110KV電網(wǎng)故障分析和繼電保護整定計算教學分析

盤昱兵

在對110KV電網(wǎng)故障分析和繼電保護整定計算教學過程中，要注重把握110KV電網(wǎng)故障分析和繼電保護整定計算的關鍵點，加強對重點內(nèi)容予以有效講解，使學生能夠?qū)ο嚓P內(nèi)容更好地理解和把握，確保在實際工作中，能夠?qū)ο嚓P問題做好妥善處理。

本論文概述當下電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀，對電網(wǎng)故障以及繼電保護裝置進行了文獻資料的整理，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的定值校核方法存在著盲目性與隨意性，從而分析電網(wǎng)110kv系統(tǒng)的結(jié)構與運作模式，闡述了電網(wǎng)結(jié)構環(huán)境中系統(tǒng)具體的運作模式與中性點的接地模式選擇。在分析故障電網(wǎng)的模型建構時，主要分析了導納矩陣、與節(jié)點阻抗矩陣等內(nèi)容。分析故障電網(wǎng)系統(tǒng)電流及其分支系數(shù)，使教學工作能夠?qū)χ攸c內(nèi)容予以把握，突出教學的實踐性。

一、電網(wǎng)發(fā)展概況

隨著電力系統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)模的不斷擴大，繼電保護整定值的計算與保護配合的工作量越來越高，電網(wǎng)中110kv電網(wǎng)繼電保護整定計算是一項十分復雜的技術工作，因系統(tǒng)存在出線多、平行線路存在零序互感等特點，隨著電網(wǎng)規(guī)模的迅速發(fā)展，繼電保護日常管理工作日益復雜，如系統(tǒng)運行方式的改變、設備檢修、新設備的投運等都會引起保護配置和定值的相應改變：同時運行管理人員經(jīng)常要進行大量的定值查詢、系統(tǒng)整定、數(shù)據(jù)計算等工作，為保證保護正確動作考慮各種運行條件下的故障電流分布，保護配合情況，這些都僅靠人力完成是困難的，容易出現(xiàn)差錯和漏洞，影響電力系統(tǒng)的安全運行，而用先進的計算機技術與可靠的軟件系統(tǒng)相結(jié)合，可使繼電保護整定計更加快速準確，并能進行大量的數(shù)據(jù)分析處理，為系統(tǒng)故障情況下進行事故分析提供依據(jù)，故開發(fā)整定計算智能軟件并將之全面應用于電力系統(tǒng)繼電保護整定計算及數(shù)據(jù)、圖形與文檔管理己顯得尤為迫切和重要。

二、110kV電網(wǎng)故障教學要點分析

1.導納矩陣

通常而言，若電網(wǎng)中存在著n個數(shù)量的單獨節(jié)點，那么能夠列舉出n個數(shù)量的節(jié)點函數(shù)式，通過矩陣模式即能夠表示如下：

（2-1）

在上述式子內(nèi)，I所表示的是節(jié)點電流的列向量，組成元素為節(jié)點注進的電流，同時正方向為流向的節(jié)點；U所表示的是節(jié)點電壓的列向量；Y所表示的是節(jié)點的導納矩陣，其也是對網(wǎng)絡中電路參量和連接模式的描述，屬于單個n階稀疏的對稱式方陣。

節(jié)點導納矩陣內(nèi)的第i行的對角元素Yn，也就是節(jié)點i的自導納，其就數(shù)值而言是第i節(jié)點加上單位電壓，至于余下的節(jié)點所有接地后，通過節(jié)點i流向網(wǎng)絡的注進電流。由于它和節(jié)點所注進電流所規(guī)定的正方向是相吻合的，因此，須與連至節(jié)點i的各個支路的導納之和相等。節(jié)點導納矩陣內(nèi)的第i行所對應的非對角參量Yij，也就是即節(jié)點i和節(jié)點j內(nèi)部的互導納，其就數(shù)值方面等于第i節(jié)點與單位電壓的數(shù)值之和，其他的所有的節(jié)點接地之后，通過節(jié)點j流入網(wǎng)絡的注進電流中。須注意的是，此處節(jié)點j所對應的電流現(xiàn)實上通過網(wǎng)絡

流出，正好和所規(guī)定的正方向反向，因此，恰巧和節(jié)點i和節(jié)點j內(nèi)部連接起支路導納的相關負值?？梢姡彩呛凸?jié)點i并未與支路直接連接的節(jié)點，它們的互導納數(shù)值等于零。

2.節(jié)點阻抗矩陣

將上述式子（2-1）等號不同端乘以Y-1，即能夠推出如下的函數(shù)式

（2-2）

其中，上述式子中的z命名為節(jié)點阻抗矩陣，其和節(jié)點導納矩陣二者互為逆矩陣，同時相同階保持對稱性。

節(jié)點阻抗矩陣內(nèi)的第i行的對角因素Zij，也就是節(jié)點i的自阻抗，其在數(shù)值方面與第i節(jié)點所注進的單位電流相等，而全部其余節(jié)點所注進的電流均為零時，節(jié)點i所對應的電壓。因而，Z也能夠視為基于節(jié)點i出發(fā)然后過渡至全部網(wǎng)絡看進去時的對地全部阻抗，或是將節(jié)點i當做一端，借鑒節(jié)點（即地）當做另一端，基于此2個端點看進去無源的兩端網(wǎng)絡的等值阻抗。節(jié)點阻抗矩陣內(nèi)的第i行的非對角元素Zij，也就是節(jié)點i和節(jié)點j內(nèi)部的互阻抗，其就數(shù)值上與第i點所注進的單位電流數(shù)值相等，而全部其余節(jié)點相應的注進電流均等于零時，節(jié)點j處的電壓。因為在單個電網(wǎng)內(nèi)，各個節(jié)點內(nèi)部基本上內(nèi)部分存在著互相電磁的關聯(lián)性（涵蓋間接性的關聯(lián)性），因而，單獨就節(jié)點i向電網(wǎng)注進單位電流之際，全部節(jié)點處的電壓均不等于零。換而言之，互阻抗Zij都是非零的元素。因此，阻抗矩陣內(nèi)并不存在著零元素，而屬于滿矩陣的類型?；诰€性電路的互易的相關原理發(fā)現(xiàn)，阻抗矩陣義屬于對稱性的矩陣。

三、110kv電網(wǎng)繼電保護整定計算教學要點

電力系統(tǒng)常見運行方式包括正常運行方式和正常檢修方式。正常運行方式是指系統(tǒng)經(jīng)常（指一年中的大部分時間）所處的運行方式。此時系統(tǒng)內(nèi)的線路、變壓器等設備全部投入運行，發(fā)電設備則按照系統(tǒng)上正常負荷的要求全部或部分投入。要充分發(fā)揮保護的作用，首先應改善正常運行情況下的保護性能。因此，整定保護定值時，應著眼于正常運行方式，盡量保證在正常運行方式下，保護有較好的工作性能。而正常檢修方式，一般是指系統(tǒng)在正常運行方式下，與被保護的設備相鄰的一回線或一個組件檢修的運行狀態(tài)。當被保護設備的相鄰組件有多個時，就有多種正常檢修方式。對保護進行整定計算時，應盡可能保證在各種正常檢修方式下，保護裝置的選擇性和靈敏性都能滿足“電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程”規(guī)定的要求。

四、結(jié)束語

在進行110kV電網(wǎng)故障及整定計算教學過程中，要注重對重點內(nèi)容予以把握，能夠做好教學內(nèi)容的分析，妥善地制定教學計劃，使教學工作與實際應用保持一致性，更好地提升學生的能力。

（作者單位：廣西電力職業(yè)技術學院）