电网继电保护及故障信息管理系统的设计与实现
倪益民,丁 杰,赵金荣,王 阳,夏士兵,张小军
(国电自动化研究院/南瑞集团公司,江苏省南京市210003)
摘要:介绍了电网继电保护及故障信息管理系统的总体框架、功能定位以及主站和子站的设计方
案。着重讨论了在系统结构方面各种装置接入的复杂性、与监控系统的互联方式、系统的安全可靠性和数据流向的分析及控制,并提出了构造系统时应该注意的问题。关键词:继电保护;故障录波;管理信息系统中图分类号:TM774;TM73
收稿日期:2003-05-30。
0 引言
为了提高电网继电保护装置的运行、管理以及故障分析水平,各电力调度部门积极采用现代通信技术,将保护和故障录波信息传送到调度中心[1～4]。在传送方式上,有些是将保护信息接入以处理四遥
信息为主体的变电站自动化系统中,然后上传[5]
。但因故障录波信息数据量较大,不宜与实时数据共享通信通道,一般不被接入。所以,调度中心得不到完整的故障信息;有些调度部门倾向于将继电保护装置和故障录波器等信息汇集,组成单独的继电保护故障信息管理系统。
本文介绍PFS 3000电网继电保护和故障信息管理系统及其有关的信息接入方式。
1 系统概述
PFS 3000电网继电保护及故障信息管理系统是
以电力公司管辖的电压等级在220kV 及以上变电站中的继电保护设备、安全自动装置和故障录波器为管理对象,对这些对象送出的所有信息进行采集和分析处理,并具有为用户提供告警、操作、分析、统计、查询等功能的综合性系统。
该系统一般分为主站、子站(厂站)2层,也可分为主站、分站、子站3层。这两者(或三者)之间通过广义的通信网络(公共电话网、光纤网、电力载波网等)连成一个有效的整体,并在主站端与EMS ,MIS 相连。其总体结构如图1所示。
子站的信息对象是各种装置,其主要任务是为整个系统采集数据,并进行转换、筛选和远传。
主站的任务是对各种信息进行汇总和分析。主站可以从与事故有关联的子站提取相关数
据进行
图1 PFS 3000电网继电保护及故障信息管理系统框图Fig .1 Schema of PFS 3000protective fault information
management system fo r power system
分析,提供更精确的报告(如双端测距)。主站一般管理500kV 的厂站和重要的220kV 厂站,属于省(网)调级;分站一般管理220kV 厂站,属于地调级。
2 子站系统结构设计
[2,3]
根据各变电站已基本实现自动化监控功能的具
体情况,子站系统结构设计的核心是保护装置、故障录波器等设备的接入方式,以及与监控系统的连接方式。
系统结构如图2、图3所示
。
图2 PFS 3000子站系统结构(一)Fig .2 The first kind of architecture of PFS 3000
substation system
86
第27卷 第17期
2003年9月10日
电力系统自动化
Automation of Electric Power Systems
Vol .27 No .17
Sept .10,2003
图3 PFS 3000子站系统结构(二)
Fig .3 The second kind of architecture of PFS 3000
substation system
2.1 保护装置的接入
a .从保护管理机接入(见图2)。所有保护装置全部接入保护管理机,由保护管理机提供两个独立的通信口,分别与监控和保护通信。一般说来,保护管理机采用工业PC 机,或是由厂家自行开发的嵌入式系统。在此方式下,保护装置由管理机单独管理,与变电站监控系统相对独立,互相干扰少。该结构适合于新建项目和使用RTU 方式的老站改造。
b .从监控系统接入(见图3)。所有保护装置和测控装置均挂在一个管理机上,再由管理机通过网络或者串口把信息送给保护系统。这种方式节省投资费用,改动小,适用于已经运行的变电站自动化系统再追加保护信息管理系统的改造。若采用南瑞集团公司面向间隔的测控通信一体化装置NSD 500来构造系统,只要把一个间隔中的所有保护设备就近接入NSD 500,由NSD 500直接与后台机联网。2.2 四合一装置的接入
考虑到监控系统的实时性要求很高,应该把四合一装置优先放在监控系统之下,由监控系统的通信管理机管理,再行转发。总之,由于四合一装置的一体化特性,从而导致该装置在与保护或者监控系统连接的链路上总有一个系统需要多一个环节。2.3 早期微机保护设备的接入
该设备在硬件上有并口,没有串口。在这种情况下,可以通过一个转换装置把并口信息转为串口方式,从而将保护信息接入系统。2.4 非微机保护设备的接入
考虑到有的厂站还有一些非微机保护的设备,这些设备只有接点信息,可以增加一个测控装置来采集这些接点信息。如果没有足够的接点且又是老站改造,也可以考虑从监控系统引入。2.5 保护系统与监控系统的连接方式
保护信息转监控系统有两种方式:①报文转发,由监控系统直接解析保护事件报文;②遥信转发,由
保护系统统一解释各种保护事件报文。
保护事件转监控系统仍然要贯彻分散的思想,在每个小室中应该把本小室中的保护信息向监控转发,这一点对于小室模式的系统尤其适用。2.6 故障录波器的接入
故障录波器的信息交互有串口和网络两种方式,且直接提交COMTRADE 格式的波形文件。管理机既不能对波形报文做任何转换,又要考虑转发优先问题,所以,采用由保护工程师站直接管理故障录波器的模式。如果装置只提供自定义格式的波形数据,则由系统负责转换成主流的C OMTRADE 格式。对于串口方式的录波器,可增加一个串口转网口装置来解决上网问题。
3 主站系统结构设计
由于主站不需要面对不同的厂站布局和各种各样的保护设备,其结构共性较强。在系统结构设计时需要考虑数据流的控制和系统的安全问题。3.1 数据流的控制
主站的数据流向是一对多方式。数据流控制是否得当会影响主站系统整体性能。由于通道、协议等原因,子站送来的数据须经前置机处理后才能为后台机所使用。如果信息包直接送达后台计算机网段上,将增添无效的网络负荷。如果连接的子站数量较多,应考虑数据流控制。解决办法有多种,从系统结构上看,通过分网实现数据分流是一种方案。3.2 系统安全[4]
如果主站系统对外开放,必然会导致安全性问题(系统本身操作方面的安全问题不属于本文讨论范畴)。从系统结构方面考虑采用的措施有两种:①增加硬件防火墙,与其他系统进行有效的隔离,屏蔽非法用户和非法信息;②信息发布采用独立的服务器,尽量减小故障波及面。3.3 系统方案
图4是考虑以上因素而提出的结构方案。
图4 PFS 3000主站系统结构
Fig .4 Architecture of PFS 3000master system
如果是试点,只要1台服务器、1台前置机;如果接入的子站数量不多,也可以只用1层网络。
87
·工程应用· 倪益民等 电网继电保护及故障信息管理系统的设计与实现
4 结语
PFS3000电网继电保护及故障信息管理系统的结构设计着重考虑了装置接入的复杂性、系统的可靠性和数据流向的分析与控制,从而使该系统在整体性能上处于一个较高的层次。目前,该系统已经实际运用,并取得良好的效果。
参考文献
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倪益民(1967—),男,工程师,主要从事电力系统自动化的研发工作。E-mail:nym@https://www.doczj.com/doc/d21777686.html,
丁 杰(1966—),男,高级工程师,主要从事电力系统自动化的研发和管理工作。E-mail:dj@https://www.doczj.com/doc/d21777686.html, 赵金荣(1967—),男,高级工程师,主要从事电力系统自动化的研发和管理工作。E-mail:zjr@https://www.doczj.com/doc/d21777686.html,
PFS3000PR OTECTIVE AND F AULT INF ORMATION MANAGEMENT SYSTEM OF POW ER SYSTEMS Ni Yimin,Ding Jie,Zhao Jinr ong,W ang Yang,Xia Shibing,Zhang Xiao jun
(Nanjing Automation Research Institute,Nanjin g210003,China)
A bstract:This paper introduces the overall framework,function subdivisions,master station and substation schemes of protective and fault management in formation system(PFMIS)of power systems.Emphasis is placed on such problems as the complexity of the device linkage,the mode of interconnection with the SCADA system,the security and reliability,data flow analysis and control with respect to system architecture. Attention is called to several problems in the construction of PFMIS of power systems.
Key words:protective relaying;fault recorder;management information system(M IS)
(上接第7页 continued fr om page7)
TRA NSIENT STABILITY-C ONSTRAINED POWER TRANSFER LIMIT OF
A CRITIC AL C UTSET A ND GENERATION EC ONOMIC DISPATC HING
Fan Jichao,Y u Yixin(Tianjin University,Tianjin300072,China)
A bstract:The boundary of the practical d ynamic security regions(PDSR)in injection space is the union of hyper-planes vertical to coordinates axes that represent upper and lower li mits of the nodal injections,and one or a few hyper-planes which describe critical points of transient angle stability in injection space for a specific contingency.Every h yper-plane boundary of dynamic security regions(DSR)corresponds to only one the critical cutest of net work.In determining the critical points of transient stability,a simulation method is used with detail generator and load models.An express ion,based on PDSR,for the power transfer limit of a critical cutset(PTLCC)is deduced.Theoretical analyses and case studies indicate that the PTLCC is not unique and varies in some range.Considering the generation dispatching,a mathematical model for determining the maximal PTLCC and a mathematics model of transient stability-constrained generation economic dispatch are recommended, which are linear programming problems such that they are very easy to solve.A simple and practical algorithm for solving the PTLCC maximization problem is also proposed which can be used in real-time.And the selected nodal order can provide very useful information to the s ystem operators that the chan ge of active power at nodes in the front of the order has less effect to cause system instability.A real bulk power s ystem has been used to test the proposed methods.
This project is supported b y National Key Basic Research Special Foundation of China(No.G1998020307).
Key words:security analysis of electric power system;critical cutset;available trans fer capability(ATC);practical dynamic security region (PDSR);economic dispatching;transient stability
88 电力系统自动化 2003,27(17)
前言 电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。但是电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常的运行状态。继电保护装置，就是指反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并作用于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是：（1）当电力系统中发生短路故障时，继电保护能自动地、迅速地和有选择地动作，使断路器跳闸，将故障元件从电力系统中切除，以系统无故障的部分迅速恢复正常运行，并使故障的设备或线路免于继续遭受破坏。 （2）当电气设备出现不正常运行情况时，根据不正常运行情况的种类和设备运行维护条件，继电保护装置则发出信号，以便由值班人员及时处理，或由装置自动进行调整。 由此可见，继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性，最大限度的保证向用户安全供电。因此，继电保护是电力系统重要的组成部分，是保证电力系统安全可靠运行的不可缺少的技术措施。本设计针对110kv电网的距离保护展开讨论，保证电网安全运行。
2运行方式分析 最大和最小运行方式的区别在于系统负载不同(阻抗)，由于电网中某一段线路电压均为定值，所以继电保护中最大和最小运行方式下主要是考虑系统阻抗变化对电流型保护整定值的影响。 过电流分段保护注意如下： 1、最大运行方式下，本线路I段保护范围应大于线路全长的50%； 2、最小运行方式下，本线路I段保护范围应不小于线路全长的15%； 3、最大运行方式下，本线路II段保护范围应尽量不大于下一线路的在最小运行方式下的 I 段保护范围，以免本线路II段保护与下一线路的 II 段保护冲突。 图2-1 110kv电网最大运行方式接线图
1.1 220KV 系统介绍 KV 220系统由水电站1W ，2W 和两个等值的KV 220系统1S 、2S 通过六条 KV 220线路构成一个整体。整个系统最大开机容量为MVA 29.1509，此时1W 、2W 水电厂所有机组、变压器均投入，1S 、2S 两个等值系统按最大容量发电，变压器均投入；最小开机容量位MVA 77,1007,此时1W 厂停MVA 302 机组，2W 厂停 MVA 5.77机组一台，1S 系统发电容量为MVA 300，2S 系统发电容量为MVA 240。 KV 220系统示意图如图1.1所示。 1.2 系统各元件主要参数 (1) 发电机参数如表1.1所示： 表1.1 发电机参数 电源 总容量（MVA ） 每台机额定功率 额定电压 额定功率 正序 图1.1 220kV 系统示意图
最大 最小 （MVA ） （kV ） 因数cos φ 电抗 W 1厂 295.29 235.29 235.29 15 0.85 0.35 2*30 11 0.83 0.25 W 2厂 310 232.5 4*77.5 13.8 0.84 0.3 S 1系统 476 300 115 0.5 S 2系统 428 240 115 0.5 对水电厂12 1.45X X =，对于等值系统12 1.22X X = (2) 变压器参数如表1.2所示： 表1.2 变压器参数 变电站 变压器容量（MVA ） 变比 短路电压（%） Ⅰ－Ⅱ Ⅰ－Ⅲ Ⅱ－Ⅲ A 变 20 220/35 10.5 B 变－1 240 220/15 12 B 变－2 60 220/11 12 C 变 3*120 220/115/35 17 10.5 6 D 变 4*90 220/11 12 E 变 2*120 220/115/35 17 10.5 6 (3) 输电线路参数 KM AB 60=，上端KM BC 250=，下端KM BC 230=，KM CD 185=， KM CE 30=，KM DE 170=；KM X X /41.021Ω==，103X X =，080=ΦL 。 (4) 互感器参数 所有电流互感器的变比为5/600，电压互感器的变比为100/220000。由动稳定计算结果，最大允许切除故障时间为S 2.0。 2 整定计算 2.1 发电机保护整定计算 2.1.1 纵联差动保护整定计算 （1）发电机一次额定电流的计算 式中 n P ——发电机额定容量； θ c o s ——发电机功率因数； n f U 1——发电机机端额定电压； （2）发电机二次额定电流的计算 式中 f L H n ——发电机机电流互感器变比； （3）差动电流启动定值cdqd I 的整定：
毕业设计（论文） 题目：平湖六店110kV变电站输电线路的继电保护设计 系（部）：电气工程系 专业班级：电力10-2 姓名：黄婷 指导教师：张国琴
2013年5 月19 日
摘要 继电保护可以保证电力系统正常运行，当系统中的电气设备发生短路故障时，能自动，迅速，有选择的将故障元件从系统中切除，以免故障元件继续遭到破坏，保证其他无故障部分正常运行；有能在排除故障的同时，也保证了人们生命财产安全。本次毕业设计以平湖六店110KV变电站的输电线路和电气接线方式作为主要原始数据，本设计围绕110KV变电站的输电线路进行的继电保护设计，根据平湖六店原始资料所提供的变电站一次系统图，重点介绍线路的无时限电流速断保护和定时限过流保护保护的作用原理，保护的范围，动作时限的特性，整定原则等，又相对平湖六店的输电线路进行了短路计算及其速断保护和定时限过电流保护的整定计算，灵敏度校验和动作时间整定，通过计算和比较从而确定了输电线路保护的选型。相辅也介绍了输电线路的其他几种保护，如接地保护，距离保护，纵差保护和高频保护，简单介绍了这几种保护的工作原理组成部件，整定计算，影响因素等方面。通过对输电线路继电保护的设计使得输电线路在电网中能更加安全的运行。 关键词：继电保护；短路计算；整定计算
Abstract Can ensure the normal operation of power system relay protection, short circuit fault occurs when the electrical equipment in the system, can automatically, rapidly and selectively to fault components removed from the system, so as to avoid fault components continue to damage, ensure the normal operation of other trouble-free part; Can design in pinghu six stores 110 kv substation of power lines and electrical connection mode as the main raw data, the design around the transmission lines of 110 kv substation relay protection design, according to pinghu six stores the original data provided by the substation system diagram at a time, focus on line without time limit current instantaneous fault protection and protection principle of fixed time limit over current protection, the scope of the protection action time limit characteristics, principle, etc., and relative pinghu six shop transmission lines for the calculation of short circuit and quick break protection and fixed time limit over current
110KV电网线路继电保护课程设计
二、设计内容 1. CA线路保护设计 AS、AC、AB线路保护设计 2. 2 BS线路保护设计 3. BA、 1 三、设计任务 1.系统运行方式和变压器中性点接地的选择 2.故障点的选择及正、负、零序网络的制定 3.短路电流计算 4．线路保护方式的选择、配置与整定计算（选屏） *5．主变及线路微机保护的实现方案 6．线路自动综合重合闸 7．保护的综合评价 *8、110KV系统线路保护配置图，主变保护交、直流回路图 随着电力系统的飞速发展，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段：继电保护的萌芽期、晶体管继电保护、集成运算放大器的集成电路保护和计算机继电保护。电力系统的运行中最常见也是最危险的故障是发生各种形式的各种短路。发生短路时可能会产生以下后果： (1)电力系统电压大幅度下降，广大用户负荷的正常工作遭到破坏。 (2)故障处有很大的短路电流，产生的电弧会烧坏电气设备。 (3)电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，使设备的寿命 减少，甚至遭到破坏。 (4)破坏发电机的并列运行的稳定性，引起电力系统震荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解。 因此在电力系统中要求采取各种措施消除或减少发生事故的可能性，一旦发生故障，必须迅速而有选择性的切除故障，且切除故障的时间常常要求在很短的时间内（十分之几或百分之几秒）。实践证明只有在每个元件上装设保护装置才有可能完成这个要求，而这种装置在目前使用的大多数是由单个继电器或继电器及其附属设备的组合构成的，因此称为继电保护装置，它能够反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发生告警信号。 继电保护的任务就是在系统运行过程中发生故障（三相短路、两相短路、单相接地等）和出现不正常现象时（过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、
110kV环形网络继电保护配置与整定（二） 摘要：继电保护是保证电力系统安全稳定运行的重要组成部分，而整定值是保证保护装置正确动作的关键。本文结合给定110kV电网的接线及参数，对网络进行继电保护设计，首先选择电流保护，对电网进行短路电流计算，确定电网的最大、最小运行方式，整定电流保护的整定值。在电流保护不满足的情况下，相间故障选择距离保护，接地故障选择零序电流保护，同时对距离保护、零序电流保护进行整定计算。本设计最终配置的保护有：电流速断保护、瓦斯保护、纵差动保护等。关键词：继电保护，短路电流，整定计算 Abstract:Relay protection is important part to guarantee the safe and stable operation of the power system, and setting value is the key to ensure the protection correct action. In this paper, with given the wiring and the parameters of 110kV power grid to design 110KV network protection of relay, first ,select the current protection, calculate short circuit current on the grid, determine the Maximum and minimum operating mode of the grid, set the setting value of the current protection. Second ,Selecting the distance protection if the current protection does not meet the case, the phase fault choose the distance protection and the ground fault select zero sequence current protection .while setting calculation the distance protection and zero sequence current protection, . The final configuration of the protection of this design include: current speed trip protection, gas protection, the longitudinal differential protection and so on. Keywords: protection of relay, short-circuit current, setting calculation
1.1电力系统继电保护的作用 电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的。在发生短路时可能产生一下的后果： (1)通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏； (2)短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命； (3)电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品的质量； (4)破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至使整个系统的瓦解。 电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态。例如，因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高（一般又称过负荷），就是一种最常见的不正常运行状态。由于过负荷，使元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，就可能发展成故障。此外，系统中出现功率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷而产生的过电压，以及电力系统发生震荡等，都属于不正常运行状态。 故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。事故，就是指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏。 系统故障的发生，除了由于自然条件的因素（如遭受雪击等）以外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误，检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可以大大减少事故发生的机率，把事故消灭在发生之前。 在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器已被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。在电业部门常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一词则指各种具体的装置。 继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作与断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是： (1)自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行； (2)反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员），而动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。
110k V电网距离保护课 程设计.d o c. -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
电力系统继电保护原理课程设计 设计题目 110kV电网距离保护设计 指导教师 院（系、部）电气与控制工程学院 专业班级 学号 姓名 日期 2014年1月11日
课程设计成绩评定表
电力系统继电保护原理 课程设计任务书 一、设计题目 110kV电网距离保护设计 二、设计任务 根据所提供的110kV系统接线图及原始参数（详见附1），完成以下设计任务： 1. 分析线路上的各个保护运行方式； 2. 距离保护（包括相间距离保护和接地距离保护）的配置和整定； 3. 分析系统振荡闭锁情况。 三、设计计划 本课程设计时间为一周，具体安排如下： 第1天：查阅相关材料，熟悉设计任务 第2天：分析各保护的运行方式 第3天：配置相间距离保护 第4天：配置接地距离保护 第5天：分析系统振荡闭锁情况 第6天：整理设计说明书 第7天：答辩 四、设计要求 1. 按照设计计划按时完成 2. 设计成果包括：设计说明书（模板及格式要求详见附2和附3）一份 3. 不参加答辩者，视为自愿放弃成绩
指 导 教师： 教研室主任： 时间：2014年 1月9日 一、原始数据 (学号15) 系统接线图如图所示，发电机以发电机—变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。 参数如下： 电动势： E ? = 115/3kV ， 发电机：(学号 15) = = = = [5 + (15 ? 5)/15] ?=17/3?， = = = = [8 + (10 ? 8)/15] ?=122/15?， ~ = [5 + (10 ? 5)/15] ?=16/3?， ~ = [15 + (30 ? 15)/15] ?=16?， = = [15 + (20 ? 15)/15] ?=46/3?， = = [20 + (40 ? 20)/15] ?=64/3?， 线路： L AB = 60km ，L BC = 40km ， 线路阻抗： z 1 = z 2 = ?/km ，z 0 = ?/km ， 21.1-Z =21.2-Z =B A X -.1=B A X -.2=60km ×?/km=24?， 43.1-Z =43.2-Z =B C X -.1=B C X -.2=40km ×?/km=16?, 21.0-Z =B A X -.0=60km ×?/km=72?，
第1章绪论 电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段：继电保护的萌芽期、晶体管继电保护、集成运算放大器的集成电路保护和计算机继电保护。继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的发展。 随着计算机硬件的迅速发展，微机保护硬件也在不断发展。电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护。 继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号量，当突变量到达一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性，速动性，灵敏性，可靠性。 这次课程设计以最常见的110KV电网线路保护设计为例进行分析设计，要求对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解。特别是对继电保护、电力系统、电路、发电厂的电气部分有一定的研究。重点进行了电路的化简，短路电流的求法，继电保护中电流保护、距离保护的具体计算。 1.1 继电保护 电力系统的运行中最常见也是最危险的故障是发生各种形式的各种短路。发生短路时可能会产生以下后果： 1、电力系统电压大幅度下降，广大用户负荷的正常工作遭到破坏。 2、故障处有很大的短路电流，产生的电弧会烧坏电气设备。 3、电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，使设备的寿命减少，甚至遭到破坏。 4、破坏发电机的并列运行的稳定性，引起电力系统震荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解。 因此在电力系统中要求采取各种措施消除或减少发生事故的可能性，一旦发生故障，必须迅速而有选择性的切除故障，且切除故障的时间常常要求在很短的时间内（十分之几或百分之几秒）。实践证明只有在每个元件上装设保护装置才有可能完成这个要求，而这种装置在目前使用的大多数是由单个继电器或继电器及其附属设备的组合构成的，因此称为继电保护装置，它能够反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状
220kv电网继电保护设计
目录 一、题目 (1) 二、系统中各元件的主要参数 (2) 三、正序、负序、零序等值阻抗图 (4) 四、继电保护方式的选择与整定计算 (6) （A）单电源辐射线路（AB）的整定计算 (6) （B）双回线路BC和环网线路主保护的整定计算 11 （C）双回线路CE、ED、CD主保护的整定计算（选做）12 （D）双回线路和环网线路后备保护的整定计算（选做） 14 五、220kV电网中输电线路继电保护配置图 (22)
一、题目 选择图1所示电力系统220kV线路的继电保护方式并进行整定计算。图1所示系统由水电站W、R和两个等值的110kV系统S、N，通过六条220kV线路构成一个整体。整个系统的最大开机总容量为1509.29MVA，最小开机总容量为1007.79 MVA，两种情况下各电源的开机容量如表1所示。各发电机、变压器容量和连接方式已在图1中示出。 表1 系统各电源的开机情况
图1 220kV系统接线图 二、系统中各元件的主要参数 计算系统各元件的参数标么值时，取基准功率S b=60MVA，基准电压U b＝220kV，基准电流I b=3 b b S U=0.157kA，基准电抗x b = 806.67。 (一)发电机及等值系统的参数 用基准值计算所得的发电机及等值系统元件的标么值参数见表2所列。 表2 发电机及等值系统的参数 发电机或系统发电机及系统的总 容量MVA 每台机额定 功率MVA 每台机额 定电压 额定功 率因数 正序电抗负序电抗
cos 注：系统需要计算最大、最小方式下的电抗值；水电厂发电机2 1.45d x x '=，系统2 1.22d x x '=。 (二) 变压器的参数 变压器的参数如表3所列。 表3 变压器参数
110kv变电站继电保护课程设计 110kV变电站继电保护设计 摘要 继电保护是电网不可分割的一部分，它的作用是当电力系统发生故障时，迅速 地有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统的其余部分快速恢复正常运行; 当发生不正常工作情况时，迅速地有选择地发出报警信号，由运行人员手工切除那些继续运行会引起故障的电气设备。可见，继电保护对保证电网安全、稳定和经济运行，阻止故障的扩大和事故的发生，发挥着极其重要的作用。因此，合理配置继电保护装置，提高整定和校核工作的快速性和准确性，对于满足电力系统安全稳定的运行具有十分重要的意义。 继电保护整定计算是继电保护工作中的一项重要工作。不同的部门其整定计算 的目的是不同的。对于电网，进行整定计算的目的是对电网中已经配置安装好的各种继电保护装置，按照具体电力系统的参数和运行要求，通过计算分析给出所需的各项整定值，使全网的继电保护装置协调工作，正确地发挥作用。因此对电网继电保护进行快速、准确的整定计算是电网安全的重要保证。 关键词:110kV变电站，继电保护，短路电流，电路配置 目录 0 摘 要 .................................................................... 第一章电网继电保护的配置 ............................................... 2 1.1 电网继电保护的作 用 .................................................. 2 1.2 电网继电保护
的配置和原理 ............................................ 2 1.3 35kV线 路保护配置原则 ................................................ 3 第二章3 继电保护整定计算 .................................................2.1 继电保护整定计算的与基本任务及步骤 . (3) 2.2 继电保护整定计算的研究与发展状况 .................................... 4 第三章线路保护整定计 算 ................................................. 5 3.1设计的原始材 料分析 ................................................... 5 3.2 参数计 算 ............................................................ 6 3.3 电流保护的整定计算 .................................................. 7 总结 .. (9) 1 第一章电网继电保护的配置 1.1 电网继电保护的作用 电网在运行过程中，可能会遇到各种类型的故障和不正常运行方式，这些都可 能在电网中引起事故，从而破坏电网的正常运行，降低电力设备的使用寿命，严重的将直接破坏系统的稳定性，造成大面积的停电事故。为此，在电网运行中，一方面要采取一切积极有效的措施来消除或减小故障发生的可能性:另一方面，当故障 一旦发生时，应该迅速而有选择地切除故障元件，使故障的影响范围尽可能缩小，这一任务是由继电保护与安全自动装置来完成的。电网继电保护的基本任务在于: 1(有选择地将故障元件从电网中快速、自动切除，使其损坏程度减至最轻，并 保证最大限度地迅速恢复无故障部分的正常运行。 2(反应电气元件的异常运行工况，根据运行维护的具体条件和设各的承受能 力，发出警报信号、减负荷或延时跳闸。
引言 电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源，电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。 电力系统的各种元件在运行中不可能一直保持正常状态。因此，需要有专门的技术为电力系统建立一个安全保障体系，其中最重要的专门技术之一就是继电保护技术。它可以按指定分区实时的检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警等措施，以求最大限度地维持系统的稳定，保持供电的连续性，保障人身的安全，防止或减轻设备的损坏。 由于最初的继电保护装置是又机电式继电器为主构成的，故称为继电保护装置。尽管现代继电保护装置已发展成为由电子元件或微型计算机为主构成的，但仍沿用次名称。目前常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。 从科学技术的角度，电力系统继电保护隶属于电力系统及其自动化专业领域；从工业生产的角度，电力系统继电保护是电力工业的一个必不可少的组成部分，担负着保障电力系统安全运行的重要职责。随着我国电力工业的迅速发展，各大电力系统的容量和电网区域不断扩大。为适应大电网发展的需要，相继出现超高压电网和大容量机组，致使电网结构日趋复杂，电力系统稳定问题日益突出，因此对电力系统继电保护提出了更高的要求。 继电保护装置可视为由测量部分、逻辑部分和执行部分等部分组成。对作用于跳闸的继电保护装置，在技术上有四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础。在它们之间，既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。继电保护的科学研究、设计、制造和运行的绝大部分工作也是围绕着如何处理好这四个基本要求之间的辨证统一关系而进行的。 关于电网继电保护的选择在“技术规程”中已有具体的规定，一般要考虑的主要规则为： （1）电力设备和线路必须有主保护和后备保护，必要时增加辅助保护，其中主保护主要考虑系统稳定和设备安全；后备保护主要是考虑主保护和断路器拒动时用于故障切除；辅助保护是补充前二者的不足或在主保护退出时起保护作用； （2）线路保护之间或线路保护与设备保护之间应在灵敏度、选择性和动作时间上相互配合，以保证系统安全运行；
黑龙江交通职业技术学院毕业设计（论文）题目110KV电网继电保护设计 专业班级: 姓名: 学号:
2017年月日
摘要 这次课程设计以最常见的110KV电网线路保护设计为例进行分析设计，要求对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解。特别是对继电保护、电力系统、电路、发电厂的电气部分有一定的研究。重点进行了电路的化简，短路电流的求法，继电保护中电流保护、距离保护的具体计算。中国的电力工业作为国家最重要的能源工业，一直处于优先发展的地位，电力企业的发展也是令人瞩目的。电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，也使得继电保护得以飞速的发展。电力系统继电保护是电力系统的重要组成部分，没有继电保护的电力系统是不能运行的。电力系统继电保护的设计电网直接影响到电力系统的安全稳定运行。如果设计与配置不当，继电保护将不能正确动作，从而会扩大事故的停电范围。因此，要求继电保护有可靠性、选择性、快速性和灵敏性四项基本性能,需要整定人员针对不同的使用条件,分别进行协调。 本次设计以对110kV单电源环形网络的继电保护配置，整定计算。设计内容包括：系统主要元件的参数，短路电流的计算，中性点接地的选择，距离保护方式选择和整定计算，零序电流保护方式配置与整定计算，及主变压器保护的设计。 关键词：110kV继电保护;短路电流计算;变压器保护
目录 第1章绪论 (1) 1.1什么是继电保护 (1) 1.2 继电保护整定计算的目的及基本任务 (1) 1.2.1整定计算的目的 (1) 1.2.2 整定计算的基本任务 (1) 第2章电力系统继电保护概论 (3) 2.1 电力系统继电保护的作用 (3) 2.2电力系统继电保护的基本要求 (3) 2.3 继电保护的发展现状 (4) 第3章线路保护的整定计算 (6) 3.1 110kV线路保护的配置 (6) 3.1.1 110~220kV线路保护的配置原则 (6) 3.2 相间距离保护 (6) 3.2.1 距离保护的基本概念和特点 (6) 3.2.2 相间距离保护整定计算 (7) 3.2.3 相间距离保护II段整定计算 (8) 3.2.4 相间距离保护III段整定计算 (9) 3.2.3 线路A-BD2,B-BD2 相间距离保护整定计算结果： (10) 3.2.4相间距离保护装置定值配合的原则 (11) 3.3 零序电流保护方式配置 (12) 3.3.1 110中性点直接接地电网中线路零序电流保护的配置原则 (12) 3.4 零序电流保护整定计算的运行方式分析 (12) 3.4.1 接地短路电流、电压的特点 (12) 3.4.2 接地短路计算的运行方式选择 (12) 3.4.3 流过保护最大零序电流的运行方式选择 (13) 3.4.4 最大分支系数的运行方式和短路点位置的选择 (13) 3.4.5 零序电流保护的整定计算 (13) 3.4.6零序电流保护整定计算结果表 (16) 第4章线路保护整定 (17) 4.1电力系统短路计算的目的及步骤 (17) 4.1.1 短路计算的目的 (17) 4.1.2 计算短路电流的基本步骤 (17) 4.2 运行方式的确定 (18) 4.2.1 最大运行方式 (18) 4.2.2 最小运行方式 (18) 第5章主变压器保护的设计 (19) 5.1 主变压器保护的配置原则 (19) 5.2 本设计的主变保护的配置及说明 (19) 5.3 纵差保护的整定计算 (20)
110kV变电站继电保护措施分析 电网是维系国家在经济领域中一切活动的核心环节，也是改善人民的物质生活条件，为社会带来经济上快速革新的最有力工具。而变压器作为电力系统中非常重要的一部分，其能否安全运行直接影响着电网是否能高效、安全的运行。现主要针对110 kV变电站变压器的运行和继电保护措施的相关问题作进一步的探讨分析。 对于变电站的保护，不仅要求供电技术能力上的精确，也要求在每一个细节处做到最好。外部环境对变电站的影响也是极其重要的，空气湿度和气候干燥直接影响输出源。所以也要对其基本保护措施加以重视。我们不仅要做好变压器的管理维护工作，保证其安全高效的运行，同时也要做好对其运行状况的记录工作，及时发现问题，并妥善解决，消除潜在隐患，保障电力系统的正常运转。继电保护装置就是为了及时发现故障并进行切除而装设的一种对变压器和变电站甚至整个电力系统的保护装置。 1 继电保护综述 继电保护措施，是研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。电力系统继电保护的基本任务是：当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内自动将故障设备从系统中切除，或者给出信号由值班人员消除异常工况的根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。 随着电力系统容量日益增大，范围越来越广，仅设置系统各元件的继电保护装置，还远不能避免发生全电力系统长期大面积停电的严重事故。为此必须从电力系统全局出发，研究故障元件被相应继电保护装置动作切除后，系统将呈现何种工况；系统失去稳定时将出现何种特征，如何尽快恢复其正常运行等。系统保护的任务就是当大电力系统正常运行被破坏时，尽可能将其影响范围限制到最小，负荷停电时间减到最短。 2 继电保护的具体措施 继电保护安全运行的主要措施有以下几点： （1）特别要注意对继电保护装置的检验工作，只有在检验工作的最后才能进行电流回路升流以及进行整组的试验，当这 2 个试验都完成后，绝不能拔掉插件，或者改变定值（定值区），对二次回路的接线进行改变等等。此外，电压回路升压的试验也是要放在最后进行的。 （2）定值区的问题。拥有多个定值区一直是微机保护的一个很大的优点，因为电网在发生运行方式的变化时，更改定值就显得很方便了，但是若出现定值区错误，对继电保护来说就是一个非常严重的问题，所以工作人员需加强对定值
如何书写开题报告，以下内容可以作为参考。 一、选题背景与意义 注意不要加编号，分两段，一段讲背景，一段讲意义。背景段，回答几个问题，（1）110kV 属于什么类型的电网？是主干网么？（2）传统的110kV电网是单侧电源网还是双侧电源网？（3）现在的110kV电网存在分布式电源问题……（4）110kV电网一般配置有距离与零序电流保护，但在配置、整定与运行中中出现过什么问题？ 意义段，针对110kV电网一般配置有距离与零序电流保护所存在的问题，通过……工作，……研究，解决……问题。将对电网的安全稳定运行产生积极的意义。 二、课题关键问题及难点 关键问题： （1）等值阻抗计算与网络简化问题 ……………… （2）短路电流计算问题 ……………… （3）保护整定配合问题 ……………… （4）PSCAD仿真验证问题 …………………… 难点： （1）分支系数求取的问题 （2）系统运行方式确定的问题 （3）PSCAD仿真验证问题 等，自由发挥 三、文献综述 围绕上述问题进行综述，字数要够，格式正确，引用正确。具体方法：在《中国电机工程学报》、《电力系统保护与控制》、《电力自动化设备》、《电力系统自动化》、《中国电力》等杂志上下载20篇相关论文，注意要限定期刊，关键词为：距离保护、零序保护、分布式电源等。 四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）论证 根据个人的任务，确定以下内容： （1）运行方式的论证 具体说明对于本课题，的大运行方式及小运行方式。…………………… （2）短路点的论证 以哪些点为短路点，为什么？准确求取什么类型的短路故障？为什么 （3）短路电流求取 求出短路点的短路电流后，将要求出哪些支路的短路电流？ （4）整定计算方案 说明一下。 （5）仿真任务 ……该条泛泛地说下即可。 五、工作计划
文件编号：RHD-QB-K3941 （解决方案范本系列） 编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 110kV常规变电站继电保护设备安装调试技 术标准版本
110kV常规变电站继电保护设备安装调试技术标准版本 操作指导：该解决方案文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。 摘要：继电保护设备作为变电站的重要组成部分，其安装工艺和调试质量直接影响变电站的安全稳定运行。笔者结合多年的变电站电气二次设备安装和调试经验，对变电站保护设备安装工序和现场调试等进行了简要论述，并对安装和调试过程的技术要点进行了深入探讨，具有较强的现际指导意义。 关键词：110kV变电站；继电保护设备；安装工艺；现场调试 第一部分：继电保护设备安装部分 一、保护设备安装前准备：
1、所有材料、机具、设备全部到位 2、土建已交安，现场具备电气施工条件 3、所有图纸资料审核无误 4、人员到位。人员配备:施工总把关人1名、工作负责人1名、安装人员2－3名、技工4－6名。 二、现场施工 1 等电位接地铜排敷设 1.1 工艺要要点 1.1.1 新建变电站应在主控室、保护室、通信室、敷设二次电缆的沟道、开关场的就地端子箱及保护用结合滤波器等处，使用截面不小于100 mm2的裸铜排（缆）敷设与主接地网紧密连接的等电位接地网。 1.1.2 在主控室、保护室柜屏下层的电缆室内，按柜屏布置的方向敷设100 mm2的专用铜排
（缆），将该专用铜排（缆）首末端连接，形成保护室内的等电位接地网。保护室内的等电位接地网必须用至少4根以上、截面不小于50mm2的铜排（缆）与厂、站的主接地网在电缆竖井处可靠连接。 1.2 注意事项 等电位接地铜排通过螺栓在电缆沟内与电缆支架连接固定；铜牌在搭接时应保证足够的搭接面积。 2 保护屏柜安装 2.1 安装流程 2.1.1 在靠近安装现场处进行拆箱作业时，已拆包装箱的保护屏应随即运搬到安装地点。 2.1.2 安装组立，检查相邻屏柜的接触情况，应满足技术要求。 2.1.3 屏体的组立应从已测量好尺寸的一侧开始，逐屏进行。调整方法通过测量保护的垂直、水平
一、原始数据 系统接线图如下图所示，发电机以发电机—变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。参数如下： E? = 115/3kV，X1.G1 = X2.G1 = X1.G2 = X2.G2 = 15Ω， X1.G3 = X2.G3 = X1.G4 = X2.G4 = 10Ω，X1.T1 ~ X1.T4 = 10Ω，X0.T1 ~ X0.T4 = 30Ω， X1.T5 = X1.T6 = 20Ω，X0.T5 = X0.T6 = 40Ω，L AB = 60km，L BC = 40km， 线路阻抗z1 = z2 = 0.4Ω/km，z0 = 1.2Ω/km，I AB.L.max = I CB.L.max = 300A， K ss = 1.2，K re = 1.2，K I rel = 0.85，K II rel = 0.75，K III rel = 0.83 负荷功率因数角为30?，线路阻抗角均为75?，变压器均装有快速差动保护。 图110kV电网系统接线图
摘要 随着经济的发展，电力行业对我们来说越来越重要，但是在电力系统中的也伴随着各种故障。所以，随着电力系统的发展，继电保护也随之快速的进步。电力系统的运行中最常见也是最危险的故障是发生各种形式的各种短路。继电保护的任务就是在系统运行过程中发生故障（三相短路、两相短路、单相接地等）和出现不正常现象时（过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、控制与测量回路断线等），能够自动、迅速、有选择性且可靠的发出跳闸命令将故障切除或发出各种相应信号，从而减少故障和不正常现象所造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统安全稳定的运行。本次课程设计是对110kV电网距离保护的整定。 关键词：电力系统距离保护整定阻抗
前言 《电力系统继电保护》作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要部分。在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，本专业特安排了本次课程设计。电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。
1 原始资料 1.1 电网接线图 (1) 各变电站、发电厂的操作直流电源电压U=220V。 (2) 发电厂最大发电容量50+2×25=100MW，最小发电容量为50MW，正常发电 容量为50+25=75MW。 (3) 线路X 1=0.4Ω/km, X =0.4Ω/km。 (4) 变压器均为Y N ，D11，110±2.5%/10.5KV, U K =10.5% (5) △t=0.5S,负荷侧后备保护t dz =1.5S,变压器和母线均配置有差动保护， K zq =1.3 (6) 发电厂升压变中性点直接接地，其他变压器不接地。 1.2 任务 (1) 电网运行方式分析。 (2) 各开关保护配置方案，计算配置各线路的保护及计算出各保护的二次动作 值（设X 1= X 2 ）。 (3) 检验各保护的灵敏度。 (4)设计一套电压二次回路断线闭锁装置，二次断线时闭锁，故障时开放。（选 做） (5)绘制7DL保护的展开图。（选做） 1.3 要求 设计说明书一份（含短路电流计算，保护整定，校验，AUOCAD绘制保护配置原理图等）。