城镇典型区域配电网继电保护整定与仿真(子课题19)开题报告

 2022-10-27 22:42:19

1. 研究目的与意义

城镇建设的快速发展和电网技术装备水平的提高,人们对电力需求越来越大,城镇区域110kV配电网联系上级220kV系统及下一级35kV和10kV及以下配电网,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,其特点是网络结构复杂多变、对供电可靠性的要求高,在实际运行中难免出现相间短路和单相接地短路等故障,其所涉及的运行方式又有多种可能,这些都给110kV电力系统的继电保护造成许多难题。由于配电网的重要性,所以要保证其安全性和稳定性就尤为重要,本课题的研究,对提高110kV电网的安全稳定运行水平,具有十分重要的意义。

2. 课题关键问题和重难点

本课题是围绕110kv城镇高压配电网展开研究,可以从110kV城镇高压配电网的网络结构入手,了解110kv城镇高压配电网的网络分布,对110kv城镇高压配电网的运行方式进行分析、比较,从而分析出各种运行方式的特点,及应用范围。

1、故障分析方面

(1)等值阻抗计算与网络简化问题,合理的参数选择与网络简化能大大减少整定计算中的工作量。线路距离分支系数的求取。包括助增分支与外汲分支系数的计算。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

三、在实际运行过程中,会因为某些自然条件或人为因素,造成设备故障或不正常运行状态。对这些故障或不正常的运行状态,若不采取有效措施及时处理,会造成事故和损失。继电保护是维持电力系统安全稳定运行的重要防线。它是能反应电气设备的故障或不正常运行状态,相应地动作于跳闸以切除故障或发出信号告警的一种自动装置。继电保护定值则是继电保护装置的直接依据,一个能正常运行的电力系统必须配备继电保护并整定继电保护定值。目前我国110kV等级的输电线路主保护通常由距离保护、零序电流保护配合构成。文献[1-3]中指出,在结构复杂、运行方式变化大的系统中,距离保护是性能较为完善的保护元件之一,因其受运行方式变化影响小,保护范围固定,具有明确的方向性,整定计算相对简易。但其不可避免的受到以下问题的困扰:1)110kV线路运行方式变化较大,负荷变化频繁,剧烈。而现有的微机距离保护Ⅲ段定值必须躲开最小负荷阻抗整定,因此常不能满足灵敏度的要求;2)保护区域外的高阻抗接地有可能引起保护误动作;3)对于短线路或者系统阻抗较大的线路时,常常会因为超越而误动。对于第一个问题,文献[5]提出,距离Ⅲ段的定值由最小负荷阻抗决定,如果此时保护定值不能满足灵敏度的要求,就可以考虑按躲开实际负荷阻抗,实时地整定距离保护Ⅲ段的定值,而不是按照最小负荷阻抗整定,这样就能增大保护范围,提高保护的灵敏度。同时文献[5]中还提到,针对第二个问题,引入故障时的零序电流对阻抗继电器的动作特性进行修正,消除接地阻抗的影响。随着电网的不断建设,高压输电短线路不断增多,当输电线路较短或者系统阻抗较大时,影响距离保护测量的各个因素的绝对误差对阻抗测量的影响会大于相对误差的影响。对于这个问题,各大电网采取的措施各不相同,但总的来说主要有以下两种解决方案:1)仍按照常规距离保护的整定原则,将距离保护I段的可靠系数整定为0.8-0.85,通过较大的延时來避免保护的超越;2)利用现场经验值直接将距离保护Ⅰ段的可靠系数整定为较小的数值,虽然能避免保护误动,但是这种方法降低了距离保护的动作灵敏度。文献[6]对此问题做出了创新性的研究,在充分研究电压互感器误差、非周期分量、电压电流变换器误差等因素的影响之后,提出在发生故障后利用在线求得的系统阻抗实时调整保护Ⅰ段的可靠系数,实现可靠系数整定的自适应性,从而可靠保证保护的选择性,避免距离保护因超越而误动作。我国110kV及以上的电力系统均为大电流接地系统,单相短路将产生很大的故障相电流和零序电流,多采用零序电流保护装置作为接地短路保护。文献[1]和文献[4]中提到,零序电流保护在接地保护方面具有较大优势:1)在正常负荷状态下,零序电流没有或很小;当接地短路时,就一定有零序电流产生。据统计,接地短路故障约占总故障次数的93%;2)零序电流保护装置简单,动作电流小,经济可靠,灵敏度高,正确动作率高。但是在实际运行中,零序电流保护也面临诸多问题:1)零序电流的分布间接地受大接地系统的运行方式的影响,直接地受中性点接地数目的影响;2)单相重合闸过程中可能出现较大的零序电流,影响零序电流保护的正确工作。3)自耦变压器广泛应用于超高压和特高压电网中,任一电网中的接地短路都将在另一网络中产生零序电流,将使零序保护的整定配合复杂化。

所以对于110kV城镇典型区域继电保护的整定与仿真的研究至关重要。参考文献[1]张保会,尹项根.电力系统继电保护[M].中国电力出版社,2010[2]张如义.110kV电网继电保护的整定[J].电气技术,2013,3:49-51[3]王莉,苏忠阳.提高110kV线路后备保护适应能力的探讨[J].电力设备,2005,6(2):52-54[4]谢创树.110kV线路零序电流保护大的计算机整定程序[J].人民珠江,1997,5:43-45[5]孙长文.110kV线路自适应距离保护策略的研究与实现[D].武汉:武汉大学,2004[6]杨琳.相间距离保护Ⅰ段可靠系数及其自适应研究[D].北京:华北电力大学,2012

4. 研究方案

(1)根据原始资料,确定本次设计的具体运行方案;

(2)确定短路类型,短路点,以及分支系数的计算条件;

(3)对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;

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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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