保护整定计算中助增系数和分支系数的优化选择

研

究

与分析

保护整定计算中助增系数和分支系数ｃＩＩｌ优化选择

刘东英１，文玉玲２

（１．新疆巴州电力公司，新疆库尔勒８４１０００；２．新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐８３０００８）

●摘要：为了提高继电保护整定计算的准确性和效率，对线路继电保护整定计算中的助增系数和分支系数进行●

优化选择。影响线路距离保护助增系数和零序保护分支系数计算的主要因素有故障点、故障类型和运行方式。针对不同的接线形式。对其运行方式、故障点的选取进行分析，得出最优的助增系数和分支系数。通过对助增系数和分支系数的优化选择．减少了继电保护整定计算的盲目性，增加了继电保护整定计算的准确性。关键词：继电保护；整定计算；助增系数；分支系数；优化中图分类号：ＴＭ７７ｌ

文献标志码：Ａ

文章编号：１６７３—７５９８（２００８）０６一００４４—０４

保护范围的大小，也就影响了保护各段的相互配合

Ｏ

引言

正确计算继电保护定值。才能使继电保护正确

及灵敏度。正确选择与计算助增系数，是距离保护计算配合的重要工作之一。选择计算助增系数，要结

合系统的运行方式。要在可能出现的运行方式下。选取最小的助增系数。

动作并充分发挥其技术性能【１ｌ。整定计算时，不同原理的继电保护都要求在各种运行方式下能满足可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求田。在进行整定计算时。距离保护最小助增系数以及零序保护最大分支系数的计算都要考虑各种电网运行方式、故障点

和故障类型。

在接地距离保护的整定计算中，影响准确度的因素较多．由于正序网与零序网的不同，其正序助增

系数与零序助增系数不相等。匕为零序助增系数，

Ｋ。，为正序助增系数。当（Ｋ硼广Ｋ。。》Ｏ时，整定阻抗增

大；当（Ｋ捌一比。）＜０时，整定阻抗减小；当Ｋ卸＝Ｋ。。时，对定值则不产生影响。从保护整定配合的选择角度看，应选用可能出现的（Ｋ曲一砭。）＜Ｏ的最小值进行计

算。

１．１．１

文献［３】、【４】是整定计算规程，只能给出原则性

的规定．对一些具体电网接线形式不可能在规程中

全部体现。文献［５】、［６】分别给出了快速计算分支系

数的方法和计算助增系数时运行方式的选择，但对分支系数和助增系数优化时其故障点及电源运行方

式的选取并未说明。本文以国内目前常见的几种电网接线形式为例。对接地距离保护计算最优助增系

辐射状结构电网的线路保护助增系数的计算

辐射状结构电网的助增系数与故障点位置无关

（见图１）。计算时故障点可选取在线路的末端，主电源侧采取大运行方式，分支电源采取小运行方式。

数时选择哪种运行方式、故障点及电网检修方式进行了论述．同时对零序保护分支系数进行了公式推导，对计算最优分支系数时故障点、运行方式也进行

了论述。

１接地距离保护

图１辐射状结构电网

１．１助增系数的选择

１．１．２环形电网线路保护助增系数的计算

助增系数的正确计算。直接影响到保护定值及

收稿日期：２００８一０４＿ｏｌ

环形电网中助增系数是随着故障点位置的不同

作者简介：刘东英（１９７２一），女，新疆巴州人。电力工程师，从事电力系统运行方式和继电保护工作。

　

而变化（见图２）。在计算时，应采用开环运行的方式，将断路器１ＤＬ断开，以求出最小助增系数，电源Ａ、Ｂ

应采用大运行方式，电源ｃ采用小运行方式。

电

图２环状结构电网

１－１．３单回辐射线路与环网内线路保护相配合时助

增系数的计算

当ｘＬｌ与ｘＬ２保护相配合时。环网应按闭环运行

方式下，在线路末端故障时计算（见图３）。电源Ａ采

用大运行方式，电源Ｂ采用小运行方式。当电源Ｂ向ｘＬ３送短路电流时，ｘＬ３应按断开方式计算。

图３单回辐射线路与环状结构电网１．１．４环状电网与环网外辐射线路保护相配合时助

增系数的计算

环网内ｘＬｌ与ｘＬ２保护配合时，助增系数计算

按环网开环，即断路器１ＤＬ断开的方式下计算（见图４）。电源Ａ、Ｂ均采用大运行方式，电源Ｃ采用小运行方式。

图４环状结构电网与环网外辐射线路

１．１．５单回线与相邻双回线路的保护配合时助增系

数的计算

在这种系统内进行助增系数计算时，应按双回

　

线并列运行的方式。故障点可选取在双回线路的末端（见图５）。

电

，

－

图５单回线与相邻双回线路接线

１．２检修规则的选择

１．２．１非环网结构的电网如图ｌ所示，其检修规则

是：检修与整定线路末端母线连接的出线；若配合线路有平行线时还需检修与配合线路末端母线连接的出线。原因是检修出线能使该两母线上的等值电源

方式更小。

１．２．２对于环网结构，其检修规则如下。

（１）配合线路构成环网的情况如图３所示。配合

线路环网的存在．使得助增系数大于１或小于ｌ不确

定同。当流过ｘＬ３的电流的方向由电源Ａ流向电源Ｂ。助增系数小于ｌ，所以不应该检修ｘＬ３；若流过ｘＬ３的电流方向相反时，助增系数大于１，应检修ｘＬ３。因此应根据ｘＬ３电流的流向检修或保留该线路。这种情况的检修规则是：不检修或轮流检修整定线路末端母线连接的线路。

（２）整定线路构成环网的情况如图４所示。整定线路环网的存在。使流过整定线路的电流小于流过

故障线路的电流，即使得助增系数大于１。为实现最小助增系数．只有断路器１ＤＬ断开，此时分支系数为最小。这种情况的检修规则是：轮流检修整定线路末

端母线连接的线路。

（３）整定线路与配合线路构成环网的情况如

图２所示。该环网的存在对助增系数的影响与整定线

路和配合线路间有无助增电源有关。若无助增电源，

环网的存在不影响助增系数等于１；若存在助增电源，该环网的存在会影响助增系数，助增系统的大小

应在配合线路末端故障时根据相继动作情况判定。例如：系统Ｂ将向系统Ａ供电。相当于增大了整定线

路首端的运行方式。若不考虑相继动作，检修断路器ｌＤＬ线路能使助增系数最小。这种情况下的检修规

则是：检修故障线路末端母线连接的线路以及配合线路末端故障相继跳闸。

总结以上分析，计算最小助增系数时的检修规则是：整定线路末端母线连接的元件不检修或轮流检修一回，故障线路末端母线连接的元件轮流检修一回以及配合线路末端故障相继跳闸。

ｙ≯，。｝馐磅毋。≤。｝，圜

卫

巾

Ｃ疗（Ｄ

∞

ｏ

了

口ｏ

＞

３∞

≮

∽丽。

研究与分析

研究与分析

卢０，１）（４）

２零序电流保护

２．１分支系数的公式

式中：磊＝（１一后）磊以互（０＜矗＜１；ｉ＝ｌ，２，…ｎ；ｎ为不计新增

故障点的原网节点数）。

２．２零序分支系数整定

设故障点注入的短路电流为‰，其在各节点所多电源的电力系统中，相邻上、下两级保护问产生的故障电压分量玩∽＝磊。‰。‰为短路点ｄ与ｉ

（ｉ＝ｌ，２，…，ｎ；ｒ＝０，１）之间的ｒ互序阻抗。将这一电压分

量与故障前该节点的电压分量魄。．相加，即得到短路

故障后的节点电压Ｕ聊＝‰ｒ）＋Ｕ删。进而可计算短路故

障时通过各支路的序电流：

‘（ｒ）＝】，铲ｇ∽（￡％一己％’）＋ｙ萨胛（ｒ）（￡，Ｐ（ｒ）一％（ｒ））

（１）

式中：ｙ铲㈣、ｌ，Ｆ．朋（ｒ）为支路导纳矩阵中支路ｉ０的自导纳和与其有互感支路的互导纳．对于正序或当支路

坷无互感时，ｌ，萨阳（ｒ）为零矩阵。

在不计负荷（或负荷电流较短路电流小得多）的

简化短路电流计算中，近似地可假定故障前节点电压标么值相等，即％∽＝％ｆｒｌ，并忽略正常通过支路的电流。因此，支路的各序支路坷电流可写为：

乃旷ｌ，圹荆（‰一％ｒ））＋％刖（％（ｒ）＿％（ｒ））＝

第

ｍ

３６

卷

［ｙ驴荆％（ｒＪ一毛（ｒＪ）＋二ｙ铲娴（磊扩ｚ如ｒ））］％（２）

Ｚ＝ｌ

第

式中：Ｚ（ｆ＿ｌ，２，…，ｍ）为支路ｉ０的互感支路，但排除其６

期

中的检修支路。因为，对于互感检修支路，支路两端

端点接地。其支路电压为零。

假设保护支路为河，配合支路为ｉ一￡，故障点ｄ距

口

配合端端点ｉ占配合支路全长的百分比为彪，如图６所

示。则故障支蹰一ｄ的序电流为：

钿＝珞Ｍ（％（ｒ）一％ｎ）＋％。（ｒ）（ｕ训一比（ｒＪ）一（１一｜｜｝）‰＝【如Ｍ翰（ｒ）一邑（ｒ））＋乞％幽柳（２：㈨一ｚ“一（１一尼）‰（３）

Ｚ＝ｌ

式中：ｚ（ｚ＝１，２，…，ｓ）为支路７一￡的互感支路，但排除其中的检修支路。

Ｉ

，

—Ｒ—一，

‘ｄ

图６计算分支系数模型

分支系数＝保护支路电流／配合支路电流。则零序分支系数的计算公式为：

Ｋ旷ｌ舶曲｜出》４韶酊Ｚ《鼢乙Ｙ十幽韶每扩Ｚ电龇｜

ｏ

后ｌ

‘

【％＾（ｒＪ‘％（ｒ）一磊（ｒ））＋乞％洲（ｒ）阢ｄ（ｒ）—磊，ｆ０一（１一五）】，（０＜后≤１；

　

的整定配合。还受到中间分支电源的影响，将使上一

级保护范围缩短或伸长。整定公式中需要引入分支系数（如图７所示）。

图７零序电流示意图

零序电流分支系数＆ｏ＿３∥３吖。３厶为被配合线

路保护安装处流过的零序电流；３，ｏ’为配合线路保护

安装处流过的零序电流。

分支系数的变化范围随电网结构的不同而不

同，其值一般在０～２…之间。例如，单回线对双回线的

分支系数可能达到２。在结构复杂的电网中也可能大

于２。在单电源辐射形电网中，当短路点在相邻线路

上移动时。被保护线路零序电流分布系数Ｋ疥变，

因此Ｋ垃。的数值可以根据相邻线路上任一点发生接地短路的情况来计算。即分支系数与选取的短路点

位置无关。对于环状电网及双回线的情况，分支系数

值则随短路点的改变而变化。因此．分支系数计算选

用的短路点．一般应选择不利的运行方式下在相邻

线路保护配合段保护范围的末端。

３结论

零序电流保护有结构简单，动作可靠，运行维护

方便等优点【３】。但是大电流接地系统的零序电流分

布受电力系统运行方式影响很大，而零序电流保护的范围和配合特性又与其有密切联系。因此，根据不

同的系统运行方式选择正确的零序分支系数，是保

证定值计算准确性的条件之一。距离保护在多电源复杂电网中，虽然受网络运行方式影响不大，但助增系数直接影响保护的范围，因此。助增系数计算的准确性是保证定值计算正确的重要条件。

参考文献

［１】王广学，俸玲，李晓娟．电力系统输电线路接地距离保护

整定计算研究【Ｊ】．电网技术，２００２，２５（２）：２９—５３．［２】贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理【Ｍ１．北京：中国电

力出版社，１９９９．

［３】国家电力调度通信中心．电力系统继电保护技术问答（第

【６】杨洋，王慧芳，时洪禹．继电保护整定计算中运行方式的

二版）【Ｍ】．北京：中国电力出版社。１９９９．

选择方法［Ｊ］．继电器，２００６，３４（２０）：１．４．

［４】国家电力调度通信中心．电力系统继电保护规定汇编（第

【７】王维俭．电力系统继电保护基本原理【Ｍ】．北京：清华大学

二版）【Ｍ】．北京：中国电力出版社，１９９９．

出版社．１９９２．

［５】李冰。赵海鸣，刘健，等．继电保护运行整定中计算分支系

（责任编辑徐钊愈）

数的快速方法【Ｊ】．继电器，２００４，３２（１）：２１—２３．

ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｏｆＳｉｄｅｌｉｎｅＣｕｒｒｅｎｔＡｄｄｉｔｉｏｎＣｏｅｆ｜ｆｉｃｉｅｎｔ

ａｎｄＢｒａｎｃｈＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＲｅｌａｙＳｅｔｔｉｎｇ

ＬＩＵＤｏｎｇ—ｙｉｎ９１

ＷＥＮ

Ｙｕ—ｌｉｎ９２

（１．ｘｉｎｊｉａｎｇ

ＢａｚｈｏｕＥｌｅｃｔ“ｃＰｏｗｅｒＣｏｍｐａｎｙ，Ｋｏｕｅｒｌｅ

８４１０００，Ｃｈｉｎａ；

２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｕｍｕｃｈｉ

８３０００８，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｍｐｍｖｅｔｌｌｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｅ伍ｃｉｅｎｃｙ０ｆｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｅｔｔｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｐａｐｅｒｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｒｅｌａｙｐｍｔｅｃｔｉｏｎ８ｅｔｔｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．

Ｄｉｆｋｒｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｎｕｅｎｃｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｌｉｎｅｂｒａｎｃｈ

ｃｏｅｍｃｉｅｎｔａｎｄ

ｓｉｄｅｌｉｎｅ

ｃｕｒｒｅｎｔ

ａｄｄｉｔｉｏｎ

ｃｏｅｍｃｉｅｎｔ

ａｒｅ

ｆａｕｌｔｐｏｉｎｔｓ，ｆａｕｌｔｔｙｐｅｓａｎｄｏｐｅｍｔｉｎｇｍｏｄｅｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｇｉｖｅｓｄｉｆ结ｒｅｎｔｓｅｌｅｃｔｉｏｎｆｏｒｆａｕｌｔ

ｓｔｙｌｅｓａｎｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｍｏｄｅｓｏｆｄｉｆｋｒｅｎｔｗｉｒｉｎｇｓｔｙｌｅｓ，ａｎｄｇｅｔｓｏｐｔｉｍａｌｂｒａｎｃｈｃｏｅｍｃｉｅｎｔａｎｄｓｉｄｅｌｉｎｅ

ｃｕｒｒｅｎｔ

ａｄｄｉｔｉｏｎｃｏｅｍｃｉｅｎｔ．

Ｔｈｅｓｅ

ａｒｅ

ｈｅｌｐｆｕｌ

ｔｏ

ｄｅｃｒｅａｓｅｗｏｒｋｌｏａｄａｎｄａｉｍｌｅｓｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｓｅｔ“ｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｒｅｌａｙｐｍｔｅｃｔｉｏｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｌａｙｐｍｔｅｃｔｉｏｎ；ｓｅｔｔｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｓｉｄｅｌｉｎｅｃｕｎ．ｅｍａｄｄｉｔｉｏｎｃｏｅ佑ｃｉｅｎｔ；ｂｒａｎｃｈｃｏｅｍｃｉｅｎｔ；ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ

　

囫

卫

ｏ∽

（Ｄ

∞

ａ了如＞

３

《

望塑．∽

研究与分

析