基于距離保護(hù)的電力系統(tǒng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析

李佳俊

摘 要：采用距離保護(hù)的方法，可以在高壓電網(wǎng)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，實現(xiàn)有選擇性、快速地切除故障元件。首先判斷故障方向，然后測量保護(hù)元件到故障的距離，再判斷出故障是否位于保護(hù)范圍內(nèi)，最后繼電保護(hù)決定是否跳閘。本文設(shè)計了一個110kV的輸電線路，針對本文中電力系統(tǒng)的距離保護(hù)元件1，對其各段距離保護(hù)整定值和靈敏度進(jìn)行了計算。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò);距離保護(hù);繼電保護(hù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.137

0 引言

近世紀(jì)以來，隨著電力系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，國家的科技水平和社會經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展[1]。作為電力系統(tǒng)中的一個重要的保護(hù)屏障——繼電保護(hù)，隨著電力系統(tǒng)的逐漸復(fù)雜和完善化，繼電保護(hù)同樣也得到了很快的發(fā)展[2]。本文設(shè)計了一個110kV的輸電線路，對保護(hù)元件1三段式距離保護(hù)動作整定值和靈敏度進(jìn)行了分析和計算，最后得出結(jié)合：此電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，保護(hù)元件1能夠?qū)崿F(xiàn)對AB、BC線段的繼電保護(hù)，靈敏度能夠達(dá)到保護(hù)的要求。

1 設(shè)計內(nèi)容

1.1 系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

已知電力系統(tǒng)各參數(shù)在如圖1所示的網(wǎng)絡(luò)接線圖中，其中正常時母線最低工作電壓UL.min取等于0.9UN（UN=110kV），功率因素角=18.19°（即cosφ=0.95），各級線路都在母線處安裝有距離保護(hù)的繼電保護(hù)元件。

2 保護(hù)1的整定計算

2.1 線路和變壓器阻抗參數(shù)的計算

線路L1-2、LC-D的正序阻抗為：18Ω。

線路L3-4、L5-6的正序阻抗為：27Ω。

變壓器的等效有名值阻抗為：44.1Ω。

2.2 距離保護(hù)Ⅰ段整定計算

（1）整定阻抗：。

（2）動作時限：=0s。

（3）靈敏度：=0.85。

2.3 II段整定計算

（1）整定阻抗：

1）和相鄰的下級線路I段配合[3]：

式中，可取=0.85，=0.8。

通過計算可得：

保護(hù)元件3的I段整定阻抗=22.95Ω;

最小分支系數(shù)=1.564;

整定阻抗=43.115Ω。

2）按躲開相鄰變壓器低壓側(cè)出口短路整定[3]：

經(jīng)計算可得最小分支系數(shù)=2.72。

代入計算式，此處取=0.7，于是可得整定阻抗=54.58Ω。

取以上兩個計算值中較小者為II段整定值，即：=43.115Ω。

（2）保護(hù)II段的動作時限為：0.5s。

（3）靈敏度：

滿足要求。

2.4 III段整定計算

（1）整定阻抗：

1）與相鄰線距離保護(hù)Ⅱ段配合[3]：

其中，和取0.8;取1。

由距離保護(hù)II段計算同理，得出=25.2Ω。

代入計算得出，=45.93Ω。

2）按躲開最小負(fù)荷阻抗整定[3]：

其中，=190.53Ω，又因為繼電器取為相間接線方式的方向阻抗繼電器，所以計算為：

其中取0.85，取1.15，取1.5，取70°，為18.19°。于是=151.85Ω。

（3）靈敏度：

1）本線路末端短路時的靈敏度系數(shù)為：

滿足要求。

2）相鄰元件末端短路時的靈敏度系數(shù)為：

取和，相鄰平行線取單回線運行，經(jīng)計算，=3.4。

于是=1.38>1.2，滿足要求。

相鄰變壓器低壓側(cè)出口處短路時的靈敏系數(shù)為=1.76>1.2，滿足要求。

同理可得：=45.93Ω時，靈敏度不滿足要求。所以最后考慮取151.85Ω為整定值，這時的靈敏度都滿足要求。

（4）保護(hù)III段的動作時限為：

3 總結(jié)

本文中，元件1的距離保護(hù)計算整定值為I段15.3Ω、II段43.115Ω和II151.85Ω，其靈敏度均大于系統(tǒng)要求的最低靈敏度要求。當(dāng)然，這篇文章只是對于一個簡單的電力系統(tǒng)進(jìn)行了距離保護(hù)的整定，實際中的電力系統(tǒng)往往要比該系統(tǒng)復(fù)雜得多，所以在實際應(yīng)用中的時候，應(yīng)該對電力系統(tǒng)中的每一個保護(hù)元件都進(jìn)行動作值的整定和靈敏度的判斷，否則一個故障點所產(chǎn)生的影響可能導(dǎo)致整個電網(wǎng)崩潰。但是，應(yīng)用時依然可以參照該文章的解決思路，在計算的時候應(yīng)該考慮多個限制條件，在不讓保護(hù)元件失去選擇性的情況下求出最適合的整定值，并且靈敏度滿足要求，從而讓電力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定且可靠的運行。而且保護(hù)的方式有多種，還有過電流保護(hù)和線路的縱聯(lián)保護(hù)，對于電力系統(tǒng)這一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，我們應(yīng)該將多種保護(hù)方式都考慮進(jìn)去，從中選擇最適合該元件或者該線路的保護(hù)方式進(jìn)行裝置。

參考文獻(xiàn)：

[1]張宏磊，徐濤.電力供配電系統(tǒng)自動化控制的發(fā)展趨勢[J].通信電源技術(shù)，2019，36（03）：266-267+270.

[2]王增平，姜憲國，張執(zhí)超，張晉芳，劉國平.智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013，41（02）：13-18.

[3]張保會，尹項根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].中國電力.