繼電保護(hù)之間的配合

1、上下級(jí)電網(wǎng)繼電保護(hù)之間的配合為保證電網(wǎng)繼電保護(hù)的選擇性, 上、下級(jí)電網(wǎng)(包括同級(jí)和上一級(jí)及下一級(jí)電網(wǎng))繼電保護(hù)之間的整定,應(yīng)遵循逐級(jí)配合的原則,滿足選擇性的要求,即當(dāng)下一級(jí)線路或元件故障時(shí),故障線路或元件的繼電保護(hù)整定值必須在靈敏度和動(dòng)作時(shí)間上均與上一級(jí)線路或元件的繼電保護(hù)整定值相互配合,以保證電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)有選擇性地切除故障。在哪些情況下允許適當(dāng)犧牲繼電保護(hù)部分選擇性?        1、接入供電變壓器的終端線路,無論是一臺(tái)或多臺(tái)變壓器并列運(yùn)行(包括多處T接供電變壓器或供電線路),都允許線路側(cè)的速動(dòng)段保護(hù)按躲開變壓器其他側(cè)

2、母線故障整定。需要時(shí),線路速動(dòng)段保護(hù)可經(jīng)一短時(shí)限動(dòng)作。2、對(duì)串聯(lián)供電線路,如果按逐級(jí)配合的原則將過份延長(zhǎng)電源側(cè)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間,則可將容量較小的某些中間變電所按T接變電所或不配合點(diǎn)處理,以減少配合的級(jí)數(shù),縮短動(dòng)作時(shí)間。3、雙回線內(nèi)部保護(hù)的配合,可按雙回線主保護(hù)(例如橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù))動(dòng)作,或雙回線中一回線故障時(shí)兩側(cè)零序電流(或相電流速斷)保護(hù)縱續(xù)動(dòng)作的條件考慮；確有困難時(shí),允許雙回線中一回線故障時(shí),兩回線的延時(shí)保護(hù)段間有不配合的情況。4、在構(gòu)成環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的線路中,允許設(shè)置預(yù)定的一個(gè)解列點(diǎn)或一回解列線路。 繼電保護(hù)整定計(jì)算的簡(jiǎn)化分析摘要：結(jié)合河南電網(wǎng)220 kV線路已實(shí)現(xiàn)保護(hù)微機(jī)化的實(shí)際情況，對(duì)規(guī)程的要

3、求和保護(hù)的實(shí)際作用進(jìn)行了論證分析，提出了簡(jiǎn)化繼電保護(hù)整定計(jì)算的方法：取消零序段、簡(jiǎn)化零序段計(jì)算、統(tǒng)一相間距離保護(hù)和接地距離保護(hù)。 1引言近幾年來，河南電網(wǎng)的發(fā)展十分迅速，表1是1998年以來河南電網(wǎng)主要的變化情況。隨著電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，繼電保護(hù)整定計(jì)算的任務(wù)也越來越繁重。而隨著電力體制改革，保護(hù)科的人數(shù)由1996年的10個(gè)人減到目前的8個(gè)人，每個(gè)人的工作量都大大增加了。這促使我們進(jìn)行深入思考，能不能在不違背規(guī)程的條件下對(duì)整定計(jì)算進(jìn)行一些簡(jiǎn)化。目前國(guó)內(nèi)220 kV以上系統(tǒng)的繼電保護(hù)整定計(jì)算一般都遵循國(guó)家電力部1994年12月批準(zhǔn)、1995年5月開始實(shí)施的220500 kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)

4、程。1994年以前國(guó)內(nèi)的保護(hù)以整流型和晶體管型為主，有一些集成電路保護(hù)，微機(jī)保護(hù)開始推廣。對(duì)于整流型和晶體管型保護(hù)來講，阻抗繼電器實(shí)現(xiàn)起來非常復(fù)雜，所以，大部分廠家的產(chǎn)品只有相間距離保護(hù)，沒有接地距離保護(hù)。因此，規(guī)程上雖然有接地距離保護(hù)的計(jì)算，但是實(shí)際中接地距離保護(hù)并未得到充分的應(yīng)用。近幾年，隨著微機(jī)保護(hù)的普及，河南電網(wǎng)已實(shí)現(xiàn)了線路保護(hù)微機(jī)化，接地距離保護(hù)已經(jīng)普遍應(yīng)用。接地保護(hù)的普遍應(yīng)用，給整定計(jì)算增加了很大的工作量。實(shí)際上在一些功能上，接地距離保護(hù)和零序保護(hù)類似；在整定計(jì)算上，接地距離和相間距離相近。根據(jù)接地距離保護(hù)的這些特點(diǎn)，可以對(duì)繼電保護(hù)整定計(jì)算進(jìn)行一些有益的簡(jiǎn)化。我們主要從三個(gè)方面對(duì)整

5、定計(jì)算工作進(jìn)行了簡(jiǎn)化：取消零序段、簡(jiǎn)化零序段計(jì)算、統(tǒng)一相間距離保護(hù)和接地距離保護(hù)。2取消零序段21線路參數(shù)對(duì)零序保護(hù)和接地距離保護(hù)的影響在接地距離保護(hù)沒有得到普遍應(yīng)用時(shí)，對(duì)接地故障，零序保護(hù)有其不可替代的作用。但線路零序參數(shù)的不準(zhǔn)確會(huì)給零序保護(hù)的計(jì)算增加一些不確定因素，因?yàn)榱阈蚨蔚膭?dòng)作是不帶延時(shí)的，這些不確定因素的影響很可能會(huì)導(dǎo)致零序段的誤動(dòng)。通過多年來的對(duì)比，只要提供的線路長(zhǎng)度、桿塔結(jié)構(gòu)和線路型號(hào)誤差不大，計(jì)算的線路正序參數(shù)與實(shí)測(cè)參數(shù)的誤差較小(基本上不超過10)，而計(jì)算的零序參數(shù)與實(shí)測(cè)參數(shù)的誤差較大。表2是一些實(shí)例。計(jì)算的線路零序參數(shù)誤差較大的主要原因在于不同地質(zhì)條件對(duì)零序參數(shù)的影響無法在

6、零序參數(shù)的計(jì)算中得到精確的反映。另外，根據(jù)文獻(xiàn)5的分析，500 kV線路地線采用的分段絕緣設(shè)計(jì)會(huì)造成零序參數(shù)在地線絕緣間隙擊穿時(shí)和不擊穿時(shí)呈現(xiàn)不同的數(shù)值。雖然下發(fā)了有關(guān)文件，要求基建時(shí)必須提供線路的實(shí)測(cè)參數(shù)，但是由于種種原因，實(shí)測(cè)參數(shù)往往不能及時(shí)得到。而且大部分老線路沒有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，不可能把這些線路停下來進(jìn)行參數(shù)測(cè)試。對(duì)于500 kV線路，由于在試驗(yàn)時(shí)線路中流過的電流不足以把地線絕緣間隙擊穿，因此獲取相關(guān)的零序參數(shù)難度更大。目前的短路計(jì)算程序在對(duì)零序互感的處理上，不可避免地都存在著忽略和簡(jiǎn)化。這些因素造成零序電流的計(jì)算存在較大的誤差，這種誤差對(duì)零序后備保護(hù)的影響相對(duì)要小一些，因?yàn)榱阈?、段帶有延時(shí)

7、。而零序段是瞬動(dòng)的，一旦越級(jí)，肯定誤動(dòng)。為了防止零序段誤動(dòng)，現(xiàn)在有些省采用增大可靠系數(shù)的辦法，但是可靠系數(shù)取多少?zèng)]有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。而且，如果可靠系數(shù)取得過高，對(duì)于一些不是很長(zhǎng)的線路來講，零序段在出口故障也無靈敏度，這樣就從根本上失去了保護(hù)的作用。接地距離保護(hù)用的是IAK·3I02，零序參數(shù)對(duì)它的影響體現(xiàn)在補(bǔ)償系數(shù)K上，K(Z0Z1)/(3 Z1)2，因此零序參數(shù)的誤差對(duì)接地距離保護(hù)的影響要小得多。22零序段和接地距離段的保護(hù)范圍零序段保護(hù)的保護(hù)范圍不固定，當(dāng)系統(tǒng)方式變化較大時(shí)，保護(hù)范圍變化也較大。在計(jì)算零序段的方式下，零序段保護(hù)范圍可以達(dá)到全線的7080，但在常見方式下，零序段保護(hù)范圍

8、要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于70，甚至只有不到10，最嚴(yán)重的時(shí)候，在保護(hù)出口故障，故障零序電流也達(dá)不到零序段的動(dòng)作值。接地距離段可以保護(hù)線路的70，這個(gè)范圍比較穩(wěn)定，基本不受系統(tǒng)方式變化的影響。微機(jī)線路保護(hù)對(duì)接地距離保護(hù)有特殊考慮，有的采用四邊形特性6，有的在R方向上有一定的補(bǔ)償7。因此在段范圍內(nèi)發(fā)生經(jīng)過渡電阻的接地故障，接地距離在R方向上的動(dòng)作范圍要明顯大于僅反映電流的零序電流保護(hù)，所以接地距離段的抗過渡電阻性能比零序段好。23主保護(hù)對(duì)各種故障的反映常用的線路主保護(hù)包括高頻保護(hù)、零序段、相間距離段、接地距離段，表3是各種主保護(hù)對(duì)保護(hù)范圍內(nèi)的各種簡(jiǎn)單故障的反映情況。從表3可以看出，零序保護(hù)能反映的故障，接地距離

9、都可以正確反映。24主保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間目前河南省內(nèi)用的最多的220 kV線路保護(hù)是11、15型和901B、902B型，表4是廠家提供的各種保 護(hù)的動(dòng)作時(shí)間：可以看出，零序段和接地距離段動(dòng)作時(shí)間基本上一樣，對(duì)接地故障都能正確反映，而接地距離段的保護(hù)范圍穩(wěn)定，抗過渡電阻能力強(qiáng)，受零序參數(shù)誤差影響小。因此取消零序段保護(hù)對(duì)系統(tǒng)保護(hù)的整體性能沒有影響。國(guó)內(nèi)許多專家對(duì)取消零序段也持肯定態(tài)度。 LFP系列微機(jī)保護(hù)原來在設(shè)計(jì)上根本就沒有考慮零序段保護(hù)，在推廣初期，由于當(dāng)時(shí)接地距離保護(hù)沒有得到普遍應(yīng)用，根據(jù)運(yùn)行單位的要求才加上了零序段。從實(shí)際運(yùn)行情況來看，零序段的取消沒有給電網(wǎng)帶來任何影響。相反，取消零序段給電網(wǎng)

10、運(yùn)行帶來了一些便利：1)杜絕了因零序參數(shù)誤差過大引起的零序段誤動(dòng)。2)基建項(xiàng)目投運(yùn)過程中，減少了周圍改定值的壓力?；?xiàng)目的投運(yùn)時(shí)間往往比較緊張，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)變化大時(shí)，周圍零序段定值的改動(dòng)量就比較大，在短時(shí)間內(nèi)大量地改定值，給運(yùn)行方式的安排帶來了很大壓力。取消零序段后，不用考慮零序段的越級(jí)問題，由于接地距離段和相間距離段與運(yùn)行方式變化無關(guān)，零序和距離后備段保護(hù)因?yàn)橛蓵r(shí)間配合把關(guān)，只要系統(tǒng)主保護(hù)能夠投入運(yùn)行，這些后備保護(hù)不會(huì)越級(jí)，因此保護(hù)定值可以逐步安排更改，大大減輕了新設(shè)備投運(yùn)前改定值的工作量，從而減小了電網(wǎng)運(yùn)行的事故隱患。在實(shí)際操作中，根據(jù)各種型號(hào)保護(hù)的特點(diǎn)，如果保護(hù)的零序段可以用控制字或壓板進(jìn)行

11、投退，就采用人為硬性退出零序段的辦法；如果保護(hù)的零序段不能用控制字或壓板進(jìn)行投退，就取其最大刻度。3零序段的簡(jiǎn)化計(jì)算在規(guī)程1開始實(shí)行以前，零序段的整定方法為：與相鄰零序保護(hù)的段或段配合整定，要求在相鄰線末靈敏度不小于12。而文獻(xiàn)1中，只對(duì)零序段的靈敏度提出了明確的要求，對(duì)零序段的要求是：“263接地故障保護(hù)最末一段(例如零序電流段)，應(yīng)以適應(yīng)下述短路點(diǎn)接地電阻值的接地故障為整定條件：220 kV線路，100；330 kV線路，150；500 kV線路，300。對(duì)應(yīng)于上述條件，零序電流保護(hù)最末一段的動(dòng)作電流定值應(yīng)不大于300 A?！薄?2114零序電流段定值(最末一段)應(yīng)不大于300 A，按與相

12、鄰線路在非全相運(yùn)行中不退出工作的零序電流段或段配合整定?！币勒瘴墨I(xiàn)1，我們對(duì)零序段的計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)化：如果零序段大于300 A，零序段電流定值直接取300 A，時(shí)間與相鄰線路的零序段配；如果零序段不大于300 A，零序段的電流定值和時(shí)間都與相鄰線路的零序段或段配。由于絕大多數(shù)開關(guān)的零序段都是大于300 A的，因此這種計(jì)算方法節(jié)省了大量的零序段電流定值的配合計(jì)算時(shí)間。4接地距離和相間距離計(jì)算的統(tǒng)一文獻(xiàn)4從保護(hù)機(jī)理的角度得出結(jié)論：在相同計(jì)算條件下，接地距離定值一定小于或等于相間距離定值。本文再?gòu)囊?guī)程對(duì)接地距離和相間距離的要求出發(fā)，進(jìn)一步討論接地距離和相間距離整定計(jì)算統(tǒng)一的可行性。41接地距離段和相間

13、距離段文獻(xiàn)1中躲線末故障的相間距離段和接地距離段的計(jì)算公式是一樣的，只是接地距離段的可靠系數(shù)比相間距離段要小一些。段保護(hù)躲線末的目的主要是為了防止區(qū)外故障的超越，如果按接地距離段的可靠系數(shù)對(duì)相間距離段進(jìn)行計(jì)算，相間距離段就能更可靠地防止超越。單回線帶單臺(tái)變時(shí)，無論是線路故障還是變壓器內(nèi)部故障，都會(huì)造成該變壓器停運(yùn)，對(duì)用戶和電網(wǎng)的影響都是一樣的，因此允許段保護(hù)深入變壓器，這種情況下采用文獻(xiàn)1表3中計(jì)算接地距離段的第2個(gè)公式或是表4中計(jì)算相間距離段的第2個(gè)公式都是一樣的。因此，接地距離段和相間距離段的計(jì)算可以完全統(tǒng)一起來。42接地距離段和相間距離段規(guī)程上對(duì)接地距離段和相間距離段的靈敏度要求是完全一

14、樣的，即：50 km以下線路，不小于15；50200 km線路，不小于14；200 km以上線路，不小于13。這也是文獻(xiàn)1表3中接地距離段的第1個(gè)公式和表4中相間距離段第2個(gè)公式的具體內(nèi)容。文獻(xiàn)1表4中相間距離段計(jì)算的第1、第3、第4個(gè)公式分別與表3中接地距離段的第2、第6、第5個(gè)公式一一對(duì)應(yīng)。在阻抗定值計(jì)算時(shí)，相間距離用的可靠系數(shù)比接地距離計(jì)算的略大。在時(shí)間上，與相鄰線路段配時(shí)，相間距離段和接地距離段的時(shí)間計(jì)算公式是一樣的；與相鄰線路段配時(shí)，接地距離段的起始時(shí)間直接用1 s，而相間距離段用的起始時(shí)間是一個(gè)時(shí)間級(jí)差t，這個(gè)時(shí)間級(jí)差習(xí)慣上取05 s。在表3中，接地距離段的第3個(gè)公式是和相鄰線路的

15、縱聯(lián)保護(hù)配合的計(jì)算公式，這個(gè)公式實(shí)際上對(duì)相間距離也是適用的，規(guī)程第“4237”條要求“相間距離段定值，按本線路末端發(fā)生金屬性相間短路故障有足夠靈敏度整定，并與相鄰線路相間距離段或縱聯(lián)保護(hù)配合，動(dòng)作時(shí)間取05 s左右”，這就是說相間距離段可以與相鄰線路的縱聯(lián)保護(hù)配合，只不過時(shí)間不是接地距離段的1 s。因此，可以看出，計(jì)算相間距離段的各種方法和公式都包含在接地距離段的計(jì)算方法中。計(jì)算接地距離段的第4個(gè)公式是接地距離和零序保護(hù)配合時(shí)用的。不同原理的保護(hù)之間進(jìn)行定值的配合計(jì)算，非常困難，因?yàn)榱阈螂娏鞅Ｗo(hù)的范圍在不同的電網(wǎng)方式下是不一樣的。因此，其保護(hù)范圍末端所對(duì)應(yīng)的正序阻抗也是不一樣的，這個(gè)對(duì)應(yīng)阻抗的

16、計(jì)算十分困難。所以，在接地距離保護(hù)的計(jì)算時(shí)，基本上不用該公式進(jìn)行阻抗計(jì)算。實(shí)在不好配的情況下，不同原理之間的保護(hù)一般只考慮時(shí)間上的配合。接地距離段的第7個(gè)配合公式是根據(jù)接地距離保護(hù)的特點(diǎn)，要求其躲過變壓器其它側(cè)母線單相接地和兩相接地故障，與相間距離段相比，這是更苛刻的要求。從以上分析可以知道，同樣的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下，采用同樣的配合方式，接地距離段的阻抗定值要比相間距離段要小，時(shí)間要長(zhǎng)。而且，接地距離段和相間距離段的靈敏度要求是一致的。因此，相間距離段采用接地距離段的定值后，對(duì)定值間的配合關(guān)系和靈敏度完全沒有影響。43接地距離段和相間距離段規(guī)程對(duì)相間距離段的靈敏度沒有具體要求，但根據(jù)文獻(xiàn)1表4中的配合

17、公式得出的段阻抗定值不會(huì)小于相間距離段的阻抗定值，因此相間距離段的靈敏度不會(huì)小于相間距離段。在文獻(xiàn)1表3中對(duì)接地距離段的靈敏度給出了明確的要求，即：接地距離段是本線路正序阻抗的183倍。實(shí)際上，該要求對(duì)中長(zhǎng)線路來講是較難滿足的，另外該要求所強(qiáng)調(diào)的靈敏度實(shí)際上可以由零序電流段來完成。因此，規(guī)程的“4227”條規(guī)定：“接地距離段，按與相鄰線路接地距離段配合整定。若配合有困難，可與相鄰線路接地距離段配合整定。當(dāng)本線路設(shè)有階段式零序電流保護(hù)作為接地故障的基本保護(hù)時(shí)，接地距離段可退出運(yùn)行?！痹诤幽?，所有線路保護(hù)都配有階段式零序保護(hù)，而且根據(jù)規(guī)程的要求，零序電流段的電流定值都不大于300 A。因此，在河南

18、電網(wǎng)中按規(guī)程規(guī)定，接地距離段是可以退出運(yùn)行的。既然可以退出運(yùn)行，接地距離段保護(hù)就不必再考慮一定要滿足1830的靈敏度要求。從文獻(xiàn)1的表3和表4中可以看出，與段保護(hù)類似，相間距離段的第1、第3個(gè)配合計(jì)算公式與接地距離段的第2、第3個(gè)配合計(jì)算公式一一對(duì)應(yīng)，只是可靠系數(shù)不一樣。因此配合出來的定值，接地距離段不會(huì)大于相間距離段。相間距離段的第2個(gè)計(jì)算公式主要是考慮到相間距離段和相鄰變壓器的后備保護(hù)進(jìn)行配合，由于公式中的“電網(wǎng)運(yùn)行最低線電壓”和“系統(tǒng)背側(cè)系統(tǒng)等價(jià)電抗”的確定比較困難，實(shí)際的做法通常是，校核相間距離段是否伸出到變壓器的110 kV母線。沒有超過110kV母線，認(rèn)為相間距離段可以和變壓器的差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行配合；如果超過110 kV母線，則對(duì)變壓器相間后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間提出限制或?qū)?10 kV側(cè)的母差和出線保護(hù)提出限制。相間距離段的第四個(gè)公式對(duì)躲負(fù)荷阻抗提出了要求，接地距離保護(hù)對(duì)負(fù)荷阻抗同樣可以正確測(cè)量，因此躲負(fù)荷的要求同樣對(duì)接地距離段適用。通過以上分析，可以采用接地距離段的配合公式計(jì)算相間距離段，同時(shí)要考慮接地距離段躲負(fù)荷阻抗，以及校核接地距離段與變壓器保護(hù)的配合問題。5結(jié)論毫無疑問，我們提出的繼電保護(hù)整定計(jì)算R簡(jiǎn)化方法完全滿足整定計(jì)算規(guī)程的要求。繼電保