變電所繼電保護(hù)二次回路的初步設(shè)計(jì)

1、課題名稱(chēng) 變電所繼電保護(hù)二次回路的初步設(shè)計(jì) 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化摘要隨著我國(guó)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，供電領(lǐng)域涌進(jìn)了許多新技術(shù)、新設(shè)備，國(guó)家也相應(yīng)制定了一系列的技術(shù)政策和設(shè)計(jì)規(guī)范。變電所技術(shù)經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，已逐步趨向自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化。本設(shè)計(jì)首先對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)和作用、繼電保護(hù)的基本要求、繼電保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀、繼電保護(hù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)做了簡(jiǎn)要的概述，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了等值計(jì)算。本設(shè)計(jì)包括二次部分，主要對(duì)電流互感器、電網(wǎng)相間保護(hù)、電網(wǎng)接地保護(hù)和變壓器保護(hù)的整定計(jì)算、配置和選型，同時(shí)還計(jì)算了短路電流。在完成理論的同時(shí)，增加了幾幅圖紙，以便于更好的理解和計(jì)算。關(guān)鍵詞：110KV 繼電保護(hù)

2、 二次回路 整定計(jì)算ABSTRACT Along with our country construction of booming development, the power supply realm flow out into many new technique, new equipments, nation also corresponded establishment a series of technique policy and design norm.The substation technique through the development for more than t

3、en years has already gradually inclined to automation and the numeral turn and the intelligence turn.This design first to electric power system after electricity protection of mission and function, after electricity protection of basic request, after electricity protection of development present con

4、dition, after electricity protection of the future development trend did an all say of the synopsis and carried on equivalent calculation to the system.This design include two part, main to electric current with each other the feeling machine, charged barbed wire net be alternate protection, the cha

5、rged barbed wire net connect ground protection and transformer protection of whole settle calculation, allocation with choose a type, in the meantime still calculation short circuit electric current.At completion theories of in the meantime, increment a few diagram paper, in order to in better compr

6、ehension and calculation.目錄第一章 緒論4 第一節(jié) 本課題現(xiàn)狀4 第二節(jié) 研究意義4 第三節(jié) 本論文主要工作6第二章 繼電保護(hù)概述7 第一節(jié) 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)和作用7 第二節(jié) 繼電保護(hù)的基本要求8 第三節(jié) 繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀10 第四節(jié) 繼電保護(hù)的未來(lái)發(fā)展10第三章 系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)13 第一節(jié) 系統(tǒng)的等值計(jì)算13 第二節(jié) 短路計(jì)算19第四章 互感器的選擇及自動(dòng)裝置的配置25 第一節(jié) 電流互感器的選擇25 第二節(jié) 安全自動(dòng)裝置配置原則29第五章 電網(wǎng)距離保護(hù)的整定計(jì)算31 第一節(jié) 概述31 第二節(jié) 電網(wǎng)接地保護(hù)的整定計(jì)算31 第三節(jié) 電網(wǎng)相間保護(hù)的整定計(jì)算35第六章

7、 變壓器的整定計(jì)算41 第一節(jié) 概述41 第二節(jié) 差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算41 第三節(jié) 結(jié)論51參考文獻(xiàn)52致謝53第一章 緒論第一節(jié) 本課題現(xiàn)狀在變電所中，一次設(shè)備是重要的，二次設(shè)備也是重要的。因?yàn)橐淮卧O(shè)備和二次設(shè)備構(gòu)成一個(gè)整體，只有二者都處在良好的狀態(tài)，才能保證電力生產(chǎn)的安全，尤其是在大型的、現(xiàn)代化的電網(wǎng)中，二次設(shè)備的重要性更顯的突出。因此，過(guò)去那種重一次設(shè)備，輕二次設(shè)備的觀念應(yīng)該改變。二次回路的故障常會(huì)破壞或影響電力生產(chǎn)的正常運(yùn)行。例如：若某變電所差動(dòng)保護(hù)的二次回路接線有錯(cuò)誤，則當(dāng)變壓器帶的負(fù)荷較大或發(fā)生穿越性相間短路時(shí)，就會(huì)發(fā)生誤跳閘；若線路保護(hù)接線有錯(cuò)誤時(shí)，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，則斷路器該跳閘

8、的不跳閘，不該跳閘的卻跳了閘，就會(huì)造成設(shè)備損壞、電力系統(tǒng)瓦解的大事故；若測(cè)量回路有問(wèn)題，就將影響計(jì)量，少收或多收用戶(hù)的電費(fèi)，同時(shí)也難以判定電能質(zhì)量是否合格。因此，二次回路雖非主體，但它在保證電力生產(chǎn)的安全，向用戶(hù)提供合格的電能等方面都起著極其重要的作用。第二節(jié) 研究意義1、二次回路的內(nèi)容二次回路的內(nèi)容包括發(fā)電廠和變電所一次設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、測(cè)量和信號(hào)回路以及操作電源系統(tǒng)。1）控制回路控制回路是由控制開(kāi)關(guān)和控制對(duì)象（斷路器、隔離開(kāi)關(guān)）的傳遞機(jī)構(gòu)及執(zhí)行（或操動(dòng)）機(jī)構(gòu)組成的。其作用是對(duì)一次開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行“跳”、“合”閘操作?？刂苹芈钒醋詣?dòng)化程度可分為手動(dòng)和自動(dòng)控制兩種；按控制距離可

9、分為就地和距離控制兩種；按控制方式可分為分散和集中控制兩種，分散控制均為“一對(duì)一”控制，集中控制有“一對(duì)一”和“一對(duì)N”的選線控制；按操作電源性質(zhì)可分為直流和交流操作兩種；按操作電源電壓和電流大小可分為強(qiáng)電和弱電控制兩種。2）調(diào)節(jié)回路調(diào)節(jié)回路是指調(diào)節(jié)型自動(dòng)裝置。它是由測(cè)量機(jī)構(gòu)、傳送機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的，其作用是根據(jù)一次設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的變化，實(shí)時(shí)在線調(diào)節(jié)一次設(shè)備的工作狀態(tài)，以滿(mǎn)足運(yùn)行要求。3）繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置回路繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置回路是由測(cè)量、比較部分、邏輯判斷和執(zhí)行部分組成的。其作用是自動(dòng)判別一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在系統(tǒng)發(fā)生故障或異常運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)跳開(kāi)斷路器，切除故障或發(fā)生故障信號(hào)，故障或

10、異常運(yùn)行狀態(tài)消失后，快速投入斷路器，恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。4）測(cè)量回路測(cè)量回路是由各種測(cè)量?jī)x表及其相關(guān)回路組成的。其作用是指示或記錄一次設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，以便運(yùn)行人員掌握一次設(shè)備運(yùn)行情況。它是分析電能質(zhì)量、計(jì)算經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、了解系統(tǒng)潮流和主設(shè)備運(yùn)行工況的主要依據(jù)。5）信號(hào)回路信號(hào)回路是由信號(hào)發(fā)送機(jī)構(gòu)、傳送機(jī)構(gòu)和信號(hào)器具構(gòu)成的。其作用是反映一、二次設(shè)備的工作狀態(tài)。信號(hào)回路按信號(hào)性質(zhì)可分為事故信號(hào)、預(yù)告信號(hào)、指揮信號(hào)和位置信號(hào)4種；按信號(hào)的顯示方式可分為燈光信號(hào)和音響信號(hào)2種；按信號(hào)的復(fù)歸方式可分為手動(dòng)復(fù)歸和自動(dòng)復(fù)歸2種。6）操作電源系統(tǒng)操作電源系統(tǒng)是由電源設(shè)備和供電網(wǎng)絡(luò)組成的，它包括直流和交流電源系統(tǒng)。其

11、作用是供給上述各回路工作電源。發(fā)電廠和變電所的操作電源多采用直流電源系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)直流系統(tǒng)，對(duì)小型變電所也可采用電源或整流電源。2、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(jiǎn)稱(chēng)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(kāi)繼電保護(hù)，沒(méi)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(lèi)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

12、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(mén)其整定計(jì)算的目的是不同的。 電力生產(chǎn)的運(yùn)行部門(mén)，例如電力系統(tǒng)的各級(jí)調(diào)度部門(mén)，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(guò)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)地部署，正確地發(fā)揮作用。 電力工程的設(shè)計(jì)部門(mén)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(mǎn)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

13、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。3、整定計(jì)算運(yùn)行方式的選擇原則繼電保護(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(wèn)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(méi)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(lái)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。確定運(yùn)行方式變化的限度，就是整定最大和最小運(yùn)行方式，它應(yīng)以滿(mǎn)足常

14、見(jiàn)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。其一般原則如下：（1）必須考慮檢修與故障兩種狀態(tài)的重迭出現(xiàn)，但不考慮多種重迭。（2）不考慮極少見(jiàn)的特殊方式。因?yàn)槌霈F(xiàn)特殊方式的機(jī)率較小，不能因此惡化了絕大部分時(shí)間的保護(hù)效果。必要時(shí)，可采取臨時(shí)的特殊措施加以解決。1）線路運(yùn)行變化限度的選擇線路運(yùn)行變化限度的選擇有以下幾點(diǎn)：（1）一個(gè)廠、站母線上接有多條線路，一般應(yīng)考慮一條線路檢修，另一條線路又遇故障的方式。（2）雙回線一般不考慮同時(shí)停用。（3）相隔一個(gè)廠、站的線路，必要時(shí)，可考慮上述（1）的條件重迭。2）流過(guò)保護(hù)的最大、最小短路電流計(jì)算方式的選擇（一）相間保護(hù)對(duì)單測(cè)電源的輻射形網(wǎng)絡(luò)，

15、流過(guò)保護(hù)的最大短路電流出現(xiàn)在最大方式下，即選擇所有機(jī)組、變壓器、線路全部投入運(yùn)行的方式。而最小短路電流側(cè)出現(xiàn)最少運(yùn)行方式下。對(duì)于雙側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)，一般（當(dāng)取X1=X2時(shí)）與雙側(cè)電源的運(yùn)行變化無(wú)關(guān)，可按單側(cè)電源的方法選擇。對(duì)于環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)中的線路，流過(guò)保護(hù)的最大短路電流應(yīng)選開(kāi)環(huán)運(yùn)行方式，開(kāi)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。而對(duì)于最小短路電流，則應(yīng)選閉環(huán)運(yùn)行方式。同時(shí)，再合理地停用該保護(hù)背后的機(jī)組、變壓器及線路。（二）零序電流保護(hù)對(duì)于單側(cè)電源的輻射網(wǎng)絡(luò)，流過(guò)保護(hù)的最大零序電流與最小零序電流，其選擇方法可參照（一）中所述。只是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)，同樣也參照（一

16、）中所述。其重點(diǎn)也是考慮變壓器接地點(diǎn)的變化。3）選取流過(guò)保護(hù)最大負(fù)荷的方法按負(fù)荷電流整定的保護(hù)，需要考慮各種運(yùn)行方式變化時(shí)出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流，一般應(yīng)考慮到以下的運(yùn)行變化：（1）備用電源自投引起的負(fù)荷。（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(kāi)環(huán)運(yùn)行，負(fù)荷轉(zhuǎn)移。對(duì)于兩側(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)增加負(fù)荷。4、變壓器的一般配置：1、瓦斯保護(hù)。反應(yīng)變壓器內(nèi)部油箱故障和油面降低，瞬時(shí)作用于信號(hào)或跳閘。2、差動(dòng)保護(hù)和電流速斷保護(hù)。反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障和引出線的相間短路、接地短路，并瞬時(shí)作用于跳閘。3、過(guò)電流保護(hù)。反應(yīng)外部相間短路而引起的短路電流，并作用于上述的后備的保護(hù)，

17、帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。 4、過(guò)負(fù)荷保護(hù)。反應(yīng)因過(guò)載引起的過(guò)電流，這種保護(hù)只有在變壓器確實(shí)有可能過(guò)載時(shí)才裝設(shè)，一般作用于信號(hào)。5、零序電流保護(hù)。反應(yīng)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，外部接地短路而引起的過(guò)電流，瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘。6、溫度信號(hào)。監(jiān)視變壓器溫度升高和油冷卻系統(tǒng)的故障，作用于信號(hào)。第三節(jié) 本論文主要工作在本論文中，我只要以整定計(jì)算為主。先是對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行了概述；第三章對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了等值計(jì)算；第四章分別對(duì)互感器選型進(jìn)行了計(jì)算；第五章主要是計(jì)算距離保護(hù),在距離保護(hù)中又分為相間保護(hù)和接地保護(hù),分別采用三段式保護(hù),第段和第段作為主保護(hù),第段作為后備保護(hù)；第六章主要是對(duì)變壓器進(jìn)行了整定計(jì)算，對(duì)變壓器我采用了差動(dòng)保護(hù)

18、。第二章 繼電保護(hù)概述第一節(jié) 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)和作用一、 電力系統(tǒng)的故障及不正常運(yùn)行狀態(tài)電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能出現(xiàn)各種故障何不正常運(yùn)行狀態(tài)。最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是各種類(lèi)型的短路，其中包括相間短路和接地短路。此外，還可能發(fā)生輸電線路斷線，旋轉(zhuǎn)電機(jī)、變壓器同一相繞組的匝間短路等，以及由上述幾種故障組合而成的復(fù)雜故障。電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，可能產(chǎn)生下列嚴(yán)重后果：（1） 數(shù)值較大的短路電流通過(guò)故障點(diǎn)時(shí)，引燃電弧，使故障設(shè)備損壞或燒毀。（2） 短路電流通過(guò)非故障設(shè)備時(shí)，產(chǎn)生發(fā)熱和電動(dòng)力，使其絕緣遭受到破壞或縮短設(shè)備使用年限。（3） 電力系統(tǒng)中部分地區(qū)電壓值大幅度下降，將破壞電能用戶(hù)正常工

19、作或影響產(chǎn)品質(zhì)量。（4） 破壞電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠之間并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)發(fā)生振蕩，從而使事故擴(kuò)大，甚至使整個(gè)電力系統(tǒng)瓦解。電力系統(tǒng)中電氣元件的正常運(yùn)行遭到破壞時(shí)，但沒(méi)有發(fā)生故障，這種情況屬于不正常工作狀態(tài)。例如，因負(fù)荷超過(guò)供電設(shè)備的額定值引起的電流升高，稱(chēng)為過(guò)負(fù)荷，就是一種常見(jiàn)的不正常工作狀態(tài)。在過(guò)負(fù)荷時(shí)，使電氣元件載流部分和絕緣材料溫度升高而過(guò)熱，加速絕緣材料老化和損壞，并有可能發(fā)展成故障。此外，系統(tǒng)中出現(xiàn)有功功率缺額而引起的頻率降低，發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷而產(chǎn)生的電壓，以及電力系統(tǒng)振蕩等，都屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)。電力系統(tǒng)中發(fā)生不正常運(yùn)行狀態(tài)和故障時(shí)，都可能引起系統(tǒng)事故。事故是指系統(tǒng)或其中一部分

20、的正常工作遭到破壞，并造成對(duì)用戶(hù)少送電或電能質(zhì)量變壞到不能容許的程度，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備損壞。系統(tǒng)事故的發(fā)生，除自然條件的因素（如遭受雷擊等）以外，一般都是由設(shè)備制造上的缺陷、設(shè)計(jì)和安裝的錯(cuò)誤、檢修質(zhì)量不高或運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)引起的；因此，應(yīng)提高設(shè)計(jì)和運(yùn)行水平，并提高制造與安裝質(zhì)量，這樣可能大大減少事故發(fā)生的幾率。但是不可能完全避免系統(tǒng)故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)生，故障一旦發(fā)生，故障量將以近似于光速影響其他非故障設(shè)備，甚至引起新的故障。為防止系統(tǒng)事故擴(kuò)大，保證非故障部分仍能可靠地供電，并維持電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，要求迅速有選擇性地切除故障元件。切除故障的時(shí)間有時(shí)要求短到十分之幾到百分之幾秒，顯

21、然，在這樣短的時(shí)間內(nèi)，由運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備，并將故障設(shè)備切除是不可能的。只有借助于安裝在每一個(gè)電氣設(shè)備的自動(dòng)裝置，即繼電保護(hù)裝置，才能實(shí)現(xiàn)。二、 繼電保護(hù)裝置繼電保護(hù)裝置是指安裝在被保護(hù)元件上，反應(yīng)被保護(hù)元件故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)并作用于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)裝置最初是以機(jī)電式繼電器為主構(gòu)成的，現(xiàn)代繼電保護(hù)裝置則已發(fā)展成以電子元件或微型計(jì)算機(jī)或可編程序控制器為主構(gòu)成。“繼電保護(hù)”一詞泛指繼電保護(hù)技術(shù)或由各種繼電保護(hù)裝置組成的繼電保護(hù)系統(tǒng)。三、繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)為以下幾點(diǎn)。（1） 自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)

22、遭到破壞，并保證其他無(wú)故障元件迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。（2） 反應(yīng)電氣元件不正常運(yùn)行情況，并根據(jù)不正常運(yùn)行情況的種類(lèi)和電氣元件維護(hù)條件。發(fā)出信號(hào)，由運(yùn)行人員進(jìn)行處理或自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會(huì)引起事故的電氣元件予以切除。反應(yīng)不正常運(yùn)行情況的繼電保護(hù)裝置允許帶有一定的延時(shí)動(dòng)作。（3） 繼電保護(hù)裝置愛(ài)可以和電力系統(tǒng)中其他自動(dòng)化裝置配合，在條件允許時(shí)，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時(shí)間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。綜上所述，繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過(guò)預(yù)防事故或縮短事故范圍來(lái)提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全和可靠運(yùn)行的重要技術(shù)措施之

23、一。在現(xiàn)在化的電力系統(tǒng)中，如果沒(méi)有繼電保護(hù)裝置，就無(wú)法維持電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。第二節(jié) 繼電保護(hù)的基本要求動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿(mǎn)足四條基本要求，即選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、和可靠性，現(xiàn)分別說(shuō)明下。1、選擇性選擇性是指繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，保證系統(tǒng)中非故障元件仍將繼續(xù)運(yùn)行，盡量縮小停電范圍。圖1-1所示為單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)，母線A、B、C、D代表相應(yīng)變電所，斷路器1QF8QF都裝有繼電保護(hù)裝置P1P8。圖1-1當(dāng)k1點(diǎn)短路時(shí)，應(yīng)由距短路點(diǎn)k1最近的保護(hù)裝置P1動(dòng)作，1QF跳閘，將故障線路WL5切除，變電所D停電。當(dāng)k3點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)裝置P7和P5動(dòng)作，7QF

24、和5QF跳閘，切除故障線路WL1，變電所B仍可由線路WL2繼續(xù)供電。由此可見(jiàn)，繼電保護(hù)有選擇性動(dòng)作可將停電范圍限制到最小，甚至可以做到不中斷向用戶(hù)供電。對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作有選擇性的要求，同時(shí)還必須考慮繼電保護(hù)裝置或斷路器由于自身故障等原因而拒絕動(dòng)作（簡(jiǎn)稱(chēng)據(jù)動(dòng)）的可能性，因而需要考慮后備保護(hù)的問(wèn)題。如圖1-1所示，當(dāng)k4點(diǎn)短路時(shí)，應(yīng)由繼電保護(hù)裝置P4動(dòng)作，將故障線路WL4切除，但由于某種原因，保護(hù)裝置P4據(jù)動(dòng)，此時(shí)可由保護(hù)裝置P3動(dòng)作，將故障切除。保護(hù)裝置P3這種作用稱(chēng)為相鄰元件的后備保護(hù)，由于按上述方式構(gòu)成的后備保護(hù)在遠(yuǎn)處實(shí)現(xiàn)，故又稱(chēng)為遠(yuǎn)后備保護(hù)。同理，保護(hù)P7P8也可以作為保護(hù)3的后備保護(hù)。一般

25、地，把反映被保護(hù)元件嚴(yán)重故障，快速動(dòng)作于跳閘的保護(hù)裝置稱(chēng)為主保護(hù)，而把在主保護(hù)系統(tǒng)失效時(shí)備用的保護(hù)裝置稱(chēng)為后備保護(hù)。在復(fù)雜的高壓電力系統(tǒng)中，如果實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)后備保護(hù)有困難，則可采用近后備保護(hù)方式。即當(dāng)本元件的主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本元件另一套保護(hù)裝置作為后備保護(hù)。當(dāng)斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，由同一發(fā)電廠或變電所內(nèi)有關(guān)斷路器動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。為此，在每一元件上裝設(shè)單獨(dú)得主保護(hù)和后備保護(hù)，并裝設(shè)設(shè)備的斷路器失靈保護(hù)。由于這種后備保護(hù)作用是在保護(hù)安裝處實(shí)現(xiàn)，故又稱(chēng)它為近后備保護(hù)。由于遠(yuǎn)后備保護(hù)是一種完善保護(hù)方式，它對(duì)相鄰元件的保護(hù)裝置、斷路器、二次回路和直流電源引起的拒動(dòng)，均能起到后備保護(hù)作用，同時(shí)它的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)

26、，因此應(yīng)優(yōu)先采用。只有當(dāng)遠(yuǎn)后備保護(hù)不能滿(mǎn)足要求時(shí)，才考慮采用近后備保護(hù)方式。2、速動(dòng)性快速地切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶(hù)在電壓降低的情況下的工作時(shí)間，以及縮少故障元件的損壞程度。因此，在發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作，切除故障。動(dòng)作迅速而同時(shí)又能滿(mǎn)足選擇性要求的保護(hù)裝置，一般結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，價(jià)格也比較貴。在一些情況下，允許保護(hù)裝置帶有一定時(shí)限切除發(fā)生故障的元件。因此，對(duì)繼電保護(hù)速動(dòng)性的具體要求，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的接線以及保護(hù)元件的具體情況來(lái)確定。下面列舉一些必須快速切除的故障。（1） 根據(jù)維持系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，必須快速切除高壓輸電線路上發(fā)生的故障。（2） 使發(fā)電廠或重要

27、用戶(hù)的母線電壓低于允許值（一般為0.7倍額定電壓）的故障。（3） 大容量的發(fā)電機(jī)、變壓器以及電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生的故障。（4） 110kv線路導(dǎo)線截面過(guò)小，為避免過(guò)熱不允許延時(shí)切除的故障等。（5） 可能危及人身安全，對(duì)通信系統(tǒng)或鐵路號(hào)志系統(tǒng)有強(qiáng)烈電磁干擾的故障等。故障切除的總時(shí)間等于保護(hù)裝置和斷路器動(dòng)作時(shí)間之和。一般快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.060.12s，最快的可達(dá)0.020.04s，一般斷路器動(dòng)作時(shí)間為0.060.15s，最快的有0.020.06s。3、靈敏性繼電保護(hù)的靈敏性是指對(duì)于保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或非正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿(mǎn)足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，不論

28、短路點(diǎn)的位置，短路的類(lèi)型，通常用靈敏系數(shù)（Ksen）來(lái)衡量，它決定于被保護(hù)元件和電力系統(tǒng)得參數(shù)和運(yùn)行方式。在DL400-1991繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程中，對(duì)各類(lèi)保護(hù)的靈敏系數(shù)的要求都做了具體的規(guī)定。4、可靠性保護(hù)裝置的可靠性是指在其規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，而在任何其他該保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作情況下，則不應(yīng)該錯(cuò)誤動(dòng)作。繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作和據(jù)動(dòng)作都會(huì)給電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害。但提高其不誤動(dòng)的可靠性和不拒動(dòng)的可靠性措施常常是互相矛盾的。由于電力系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)和負(fù)荷性質(zhì)的不同，誤動(dòng)和拒動(dòng)的危害程度有所不同。因而提高保護(hù)裝置可靠性的重點(diǎn)在不同情況下有所不同。例如，當(dāng)系統(tǒng)中

29、有充足的旋轉(zhuǎn)備用容量（熱備用）、輸電線路很多、各系統(tǒng)之間以及電源與負(fù)荷之間聯(lián)系很緊密時(shí)，若繼電保護(hù)裝置發(fā)生誤動(dòng)作使某發(fā)電機(jī)、變壓器或輸電線路切除，給電力系統(tǒng)造成的影響可能不大；但如果發(fā)電機(jī)、變壓器或輸電線路故障時(shí)繼電保護(hù)裝置拒動(dòng)，將會(huì)造成設(shè)備損壞或破壞系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，造成巨大損失。在此情況下，提高繼電保護(hù)不拒動(dòng)的可靠性比提高不誤動(dòng)的可靠性更加重要。反之，系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用容量較少，以及各系統(tǒng)之間和電源與負(fù)荷之間的聯(lián)系比較薄弱時(shí)，繼電保護(hù)裝置發(fā)生誤動(dòng)使某發(fā)電機(jī)，變壓器或某輸電線路切除，將會(huì)引起對(duì)負(fù)荷供電的中斷，甚至造成系統(tǒng)穩(wěn)定性的破壞，造成巨大損失；而當(dāng)某一保護(hù)裝置拒動(dòng)時(shí)，其后備保護(hù)仍可以動(dòng)作，并切除故

30、障。在這種情況下，提高保護(hù)裝置不誤動(dòng)的可靠性比提高其不拒動(dòng)的可靠性更為重要。由此可見(jiàn)，提高保護(hù)裝置的可靠性要根據(jù)電力系統(tǒng)和負(fù)荷的具體情況采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策?？煽啃灾饕槍?duì)保護(hù)裝置本身的質(zhì)量和運(yùn)行維護(hù)水平而言，一般來(lái)說(shuō)，保護(hù)裝置的組成元件的質(zhì)量越高，接線越簡(jiǎn)單，回路中繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量越少，保護(hù)裝置的可靠性就越高。同時(shí)，正確的設(shè)計(jì)和整定計(jì)算，保證安裝、調(diào)整試驗(yàn)的質(zhì)量，提高運(yùn)行維護(hù)水平，對(duì)于提高保護(hù)裝置的可靠性也具有重要作用。對(duì)于一個(gè)確定的保護(hù)裝置在一個(gè)確定的系統(tǒng)中運(yùn)行而言，在繼電保護(hù)的整定計(jì)算中用可靠系數(shù)來(lái)校核是否滿(mǎn)足可靠性的要求。在國(guó)家或行業(yè)制定的繼電保護(hù)運(yùn)行整定計(jì)算規(guī)程中，對(duì)各類(lèi)保護(hù)的可靠性系數(shù)都

31、做了具體規(guī)定。第三節(jié) 繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀電力系統(tǒng)得飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護(hù)技術(shù)得天獨(dú)厚，在40余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的4個(gè)階段。建國(guó)后，我國(guó)繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍從無(wú)到有，在大約10年的時(shí)間里走過(guò)了先進(jìn)國(guó)家半個(gè)世紀(jì)走過(guò)的道路。50年代，我國(guó)工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國(guó)外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)，建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍，對(duì)全國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長(zhǎng)起了知道作用。阿城繼電器廠引進(jìn)消化了

32、當(dāng)時(shí)國(guó)外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù)，建立了我國(guó)自己的緝繼電器制造業(yè)。因而在60年代中我國(guó)已建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完整體系。這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時(shí)代，為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。自50年代末，晶體管繼電保護(hù)已在開(kāi)始研究，60年代中到80年代中是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時(shí)代。其中天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研究的500kv晶體管方向高頻保護(hù)和南京電力自動(dòng)化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護(hù)，運(yùn)行于葛洲壩500kv線路上，結(jié)束了500kv線路保護(hù)完全依靠從國(guó)外進(jìn)口的時(shí)代。在此期間，從70年代中，基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)已開(kāi)始研究。到80年代末集

33、成電路保護(hù)已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護(hù)。到90年代初集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位，這是集成電路保護(hù)時(shí)代。在這方面南京電力自動(dòng)化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護(hù)起了重要作用，天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的集成電路相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)也在多條220kv和500kv線路上運(yùn)行。我國(guó)從70年代末即已開(kāi)始計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究，高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力學(xué)院、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)和南京電力自動(dòng)化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機(jī)保護(hù)裝置。1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置

34、首先通過(guò)鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，揭開(kāi)了我國(guó)繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁(yè)，為微機(jī)保護(hù)的推廣開(kāi)辟了道路。在主設(shè)備保護(hù)方面，東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和發(fā)電機(jī)？變壓器組保護(hù)也相繼于1989、1994年通過(guò)鑒定，投入運(yùn)行。南京電力自動(dòng)化研究院研制的微機(jī)線路保護(hù)裝置也于1991年通過(guò)鑒定。天津大學(xué)與南京自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的微機(jī)相電壓補(bǔ)償方式高頻保護(hù)，西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護(hù)也相繼于1993、1996年通過(guò)鑒定。至此，不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路和主設(shè)備保護(hù)各具特色，為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。隨著微

35、機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。可以說(shuō)從90年代開(kāi)始我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。第四節(jié) 繼電保護(hù)的未來(lái)發(fā)展 繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，自能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。1、計(jì)算機(jī)化隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。原華北電力學(xué)院研制的微機(jī)線路保護(hù)硬件已經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段；從8位單CPU結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)問(wèn)世，不到5年時(shí)間就發(fā)展到多CPU結(jié)構(gòu)，后又發(fā)展到總線不出模塊的大模塊結(jié)構(gòu)，性能大大提高，得到了廣泛應(yīng)用。華中理工大學(xué)研制的微機(jī)保護(hù)也是從8位CPU，發(fā)展到以工控機(jī)核心部分為基礎(chǔ)的32位微機(jī)保護(hù)。南京電力自動(dòng)

36、化研究院已開(kāi)始就研制了16位CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù)，已得到大面積推廣，目前也在研究32位保護(hù)硬件系統(tǒng)，東南大學(xué)研制的微機(jī)主設(shè)備保護(hù)的硬件也經(jīng)過(guò)了多次改進(jìn)和提高。采用32位微機(jī)芯片并非只著眼于精度，因?yàn)榫仁蹵/D轉(zhuǎn)換器分辨率的限制，超過(guò)16位時(shí)在轉(zhuǎn)換速度和成本方面都是難以接受的；更重要的是32位微機(jī)芯片具有很高的集成度，很高的工作頻率和計(jì)算速度，很大的尋址空間，豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線都是32位的，具有存儲(chǔ)器管理功能、存儲(chǔ)器保護(hù)功能和任務(wù)轉(zhuǎn)換功能，并將高速緩存（Cache）和浮點(diǎn)數(shù)部件都集成在CPU內(nèi)。 電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)

37、的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級(jí)語(yǔ)言編程等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)的功能。在計(jì)算機(jī)保護(hù)發(fā)展初期，曾設(shè)想過(guò)用同一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)做成繼電保護(hù)裝置。由于當(dāng)時(shí)小型機(jī)體積達(dá)、成本高、可靠性差，這個(gè)設(shè)想是不現(xiàn)實(shí)的?，F(xiàn)在，同微機(jī)保護(hù)裝置大小相似的工控機(jī)的功能、速度、存儲(chǔ)容量大大超過(guò)了當(dāng)年的小型機(jī)，因此，用成套工控機(jī)做成繼電保護(hù)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)有：（1）具有486PC機(jī)的全部功能，能滿(mǎn)足對(duì)當(dāng)前和未來(lái)微機(jī)保護(hù)的各種功能

38、要求。（2）尺寸和結(jié)構(gòu)與目前的微機(jī)保護(hù)裝置相似，工藝精良、防震、防過(guò)熱、防電磁干擾能力強(qiáng)，可運(yùn)行于非常惡劣的工作環(huán)境，成本可接受。（3）采用STD總線或PC總線，硬件模塊化，對(duì)于不同的保護(hù)可任意選用不同模塊，配置靈活、容易擴(kuò)展。 繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化、計(jì)算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。但對(duì)如何更好地滿(mǎn)足電力系統(tǒng)要求，如何進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的可靠性，如何取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，尚須進(jìn)行具體深入的研究。2、網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱，使人類(lèi)生產(chǎn)和社會(huì)生活的面貌發(fā)生了根本變化。它深刻影響著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，也為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通信手段。到目前為止，除了差動(dòng)

39、保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外，所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段。國(guó)外早已提出過(guò)系統(tǒng)保護(hù)的概念，這在當(dāng)時(shí)主要指安全自動(dòng)裝置。因繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍（這是首要任務(wù)），還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。這就要求每個(gè)保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)做，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。顯然，實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，亦即實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全

40、可能的。對(duì)于一般的非系統(tǒng)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)也有很大的好處。繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(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(cè)愈準(zhǔn)確。對(duì)自適應(yīng)保護(hù)原理的研究已經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間，也取得了一定的成果，但要真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)隊(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，才能作到這一點(diǎn)。3、保護(hù)、控制、測(cè)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)上的一格智能終端。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

41、息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一端。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(wú)故障正常運(yùn)行情況下還可完成測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化。目前，為了測(cè)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)的大量控制電纜不單要大量投資，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(cè)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)備等，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(guò)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

42、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(lái)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(cè)量量，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送到主控室。從主控室通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可將對(duì)被保護(hù)設(shè)備的操作控制指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。4、智能化近年來(lái)，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(kāi)始。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法，很多

43、難以列出方程式或難以求解的復(fù)雜的非線性問(wèn)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(shì)角度擺開(kāi)情況下發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻的短路就是一非線性問(wèn)題，距離保護(hù)很艱難正確做出故障位置的判別，從而造成誤動(dòng)或據(jù)動(dòng)；如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過(guò)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(wèn)題的能力。江這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快?？梢灶A(yù)見(jiàn)，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(wèn)題。第三章 系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)第一節(jié) 系統(tǒng)的等值計(jì)算一、原始數(shù)據(jù)1、系統(tǒng)圖2、說(shuō)明設(shè)計(jì)中線路及原件只計(jì)算電

44、感參數(shù)，線路正序阻抗為0.4/km，單回線零序阻抗為1.2/km，雙回線零序阻抗為1.4/km，低壓出線（10kV）后備保護(hù)時(shí)限均取1秒。發(fā)電機(jī)及變壓器參數(shù)按圖示額定值進(jìn)行計(jì)算。雙繞組變壓器=10.5%，變壓器零序阻抗是0.8的正序阻抗。發(fā)電機(jī)參數(shù)發(fā)電機(jī)型號(hào)發(fā)電機(jī)容量（MW）cosxQF2-12-2120.80.12210.1490QF2-25-2250.80.13000.1492QF2-50-2500.80.12400.1525三繞組變壓器參數(shù)變壓器型號(hào)容量額定電壓 U1-2%U1-3%U2-3%SFSL1-20000100/100/100121/38.5/10.518.010.56.5SF

45、SL1-20000100/100/100121/38.5/10.518.010.56.5SFSL1-20000100/100/100121/38.5/10.518.010.56.5二、系統(tǒng)的等值計(jì)算1） 原始網(wǎng)絡(luò)的等值電路（下面都是標(biāo)幺值），見(jiàn)圖1-1。 圖1-1取Sd=100MVA Ud=Uav=115KVX1=0.130.10X2=0.4×50=0.17X3=0.105=0.26X4=0.4×70=0.210.105=0.17X6=0.4×700.210.105=0.26X8=0.4×800.24X9=0.4×750.23X10=10010

46、0?18%=0.18X11=100100?10.5%=0.105X12=100100?6.5%=0.065X13=0.130.26X14=0.4=0.12X15=0.1240=0.1X16=0.4×50=0.17X17=0.105=0.26X18=0.4×50=0.17X19=0.105=0.262） 正序網(wǎng)絡(luò)及其化簡(jiǎn)，見(jiàn)圖1-2。（a）（b） （c） 圖1-2X20=X2+X3=0.43X21=X4/X6=0.105X22=0.21X23=0.36X24=X18+X19=0.43X25=0.34X26=0.53X27=X13+X9=0.49X28=0.53X29=0.88

47、X30=X23/X25/X26=0.14X31=X28/X29=0.333)負(fù)序網(wǎng)絡(luò)及其化簡(jiǎn) A、B、C處接地，見(jiàn)圖1-3。（a） （b）（c）（d）圖1-3X1'=0.14920.12X13'=0.14920.23X15'=0.1525=0.12X27'=X13'+X9=0.494)零序網(wǎng)絡(luò)及其化簡(jiǎn)（A、B、C處110KV母線接地，見(jiàn)圖1-4）（a） （b）圖1-4 X8'=3×X8=0.72X9'=3×X9=0.69X14'=3?X14=0.36X10'=0.8?X10=0.05X11'=0

48、.8?X11=0.08X12'=0.8?X12=0.14X22'=0.16X23'=0.28第二節(jié) 短路計(jì)算一、原始數(shù)據(jù)1、系統(tǒng)圖2、說(shuō)明設(shè)計(jì)中線路及原件只計(jì)算電感參數(shù)，線路正序阻抗為0.4/km，單回線零序阻抗為1.2/km，雙回線零序阻抗為1.4/km，低壓出線（10kV）后備保護(hù)時(shí)限均取1秒。發(fā)電機(jī)及變壓器參數(shù)按圖示額定值進(jìn)行計(jì)算。雙繞組變壓器=10.5%，變壓器零序阻抗是0.8的正序阻抗。發(fā)電機(jī)參數(shù)發(fā)電機(jī)型號(hào)發(fā)電機(jī)容量（MW）cosxQF2-12-2120.80.12210.1490QF2-25-2250.80.13000.1492QF2-50-2500.80.

49、12400.1525三繞組變壓器參數(shù)變壓器型號(hào)容量額定電壓 U1-2%U1-3%U2-3%SFSL1-20000100/100/100121/38.5/10.518.010.56.5SFSL1-20000100/100/100121/38.5/10.518.010.56.5SFSL1-20000100/100/100121/38.5/10.518.010.56.5二、短路電流計(jì)算1、網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) 圖1-1取Sd=100MVA Ud=Uav=115KVX1=0.130.10X2=0.4×50=0.17X3=0.105=0.26X4=0.4×70=0.210.105=0.17X6=

50、0.4×700.210.105=0.26X8=0.4×800.24X9=0.4×750.23X10=100100?18%=0.18X11=100100?10.5%=0.105X12=100100?6.5%=0.065X13=0.130.26X14=0.4=0.12X15=0.1240=0.1X16=0.4×50=0.17X17=0.105=0.26X18=0.4×50=0.17X19=0.105=0.262、三相短路計(jì)算：當(dāng)2#發(fā)生三相短路，并計(jì)算短路電流。X1'=X1+X8=0.34X16=X15+X14=0.22X17=X13+X9

51、=0.49將“轉(zhuǎn)移電抗”化為各電源到短路點(diǎn)的“計(jì)算電抗”：XcaA =0.34=0.54XcaB=X16?SBSd=0.22=0.35XcaC =X17?SCSd=0.49=0.31A廠供給在短路點(diǎn)處產(chǎn)生的短路電流：先求以電源A為基準(zhǔn)容量、以短路點(diǎn)平均電壓為基準(zhǔn)電壓的電流基準(zhǔn)值：=0.83(KA)查附錄的0s曲線，對(duì)應(yīng)Xca=0.54：I"*=2.0 I"=2.0=1.66(KA)查附錄的0.2s曲線，對(duì)應(yīng)Xca=0.54：I0.2"=1.8 I0.2=1.8=1.49(KA)查附錄的4s曲線，對(duì)應(yīng)Xca=0.54：=2.4 =2.4×0.83=1.99

52、(KA)B廠供給在短路點(diǎn)處產(chǎn)生的短路電流：先求以電源A為基準(zhǔn)容量、以短路點(diǎn)平均電壓為基準(zhǔn)電壓的電流基準(zhǔn)值：=0.83(KA)查附錄的0s曲線，對(duì)應(yīng)Xca=0.35：I"*=3.1 I"=3.1=2.57(KA)查附錄的0.2s曲線，對(duì)應(yīng)Xca=0.35：I0.2"=2.6 I0.2=2.6=2.16(KA)查附錄的4s曲線，對(duì)應(yīng)Xca=0.35：=2.85 =2.85×0.83=2.37(KA)C廠供給在短路點(diǎn)處產(chǎn)生的短路電流：先求以電源A為基準(zhǔn)容量、以短路點(diǎn)平均電壓為基準(zhǔn)電壓的電流基準(zhǔn)值：=0.33(KA)查附錄的0s曲線，對(duì)應(yīng)Xca=0.31：I&q

53、uot;*=3.6 I"=3.6=1.19(KA)查附錄的0.2s曲線，對(duì)應(yīng)Xca=0.31：I0.2"=2.8 I0.2=2.8=0.92(KA)查附錄的4s曲線，對(duì)應(yīng)Xca=0.31：=2.95 =2.95×0.33=0.97(KA)求短路點(diǎn)的三相短路電流：Ik"=1.66+2.57+1.19=5.42(KA)Ik0.2=1.49+2.16+0.92=4.57 (KA)=1.99+2.37+0.97=5.33 (KA)求三相短路沖擊電流（取Ksh=1.8）：ish=2?1.8?5.42=13.8(KA)第四章 互感器的選擇及自動(dòng)裝置的配置第一節(jié) 電流

54、互感器的選擇1）A廠1#變壓器一次額定電流110KV側(cè)：IN=210A10KV側(cè)：IN=2309.5A電流互感器變比110KV側(cè)計(jì)算變比及選用變比：nTA,cal=363.725選用 nTA=600510KV側(cè)計(jì)算變比及選用變比：nTA,cal=2309.55選用 nTA=30005電流互感器二次額定電流110KV側(cè)： =3.03A10K V側(cè)：I2N=2309.5300 =7.7A2） A廠2#變壓器一次額定電流高壓側(cè)：IN,h=330.7A中壓側(cè)：IN,m=1039.3A低壓側(cè)：IN,l=3637.4A電流互感器變比選擇高壓側(cè)：=572.85 選用6005中壓側(cè)：1039.35 選用150

55、05低壓側(cè)：3637.45 選用40005電流互感器二次額定電流 高壓側(cè)：I2N,h=9.55A 中壓側(cè)：I2N,m=1039.3120=8.66A 低壓側(cè)：I2N,l=3637.4300=12.12A3）A廠3#變壓器一次額定電流110KV側(cè)：IN=330.7A10KV側(cè)：IN=3637.3A電流互感器變比110KV側(cè)計(jì)算變比及選用變比：nTA,cal=572.85選用 nTA=600510KV側(cè)計(jì)算變比及選用變比：nTA,cal=3637.35選用 nTA=40005電流互感器二次額定電流110KV側(cè)： =4.8A10K V側(cè)：I2N=3637.3300 =12.1A4）A廠4#變壓器一次額定電流110KV側(cè)：IN=210A10KV側(cè)：IN=2309.5A電流互感器變比110KV側(cè)計(jì)算變比及選用變比：nTA,