湖北電網(wǎng)220kV線路距離保護(hù)整定計(jì)算優(yōu)化

1、第19卷2006年第3期近年來,湖北電網(wǎng)繼電保護(hù)發(fā)展迅速,220kV 線路全部配置雙套快速動(dòng)作的主保護(hù),保護(hù)的性能和可靠性也較以往有了很大的完善。與此同時(shí),從2005年開始,零序電流保護(hù)在湖北電網(wǎng)被大大簡(jiǎn)化,其接地故障保護(hù)的功能大部分交給接地距離保護(hù)來完成,零序電流保護(hù)僅作為接地距離保護(hù)的補(bǔ)充。因此,距離保護(hù)已成為湖北電網(wǎng)220kV 線路保護(hù)中最重要的后備保護(hù)。對(duì)繼電保護(hù)整定計(jì)算人員而言,如何進(jìn)一步優(yōu)化線路距離保護(hù)整定計(jì)算方案,從而在提高計(jì)算效率的同時(shí),獲取完善合理的全網(wǎng)整定值,實(shí)現(xiàn)距離保護(hù)“四性”的最佳融合,進(jìn)而最有效地發(fā)揮其作為最重要的后備保護(hù)應(yīng)有的作用,對(duì)于構(gòu)筑湖北電網(wǎng)安全穩(wěn)定的防線具有

2、十分重要的意義。1優(yōu)化背景1.1主保護(hù)功能大大加強(qiáng)近年來,隨著繼電保護(hù)技術(shù)的進(jìn)步,微機(jī)型保護(hù)裝置的普及和通信技術(shù)的不斷發(fā)展,線路主保護(hù)的性能和可靠性大大提高。目前,湖北電網(wǎng)220kV 線路均配置兩套相互獨(dú)立的快速主保護(hù)。2005年湖北省電力公司又頒布并實(shí)施湖北省電力公司繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置配置原則與選型管理規(guī)定,進(jìn)一步提出兩套主保護(hù)需采用不同生產(chǎn)廠家的保護(hù)、優(yōu)先采用具有光纖通道的保護(hù)等要求。以上這些都極大地減少了線路主保護(hù)拒動(dòng)的可能,降低了后備保護(hù)的動(dòng)作幾率和壓力,從這一點(diǎn)來說,可對(duì)后備保護(hù)的整定計(jì)算進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化。1.2零序電流保護(hù)的簡(jiǎn)化鑒于零序電流保護(hù)存在受運(yùn)行方式影響大、整定復(fù)雜等不適應(yīng)

3、復(fù)雜電網(wǎng)的缺點(diǎn),從2005年開始,湖北電網(wǎng)將零序保護(hù)作了較大的簡(jiǎn)化:停用零序電流保護(hù)、段,將零序電流保護(hù)、段固定整定為500A/4.0s ,300A/4.5s ,其功能僅限于反應(yīng)概率極低的輕微故障和切除系統(tǒng)高電阻接地故障。至此,接地故障后備保護(hù)的功能基本交給接地距離保護(hù)來完成。作為分別獨(dú)立反應(yīng)接地故障和相間故障的接地距離保護(hù)和相間距離保護(hù),在主保護(hù)拒動(dòng)時(shí),其必須能快速可靠切除故障,這又對(duì)距離保護(hù)配合定值的可靠性、速動(dòng)性和選擇性提出了更高的要求。1.3距離保護(hù)整定現(xiàn)狀長(zhǎng)期以來,湖北電網(wǎng)相間距離和接地距離保護(hù)的整定計(jì)算嚴(yán)格按照逐級(jí)配合的原則考慮。隨著湖北電網(wǎng)的快速發(fā)展,許多平行線路、短線路以及環(huán)網(wǎng)

4、等復(fù)雜線路的出現(xiàn),使得線路距離保護(hù)的整定計(jì)算不僅日益繁瑣和復(fù)雜,且經(jīng)常出現(xiàn)保護(hù)定值失去配合或難以滿足靈敏度要求的情況。為適應(yīng)湖北電網(wǎng)快速發(fā)展的要求,必須對(duì)距離保護(hù)的整定計(jì)算進(jìn)行優(yōu)化,以獲取完善合理的全網(wǎng)保護(hù)配合定值,并提高計(jì)算效率。2優(yōu)化原則綜合考慮前述情況,距離保護(hù)整定計(jì)算一方面要做到合理發(fā)揮其各段保護(hù)效力,從而實(shí)現(xiàn)距離保護(hù)的最優(yōu)保護(hù)效果,另一方面可對(duì)其計(jì)算作適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化,提高計(jì)算效率。收稿日期:2006-03-14作者簡(jiǎn)介:余鴻(1976-,女,湖北武漢人,碩士,工程師,從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算工作.湖北電網(wǎng)220kV 線路距離保護(hù)整定計(jì)算優(yōu)化余鴻1,趙向紅2(1.湖北省電力公司,湖北武

5、漢430077;2.鄂州電力調(diào)度通信中心,湖北鄂州436000摘要:從湖北電網(wǎng)實(shí)際情況出發(fā),分析并提出了220kV 線路距離保護(hù)整定計(jì)算的優(yōu)化原則和優(yōu)化方案。該方案的實(shí)施使得湖北電網(wǎng)距離保護(hù)整定計(jì)算更加合理、準(zhǔn)確和高效。關(guān)鍵詞:湖北電網(wǎng);距離保護(hù);整定計(jì)算;優(yōu)化中圖分類號(hào):TM773文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1006-6519(200603-0031-03Setting Calculation Optimization of Distance Proctection for 220kVLines of Hubei Power GridYU Hong 1,ZHAO Xiang-hong 2華中電力

6、31-華中電力2006年第3期第19卷(1后備保護(hù)四性難以同時(shí)兼顧,距離保護(hù)各段依據(jù)其承擔(dān)的主要作用對(duì)其應(yīng)有不同的側(cè)重要求。不帶時(shí)延的段將選擇性放在首位,靈敏性次位。帶延時(shí)的段將靈敏性放在首位,速動(dòng)性次位,選擇性末位。帶延時(shí)的段將靈敏性放在首位,選擇性次位,速動(dòng)性末位。(2因零序保護(hù)的退出,接地距離在保護(hù)接地故障中扮演的角色更為重要,因此,要求其采用的計(jì)算公式更為準(zhǔn)確,定值選取更為可靠。(3由于主保護(hù)的強(qiáng)大,距離保護(hù)作為后備保護(hù)其整定計(jì)算可作適當(dāng)簡(jiǎn)化。(4優(yōu)化方案要著眼全局,實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)各電壓等級(jí)間保護(hù)定值的協(xié)調(diào)配合。3優(yōu)化方案本著合理發(fā)揮距離保護(hù)各段功能和適當(dāng)簡(jiǎn)化的原則,距離保護(hù)整定計(jì)算可從以下

7、幾方面進(jìn)行優(yōu)化。3.1接地距離段整定計(jì)算的優(yōu)化在早期距離保護(hù)整定計(jì)算中,按照220kV 500kV 電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程(以下簡(jiǎn)稱“規(guī)程”中要求1,接地距離段整定為:Z dz1=0.7×Z l (1式中Z l 線路阻抗。由于該算法不計(jì)及零序互感的影響,不能真實(shí)反映保護(hù)安裝處的感受阻抗。因此,在近幾年的接地距離段整定計(jì)算中,采用如下公式:Z dxI K K U I +3K 0I 0(2式中K K 可靠系數(shù),取0.7;U 線末單相接地故障整定點(diǎn)的故障相電壓;I 線末單相接地故障整定線路的故障相電流;K 0整定線路所整定的零序補(bǔ)償系數(shù);I 0線末接地故障整定線路的零序電流。公式(2

8、考慮了零序互感的影響,在原理上更為合理,但在實(shí)際運(yùn)用中,由于常常無法實(shí)際測(cè)量零序互感;有時(shí)即使實(shí)測(cè)了,由于測(cè)量方法及測(cè)量干擾誤差等其它方面的問題,測(cè)量的準(zhǔn)確性常難以保證,因此公式(2的計(jì)算準(zhǔn)確性很難保證。實(shí)際計(jì)算中,公式(2的計(jì)算結(jié)果常較大地大于公式(1的計(jì)算結(jié)果。如果零序互感參數(shù)不準(zhǔn),導(dǎo)致公式(2計(jì)算結(jié)果大于實(shí)際感受阻抗值過多,接地距離段將超越,其結(jié)果直接導(dǎo)致接地距離I 段誤動(dòng)。這對(duì)于速動(dòng)的接地距離段是一個(gè)很大的隱患。為此,對(duì)于接地距離段整定計(jì)算給出如下優(yōu)化方案:取公式(1和公式(2計(jì)算結(jié)果的較小值作為接地距離段整定值。這樣做雖然可能犧牲了接地距離段的保護(hù)范圍,但確保了接地距離段的選擇性,有

9、效地保證了接地距離I 段不誤動(dòng)。3.2接地距離段整定計(jì)算公式的優(yōu)化由于規(guī)程的第4.2.2.4條中公式(1(4存在計(jì)算復(fù)雜、不精確、不考慮零序互感等問題,實(shí)際計(jì)算中,采用文獻(xiàn)2中公式整定接地距離段。但當(dāng)線路有零序互感耦合時(shí),文獻(xiàn)2中接地距離段與相鄰線路接地距離段配合計(jì)算公式將保護(hù)所在線路及相鄰配合線路的互感對(duì)測(cè)量阻抗的影響都放在綜合助增系數(shù)中考慮,必然擴(kuò)大配合保護(hù)在保護(hù)定值中的比重,同時(shí)該方法無法處理T 接線路、跨電壓等級(jí)配合等特殊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的定值計(jì)算問題。通過修正文獻(xiàn)3中計(jì)算方法,對(duì)接地距離段與相鄰線路接地距離段的配合整定給出如下計(jì)算公式:Z dzll =K KU I +3KI 0+K K I

10、+3K I 0I +3KI 0(Z dzll-U I +3K I 0(3T dzll =T dzll +t 式中K K 可靠系數(shù),取0.8;U 、I 、I 0、K 分別為整定保護(hù)所在母線故障相相電壓,整定保護(hù)所在線路故障相相電壓、零序電流,整定保護(hù)零序補(bǔ)償系數(shù);U 、I 、I 0、K 配合保護(hù)所在母線故障相相電壓,配合保護(hù)所在線路故障相相電壓、零序電流,配合保護(hù)零序補(bǔ)償系數(shù);Z dzll 整定保護(hù)II 段定值;T dzll 整定保護(hù)II 段動(dòng)作時(shí)間;Z dzll 配合保護(hù)II 段定值;T dzll 配合保護(hù)II 段動(dòng)作時(shí)間。該公式不僅解決了整定線路為T 接線或配合保護(hù)為非相鄰線路以及跨電壓等級(jí)

11、保護(hù)配合的問題,還可以正確處理配合線路為互感線路的情況,使得接地距離段整定計(jì)算方便、結(jié)果準(zhǔn)確。3.3距離保護(hù)段時(shí)間的優(yōu)化為滿足逐級(jí)配合要求,經(jīng)多級(jí)配合,有時(shí)配合時(shí)間必須不斷抬高,目前湖北電網(wǎng)距離保護(hù)段時(shí)間32-第19卷2006年第3期(上接第24頁(yè)實(shí)現(xiàn)平臺(tái),但這種機(jī)制的最終形成還將有待于電力市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制的逐步完善。(3上網(wǎng)電價(jià)改革涉及到投資、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和用戶等各方的切身利益,其引導(dǎo)作用將直接影響全社會(huì)電能的有效供應(yīng)和合理消費(fèi)。因此,為減少改革帶來的沖擊,必須尊重歷史,從各地區(qū)的客觀實(shí)際出發(fā),因地制宜建立不同的市場(chǎng)形成價(jià)格機(jī)制和規(guī)則,在效率優(yōu)先的原則下兼顧社會(huì)公平,避免因出現(xiàn)利益大幅調(diào)整激化

12、社會(huì)矛盾。(4電價(jià)改革的目標(biāo)是引入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)以產(chǎn)生科學(xué)合理的電價(jià),但競(jìng)爭(zhēng)必然面臨起跑線的設(shè)定,不平等的競(jìng)爭(zhēng)將產(chǎn)生諸多問題并直接影響改革的成敗。因此,建議根據(jù)情況設(shè)置一定的電力改革擱淺成本,考慮在三、五年過渡期內(nèi)將此成本折成銷售電價(jià)加價(jià),通過銷售電價(jià)調(diào)整,在全社會(huì)或電廠所在電網(wǎng)分?jǐn)?以解決個(gè)別發(fā)電企業(yè)歷史遺留問題,保證改革平穩(wěn)過渡。(5根據(jù)當(dāng)前經(jīng)營(yíng)期電價(jià)執(zhí)行中發(fā)現(xiàn)的問題,建議對(duì)經(jīng)營(yíng)期電價(jià)進(jìn)行合理的分段修正,適當(dāng)提高投產(chǎn)初期的電價(jià)水平、降低后階段的電價(jià)水平,在維持整個(gè)經(jīng)營(yíng)期內(nèi)收益率標(biāo)準(zhǔn)不變的基礎(chǔ)下,緩解發(fā)電企業(yè)在項(xiàng)目投產(chǎn)初期的經(jīng)營(yíng)壓力。(6作為電價(jià)的測(cè)算基礎(chǔ),長(zhǎng)期國(guó)債利率加成是確定項(xiàng)目合理收益的決定

13、性因素。但由于加成的標(biāo)準(zhǔn)不明確,使合理收益的確定存在很大的彈性,建議明確長(zhǎng)期國(guó)債利率加成標(biāo)準(zhǔn)和范圍,以提高政策的可操作性。(7現(xiàn)階段的峰谷、豐枯電價(jià)政策和煤電聯(lián)動(dòng)機(jī)制實(shí)質(zhì)是對(duì)市場(chǎng)機(jī)制的模擬和借鑒,綜合應(yīng)用了市場(chǎng)調(diào)節(jié)和政府調(diào)控兩個(gè)手段,為電力企業(yè)提供了比較合理的價(jià)格預(yù)期和協(xié)調(diào)平臺(tái),對(duì)用戶傳遞了能源緊缺的信號(hào),積極作用明顯。但今后這種方式并未直接反映供求關(guān)系,帶有很強(qiáng)的主觀性,還有待于通過電力市場(chǎng)建設(shè)的推進(jìn)不斷進(jìn)行完善。最長(zhǎng)達(dá)3.5s。一旦高頻保護(hù)柜動(dòng),后備保護(hù)將無法快速切除故障,將嚴(yán)重威脅系統(tǒng)安全。優(yōu)化方案中,規(guī)定距離保護(hù)段時(shí)間<<2.0s。為滿足此要求,需在系統(tǒng)中設(shè)置開環(huán)點(diǎn),這樣做

14、雖然損失了一些選擇性,但保證了距離保護(hù)段的速動(dòng)性。在主保護(hù)拒動(dòng)時(shí),后備保護(hù)將在短時(shí)間內(nèi)將故障快速切除,確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。3.4確保距離保護(hù)段、段的靈敏度優(yōu)化方案中,不僅嚴(yán)格要求距離保護(hù)段、段滿足一定的靈敏度,還用感受阻抗和線路阻抗的較大者校驗(yàn)接地距離保護(hù)段、段的靈敏度。這些做法有效地保證了后備保護(hù)的靈敏性,確保后備保護(hù)在主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)可靠動(dòng)作。3.5距離保護(hù)段整定計(jì)算的優(yōu)化距離保護(hù)段只是在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),線路兩套主保護(hù)、兩套距離段保護(hù)拒動(dòng)時(shí)才可能動(dòng)作,動(dòng)作機(jī)會(huì)極小,近5年湖北電網(wǎng)距離保護(hù)段就沒有出口過。對(duì)于如此低概率事件,湖北電網(wǎng)還在對(duì)距離保護(hù)段進(jìn)行復(fù)雜的逐級(jí)配合計(jì)算。本著強(qiáng)化主保護(hù),簡(jiǎn)化后

15、備保護(hù)的思想,對(duì)距離保護(hù)段的整定優(yōu)化為:在保證靈敏度和躲過最大負(fù)荷電流的情況下不考慮逐級(jí)配合,時(shí)間固定取3s(與相鄰保護(hù)段有配合時(shí)或3.5s(與相鄰保護(hù)段無配合時(shí)。這樣做將后備保護(hù)的整定工作量減少近一半,極大地提高了整定計(jì)算效率。3.6與110kV側(cè)保護(hù)的配合問題目前,湖北電網(wǎng)220kV距離保護(hù)、段整定計(jì)算只考慮滿足靈敏度要求和滿足配合關(guān)系,若定值越級(jí)到110kV系統(tǒng),則下達(dá)110kV饋線限制值。這一做法使得下達(dá)110kV饋線限制值較多, 110kV側(cè)距離保護(hù)配合困難。為了實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)優(yōu)化,我們規(guī)定,距離保護(hù)、段盡可能躲過變壓器110kV側(cè)故障。方案實(shí)施后,不僅大大減少了110kV側(cè)保護(hù)整定限制,還有效地確保了220kV側(cè)后備保護(hù)不越級(jí)動(dòng)作,減少了后備保護(hù)誤動(dòng)的可能。4結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過實(shí)施上述優(yōu)化方案,湖北電網(wǎng)距離保護(hù)的可靠性、靈敏性、速動(dòng)性、選擇性得到綜合提升,確保了在主保