城镇典型区域配电网继电保护整定与仿真(子课题13)开题报告

 2022-10-27 22:42:18

1. 研究目的与意义

配电网是智能电网的关键环节之一,通常110kV及以下的电力网络属于配电网络,110kV输电网起着对城市供电的作用,是我国输电网中的主干网。配电网发生短路故障将会引起电流剧烈增加,电压大幅下降,短路点可能产生电弧烧坏电气设备,或者产生不平衡电流,造成通信干扰甚至危及人身安全。目前110kV配电网保护装置一般配置反应相间故障的距离保护与反应接地故障的零序方向电流保护。为保证继电保护设备能安全稳定有效的工作,需要对保护进行整定,设置相应的动作定值。另外还需要使用仿真系统模拟其运行环境进行检验和试验。本次毕业设计结合应用十分广泛的数字式线路保护及变压器保护装置,针对给定110kV电网进行继电保护配置和整定计算,在典型的继电保护、自动装置的配置与整定基础上,对影响继电保护正常动作的因素进行探讨与仿真,以期寻找相应的对策。

2. 课题关键问题和重难点

本课题是围绕城镇典型区域配电网继电保护展开研究,城镇区域配电网由110kV高压配电网、输电线路、开关站、降压变压器、配电线路、配电变压器等电气设备组成。课题的关键问题一是保护配置的选择二是短路电流计算的准确性,计算正确与否关乎保护是否动作。本课题的难点第一是正确画出负序、零序的序网图,第二是分支系数,区分助增分支和外汲分支计算的不同,搞清系统的运行方式,并需要在整定过程中考虑系统的最大最小运行方式。第三,在距离Ⅲ段灵敏度校验时要弄清作为近后备和远后备,以及作为变压器远后备和作为线路远后备的不同,确定相应的参数获得准确的计算结果以验证是否满足灵敏度要求。最后是MATLAB仿真验证问题。参数的设定,故障类型以及故障点的选取等都会直接影响仿真的效果。

3. 国内外研究现状(文献综述)

城镇区域配电网是我国电力系统的重要组成部分,对人们日常生产生活有着重要的作用。城镇区域配电网由110kV高压配电网、35kV及以下中低压配电网构成,其中涉及输电线路、降压变压器、配电线路、配电变压器等大量电气设备,由于其网络结构复杂多变、且供电要有较高的可靠性,从而给继电保护装置的配置与整定带来许多难题。配网自动化从2009年开始启动,从最开始的五个试点城市扩充到2012年的40多个城市。根据国家电网规划,由于试点城市的馈线率、供电可靠性均有明显改善,全国总计约有300个城市将在十二五期间启动配网自动化建设。十二五期间按配网智能化率达到40%测算配电智能化终端和主站的总市场容量将分别达到230亿元和36亿元左右,总市场容量接近280亿元。未来几年配电自动化增长潜力巨大。配电网的不足会导致电能质量的下降,分布式电源接入对电网的影响主要是对配电网的影响;与用户互动、进行需求侧管理的着眼点也在配电网。因此建设智能电网必须给予配电网足够的关注。结合我国配电网实际积极研发应用SDG技术将使配电网从传统的供方主导、单向供电、基本依赖人工管理的运营模式向用户参与、潮流双向流动、高度自动化的方向转变。另外建立配网地理信息管理系统(GIS),可以促进配电网的自动化,而且可以优化运行管理。配电网发生单相接地故障后,容易造成两点或者多点接地短路,进一步破坏系统的安全运行,所以必须尽快查找并排除故障。随着配电网规模的不断扩大、用户对供电质量要求的不断提高,单相接地故障定位方法应该能够快速、正确、自动地确定故障分支,并进一步确定故障点。在传统的单相接地故障定位过程中,配电网一般采用逐条线路拉闸停电的方法来确定故障线路,在选出故障线路后,再派工作人员到现场沿线查找故障位置,然后排除故障,这种方法由于人工的介入,所需的定位时间比较长,难以适应人们对配电网自动化水平的新要求。为了满足配电网自动化水平的要求,国内外的专家、学者投入了大量的人力、物力和财力来研究单相接地故障的定位方法,已经取得了不少的研究成果。当前城镇配电网多安装智能箱式变电站,具有四遥(遥测、遥讯、遥调、遥控)的智能化功能。在特定自主软件配合下,能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能,从而保证在短时间内恢复送电。它是集高压开关柜、变压器、低压开关柜于一体,具有成套性强、体积小、结构紧凑、可靠性高、现场安装工作量小、安装调试周期短以及可移动等特点,是城乡电网建设与改造中理想的新型成套设备。

当前110kV电网的结构不规范,如有短线群、T接线、小电源等,这样在110kV电网的整定计算中既有用数学方法描述的确定性问题,也有大量需要用人的经验才能处理的问题。要解决这些问题,就要用到专家系统的一些基本方法,建立可修改的规则库,整定人根据整定时的具体情况使用这些规则,建立一定的逻辑关系,逻辑关系一旦建立,无论系统的其他参数如何变化,整定计算都可能自动完成。由于其逻辑关系的建立需要一定的人工干预,因此我们称这种方法为准专家系统模式的计算机整定计算。当前在电力系统中,主要采用MATLABSimulink和ATP进行仿真分析故障时输电线路的电压变化情况。

总的来说,目前我国的智能配电网还处在起步阶段,国内城市配网馈线自动化率不足10%,仍处在刚刚开始试点和初步建设的阶段,但随着国家加大智能电网建设,智能配网将成为我国电力行业新一轮的投资重点,未来市场空间广阔。

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4. 研究方案

本设计报告将根据相关的要求结合所学的知识对任务书提供的110kV电网进行继电保护配置和整定计算。

(1)对图所示的110kV电网中的AB、BC、BD线路进行距离保护及零序电流保护的整定计算;

(2)对甲、乙两个变电所中的110kV变压器保护进行整定计算;

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5. 工作计划

第1周查阅并翻译相关资料,掌握国内外与本课题相关研究成果。

第2周翻译外文资料,完成开题报告初稿;

第3周完成开题报告终稿,编写论文提纲;

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