電網(wǎng)要求的有運行經(jīng)驗的技術。電網(wǎng)繼電保護和安全自動裝置應符合可靠性、安全性、靈敏性、速動性的要求。要結合具體條件和要求，從裝置的選型、配置、整定、實驗等方面采取綜合措施，突出重點，統(tǒng)籌兼顧，妥善處理，以達到保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行的目的。2.2 220KV電網(wǎng)元件參數(shù)計算原則1標幺值的概念（1）參數(shù)計算需要用到標幺值或有名值，因此做下述簡介。在標幺制中，單個物理量均用標幺值來表示，標幺值的定義如下：標幺值=實際有名值（任意單位）/基準值（與有名值同單位）當選定電壓、電流、阻抗和功率的基準值分別為UB、IB、ZB和SB時,相應的標幺值為：U*=U/UB （2-1）I*=I/IB （2-2）Z*=Z/ZB （2-3）S*=S/SB （2-4）使用標幺值,首先必須選定基準值。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，但四個基準值只能任選兩個，其余兩個則由上述關系式?jīng)Q定。至于先選定哪兩個基準值，原則上沒有限制,但習慣上多選定UB 和SB。這樣電力系統(tǒng)主要涉及三相短路的IB、ZB, 可得: IU （2-5）UUB （2-6）U和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。通常UB多選為額定電壓或平均額定電壓，B可選系統(tǒng)的或某發(fā)電機的總功率；有時也可取一整數(shù)，如100、1000MVA等。（2）標幺值的歸算本網(wǎng)絡采用近似計算法近似計算：標幺值計算的近似歸算是用平均額定電壓計算。標幺值的近似計算可以就在各電壓級用選定的功率基準值和各平均額定電壓作為電壓基準來進行。結合本網(wǎng)絡選取基準值：SB=1000MVA ； UB=230KV； 2.3 發(fā)電機參數(shù)的計算發(fā)電機的電抗有名值： （2-7）發(fā)電機的電抗標幺值： （2-8）式中： 發(fā)電機次暫態(tài)電抗; 發(fā)電機的額定電壓; 基準電壓230kv; 基準容量1000MVA; 發(fā)電機額定容量235.294MVA.已知： PN = 200MW UN =15.8 KV = 0.85 =0.1444 則： SN = = 235.294 MVA = = =0.614 = = =32.46（） 表2-1 發(fā)電機參數(shù)結果發(fā)電機編號容 量（MW）功 率因 數(shù)出口電壓（KV）電 抗有名值電 抗標幺值1#2000.8515.80.144432.460.6142#2000.8515.80.144432.460.6142.4 變壓器參數(shù)的計算(1) 雙繞組變壓器參數(shù)計算公式：雙繞組變壓器電抗有名值： （2-9）雙繞組變壓器電抗標幺值： （2-10）式中： 變壓器短路電壓百分值; 發(fā)電機的額定電壓; 基準電壓230kv;基準容量1000MVA; 變壓器額定容量.(2) 三繞組變壓器參數(shù)的計算公式1）各繞組短路電壓百分值UK1（%）=Ud（%）+Ud（%）-Ud（%） （2-11）UK2（%）=Ud（%）+Ud（%）-Ud（%） （2-12）UK3（%）=Ud（%）+Ud（%）-Ud（%） （2-13）式中：Ud（%）、Ud（%）、 Ud（%）分別為高壓與中壓，高壓與低壓，中壓與低壓之間的短路電壓百分值。2）各繞組的電抗有名值:XT1 = （2-14）XT2 = （2-15）XT3 = （2-16）各繞組的電抗標幺值: XT1* = （2-17） XT2* = （2-18） XT3* = （2-19）式中： SB 基準容量1000MVA； SN 變壓器額定容量; 發(fā)電機的額定電壓; 基準電壓230kv.(3) 大同廠變壓器參數(shù)計算：已知： SN = 240MW =14.12 則： (4) 西萬莊變壓器參數(shù)計算：已知: SN = 240MW =11.50 =7.60 =23.70 則: 各繞組的阻抗百分值為：UK1% = （+-） = （ 11.50 + 23.7 - 7.60 ） = 13.8UK2% = （+-） = （ 7.60 + 11.50 23.70 ） = 2.3UK1% = （+-） = （ 23.70 + 7.60 11.50 ） = 9.9XT1* = = = 0.575XT2* = = =0.096XT3* = = = 0.412對于高碑店變壓器參數(shù)計算原則與2.4(4)相同，計算結果如表2-2所示:表2-2 各變壓器參數(shù)計算結果變壓器編號容量（MVA）繞組型式短路電壓百分值Uk（%）等值電抗標幺值T1240雙相雙繞組14.12%0.588T2240雙相雙繞組14.12%0.588T3240三相三繞組Ud（%）= 11.50 %Ud（%）= 7.60 %Ud（%）= 23.70 %0.57500.412T490三相三繞組Ud（%）= 14.07 %Ud（%）= 7.65 %Ud（%）=23.73 %1.67500.962T590三相三繞組Ud（%）= 14.07 %Ud（%）= 7.65 %Ud（%）=23.73 %1.67500.962說明： 對普通（非自耦）三繞組變壓器，按如上方法求得的三個電抗中，有一個可能是負值，這是由于這種變壓器的三個繞組中，必有一個在結構上處于其它兩個繞組之間，而這個處于居中位置的繞組與位于它兩側兩個繞組間的兩個漏抗之和又小于該兩繞組相互間的漏抗。例如，中壓繞組居中，且有Ud（%）+ Ud（%） Ud（%） 的關系。因此，這種等值電抗為負值的現(xiàn)象并不真正表示該繞組有容性漏抗。普通三繞組變壓器出現(xiàn)這種現(xiàn)并不少見，但因這一負值電抗的絕對值往往很小，在近似計算中常取其為零。2.5 輸電線路參數(shù)的計算(1) 輸電線路參數(shù)計算公式 線路零序阻抗為: Z0 = 3Z1 （2-20） 負序阻抗為: Z2 = Z1 （2-21）線路阻抗有名值的計算： 正、負序阻抗: Z1 = Z2 = (+j)L （2-22） 零序阻抗: Z0 = 3Z1 （2-23）線路阻抗標幺值的計算：正、負序阻抗: Z1* = Z2* =（+j)L （2-24） 零序阻抗: Z0* = 3Z1* （2-25）式中： 每公里線路正序電阻值/KM; 每公里線路正序電抗值/KM; L 線路長度 KM; SB 基準容量 1000 MVA; UB 基準電壓 230 KV. (2) 大同神頭線（AB段）有名值：ZAB1= RAB1+ jXAB1= (R1+ jX1 ) LAB=(0.0785+j0.4)80=6.28+j32= 32.610 ZAB2 =ZAB1 =6.28+j32= 32.610 ZAB0= RAB0+ jXAB0=3 ZAB1 = 3(6.28+j32)=18.84+j96=97.830 標幺值：ZAB1*= ZAB1/ ZB =(6.28+j32) /52.9 =0.119 +j0.605=0.617 ZAB2* =ZAB1* =0.119 +j0.605=0.617ZAB0*= RAB0*+ jXAB0*=3 ZAB1*=3(0.119 +j0.605)=0.357+j1.815=1.851對于其它線路：大同西萬莊線（BC段），神頭西萬莊線（AC段），神頭南郊線（AD段），南郊高碑店線（DE段），高碑店房山線（EF段），房山天津線回（FG段），房山天津線回（FG段）的計算原則與2.5(2)相同，計算結果如表2-3所示：表2-3 線路參數(shù)計算結果線路名稱型號長度/Km正、負序阻抗（標幺值）正、負序阻抗（有名值）零序阻抗（標幺值）零序阻抗（有名值）大神(AB段）LGJQ-400800.119+j0.6056.28+j320.357+j1.81518.84+j96大西(BC段）LGJQ-2240230.034+j0.1391.806+j7.360.102+j0.4175.418+j22.08神西(AC段）LGJQ-300500.074+j0.3783.925+j200.222+j1.13411.775+j60神南(AD段）LGJQ-4001000.148+j0.7567.85+j400.444+j2.26823.55+j120南高(DE段）LGJQ-2300790.117+j0.4786.202+j25.280.351+j1.43418.606+j75.84房高(EF段）LGJQ-2240510.076+j0.3094.004+j16.320.228+j0.92712.012+j48.96房天1(FG段）LGJQ-23001200.178+j0.7269.42+j38.40.534+j2.17828.26+j115.2房天2(FG段）LGJQ-23001200.178+j0.7269.42+j38.40.534+j2.17828.26+j115.2第三章 輸電線路上TA、TV及中性點接地的選擇3.1 輸電線路上T A、TV變比的選擇(1) TA的配置原則型號：電流互感器的型號應根據(jù)作用環(huán)境條件與產品情況選擇。一次電壓：Ug=UnUg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.一次回路電流：I1nIgmaxIgmax電流互感器安裝處一次回路最大電流;I1n電流互感器一次側額定電流.準確等級：用于保護裝置為0.5級，用于儀表可適當提高。 二次負荷：S2SnS2電流互感器二次負荷;Sn電流互感器額定負荷.輸電線路上CT的選擇： 根據(jù)最大極限電流來選擇。(2) TA變比及型號的選擇 TA二次側的電流為5A1) 對大神線而言其最大工作電流為:Igmax = = 628A所以線路AB上TA變比選為1200/5。對于大西線，神西線，神南線，南高線，房高線同3.1(2)的選擇原則及結果相同，TA變比均為：1200/5，由發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料查的型號為LCW220型 其中， L電流互感器； C瓷絕緣； W戶外式。2) 對房天1線及房天2線而言其最大工作電流均為:Igmax = = 125A所以線路DE上TA變比選為600/5, 由發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料查的型號為LCLWD2220型。其中， L電流互感器； C瓷絕緣； L（第三個字母）電纜型 ；W戶外式； D2差動保護用。(3) TV的配置原則型式：電壓互感器的型式應根據(jù)使用條件選擇，在需要檢查與監(jiān)視一次回路單相接地時，應選用三相五柱式電壓互感器或具有三繞組的單相互感器組。一次電壓的波動范圍：1.1UnU10.9Un二次電壓：100V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。二次負荷：S2Sn(4)TV變比及型號的選擇線路電壓均為220KV,由發(fā)電廠電氣部分課設參考資料查得變比為 , 型號為YDR220; Y電壓互感器；D單相; R電容式。表3-1 TA、TV選擇結果線路名稱長度（km）最大工作電流（A）TA變比TV變比大神(AB段）806281200/5大西(BC段）237531200/5神西(AC段）506281200/5神南(AD段）10011301200/5南高(DE段）7910001200/5房高(EF段）515001200/5房天1(FG段）120125600/5房天2(FG段）120125600/53.2 變壓器中性點接地方式的選擇通常，變壓器中性接地位置和數(shù)目按如下兩個原則考慮：一是使零序電流保護裝置在系統(tǒng)的各種運行方式下保護范圍基本保持不變，且具有足夠的靈敏度和可靠性；二是不使變壓器承受危險的過電壓。為此，應使變壓器中性點接地數(shù)目和位置盡可能保持不變。(1) 變壓器中性點接地的位置和數(shù)目的具體選擇原則1）對單電源系統(tǒng)，線路末端變電站的變壓器一般不應接地，以提高保護的靈敏度和簡化保護線路；對多電源系統(tǒng)，要求每個電源點都有一個中性點接地，以防止接地短路的過電壓對變壓器產生危害。2）電源端的變電所只有一臺變壓器時，其變壓器的中性點應直接接地；變電所有兩臺及以上變壓器時，應只將一臺變壓器中性點直接接地運行，當該變壓器停運時，再將另一臺中性點不接地的變壓器改為中性點直接接地運行。若由于某些原因，變電所正常情況下必須有二臺變壓器中性點直接接地運行，則當其中一臺中性點直接接地變壓器停運時，應將第三臺變壓器改為中性點直接接地運行。3）雙母線運行的變電所有三臺及以上變壓器時，應按兩臺變壓器中性點直接接地的方式運行，并把他們分別接于不同的母線上。當其中一臺中性點直接接地的變壓器停運時，應將另一臺中性點不接地的變壓器改為中性點直接接地運行；低電壓側無電源的變壓器中性點應不接地運行,以提高保護的靈敏度和簡化保護接線。4）對于其他由于特殊原因不滿足上述規(guī)定者，應按特殊情況臨時處理。例如，可采用改變保護定值、停運保護或增加變壓器接地運行臺數(shù)等方法進行處理，以保證保護和系統(tǒng)的正常運行。根據(jù)變壓器的臺數(shù)和接地點的分布原則，結合該系統(tǒng)的具體情況，中性點接地的選擇結果如下： 大同發(fā)電廠A的兩臺為T1、T2；西萬莊變電站C端的一臺為T3；高碑店變電站E端的兩臺為T4、T5。T1接地； T2不接地； T3接地； T4接地； T5不接地。第 四 章 短路電流的計算4.1 電力系統(tǒng)短路計算的主要目的(1)電力系統(tǒng)短路計算的主要目的是: 1) 在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否要采取限制短路電流的措施時,需進行短路計算。2) 在選擇電氣設備在正常運行和故障情況下都能安全可靠的工作，同時又力求節(jié)省投資,這需要全面地進行短路計算。3) 在選擇繼電保護裝置和進行整定計算時，需進行各種短路電流計算，依次據(jù)短路電流的大小及特性，來確定保護裝置的型號及整定值。(2)短路計算的假定條件 本設計短路電流計算采用以下假定條件及原則： 1) 故障前為空載, 即負荷略去不計,只計算短路電流的故障分量。 2) 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 3) 故障前所有接點的電壓均等于平均額定電壓, 其標幺值為1. 4) 不考慮短路點的電弧阻抗和勵磁電流.在本次設計中所有線路和元件的電阻都略去不計。4.2 運行方式確定的原則計算短路電流時，運行方式的確定非常重要，因為它關系到所選的保護是否經(jīng)濟合理、簡單可靠以及是否能滿足靈敏度要求等一系列問題。保護的運行方式是以通過保護裝置的短路電流的大小來區(qū)分的。(1)最大運行方式根據(jù)系統(tǒng)最大負荷的需要，電力系統(tǒng)中的發(fā)電設備都投入運行（或大部分投入運行）以及選定的接地中性點全部接地的系統(tǒng)運行方式稱為最大運行方式。對繼電保護來說，是短路時通過保護的短路電流最大的運行方式。(2)最小運行方式根據(jù)系統(tǒng)最小負荷，投入與之相適應的發(fā)電設備且系統(tǒng)中性點只有少部分接地的運行方式稱為最小運行方式。對繼電保護來說，是短路時通過保護的短路電流最小的運行方式。表4-1 系統(tǒng)運行方式的結果斷路器編號運行方式系 統(tǒng) 運 行 情 況1QF最大開機容量最大，線路BC斷開，系統(tǒng)S最大最小開機容量最小，閉環(huán)運行，系統(tǒng)S最小2QF最大開機容量最大，線路AC斷開，系統(tǒng)S最大最小開機容量最小，閉環(huán)運行，系統(tǒng)S最小7QF最大開機容量最大，閉環(huán)運行，系統(tǒng)S最大最小開機容量最小，閉環(huán)運行，系統(tǒng)S最小8QF最大開機容量最大，閉環(huán)運行，系統(tǒng)S最大最小開機容量最小，閉環(huán)運行，系統(tǒng)S最小4.3 網(wǎng)絡等效圖的化簡(1)正序等效圖圖4-1 正序等效網(wǎng)絡圖(2)零序等效圖圖4-2 零序等效網(wǎng)絡圖4.4 關于相間距離保護的短路計算(1)對1QF而言:1) 最小分支系數(shù)Kb,min的計算運行方式:開機容量最小,AC斷線,系統(tǒng)1-6最大運行方式,雙回線.網(wǎng)絡等效圖如下所示:圖4-3 關于最小分支系數(shù)Kb,min等效網(wǎng)絡圖化簡得:圖4-4 關于最小分支系數(shù)Kb,min等效網(wǎng)絡化簡圖 2) 最大分支系數(shù)Kb,max的計算運行方式:開機容量最大,閉環(huán),系統(tǒng)1-6最小運行方式,單回線.網(wǎng)絡等效圖如下所示:圖4-5 關于最大分支系數(shù)Kb,max等效網(wǎng)絡圖 圖4-6 關于最大分支系數(shù)Kb,max等效網(wǎng)絡化簡圖(1) 圖4-7 關于最大分支系數(shù)Kb,max等效網(wǎng)絡化簡圖(2) 對2QF，7QF和8QF最大和最小分支系數(shù)的計算原理同4.4(1)相同，計算結果如表4-2所示。表4-2 相間距離保護中分支系數(shù)的計算結果序號短路位置系統(tǒng)運行方式分支系數(shù)1距6QF85%處開機容量最小，線路AC斷開，系統(tǒng)1-6最大，雙回線。Kb，min=1.699（1QF）2C母線處短路開機容量最大，閉環(huán)，系統(tǒng)1-6最小，單回線。Kb，max=2.176（1QF）3距3QF85%處開機容量最大，線路BC斷開，系統(tǒng)1-6最小，單回線。Kb，min=6.132（2QF）4D母線處短路開機容量最小，閉環(huán)，系統(tǒng)1-6最大，雙回線。Kb，max=10.74（2QF）5距9QF85%處開機容量最大，閉環(huán)，系統(tǒng)2最小，系統(tǒng)1、3最大，單回線。Kb，min=2.865（7QF）6D母線處短路開機容量最大，AC斷線，系統(tǒng)2最大，系統(tǒng)1、3最小，雙回線。Kb，max=2.950（7QF）7距3QF85%處開機容量最小，線路AB斷開，系統(tǒng)2、4、5、6最大，系統(tǒng)1最小, 雙回線。Kb，max=4.607（8QF）8B母線處短路開機容量最大，線路BC斷開，系統(tǒng)1、3最大，系統(tǒng)2、4、5、6最小，單回線。Kb，max=4.978（8QF）4.5 關于零序電流保護的短路計算(1) 零序電流的計算1）B母線短路時流經(jīng)1號斷路器的最大零序電流正序網(wǎng)：圖4-8 B母線短路時的等效正序網(wǎng)圖4-9 B母線短路時的等效正序化簡網(wǎng)（1）圖4-10 B母線短路時的等效正序化簡網(wǎng)（2） 零序網(wǎng)：圖4-11 B母線短路時的等效零序網(wǎng)圖4-12 B母線短路時的等效零序化簡網(wǎng) ，所以采用單相接地的零序電流： 流過保護1QF的最大零序電流為： （KA）2）對于：A母線短路時流經(jīng)2號斷路器的最大零序電流；D母線短路時流經(jīng)7號斷路器的最大零序電流；A母線短路時流經(jīng)8號斷路器的最大零序電流的計算原理與4.5(1)相同，計算結果如表4-3。表4-3 母線處短路時流過保護的最大零序電流序號短路位置系統(tǒng)運行方式故障類型流過保護的最大零序電流（KA）1B母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路1QF：1.4842A母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路2QF：1.3353C母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路3QF：3.5564A母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路4QF：2.3145B母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路5QF：3.2746C母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小兩相接地短路6QF：2.6887D母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路7QF：1.4358A母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路8QF：1.1779E母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路9QF：0.541(2) 零序電流的計算1）在距1號斷路器15%處短路時流經(jīng)1號斷路器的最小零序電流正序網(wǎng)：圖4-13 距1號斷路器15%處短路時的等效正序網(wǎng)圖4-14 距1號斷路器15%處短路時的等效正序化簡網(wǎng)(1)圖4-15 距1號斷路器15%處短路時的等效正序化簡網(wǎng)(2)零序網(wǎng)：圖4-16 距1號斷路器15%處短路時的等效零序網(wǎng)圖4-17 距1號斷路器15%處短路時的等效零序化簡網(wǎng)(1)圖4-18 距1號斷路器15%處短路時的等效零序網(wǎng)(2) ，所以采用兩相接地的零序電流： 流過保護1QF的最小零序電流為： （KA）2）對于: 在距2號斷路器15%處短路時流經(jīng)2號斷路器的最小零序電流；在距7號斷路器15%處短路時流經(jīng)7號斷路器的最小零序電流；在距8號斷路器15%處短路時流經(jīng)8號斷路器的最小零序電流的計算原理與4.5（2）相同,計算結果如表4-4所示。3）B母線短路時流經(jīng)1號斷路器的最小零序電流正序網(wǎng)：圖4-19 B母線短路時的等效正序網(wǎng)圖4-20 B母線短路時的等效正序化簡網(wǎng)零序網(wǎng)：圖4-21 B母線短路時的等效零序網(wǎng)圖4-22 B母線短路時的等效零序化簡網(wǎng) ，所以采用單相接地的零序電流：流過的電流:（KA）流過的電流: （KA） 流過保護1QF的最小零序電流為： （KA）4）對于：A母線短路時流經(jīng)2號斷路器的最小零序電流；A母線短路時流經(jīng)8號斷路器的最小零序電流；D母線短路時流經(jīng)7號斷路器的最小零序電流；D母線短路時流經(jīng)2號斷路器的最小零序電流；C母線短路時流經(jīng)1號斷路器的最小零序電流；E母線短路時流經(jīng)7號斷路器的最小零序電流；B母線短路時流經(jīng)8號斷路器的最小零序電流的計算原理與4.5(3)相同,計算結果如表4-4所示。表4-4 各種形式短路時流過保護的最小零序電流序號短路位置系統(tǒng)運行方式故障類型流過保護的最小零序電流（KA）1距1號斷路器15%處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路1QF：5.2312B母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大單相接地短路1QF：1.0493C母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大單相接地短路1QF：0.4904距2號斷路器15%處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路2QF：4.0415A母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路2QF：1.0116D母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路2QF：0.0957C母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大單相接地短路3QF：1.5668距7號斷路器15%處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路7QF：5.1189D母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路7QF：1.03110E母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路7QF：0.33911距8號斷路器15%處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路8QF：3.48012A母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路8QF：1.43513B母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路8QF：0.172(3) 最大三相短路電路的計算1）B母線短路時流經(jīng)1號斷路器的最大三相短路電路的計算: 等效網(wǎng)絡圖：圖4-23 B母線短路時的等效網(wǎng)絡圖圖4-24 B母線短路時的等效化簡圖(1)圖4-25 B母線短路時的等效化簡圖(2) 流過保護1QF的最大三相短路電路的計算為：2）對于: A母線短路時流經(jīng)2號斷路器的最大三相短路電路的計算； D母線短路時流經(jīng)7號斷路器的最大三相短路電路的計算； A母線短路時流經(jīng)8號斷路器的最大三相短路電路的計算原理與4.5（3）相同,計算結果如表4-5所示。表4-5 最大三相短路電流序號短路位置系統(tǒng)運行方式故障類型流過保護的最大三相短路電流（KA）1B母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小三相短路1QF：3.0542A母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小三相短路2QF：2.2863D母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小三相短路7QF：2.5884A母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小三相短路8QF：2.324(4) 零序保護中最小分支系數(shù)Kb,min的計算1）對1QF而言： 最小分支系數(shù)Kb,min的計算運行方式：開機容量最小，系統(tǒng)1-6最大運行方式，AC斷線。網(wǎng)絡圖：圖4-26 關于最小分支系數(shù)Kb,min等效網(wǎng)絡圖圖4-27 關于最小分支系數(shù)Kb,min的等效網(wǎng)絡化簡圖2）對2QF，7QF和8QF最小分支系數(shù)的計算原理同4.5（4）相同，計算結果如表5-4所示。表4-6 零序電流保護中最小分支系數(shù)的計算結果序號短路位置系統(tǒng)運行方式分支系數(shù)1距6QF15%處開機容量最小，線路AC斷開，系統(tǒng)1-6最大，雙回線。Kb，min=4.556 （1QF）2距3QF 15%處開機容量最大，線路BC斷開，系統(tǒng)1-6最小，單回線。Kb，min=9.707 （2QF）3距9QF15%處開機容量最大，閉環(huán)，系統(tǒng)2最小，系統(tǒng)1.3最大，單回線。Kb，min=4.642 （7QF）4距3QF15%處開機容量最小，線路AB斷開，系統(tǒng)2.4.5.6最大，系統(tǒng)1最小, 雙回線。Kb，min=7.807 （8QF）第五章 電力網(wǎng)光纖差動保護選擇與整定計算5.1 光纖差動保護概述高壓線路分相電流差動保護是以比較線路兩側的電流量的原理構成的，其不受負荷電流的影響，不反應系統(tǒng)振蕩，具有良好的選擇性，能快速切除全線故障，一般情況下也具有較高的靈敏度。隨著計算機保護技術和光纖通信技術的日益成熟，具有獨特優(yōu)點的數(shù)字式分相電流差動保護正在取代傳統(tǒng)的電流差動保護，光纖通道具有很好的抗電磁干擾能力和大容量傳輸數(shù)據(jù)的優(yōu)點，許多傳統(tǒng)保護無法實現(xiàn)的輔助功能，數(shù)字式分相電流差動保護都能做到，從而為現(xiàn)場使用提供了極大的方便。(1) 光纖差動保護的原理介紹光纖分相電流差動保護借助于線路光纖通道，實時地向對側傳遞采樣數(shù)據(jù)，同時接收對側的采樣數(shù)據(jù)，各側保護利用本地和對側電流數(shù)據(jù)按相進行差動電流計算。根據(jù)電流差動保護的制動特性方程進行判別，判為區(qū)內故障時動作跳閘，判為區(qū)外故障時保護不動作。當線路在正常運行或發(fā)生區(qū)外故障時，線路兩側電流相位是反向的，此時線路兩側的差電流為零；當線路發(fā)生區(qū)內故障時，線路兩側電流的差電流不再為零，其滿足電流差動保護的動作特性方程時，保護裝置發(fā)出跳閘令快速將故障相切除。(2) 對通信系統(tǒng)的要求光纖電流差動保護借助于通信通道雙向傳輸電流數(shù)據(jù)，供兩側保護進行實時計算。其一般采用兩種通信方式：一種是保護裝置以64Kbps2Mbps速率，按ITU-T建議G.703規(guī)定于數(shù)字通信系統(tǒng)復用器的64Kbps2Mbps數(shù)據(jù)通道同向接口，即復用PCM方式；另一種是保護裝置的數(shù)據(jù)通信以64Kbps2Mbps速率采用專用光纖芯進行雙向傳輸，即專用光纖方式。光纖電流差動保護要求線路兩側的保護裝置的采樣同時、同步，因此時鐘同步對光纖電流差動保護至關重要。當電流差動保護采用專用光纖通道時，保護裝置的同步時鐘一般采用主-從方式，即兩側保護中一側采用內部時鐘作為主時鐘，另一側保護則應設置成從時鐘方式。設置為從時鐘側的保護裝置，其時鐘信號從對側保護傳來的信息編碼中提取，從而保證與對側的時鐘同步。當采用復用PCM方式時，復用數(shù)字通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通道作為主時鐘，兩側保護裝置均應設置為從時鐘方式，即均從復用數(shù)字通信系統(tǒng)中提取同步時鐘信號。(3) 本文220KV電網(wǎng)保護的配置:主保護采用兩套獨立的、不同廠家的、能保護線路全長的保護裝置：1）CSC-103A/103B數(shù)字式超高壓線路保護裝置（CSC-103B縱聯(lián)電流保護） 北京四方繼電保護有限公司 2）PSL603（G）數(shù)字式超高壓線路保護裝置（PSL603（G）光纖分相電流差動保護） 國電南京自動化有限公司后備保護采用相間距離保護和接地零序電流保護。5.2 CSC-103A/103B微機繼電保護裝置的介紹5.2.1 CSC-103A/103B 數(shù)字式超高壓線路保護裝置的應用本裝置為由微機實現(xiàn)的數(shù)字式超高壓線路成套快速保護裝置。適用于220KV及以上電壓等級的高壓輸電線路，其主保護為縱聯(lián)電流差動保護，后備保護為三段式距離保護，四段式零序電流保護等。(1)技術數(shù)據(jù)1)額定數(shù)據(jù) 直流電壓：220V或110V（定貨注明） 交流電壓：相電壓： V，線路抽取電壓Ux：100V或V。 交流電流In：5A或1A 頻率：50Hz2)功耗： 直流電源功耗： 正常： 35W 跳閘： 60W 交流電壓回路 0.5VA/相 交流電流回路： 0.5VA/相0.5VA/相 （1A） 1VA/相 （5A）(2)主要技術參數(shù)1) 交流回路精確工作范圍：a） 相電壓：0.4v70v；b） 電流：0.1In20In。2) 差動元件a) 整定范圍：0.1In2In；級差0.01A；b) 整定值誤差：不大于2.5%或0.02In；c) 動作時間：2整定值時，不大于20ms。3) 綜合重合閘a) 檢同期角度誤差：不大于；b) 檢同期有壓元件誤差：；c) 檢無壓元件誤差：。4) 光纖接口a) 光纖類型：單模；b) 光波長：1310nm（1550nm可選）；c) 光接受靈敏度：-38dbm；d) 發(fā)送電平：-6dbm；e) 光纖連接器類型：FC型（ST型可選）；f) 采用專用通道的最大傳輸距離：50Km（100Km可選，定貨時注明）。5) 通道延時a) 允許多次轉接；b) 允許最大單相延時：18ms。6) 時間元件a) 整定范圍：0s10s，級差0.01sb) 整定誤差：不大于或20ms。(3)保護功能說明1)啟動元件 主要作用：啟動保護及開放出口繼電器的正電源，在保護整組復歸時返回，以確保保護不啟動時，不能由于任何原因出口跳閘。a）電流差突變量啟動元件電流差突變量啟動元件，是保護的主要啟動元件。其判據(jù)為： 其中， 為零序電流突變量； 為突變量啟動定值。 當任一相間突變量或零序電流突變量連續(xù)4次超過啟動門檻值時，保護啟動。b）靜穩(wěn)失穩(wěn)啟動元件為保證靜穩(wěn)失穩(wěn)情況下保護的正確動作，保護還設置了靜穩(wěn)失穩(wěn)啟動元件。判據(jù)為： A、B、C三相電流均大于靜穩(wěn)電流IJW，且突變量啟動元件未啟動； AB、BC、CA.三個相間阻抗，三個測量阻抗均落入阻抗III范圍內，且突變量啟動元件未啟動。 當A、B、C三相電流中一相電流大于靜穩(wěn)電流IJW動作后超過30S報“過負荷告警”。c)弱饋啟動元件 當被保護線路的一側為弱電源或無電源時，其它啟動元件不動，為此，裝置設有弱饋啟動，即由低電壓+差流作為啟動元件。2)選相元件 選相元件可以判別故障的相別，利用各種選相原理判別不同情況以滿足保護選相跳閘的要求。a)電流突變量選相元件電流突變量選相元件采用相間電流突變量、，通過對三個電流的大小比較，得到故障相別。選相結果電流突變量+-+-+-+如果將、 、按大中小排序，得到、，于是，對不同類型故障有以下結果：單項接地故障：（-）（-）相間故障： （-）（-）三相故障： 對單相接地故障，與、共同相關的相別即為故障相別。對相間故障，則與相關的相別即為故障相。b)穩(wěn)態(tài)序分量選相元件 穩(wěn)態(tài)序分量選相元件主要根據(jù)零序電流和負序電流的角度關系，再加以相間故障排除法進行選相。c）低電壓選相元件 主要是為了滿足若電源側保護選相的要求，在電流突變量選相和零負序穩(wěn)態(tài)序分量選相失敗的情況下，且未出現(xiàn)TV斷線時，投入低電壓選相元件。判據(jù)為： 任一相電壓小于0.5Un，且其它兩相電壓大于0.8Un，則判為第三相單相故障。 相間電壓低于0.5Un，判為相間故障