一种超高压线路零序后备保护整定方法

摘要

本发明提供一种超高压线路后备保护整定方法，包括(1)将零序后备保护按四段式配置，并退出零序后备保护I段和零序后备保护II段，保留零序后备保护III段和零序后备保护Ⅳ段；(2)利用基准侧，将零序后备保护III段分为基准侧零序后备保护III段和非基准侧零序后备保护III段分别进行整定(3)利用基准侧，将零序后备保护Ⅳ段分为基准侧零序后备保护Ⅳ段和非基准侧零序后备保护Ⅳ段分别进行整定；其中基准侧指对于线路上的任一站端，若其对侧站端的全部出线均配置了光差保护，则该侧站端即为基准侧。本发明在未增加电网安全风险的前提下，提高定值对电网变化的适应能力，减少因配合定值调整而带来的保护定值调整，同时极大地减轻整定计算工作量。

权利要求

1.一种超高压线路后备保护整定方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将零序后备保护按四段式配置，并退出零序后备保护Ⅰ段和零序后备保护Ⅱ段，保留零序后备保护Ⅲ段和零序后备保护Ⅳ段；

（2）利用基准侧，将零序后备保护Ⅲ段分为基准侧零序后备保护Ⅲ段和非基准侧零序后备保护Ⅲ段，分别进行整定得到定值和时间；

（3）利用基准侧，将零序后备保护Ⅳ段分为基准侧零序后备保护Ⅳ段和非基准侧零序后备保护Ⅳ段，分别进行整定得到定值和时间；

其中，所述的基准侧是指：对于线路上的任一站端，若其对侧站端的全部出线均配置了光差保护，则该侧站端即为基准侧；

所述非基准侧零序后备保护Ⅲ段的整定按照时间配合原则进行逐级配合进行，其中，时间级差和定值均为固定值。

2.根据权利要求1所述的超高压线路后备保护整定方法，其特征在于，所述步骤（2）中，基准侧零序后备保护Ⅲ段整定的定值和时间均为固定值。

3.根据权利要求2所述的超高压线路后备保护整定方法，其特征在于，当逐级配合时间大于第一时间上限或遇到环网时，在与配置了至少一套光差保护的线路进行配合时设置失配点。

4.根据权利要求3所述的超高压线路后备保护整定方法，其特征在于，所述第一时间上限为4.9S。

5.根据权利要求1-4之一所述的超高压线路后备保护整定方法，其特征在于，所述步骤（3）中，基准侧零序后备保护Ⅳ段整定的定值和时间均为固定值。

6.根据权利要求1-4之一所述的超高压线路后备保护整定方法，其特征在于，所述步骤（3）中，非基准侧零序后备保护Ⅳ段按照时间配合原则进行逐级配合整定，时间级差和定值均为固定值。

7.根据权利要求6所述的超高压线路后备保护整定方法，其特征在于，当逐级配合时间大于第二时间上限或遇到环网时，在与配置了至少一套光差保护的线路进行配合时设置失配点。

8.根据权利要求7所述的超高压线路后备保护整定方法，其特征在于，所述第二时间上限为5.2S。

9.一种超高压线路后备保护整定方法，其特征在于，所述零序后备保护按两段式配置，配置得到的零序后备保护Ⅰ段和零序后备保护Ⅱ段的整定定值和时间分别与权利要求1-8之一所述的零序后备保护Ⅲ段和零序后备保护Ⅳ段的定值和时间相同。

说明书

一种超高压线路零序后备保护整定方法

技术领域

[0001] 本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种超高压线路零序后备保护整定方法。

背景技术

[0002] 继电保护是电力系统中最重要的二次设备之一，对系统的安全、稳定运行有着极为关键的作用。线路保护用于在电网发生故障后实现对故障线路的自动和快速切除并隔离故障，以保障人身和设备安全以及无故障部分的正常运行。线路的主保护在故障时无延时跳开断路器，切除线路，隔离故障。线路的后备保护用于在线路主保护失灵或线路断路器失灵的情况下，跳开本线路或其它线路的断路器实现线路故障的隔离。线路的后备保护主要分为距离后备保护和零序后备保护。对现有零序后备保护整定方法进行优化是优化后备保护的重要内容。

[0003] 目前，超高压线路(220kV～500kV)零序后备保护整定方法存在诸多缺陷，需要与时俱进的新方法以适应电网飞速发展的需求：一是现行整定方案为按照《220kV～500kV电网继电保护装置运行整定规程》在定值和时间上均严格配合的方案。但是，该规程颁布于上世纪90年代初，正处于我国电网普遍较薄弱，微机保护方兴未艾之时。随着继电保护技术的发展，特别是微机保护装置的快速进步和成熟，主保护已越来越完善，使得后备保护的重要性大为降低，没有必要再进行复杂的整定计算。二是随着电网的迅猛发展，电网结构、运行方式变化极为迅速，复杂整定原则令后备保护的整定计算十分困难，实际上后备保护定值间的完全配合，越来越难以实现，失配或灵敏度不足问题成为电网的安全隐患。

[0004] 因此，现行零序后备保护方法制约着电网运行方式的灵活调整，保护定值之间的失配，定值的频繁更改给系统带来了不可预知的潜在风险，同时也极大的增加了整定计算人员的工作量。很有必要根据电网的实际情况，对线路零序后备保护的整定计算原则进行合理简化，提出一种新的线路零序后备保护整定方法，以提高整定计算效率，简化定值管理和执行，保证电网安全运行。

发明内容

[0005] 为克服现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种超高压线路零序后备保护整定方法。在不增加系统安全风险的前提下，提高定值对电网变化的适应能力，大幅减轻整定人员工作量，充分适应电力发展的需求。

[0006] 本发明的方法包括以下步骤：

[0007] 1、确定超高压线路零序后备保护总体配置原则，即：

[0008] 零序后备保护按四段式或两段式配置，四段式配置时退出零序后备保护I、II段，保留零序后备保护III、Ⅳ段，即零序后备保护I、II段定值整定为最大，控制字退出，两段式配置时零序后备保护I、II段分别对应四段式配置的零序后备保护III、Ⅳ段，与其采用相同的整定方法。

[0009] 2、进行零序后备保护III段的整定：首先确定基准侧，对于线路上的一侧保护，若其对侧站端全部出线均配置了至少一套光差保护，则该侧保护可作为配合的基准侧保护；然后，对于基准侧的零序后备保护III段，定值固定取500A，时间固定取3.3S；对于非基准侧的零序后备保护III段，按照优化总体原则进行配合。

[0010] 3、进行零序后备保护Ⅳ段的整定：首先按照步骤2相同的原则确定基准侧，然后，对于基准侧零序后备保护Ⅳ段，定值固定取300A，时间固定取3.6S；对于非基准侧的零序后备保护Ⅳ段，按照优化总体原则进行配合。

[0011] 所述方法中，优化总体原则具体是指：优先按照相同段之间“定值不配，时间配合”的原则进行时间逐级配合，时间级差取0.2S，定值取固定值；

[0012] 在逐级配合时间大于某一限值或遇到环网的情况下，与配置了至少一套光差保护的线路进行配合时可考虑设置失配点。失配点应尽量避免在串供线路上，应选取出线较多的地方，同时失配点尽可能选在电源弱侧；对于失配点，零序后备保护时间应保证大于该点距离后备保护最长时间，确保零序后备保护与距离后备保护之间的配合关系；零序后备保护III段时间定值上限为4.9S，零序后备保护Ⅳ段时间定值上限为5.2S。

[0013] 本发明提出的零序后备保护整定方法，最主要的特色是失配点的选择巧妙，其主要特征如下：

[0014] 1)失配风险可知可控。失配点按照一定条件设定，易于掌握识别。且按照该方案进行配合的零序保护除基准侧存在失配以外，其余定值均至少为不完全配合，即要么保证了时间上的配合，要么保证了定值上的配合，电网的安全风险得到控制。

[0015] 2)提高了定值对电网变化的适应能力。新建变电站时，只需对新建线路的定值进行整定，无需大范围的对周边配合定值进行修改，保证了定值的稳定性，提高了定值对电网变化的适应能力，同时可大大减小配合计算的工作量，减少因配合定值调整而带来的保护定值调整。

[0016] 3)定值上具有一定的天然配合关系。该方案保留两段零序，对于按照时间配合的定值，虽然各段取值固定，但由于电流分支系数的影响，零序电流在电网中有着天然的配合关系，即故障线路的零序电流最大，其他支路由于分流作用，会逐渐减少。保护的原理对运行方式的依赖较弱，对电网运行方式的变化有较好的适应能力，定值与被保护设备参数有直接固定的关系，对复杂大电网的运行方式调整有强有力的支撑能力。

[0017] 4)大大减轻整定工作量。配合关系变得简单，不会引起因配合关系而重新出大量定值单的工作；对电网变化的适应能力强，不会因为运行方式的改变需要重新整定。大大减轻了一线整定计算人员的工作量，也避免了定值频繁更改导致的作业风险。

附图说明

[0018] 图1为本发明零序后备保护整定方法流程图；

[0019] 图2为本发明零序后备保护III段整定步骤流程图；

[0020] 图3为本发明零序后备保护Ⅳ段整定步骤流程图；

[0021] 图4为本发明零序后备保护整定方法总体原则示意图；

[0022] 图5为本发明失配点选取方式下新建变电站对线路后备保护的定值调整示意图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

[0024] 本实施例以220kV的超高压线路为例，详细说明本发明的超高压线路零序后备保护整定方法，如图1所示，具体为：

[0025] 1、确定超高压线路零序后备保护总体配置原则，即将零序后备保护按四段式或两段式配置。其中，按四段式配置时，分别配置为零序后备保护I段、零序后备保护II段、零序后备保护III段和零序后备保护Ⅳ段，按两段式配置时，分别配置为零序后备保护I段和零序后备保护II段。

[0026] 其中，四段式配置时退出零序后备保护I段、II段，保留零序后备保护III、Ⅳ段，即零序后备保护I、II段定值整定为最大，控制字退出。

[0027] 两段式配置时零序后备保护I、II段分别对应四段式配置的零序后备保护III、Ⅳ段，各对应的段采用相同的整定方法，具有相同的定值。

[0028] 2、进行零序后备保护III段的整定：

[0029] 首先确定基准侧，对于线路上的某个站端，若其对侧站端全部出线均配置了至少一套光差保护，则该侧站端可作为基准侧。将零序后备保护III段的整定分为基准侧零序后备保护III段的整定和非基准侧零序后备保护III段的整定两部分，具体为：

[0030] a.基准侧零序后备保护III段的整定：基准侧零序后备保护III段定值固定500A，时间固定取3.3S；

[0031] b.非基准侧零序后备保护III段的整定：按照“时间配合的”原则进行逐级配合，时间级差取0.2S，定值固定取500A；零序后备保护III段时间定值上限为4.9S，[0032] 在逐级配合时间大于某一限值或遇到环网的情况下，与配置了至少一套光差保护的线路进行配合时设置失配点。失配点应尽量避免在串供线路上，应选取出线较多的地方，同时失配点尽可能选在电源弱侧；对于失配点的零序后备保护时间应保证大于该点距离后备保护最长时间，确保零序后备与距离后备之间的配合关系。

[0033] 3、进行零序后备保护Ⅳ段的整定：

[0034] 首先与步骤2采用相同的方法确定基准侧，将零序后备保护Ⅳ段的整定分为基准侧零序后备保护Ⅳ段的整定和非基准侧零序后备保护Ⅳ段的整定两部分，具体为：

[0035] a.基准侧零序后备保护Ⅳ段的整定：基准侧零序后备保护Ⅳ段定值固定取300A，时间固定取3.6S；

[0036] b.非基准侧零序后备保护Ⅳ段的整定：按照“时间配合”的原则进行逐级配合，时间级差取0.2S，定值固定取300A；零序后备保护Ⅳ段时间定值上限为5.2S，[0037] 当逐级配合时间大于上限以及遇到环网时，处理方法与步骤2中相同。

[0038] 本实例是以220kV的超高压线路为例进行的说明，其中，固定定值和时间、时间级差和时间上限等参数在其它电压等级的线路或其它电网中时，可根据规程规定和具体电网情况进行合理选择或调整。

[0039] 使用本发明的方法中，需要说明的是：

[0040] 对于新建变电站对线路后备保护的定值调整，由于新建变电站的保护配置均十分完善，符合基准侧的标准，而基准侧定值的时间是最低的，因此后面的定值在时间上至少和基准侧的定值时间是配合的，这样只需对新建线路的定值进行整定，无需大范围的对周边配合定值进行修改。新建变电站对线路后备保护的定值调整如图5所示。

[0041] 对于全网达到标准配置时后备保护整定，在将来全网保护配置全部为标准配置时，全网各处均满足作为失配点的条件，因此全网的后备保护定值则均可按照基准侧定值进行整定，而无需按照严格的完全配合来进行整定，即零序保护定值各段范围定值则取固定值，相同段时间定值全网统一。此时虽然零序后备保护定值可能在保护范围和时间上不能完全配合，但是可采取在发生故障时或主保护可靠性降低时采取相应措施来保证后备保护之间的选择性。

[0042] 需要说明的是，利用本发明的零序后备保护整定方法需要注意的风险及防范措施：

[0043] (1)当前过渡整定方法存在的风险及解决措施

[0044] 对于零序后备保护，发生单相开关失灵且失灵保护又失灵时且相邻线接地距离保护又没有灵敏度时，失配点的零序后备保护可能越级动作。一方面此种情况的概率极低，另一方面可以通过加强主保护来降低失灵保护失灵的风险，同时可以在实际整定中可以尽量兼顾接地距离保护对相邻线路的灵敏度。在发生高阻接地时，出现一侧零序电流很大而一侧零序电流很小的情况，导致差动保护不能动作时，失配点的零序后备保护可能越级动作。一方面本身高阻接地时出现差动保护不能动作的概率极低，另一方面应通过加强巡线等维护减少高阻接地故障的概率，同时由于高阻接地时零序电流并不是很大，由于零序分支系数的天然配合关系，零序后备保护可能越级动作的范围也不会太大。

[0045] (2)全网达到标准配置时后备保护整定方法风险及解决措施

[0046] 全网定值均可能存在失配，因此在发生故障时，零序后备保护可能会越级动作。但是一方面在主保护配置十分完善的情况下，零序后备保护动作的概率已经极低；另一方面在当发生故障时，利用保护之间的信息交换缩短相关周边保护的后备保护的时间定值，这样确保在故障没有切除的情况下，由最小范围内的后备保护去切除隔离故障，确保选择性，防止由于后备保护之间由于没有安全配合而导致的大范围越级跳闸事故。

[0047] 下面结合附图及一个简单实例对本发明作进一步详细的说明。

[0048] 1、确定超高压线路零序后备保护总体配置原则：零序后备保护按四段式或两段式配置，四段式配置时退出零序后备保护I、II段，保留零序后备保护III、Ⅳ段，即零序后备保护I、II段定值整定为最大，控制字退出，两段式配置时零序后备保护I、II段分别对应四段式配置的零序后备保护III、Ⅳ段，与其采用相同的整定方法。

[0049] 2、进行零序后备保护III段的整定：

[0050] 首先确定基准侧，对于线路上的某个站端，若其对侧站端全部出线均配置了至少一套光差保护，则该侧站端可作为基准侧。如图4所示，假设K1、K3、K4开关所在线路均为至少配置了一套光差保护的线路，则可设K1、K4处的保护为基准侧。

[0051] a.基准侧零序后备保护III段整定：基准侧K1、K4零序后备保护III段定值固定500A，时间固定取T1＝3.3S；

[0052] b.非基准侧零序后备保护III段整定原则：对于K5处的保护，按照相同段之间时间配合的原则进行逐级配合，与K4处的保护配合，零序后备保护III段定值取固定值500A，时间级差Δt取0.2S，即时间为T1-Δt。对于K3处的保护，与K4处的保护配合，零序后备保护III段定值取固定值500A，时间级差Δt取0.2S，时间为T1+Δt；对于K2处的保护，与K3处的保护配合，假设其时限大于III段时间定值上限4.9S，则可将K2处的保护设为失配点，即对其按照基准侧零序后备保护III段的整定方法整定，且保证该点零序后备保护时间大于距离后备保护最长时间。

[0053] 3、进行零序后备保护Ⅳ段的整定：

[0054] 首先与步骤2采用相同的方法确定基准侧，将零序后备保护Ⅳ段的整定分为基准侧零序后备保护Ⅳ段的整定和非基准侧零序后备保护Ⅳ段的整定两部分，具体为：

[0055] a.基准侧零序后备保护Ⅳ段整定原则：基准侧K1、K4零序后备保护Ⅳ段定值固定取300A，时间固定取T2＝3.6S；

[0056] b.非基准侧零序后备保护Ⅳ段整定原则：对于K5处的保护，与K4处的保护配合，零序后备保护Ⅳ段定值取固定值300A，时间为T2-Δt；对于K3处的保护，与K4处的保护配合，零序后备保护Ⅳ段定值取固定值300A，时间为T2+Δt；对于K2处的保护，与K3处的保护配合，假设其零序后备保护Ⅳ段时间定值上限5.2S，则可将K2处的保护设为失配点，即对其按照基准侧零序后备保护Ⅳ段的整定方法整定，且保证该点零序后备保护时间大于距离后备保护最长时间。

[0057] 上述整定结果可用图4表示：

[0058] K1、K3、K4开关所在线路为至少配置了一套光差保护的线路，则K1、K4开关处的保护符合“对侧站端全部出线均置了至少一套光差保护”的条件，被设定为基准点；K2被设定为失配点，亦作为基准侧整定。故K1、K4、K2开关处保护定值及时间为基准定值。K3、K5开关处保护定值和时间为按照时间逐级配合原则计算得到。