基于距离保护的电力系统复杂网络分析

李佳俊

摘 要：采用距离保护的方法，可以在高压电网的复杂网络中，实现有选择性、快速地切除故障元件。首先判断故障方向，然后测量保护元件到故障的距离，再判断出故障是否位于保护范围内，最后继电保护决定是否跳闸。本文设计了一个110kV的输电线路，针对本文中电力系统的距离保护元件1，对其各段距离保护整定值和灵敏度进行了计算。

关键词：复杂网络;距离保护;继电保护

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

0 引言

近世紀以来，随着电力系统的蓬勃发展，国家的科技水平和社会经济得到了快速的发展[1]。作为电力系统中的一个重要的保护屏障——继电保护，随着电力系统的逐渐复杂和完善化，继电保护同样也得到了很快的发展[2]。本文设计了一个110kV的输电线路，对保护元件1三段式距离保护动作整定值和灵敏度进行了分析和计算，最后得出结合：此电力系统网络中，保护元件1能够实现对AB、BC线段的继电保护，灵敏度能够达到保护的要求。

1 设计内容

1.1 系统基础数据

已知电力系统各参数在如图1所示的网络接线图中，其中正常时母线最低工作电压UL.min取等于0.9UN（UN=110kV），功率因素角=18.19°（即cosφ=0.95），各级线路都在母线处安装有距离保护的继电保护元件。

2 保护1的整定计算

2.1 线路和变压器阻抗参数的计算

线路L1-2、LC-D的正序阻抗为：18Ω。

线路L3-4、L5-6的正序阻抗为：27Ω。

变压器的等效有名值阻抗为：44.1Ω。

2.2 距离保护Ⅰ段整定计算

（1）整定阻抗：。

（2）动作时限：=0s。

（3）灵敏度：=0.85。

2.3 II段整定计算

（1）整定阻抗：

1）和相邻的下级线路I段配合[3]：

式中，可取=0.85，=0.8。

通过计算可得：

保护元件3的I段整定阻抗=22.95Ω;

最小分支系数=1.564;

整定阻抗=43.115Ω。

2）按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定[3]：

经计算可得最小分支系数=2.72。

代入计算式，此处取=0.7，于是可得整定阻抗=54.58Ω。

取以上两个计算值中较小者为II段整定值，即：=43.115Ω。

（2）保护II段的动作时限为：0.5s。

（3）灵敏度：

满足要求。

2.4 III段整定计算

（1）整定阻抗：

1）与相邻线距离保护Ⅱ段配合[3]：

其中，和取0.8;取1。

由距离保护II段计算同理，得出=25.2Ω。

代入计算得出，=45.93Ω。

2）按躲开最小负荷阻抗整定[3]：

其中，=190.53Ω，又因为继电器取为相间接线方式的方向阻抗继电器，所以计算为：

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

（3）灵敏度：

1）本线路末端短路时的灵敏度系数为：

满足要求。

2）相邻元件末端短路时的灵敏度系数为：

取和，相邻平行线取单回线运行，经计算，=3.4。

于是=1.38>1.2，满足要求。

相邻变压器低压侧出口处短路时的灵敏系数为=1.76>1.2，满足要求。

同理可得：=45.93Ω时，灵敏度不满足要求。所以最后考虑取151.85Ω为整定值，这时的灵敏度都满足要求。

（4）保护III段的动作时限为：

3 总结

本文中，元件1的距离保护计算整定值为I段15.3Ω、II段43.115Ω和II151.85Ω，其灵敏度均大于系统要求的最低灵敏度要求。当然，这篇文章只是对于一个简单的电力系统进行了距离保护的整定，实际中的电力系统往往要比该系统复杂得多，所以在实际应用中的时候，应该对电力系统中的每一个保护元件都进行动作值的整定和灵敏度的判断，否则一个故障点所产生的影响可能导致整个电网崩溃。但是，应用时依然可以参照该文章的解决思路，在计算的时候应该考虑多个限制条件，在不让保护元件失去选择性的情况下求出最适合的整定值，并且灵敏度满足要求，从而让电力系统能够稳定且可靠的运行。而且保护的方式有多种，还有过电流保护和线路的纵联保护，对于电力系统这一个复杂的网络，我们应该将多种保护方式都考虑进去，从中选择最适合该元件或者该线路的保护方式进行装置。

参考文献：

[1]张宏磊，徐涛.电力供配电系统自动化控制的发展趋势[J].通信电源技术，2019，36（03）：266-267+270.

[2]王增平，姜宪国，张执超，张晋芳，刘国平.智能电网环境下的继电保护[J].电力系统保护与控制，2013，41（02）：13-18.

[3]张保会，尹项根.电力系统继电保护[M].中国电力.