8整定原则的实现及优化方法

1、电流速断保护 1）按最大短路电流整定的问题 电流速断保护整定值为：
I I I op1 = K rel I K .max I K rel Es = Z s.min + Z L
设在
α Z L 处短路，短路电流为
K k Es Ik = Zs + α ZL
实际运行情况下保护区为
α=
K k ( Z s.min + Z L )
III III III III Z op.1 = K rel Z AB + K rel K b. min Z op.T
—— 变压器相间短路后备保护遵 最小保护范围所对应的阻抗值。
III Z op.T
自适应距离保护 1、常规距离保护存在的问题
对于长距离输电线路，保护定值必然较大，这对 避越最小负荷阻抗将产生困难；对于超高压线路，短 路点的弧光电阻通常较大，因此要求距离保护必须具 备足够反应经过渡电阻短路的能力。但这与躲最大负 荷的能力是互相矛盾的。 短路电流中的非周期分量电流，使短路电流正负 半周不对称，可引起相位比较式阻抗继电器在区外短 路故障时误动作；短路伴随振荡时，可能造成距离保 护的不正确动作。
Es I nk = Z m.min + Z L
I I op
电流定值为
=
I K rel I nk
m端母线短路，电流速断保护误动条件为
I mk ≥
也可表示为
Zn ≤
I K rel I nk
KⅠ rel
Z m ( KⅠ 1) Z L rel
上式是实现自适应无方向性电流速断保护应考 虑的条件。
2、自适应过电流保护 1）过电流保护问题 按最大负荷电流条件决定动作值的，而在 大多数情况下，线路的实际负荷电流都小于整 定值。同时，起动电流受返回系数和自起动系 数的制约也使保护灵敏度显著下降。 2）对自适应过电流保护要求 自适应过电流保护应对每回线路的电流、电 压进行实时监视和分析，自动改变整定值和特 性，从而达到目的。
U Fm = I Fm Z m
反方向故障时有 U Fm = I Fm ( Z L + Z n )
由上述分析结果可看出，利用故障分量的 方向元件有以下特征： （1）不受负荷电流的影响； （2）不受故障点过渡电阻的影响； （3）故障分量的电压、电流间的相角由 线路背侧的系统阻抗决定，方向性明确； （4）可消除电压死区； （5）在合闸到故障线路时，当电压互感 器位于线路侧的条件下，方向元件拒动。
两相短路判据为
I 2 F ＞ K1 I1F
利用相电流故障分量区分两相及三相短路时 BC两相短路 AB两相短路
I AF ＜ KI CF I CF ＜ KI
AF
CA两相短路 IAF + ICF ＜ KI AF 上述条件均不满足时，判为三相短路。
3）系统运行方式自适应 由故障附加状态可求系统阻抗为：
U mF Zs = I mF
Z AB
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动作时间：
II II t op.1 = t op.2 + t
3、相间距离保护第Ⅲ段的整定 1、按躲过最小负荷阻抗整定 1）按躲过最小负荷阻抗整定
Z L. min U w min = I L ,max
当采用全阻抗继电器作为测量元件时，整定阻 抗为
Z
III set .1
= K Z L. min
α′ =
I ( Z L + Z s K rel Z s ) I K k ( Z L + Z s.min ) K rel Z s
α
因 K k ( Z L + Z s.min ) ≤ ( Z L + Z s )
所以有
α′ ≥ α
3）双电源线路自适应电流速断保护
当n端母线短路，m端测量到的短路电流为
I op..x = 3I 1 x
电压元件动作值： U op. x = 3I op. x 0.8Z L
动作条件：保护安装处测量到的短路大于整 定值、电压小于整定值时，保护动作。 4、自适应电压速断保护 常规保护电压元件动作值为：
I U op
=
U m.min K rel
=
Esp Z L K rel ( Z s.max + Z L )
实际运行方式下保护区为：
α ra =
K rel Z s.max Zs + ( K rel 1) Z L
最小运行方式下保护最大范围为：
α ra.max =
1 K rel + ( K rel 1) ZL Z s.max ZL
最小保护范围为：
α ra.min =
1 K rel + ( K rel 1) ZL Z s.min ZL
III II t op.1 = t op.2 + t
当距离保护第Ⅲ段的动作范围伸出相邻变压 III III 器的另一侧时 动作时间： t op.1 = t op.T + t
灵敏度：
III K sen = III Z op.1
作为近后备保护时 作为远后备保护时：
III K sen =
Z AB
≥
1.3 ~ 1.5
III Z op.1
Z AB + K b. max Z BC
≥
1.2
当灵敏度不满足要求时,可与相邻线路相间 距离保护第Ⅲ段配合
III III III III Z op.1 = K rel Z AB + K rel K b. min Z op.2
若相邻元件为变压器，应与变压器相间短 路后备保护配合，其动作阻抗为
III rel
当采用方向阻抗继电器作为测量元件时，整 定阻抗为
III Z set .1 III K rel Z L. min = cos( L )
2）与相邻第Ⅱ段配合
Z
III op.1
′′′ = K Z AB + K rel K b. min Z
III rel
II op.2
保护动作时间： 与相邻Ⅱ段配合动作时间
I K rel Z L I K rel Z s
2）自适应电流速断保护 自适应保护定值应随系统运行方式及短路类 型变化而变化，其整定值为
I K k K rel Es ′ I op = Zs + ZL
自适应电流速断保护区为
α′ =
I Z L ( K rel 1) Z s I K rel Z L
也可表示为
自适应电压速断保护整定式：
I U op
=
Esp Z L K rel ( Z s + Z L )
在线计算过程： 事先输入被保护线路参数及可靠系数值； 电势可根据网络电压事先设定，也可在线实时 计算；故障时在线计算系统综合阻抗；求出动 作电压；根据故障时数据求出保护安装处母线 残压；当残压小于保护的动作值时保护动作。
如果整定阻抗角与线路阻抗角相等，则保护区 为被保护线路全长的80%~85%。
2、相间距离保护第Ⅱ段的整定 相间距离Ⅱ段应与相邻线路相间距离第Ⅰ段 或与相邻元件速动保护配合。 1）与相邻线路第Ⅰ段 配合 动作阻抗为：
II II I ′′ Z op.1 = K rel Z AB + K rel K b. min Z op.2
利用故障分量的方向元件及保护原理 整流型相间短路保护功率方向继电器按90度 接线，在三相短路时存在电压死区；在Y，d接线 变压器后两相短路可能发生误动。 负序、零序可以反应故障分量，但三相对称短路 时无法反应。 利用故障分量的方向元件，其动作原理是比较保 护安装处故障分量的电压和电流的相位。 假设电流正方向由母线指向被保护线路，在正方 向发生短路故障时有
六 相间距离保护整定计算原则及优化方法 相间距离保护多采用阶段式保护,三段式保 护整定计算原则与三段式电流保护基本相 同. 1、相间距离Ⅰ段的整定
1、相间距离保护Ⅰ段的整定 相间距离保护第Ⅰ段动作阻抗为：
I I Z op.1 = K res Z AB
若被保护对象为线路变压器组，则动作阻抗为：
I I ′ Z op.1 = K rel Z L + K rel Z T
3、自适应距离保护的基本原理 自适应距离保护与常规距离保护的主要 区别在于增加了自适应控制回路，自适应控 制回路的主要作用是根据被保护线路和系统 有关部分所提供的输入识别系统所处的状态， 进一步作出自适应的控制决策。 4、距离保护的自适应控制实例 1）自动重合闸过程中的自适应控制 当保护电压通常是由线路侧电压互感器 上引入的。若故障线路两端断路器断开后，
用对称分量法，可求出系统正、负序阻抗为： U 2 mF U1mF Z1s = Z2s = I1mF I
2 mF
故障附加状态图
4）自适应电流电压速断保护动作值 三相短路电流元件：
I op. x = E sp Z s1 + 0.8Z L
两相短路电流元件：
I1 = E sp Z S 1 + Z S 2 + 1.6Z L
3）自适应过电流保护的原理 自适应过电流保护的主要特征是过电流保 护的定值能够实时自动调整或改变以适应负 荷和运行方式的要求。 在反时限过电流保护中，通过自动监视 负荷电流自动改变反时限特性。 3、自适应电流电压速断保护 1）原理：常规保护按经常运行方式考虑。 2）短路类型自适应：利用负序电流区分短路 类型。
2、自适应控制原理基本概念 自适应保护是一种保护理论，根据这种理 论，可允许和寻求对各种保护功能进行调节使 它们更适应当时的电力系统工况。 定义：“自适应继电保护是一种继电保护的 基本原理，这种原理使得继电保护能自动地对 各种保护功能进行调节或改变，以更适合于给 定的电力系统的工况”。
“除了具有常规的保护功能外，还必需具有明 显的适应功能模块，只有在这种情况下，才能 称为自适应式保护”。
自适应模块 识别 决策 电力系统 其他部分 故障与 噪 声 状态 变量
输入的 整定值
常规保护
被保护设备
按照自适应对策进行分类，可区分为： 1）整定值自调整式自适应保护； 2）系数自调整式自适应保护； 3）变结构自适应保护； 4）环境的自适应调节。 按照识别的情况进行分类时，可区分为： 1）故障前识别； 2）故障后识别。 除了按上述两种分类外，还可以按目的、信 息来源来区分。
自适应电流保护 自适应继电保护的基本思想是使保护能尽可能 地适应电力系统的各种变化，进一步改善保护的性 能。 瞬时电流速断保护是按被保护线路末端发生三 相短路考虑，过电流保护按线路最大负荷电流考虑， 按上述方法设定的定值，在其它运行方式下不是最 佳的；最小运行方式或最不利的短路条件下，保护 失效或性能严重变差。 1、电流速断保护 1）按最大短路电流整定的问题
3）消除分支电流影响的自适应控制 日图所示网络，虽然在整定计算时引入分 支系数，可以减小其影响，但并不是最好的 定值。 如果保护能根据系统运行方式实时地调 整保护定值，就能消除分支电流对保护的影 响。
4）输电线路自适应保护 如图所示的距离保护Ⅰ段，为了保证选择性， 要求对AB线路的保护区在各种运行方式下不超 过B末端范围，整定值必须小于 Z A + Z B 。如果 将AB线路A侧整定值定于 Z A + Z B 的85% ，当T 接线路在运行时，整定值就不态合乎要求。
在自动重合闸过程中，由于线路上的电压消失， 即继电器中的记忆回路作用消失，在线路正向出 口处发生短路故障时距离保护会拒绝动作。为了 解决这一问题，在重合闸过程中采用自动改变阻 抗继电器特性的自适应方法，将方向阻抗特性改 为偏移阻抗特性。 2）消除过渡电阻影响的自适应控制
在双侧电源条件下，阻抗元件测量到的过渡电阻的 阻抗将会出现感性或容性分量，从而可能引起保护动作 范围的缩短或超越。过渡电阻引起的动作范围的缩短和 超越与系统参数、两侧电势夹角、过渡电阻值、故障点 位置、负荷大小、方向以及功率因数等因素有关。
2）与相邻变压器速动保护配合
II II ′′ Z op.1 = K rel Z AB + K rel K b. min Z T min .
灵敏度校验：
K
II sen
=
II Z op.1
≥ 1.3 ~ 1.5
若灵敏系数不满足要求，可与相邻Ⅱ段配合 ， 动作阻抗为
II II II ′′ Z op.1 = K rel Z AB + K rel K b. min Z op.2