CN105787819A - 风电场继电保护整定计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电场继电保护整定计算方法，包括：（1）选择短路类型，按继电保护功能分类拟定短路计算的运行方式，进行短路故障计算；（2）按风电场变电站不同的保护对象分类，根据被保护设备在不同运行状态时各物理量的差别，建立继电保护整定计算过程；所述继电保护整定计算过程包括主变压器保护的整定计算以及35kV段保护的整定计算；（3）将继电保护整定计算中各整定计算的继电保护整定公式通过软件进行模块化，每个整定公式对应一个软件计算模块，并通过软件界面直观可视化操作软件计算模块和显示整定值计算结果。本发明缩短了继电保护整定计算的时间，对整定公式进行软件的模块化以及模块的可视化操作，极大减轻了整定计算的工作量。

Description

风电场继电保护整定计算方法

技术领域

本发明涉及一种风电场继电保护整定计算方法。

背景技术

中国已成为世界第一大能源消费国，以煤为主的能源结构不但带来了严重的生态环境问题，而且使我国成为世界第一大温室气体排放国。风能作为一种清洁的可再生能源，不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染，越来越受到世界各国的重视。目前风力发电正在世界上形成一股热潮。

我国的风力资源极为丰富，储量很大、分布面广，党的十八大提出了将“推动能源生产和消费革命”，反映出国家转变能源发展方式的重要性和急迫性。

随着国家不断加大对清洁能源的开发支持力度，以风电为代表的可再生能源迎来历史性发展机遇。中国的并网风电得到迅速发展，一批批大型风电项目落户，加速了风电基地建设，几乎每年新增装机量超过100％的增长。这也意味着中国已进入可再生能源大国行列。

风力发电场变电站的特殊性在于它一端接入电网，另一端通过集电线路与风力发电场相连接，是小型的“升压”变电站。我们经常见到的小型变电站基本处于电网的末端，它是终端线路与用电户的枢纽，属于小型“降压”变电站。风力发电场的总装机容量一般较小，布置也比较分散，通过较长的集电线路与变压器相连，而我们常见的发电厂的变压器都是直接接于发电机出口处。由于风力发电场变电站的特殊性，决定了其继电保护的整定计算的不同。

继电保护是风电基地的安全卫士，是风力变电站必不可少的重要组成部分，继电保护关乎到能否在最短时间内将故障带来的破坏降到最低。运行实践表明，继电保护的可靠运行，对保证风力发电安全稳定有着极其重要的作用，而继电保护的准确动作与其整定计算有着极大关系，整定计算是决定继电保护能否正确动作的一个关键环节，故加强对继电保护整定计算事关重要。

由于继电保护整定工作的复杂性，整定计算软件未能得出可供实际继电保护需要的定值单，需要整定计算人员根据实际情况，有针对性地对继电保护装置进行保护整定计算。我们整定计算常用的一些规程、导则比较复杂繁琐，其多适用于线路和一些大中型的发电机组，对于小型变电站的继电保护整定计算，没有可以直接拿来使用的整定规程或计算过程。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种风电场继电保护整定计算方法，以解决现有技术存在的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种风电场继电保护整定计算方法，其特征在于包括以下步骤：

(a)选择短路类型，按继电保护功能分类拟定短路计算的运行方式，进行短路故障计算；

(b)按风电场变电站不同的保护对象分类，根据被保护设备在不同运行状态时各物理量的差别，建立继电保护整定计算过程；所述继电保护整定计算过程包括主变压器保护的整定计算以及35kV段保护的整定计算；其中，主变压器保护的整定计算包括：变压器差动保护整定计算、变压器高压侧后备保护整定计算、变压器低压侧后备保护整定计算、变压器过负荷保护整定计算、变压器过载闭锁有载调压整定计算；35kV段的整定计算包括：35kV母线保护整定计算、接地变兼站用变压器保护整定计算、35kV段SVG柜保护整定计算、风机组进线断路器保护整定计算；

(c)将主变压器保护的整定计算和35kV段的整定计算中所有整定计算的继电保护整定公式通过软件进行模块化，每个整定公式对应一个软件计算模块，并通过软件界面直观可视化操作所述软件计算模块和显示整定值计算结果。

步骤(b)中，所述变压器差动保护整定计算包括：

(1)最小动作电流

最小动作电流应大于变压器正常运行时的差动不平衡电流，即：

I_op,min＝K_rel(K_er+△U+△m)I_e

式中：

I_e-变压器基准侧二次额定电流；

K_rel-可靠系数，取1.3～1.5；

K_er-电流互感器的比误差，10p型取0.03×2，5P型和TP型取0.01×2；

△U-变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大百分值；

△m-由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，初设时取0.05；

在工程实用整定计算中选取I_op,min＝(0.3～0.6)I_e，根据实际情况确有必要时，最小动作定值取大于0.6I_e；

(2)起始制动电流

起始制动电流I_res,0的整定取I_res,0＝(0.4～1.0)I_e；

(3)比率差动制动系数

整定原则是按躲过变压器外部短路时流过差动回路的最大不平衡电流来整定，差动回路的最大不平衡电流的计算公式为：

I_unb,max＝(K_apK_ccK_er+△U+△m)I_k,max/n_a

式中：

K_er-电流互感器的比误差，K_er＝0.1；

K_cc-电流互感器的同型系数，K_cc＝1.0；

K_ap-非周期分量系数，两侧同为TP级电流互感器取1.0，两侧同为P级电流互感器取1.5～2.0；

I_k,max-外部短路时，最大穿越短路电流周期分量；

n_a-电流互感器变比；

差动保护的动作电流：I_op,max＝K_relI_unb,max

最大制动系数：K_res,max＝I_op,max/I_res,max

式中：

I_res,max-最大制动电流，根据各侧短路时的不同制动电流而定；

根据最小动作电流I_op,min、起始制动电流I_res,0、最大制动电流I_res,max、最大制动系数K_res,max按下式计算出比率差动制动系数，即比率差动保护动作特性曲线中折线的斜率S，当时有：

$S=\frac{I_{op,max}-I_{op,min}}{I_{res,max}-I_{res,0}}=\frac{K_{rel}{I}_{unb,max}-I_{op,\min }}{\frac{I_{k,max}}{n_a}-I_{res,0}};$

(4)比率差动保护灵敏系数校验

按最小运行方式下差动保护区内变压器引出线上两相金属性短路计算；根据计算最小短路电流和相应的制动电流I_res在动作特性曲线查得对应的动作电流I'_op，则灵敏系数为：

要求K_sen≥1.5；

(5)二次谐波制动系数

二次谐波制动系数整定为15％～20％；

(6)差动速断保护

差动速断整定值应按躲过变压器可能产生的最大励磁涌流或外部短路时流过差动回路的最大不平衡电流整定,取：

I_op＝KI_e

式中：

I_op-差动速断保护的动作电流；

I_e-变压器基准侧二次额定电流；

K-倍数，视变压器容量和系统电抗大小决定；

(7)差动速断保护灵敏系数校验

按正常运行方式保护安装处电源侧短路的最小短路电流计算灵敏系数：

$K_{sen}=\frac{I_{k,mia}^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥1.2;$

(8)CT断线告警定值

CT断线告警定值的电流定值应躲过正常运行实测最大不平衡电流，整定为电流互感器额定电流的0.02～0.1倍。

步骤(b)中，所述变压器高压侧后备保护整定计算包括：

(1)复合电压闭锁负序相电压定值

按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，负序电压定值为相电压，即：

$U_{op,2}=(0.06~0.08)\frac{U_n}{\sqrt{3}}$

式中：U_n-电压互感器二次额定相间电压；

(2)复合电压闭锁负序相电压灵敏系数校验

式中：U_k,2,min-后备保护区末端两相金属性短路时，保护安装处的最小负序电压值；

(3)复合电压闭锁相间低电压定值

按躲过电动机自启动电压及最低运行电压计算，即：

$U_{op}=\frac{U_{N,\min }}{K_{rel}{K}_r{n}_V}$

式中：

K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，电磁型取1.15～1.2，微机型取1.05；

U_N,min-最低运行电压，取U_N,min＝0.9U_N；

n_v-主变高压侧PT变比；

(4)复合电压闭锁相间低电压灵敏系数校验

式中：U_r,max-计算运行方式下，灵敏系数校验点发生两相金属性短路时，保护安装处的最高电压；

(5)复合电压闭锁方向过流Ⅰ段定值

按躲过变压器空载投运时的励磁涌流计算，其公式为：

$I_{op}=K_{rel}\×K_{jx}\×\frac{I_{eh}}{n_a}$

式中：

K_rel-可靠系数，取3～6；

K_jx-接线系数，接相上为1，相差上为

I_eh-变压器一次侧额定电流；

n_a-电流互感器变比；

(6)复合电压闭锁方向过流Ⅰ段灵敏系数校验

按躲过变压器低压侧故障时的最小短路电流来计算灵敏系数：

$K_{sen}=\frac{I_{k.min}^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥1.3;$

(7)复合电压闭锁方向过流Ⅱ段定值

按躲过变压器的额定电流整定，即：

$I_{op}=\frac{K_{rel}}{K_r}{I}_e$

式中：

K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，取0.85～0.95；

I_e-变压器高压侧二次额定电流；

(8)复合电压闭锁方向过流Ⅱ段灵敏系数校验

按躲过变压器低压母线故障时的最小短路电流来计算灵敏系数：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥\mathrm{1.5.}$

步骤(b)中，所述变压器低压侧后备保护整定计算包括：

(1)复合电压闭锁负序相电压定值

按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，负序电压定值为相电压，即：

$U_{op,2}=(0.06~0.08)\frac{U_n}{\sqrt{3}}$

式中：U_n-电压互感器二次额定相间电压；

(2)复合电压闭锁负序相电压灵敏系数校验

式中：U_k,2,min-后备保护区末端两相金属性短路时，保护安装处的最小负序电压值；

(3)复合电压闭锁相间低电压定值

按躲过电动机自启动电压及最低运行电压计算，即：

$U_{op}=\frac{U_{N,\min }}{K_{rel}{K}_r{n}_V}$

式中：

K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，电磁型取1.15～1.2，微机型取1.05；

U_N,min-最低运行电压，取U_N,min＝0.9U_N；

n_v-主变低压侧PT变比；

(4)复合电压闭锁相间低电压灵敏系数校验

式中：U_r,max-计算运行方式下，灵敏系数校验点发生两相金属性短路时，保护安装处的最高电压；

(5)复合电压闭锁方向过流Ⅰ段定值

按躲过变压器空载投运时的励磁涌流计算，其公式为：

$I_{op}=K_{rel}\×K_{jx}\×\frac{I_{el}}{n_a}$

式中：

K_rel-可靠系数，取3～6；

K_jx-接线系数，接相上为1，相差上为

I_el-变压器额定电流；

n_a-电流互感器变比；

(6)复合电压闭锁方向过流Ⅰ段灵敏系数校验

按躲过变压器低压侧故障时的最小短路电流来计算灵敏系数：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥1.3;$

(7)复合电压闭锁方向过流Ⅱ段定值

按躲过变压器的额定电流整定，即：

$I_{op}=\frac{K_{rel}}{K_r}{I}_e$

式中：

K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，取0.85～0.95；

I_e-变压器低压侧二次额定电流；

(8)复合电压闭锁方向过流Ⅱ段灵敏系数校验

按躲过变压器低压母线故障时的最小短路电流来计算灵敏系数：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥1.5$

式中：I_op-复合电压闭锁方向过流Ⅱ段定值。

步骤(b)中，所述变压器过负荷保护整定计算包括：

(1)过负荷保护动作电流

按躲过各侧绕组的额定电流整定，按下式计算：

$I_{alarm}=\frac{K_{rel}}{K_r}{I}_e$

式中：

K_rel-可靠系数，采用1.05；

K_r-返回系数，取0.85～0.95；

I_e-变压器高压侧二次额定电流；

(2)过负荷保护作用于信号，其延时应与变压器允许的过负荷时间相配合，同时应大于相间及接地故障后备保护的最大动作时限。

步骤(b)中，所述变压器过载闭锁有载调压整定计算包括：为防止开关在严重过负载或系统短路时进行切换,在有载分接开关控制回路中加装电流闭锁装置,其整定值不超过变压器绕组容量的80％。

步骤(b)中，35kV母线保护整定计算包括：

(1)差动起动电流高值

保证母线最小运行方式故障时有足够灵敏度，并应尽可能躲过母线出线最大负荷电流I_L,max，取：

I_op＝K_relI_L,max/n_a

式中：K_rel-可靠系数，取1.1～1.3；

(2)差动起动电流低值

该段定值为防止母线故障大电源跳开差动起动元件返回而设，按切除小电源能满足足够的灵敏度整定；

(3)比率制动系数高值

按最小运行方式下发生母线故障时，大差比率差动元件具有足够的灵敏度整定，取0.7；

(4)比率制动系数低值

按母联开关断开时，弱电源供电母线发生故障的情况下，大差比率差动元件具有足够的灵敏度整定，取0.6；

(5)TA断线电流定值

按躲过正常运行时流过母线保护的最大不平衡电流整定，整定为电流互感器额定电流的0.05～0.1倍；

(6)TA异常电流定值

设置TA异常报警是为了更灵敏地反应轻负荷线路TA断线和TA回路分流异常情况，整定的灵敏度应较TA断线闭锁高，其电流定值应躲过正常运行实测最大不平衡电流，整定为电流互感器额定电流的0.02～0.1倍；

(7)母差低电压闭锁定值

整定为母线额定运行电压的0.6～0.7倍；按躲过电动机自启动电压及最低运行电压计算，即：

$U_{op}=\frac{U_{N,\min }}{K_{rel}{K}_r{n}_V}$

式中：

K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，电磁型取1.15～1.2，微机型取1.05；

U_N,min-最低运行电压，取U_N,min＝0.9U_N；

n_v-35kV母线PT变比；

当“投中性点不接地系统控制字”投入时，此项定值改为母差线低电压闭锁值；

(8)母差零序电压闭锁定值

三倍零序电压整定为4～12V；当“投中性点不接地系统控制字”投入时，此项定值无效；

(9)母差负序电压闭锁定值

负序相电压整定为4～12V；按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，负序电压定值为相电压，即：

$U_{op,2}=(0.06~0.08)\frac{U_n}{\sqrt{3}}$

式中：U_n-电压互感器二次额定相间电压。

步骤(b)中，所述接地变兼站用变压器保护整定计算包括：

(1)Ⅰ段过流定值

保证在充电合闸时，躲过励磁涌流，且应躲接地站用变压器低压侧故障电流，大于7～10倍接地站用变压器额定电流，并保证接地变压器电源侧在最小方式下两相短路有足够的灵敏度；

(2)Ⅰ段过流灵敏系数校验

保证接地变压器电源侧在最小方式下两相短路有足够的灵敏度，即：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥2$

式中：

-接地变压器电源侧在最小方式下两相短路电流；

n_a-电流互感器变比；

I_op-Ⅰ段过流定值；

(3)Ⅱ段过流定值

按躲过接地站用变压器额定电流整定，且应躲过区外单相接地时流过接地变压器的最大故障相电流：

I_op＝K_rel×I_n/K_r

式中：

微机保护取：K_rel＝1.3，K_r＝1；

电磁保护取：K_rel＝1.3，K_r＝0.85；

I_n-接地站用变压器额定电流；

(4)Ⅱ段过流灵敏系数校验

校核小方式站用变压器低压侧故障时，

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(1\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥1.3$

式中：

-区外单相接地时流过变压器的最大故障电流；

n_a-电流互感器变比；

(5)37kV侧零序过流Ⅰ段定值

按躲开正常运行时，由于系统三相电压不对称在接地变压器中性点产生的零序电压引起中性点电阻通过的零序电流与下级零序电流保护定值配合整定；

(6)37kV侧零序过流Ⅱ段定值

保证单相高阻接地故障有灵敏度，可靠躲过线路的电容电流；

(7)380V侧零序过流Ⅰ段定值

可按躲过正常运行时，中性线上流过的最大不平衡电流整定，即：

I_op＝K_rel,0I_el

式中：

K_rel，0-可靠系数，取0.15～0.25；

I_el-变压器低压侧额定电流。

步骤(b)中，所述35kV段SVG柜保护整定计算包括：

(1)过流Ⅰ段定值

按躲电容器充电电流整定，整定为3～5倍额定电流，即：

I_op＝K_relI_n

式中：

K_rel-可靠系数，取3～5；

I_n-为电容器组额定电流；

(2)过流Ⅰ段延时

整定为0.1s～0.2s；

(3)过流Ⅰ段灵敏系数校验

在电容器端部引出线发生故障时灵敏系数不小于2，即：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥2$

式中：

-被保护电容器安装处最小两相次暂态短路电流；

n_a-零序电流互感器变比；

(4)过流Ⅱ段定值

应可靠躲过电容器组额定电流，整定为1.5～2倍额定电流，即：

I_op＝K_relI_n

式中：

K_rel-可靠系数，取1.5～2；

I_n-电容器组额定电流；

(5)过流Ⅱ段延时

整定为0.3～1s；

(6)零序电流保护

对中性点采用小电阻接地系统，应装设零序电流保护；对于经10Ω小电阻接地的系统，取一次值60A，时间取0.6s。

步骤(b)中，所述风机组进线断路器保护整定计算包括：

(1)复合电压闭锁负序相电压定值

按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，负序电压定值为相电压，即：

$U_{op,2}=(0.06~0.08)\frac{U_n}{\sqrt{3}}$

式中：U_n-电压互感器二次额定相间电压；

(2)复合电压闭锁负序相电压灵敏系数校验

式中：

U_k,2,min-后备保护区末端两相金属性短路时，保护安装处的最小负序电压值；

n_v-35kV母线PT变比；

(3)复合电压闭锁相间低电压定值

按躲过电动机自启动电压及最低运行电压计算，即：

$U_{op}=\frac{U_{N,\min }}{K_{rel}{K}_r{n}_V}$

式中：

K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，电磁型取1.15～1.2，微机型取1.05；

U_N,min-最低运行电压，取U_N,min＝0.9U_N；

(4)复合电压闭锁相间低电压灵敏系数校验

式中：U_r,max-计算运行方式下，灵敏系数校验点发生两相金属性短路时，保护安装处的最高电压；

(5)过流Ⅰ段定值

按躲过风机直接并网时的充电电流计算，计算公式为：

I_op＝K_relI

式中：

K_rel-可靠系数，取1.3～1.5；

I-风机并网瞬间输出的电流，约为5.5～6倍的风机组进线回路的额定电流；

(6)过流Ⅱ段定值

按端部引线故障时有足够的灵敏系数整定，整定为3～5倍额定电流，即：

I_op＝K_relI_n

式中：

K_rel-可靠系数，取3～5；

I_n-风机组进线回路的额定电流；

(7)过流Ⅱ段灵敏系数校验

在端部引出线发生故障时灵敏系数不小于2，即：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥2$

式中：

-被保护设备安装处最小两相次暂态短路电流；

n_a-电流互感器变比；

(8)过流Ⅲ段定值

为三相式，应可靠躲过回路的额定电流，整定为1.5～2倍额定电流，即：

$I_{op}=\frac{K_{rel}}{K_r}{I}_n$

式中：K_rel-可靠系数，取1.5～2；K_r-返回系数，取0.85～0.95；I_n-风机组进线回路的额定电流；

(9)零序过流保护

中性点经小电阻系统，零序过流保护投跳闸，电流定值按躲过三相短路时可能的最大不平衡电流整定；中性点不接地或经消弧线圈接地系统，零序过流保护可投发信。

本发明可直接应用到与风力发电场配套使用的变电站的相关设备的继电保护中，能够快速对风电场保护定值进行计算，缩短了继电保护整定计算的时间，大大提高了工作效益，同时也能促进风电场继电保护定值计算标准化和规范化，从而使继电保护装置正确地发挥作用，防止事故扩大，维持电力系统的稳定运行，保障风电场的安全稳定运行；此外，对整定公式进行软件的模块化以及模块的可视化的操作，极大减轻了整定计算的工作量。

附图说明

图1为本发明风电场继电保护整定计算方法的整个施工工艺流程图。

图2为本发明整定公式对应的计算模块列表的软件界面。

图3为本发明复合电压闭锁负序相电压定值计算模块的软件界面。

图4为本发明复合电压闭锁负序相电压定值计算模块的整定值计算结果显示界面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明提出了与风力发电场配套使用的变电站的常用设备的继电保护整定计算的通用方法。

进行风电场项目继电保护整定计算前需要收集资料，了解并掌握电力系统情况并建立技术档案，如画出电力系统图，建立变压器、输电线、继电保护用的电流互感器、电压互感器等电气设备的技术档案；收集继电保护的相关资料，如：原理展开图，有关的二次回路图，继电保护的技术说明书等。

本发明的风电场继电保护整定计算方法包括以下步骤：

1、选择短路类型，按继电保护功能分类拟定短路计算的运行方式，进行短路故障计算：

(1)确定电力系统运行方式

即电力系统可能出现的最大、最小运行方式及变压器中性点接地方式。

(2)绘制阻抗图

阻抗图一般分为正序、负序和零序阻抗图三部分，通常都取正、负序阻抗值相同。阻抗图一般采用标幺值表示，也可用有名值表示。

(3)选择短路类型，按保护功能分类拟定短路计算的运行方式。

(4)进行短路故障计算，录取结果。

2、按风电场变电站不同的保护对象分类，根据风电场变电站被保护设备在不同运行状态(即正常运行、发生故障或不正常运行状态)时各种物理量的差别(通常有电流增大，电压降低，电压与电流的比值和它们之间的相位角改变等)，建立各种继电保护整定计算过程。继电保护整定计算过程包括主变压器保护的整定计算以及35kV段保护的整定计算；其中，主变压器保护的整定计算包括：变压器差动保护整定计算、变压器高压侧后备保护整定计算、变压器低压侧后备保护整定计算、变压器过负荷保护整定计算、变压器过载闭锁有载调压整定计算；35kV段的整定计算包括：35kV母线保护整定计算、接地变兼站用变压器保护整定计算、35kV段SVG柜保护整定计算、风机组进线断路器保护整定计算。具体如下：

保护设备的整定计算包括动作值的计算和检验灵敏度的计算。继电保护的整定计算方法按保护构成原理分为两种：一种是以差动为基本原理的保护，它在原理上具备了区分内、外部故障的能力，保护范围固定不变，而且在定值上与相邻保护没有配合关系，具有独立性，整定计算也比较简单；另一种是阶段式保护，它们的整定值要求与相邻的上、下级之间有严格的配合关系，故其整定计算也是比较复杂的。

(一)变压器差动保护整定计算

(1)最小动作电流

最小动作电流应大于变压器正常运行时的差动不平衡电流，即：

I_op,min＝K_rel(K_er+△U+△m)I_e

式中：I_e-变压器基准侧二次额定电流；

K_rel-可靠系数，取1.3～1.5；

K_er-电流互感器的比误差，10p型取0.03×2，5P型和TP型取0.01×2；

△U-变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大百分值；

△m-由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，初设时取0.05；

在工程实用整定计算中可选取I_op,min＝(0.3～0.6)I_e，根据实际情况确有必要时，最小动作定值也可大于0.6I_e。

(2)起始制动电流

起始制动电流I_res,0的整定取I_res,0＝(0.4～1.0)I_e。

(3)比率差动制动系数

整定原则是按躲过变压器外部短路时流过差动回路的最大不平衡电流来整定，差动回路的最大不平衡电流的计算公式为：

I_unb,max＝(K_apK_ccK_er+△U+△m)I_k,max/n_a

式中：K_er-电流互感器的比误差，K_er＝0.1；

K_cc-电流互感器的同型系数，K_cc＝1.0；

K_ap-非周期分量系数，两侧同为TP级电流互感器取1.0，两侧同为P级电流互感器取1.5～2.0；

I_k,max-外部短路时最大穿越短路电流周期分量；

n_a-电流互感器变比；

差动保护的动作电流：I_op,max＝K_relI_unb,max

最大制动系数：K_res,max＝I_op,max/I_res,max

式中：I_res,max-最大制动电流，应根据各侧短路时的不同制动电流而定；

根据最小动作电流I_op,min、起始制动电流I_res,0、最大制动电流I_res,max、最大制动系数K_res,max按下式计算出比率差动制动系数，即比率差动保护动作特性曲线中折线的斜率S，当时有：

$S=\frac{I_{op,max}-I_{op,min}}{I_{res,max}-I_{res,0}}=\frac{K_{rel}{I}_{unb,max}-I_{op,\min }}{\frac{I_{k,max}}{n_a}-I_{res,0}}.$

(4)比率差动保护灵敏系数校验

按最小运行方式下差动保护区内变压器引出线上两相金属性短路计算；根据计算最小短路电流和相应的制动电流I_res在动作特性曲线查得对应的动作电流I'_op，则灵敏系数为：

要求K_sen≥1.5。

(5)二次谐波制动系数

根据经验，二次谐波制动系数可整定为15％～20％，一般推荐整定为0.15。

(6)差动速断保护

差动速断整定值应按躲过变压器可能产生的最大励磁涌流或外部短路时流过差动回路的最大不平衡电流整定,一般取：

I_op＝KI_e

式中：I_op-差动速断保护的动作电流，I_e-变压器基准侧二次额定电流，K-倍数，视变压器容量和系统电抗大小决定，K推荐值如下：

容量越大，系统电抗越大，K取值越小。

(7)差动速断保护灵敏系数校验

按正常运行方式保护安装处电源侧短路的最小短路电流计算灵敏系数：

$K_{sen}=\frac{I_{k,mia}^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥\mathrm{1.2.}$

(8)CT断线告警定值

其电流定值应躲过正常运行实测最大不平衡电流，一般可整定为电流互感器额定电流的0.02～0.1倍。

(二)变压器高压侧后备保护整定计算包括：

(1)复合电压闭锁负序相电压定值

按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，负序电压定值为相电压，即：

$U_{op,2}=(0.06~0.08)\frac{U_n}{\sqrt{3}}$

式中：U_n-电压互感器二次额定相间电压。

(2)复合电压闭锁负序相电压灵敏系数校验

(近后备)或1.5(远后备)

式中：U_k,2,min-后备保护区末端两相金属性短路时，保护安装处的最小负序电压值。

(3)复合电压闭锁相间低电压定值

按躲过电动机自启动电压及最低运行电压计算，即：

$U_{op}=\frac{U_{N,\min }}{K_{rel}{K}_r{n}_V}$

式中：K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，电磁型取1.15～1.2，微机型取1.05；

U_N,min-最低运行电压，取U_N,min＝0.9U_N；

n_v-主变高压侧PT变比。

(4)复合电压闭锁相间低电压灵敏系数校验

(近后备)或1.2(远后备)

式中：U_r,max-计算运行方式下，灵敏系数校验点发生两相金属性短路时，保护安装处的最高电压；U_op-复合电压闭锁相间低电压定值；n_v-主变高压侧PT变比。

(5)复合电压闭锁方向过流Ⅰ段定值

按躲过变压器空载投运时的励磁涌流计算，其公式为：

$I_{op}=K_{rel}\×K_{jx}\×\frac{I_{eh}}{n_a}$

式中：K_rel-可靠系数，取3～6；

K_jx-接线系数，接相上为1，相差上为

I_eh-变压器一次侧额定电流；

n_a-电流互感器变比。

(6)复合电压闭锁方向过流Ⅰ段灵敏系数校验

按躲过变压器低压侧故障时的最小短路电流来计算灵敏系数：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥\mathrm{1.3.}$

(7)复合电压闭锁方向过流Ⅱ段定值

按躲过变压器的额定电流整定，即：

式中：K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；K_r-返回系数，取0.85～0.95；I_e-变压器高压侧二次额定电流；

(8)复合电压闭锁方向过流Ⅱ段灵敏系数校验

按躲过变压器低压母线故障时的最小短路电流来计算灵敏系数：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥\mathrm{1.5.}$

(三)变压器低压侧后备保护整定计算包括：

(1)复合电压闭锁负序相电压定值

按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，负序电压定值为相电压，即：

$U_{op,2}=(0.06~0.08)\frac{U_n}{\sqrt{3}}$

式中：U_n-电压互感器二次额定相间电压。

(2)复合电压闭锁负序相电压灵敏系数校验

(近后备)或1.5(远后备)

式中：U_k,2,min-后备保护区末端两相金属性短路时，保护安装处的最小负序电压值。

(3)复合电压闭锁相间低电压定值

按躲过电动机自启动电压及最低运行电压计算，即：

$U_{op}=\frac{U_{N,\min }}{K_{rel}{K}_r{n}_V}$

式中：K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，电磁型取1.15～1.2，微机型取1.05；

U_N,min-最低运行电压，取U_N,min＝0.9U_N；

n_v-主变低压侧PT变比。

(4)复合电压闭锁相间低电压灵敏系数校验

(近后备)或1.2(远后备)

式中：U_r,max-计算运行方式下，灵敏系数校验点发生两相金属性短路时，保护安装处的最高电压。

(5)复合电压闭锁方向过流Ⅰ段定值

按躲过变压器空载投运时的励磁涌流计算，其公式为：

$I_{op}=K_{rel}\×K_{jx}\×\frac{I_{el}}{n_a}$

式中：K_rel-可靠系数，取3～6；

K_jx-接线系数，接相上为1，相差上为

I_el-变压器额定电流；

n_a-电流互感器变比。

(6)复合电压闭锁方向过流Ⅰ段灵敏系数校验

按躲过变压器低压侧故障时的最小短路电流来计算灵敏系数：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥\mathrm{1.3.}$

(7)复合电压闭锁方向过流Ⅱ段定值

按躲过变压器的额定电流整定，即：

$I_{op}=\frac{K_{rel}}{K_r}{I}_e$

式中：K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；K_r-返回系数，取0.85～0.95；I_e-变压器低压侧二次额定电流；

(8)复合电压闭锁方向过流Ⅱ段灵敏系数校验

按躲过变压器低压母线故障时的最小短路电流来计算灵敏系数：

式中，I_op-复合电压闭锁方向过流Ⅱ段定值。

(四)变压器过负荷保护整定计算

(1)过负荷保护动作电流

按躲过各侧绕组的额定电流整定，按下式计算：

$I_{alarm}=\frac{K_{rel}}{K_r}{I}_e$

式中：K_rel-可靠系数，采用1.05；K_r-返回系数，取0.85～0.95；I_e-变压器高压侧二次额定电流；

(2)过负荷保护作用于信号，其延时应与变压器允许的过负荷时间相配合，同时应大于相间及接地故障后备保护的最大动作时限。

(五)变压器过载闭锁有载调压整定计算

为防止开关在严重过负载或系统短路时进行切换,宜在有载分接开关控制回路中加装电流闭锁装置,其整定值不超过变压器绕组容量的80％。

(六)35kV母线保护整定计算

(1)差动起动电流高值

保证母线最小运行方式故障时有足够灵敏度，并应尽可能躲过母线出线最大负荷电流I_L,max，取：

I_op＝K_relI_L,max/n_a

式中：K_rel-可靠系数，取1.1～1.3；

(2)差动起动电流低值

该段定值为防止母线故障大电源跳开差动起动元件返回而设，按切除小电源能满足足够的灵敏度整定，如无大小电源情况整定为0.9倍差动起动电流高值。

(3)比率制动系数高值

按一般最小运行方式下(母联处合位)发生母线故障时，大差比率差动元件具有足够的灵敏度整定，一般情况下推荐取为0.7。

(4)比率制动系数低值

按母联开关断开时，弱电源供电母线发生故障的情况下，大差比率差动元件具有足够的灵敏度整定，一般情况下推荐取为0.6。

(5)TA断线电流定值

按躲过正常运行时流过母线保护的最大不平衡电流整定，一般可整定为电流互感器额定电流的0.05～0.1倍。

(6)TA异常电流定值

设置TA异常报警是为了更灵敏地反应轻负荷线路TA断线和TA回路分流等异常情况，整定的灵敏度应较TA断线闭锁高，其电流定值应躲过正常运行实测最大不平衡电流(可按1.5～2倍最大运行方式下差流显示值整定)，一般可整定为电流互感器额定电流的0.02～0.1倍。

(7)母差低电压闭锁定值(一般可整定为母线额定运行电压的0.6～0.7倍)

按躲过电动机自启动电压及最低运行电压计算，即：

$U_{op}=\frac{U_{N,\min }}{K_{rel}{K}_r{n}_V}$

式中：K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，电磁型取1.15～1.2，微机型取1.05；

U_N,min-最低运行电压，取U_N,min＝0.9U_N；

n_v-35kV母线PT变比。

当“投中性点不接地系统控制字”投入时，此项定值改为母差线低电压闭锁值，U_op＝0.9×100/(1.25×1.05)＝70V。

(8)母差零序电压闭锁定值

三倍零序电压3U0一般整定为4～12V。

当“投中性点不接地系统控制字”投入时，此项定值无效。

(9)母差负序电压闭锁定值(负序相电压U2一般整定为4～12V)

按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，负序电压定值为相电压，即：

$U_{op,2}=(0.06~0.08)\frac{U_n}{\sqrt{3}}$

式中：U_n-电压互感器二次额定相间电压。

(七)接地变兼站用变压器保护整定计算

(1)Ⅰ段过流定值

保证在充电合闸时，躲过励磁涌流，且应躲接地站用变压器低压侧故障电流，一般大于7～10倍接地站用变压器额定电流，并保证接地变压器电源侧在最小方式下两相短路有足够的灵敏度。

(2)Ⅰ段过流灵敏系数校验

保证接地变压器电源侧在最小方式下两相短路有足够的灵敏度，即：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥2$

式中：-接地变压器电源侧在最小方式下两相短路电流；n_a-电流互感器变比；I_op-Ⅰ段过流定值。

(3)Ⅱ段过流定值

按躲过接地站用变压器额定电流整定，且应躲过区外单相接地时流过接地变压器的最大故障相电流：

I_op＝K_rel×I_n/K_r

式中：微机保护取：K_rel＝1.3，K_r＝1；电磁保护取：K_rel＝1.3，K_r＝0.85；I_n-接地站用变压器额定电流。

(4)Ⅱ段过流灵敏系数校验

校核小方式站用变压器低压侧故障时，

式中：-区外单相接地时流过变压器的最大故障电流；n_a-电流互感器变比。

(5)37kV侧零序过流Ⅰ段定值

按躲开正常运行时由于系统三相电压不对称在接地变压器中性点产生的零序电压引起中性点电阻通过的零序电流与下级零序电流保护定值配合整定。

(6)37kV侧零序过流Ⅱ段定值

保证单相高阻接地故障有灵敏度，可靠躲过线路的电容电流。

(7)380V侧零序过流Ⅰ段定值

可按躲过正常运行时，中性线上流过的最大不平衡电流整定，即：

I_op＝K_rel,0I_el

式中：K_rel，0-可靠系数，取0.15～0.25；I_el-变压器低压侧额定电流。

(八)35kV段SVG柜保护整定计算

(1)过流Ⅰ段定值

按躲电容器充电电流整定，一般整定为3～5倍额定电流。即：

I_op＝K_relI_n

式中：K_rel-可靠系数，取3～5；I_n-电容器组额定电流。

(2)过流Ⅰ段延时

考虑电容器投入过渡过程的影响，一般整定为0.1s～0.2s。

(3)过流Ⅰ段灵敏系数校验

在电容器端部引出线发生故障时灵敏系数不小于2，即：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥2$

式中：-被保护电容器安装处最小两相次暂态短路电流；n_a-零序电流互感器变比。

(4)过流Ⅱ段定值

应可靠躲过电容器组额定电流，一般整定为1.5～2倍额定电流。即：

I_op＝K_relI_n

式中：K_rel-可靠系数，取1.5～2；

I_n-为电容器组额定电流。

(5)过流Ⅱ段延时

一般整定为0.3～1s。

(6)零序电流保护

对中性点采用小电阻接地系统，应装设此保护。对于经10Ω小电阻接地的系统，取一次值60A，时间建议取0.6s。

(九)风机组进线断路器保护整定计算

(1)复合电压闭锁负序相电压定值

按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，负序电压定值为相电压，即：

$U_{op,2}=(0.06~0.08)\frac{U_n}{\sqrt{3}}$

式中：U_n-电压互感器二次额定相间电压；

(2)复合电压闭锁负序相电压灵敏系数校验

(近后备)或1.5(远后备)

式中：U_k,2,min-后备保护区末端两相金属性短路时，保护安装处的最小负序电压值；

n_v-35kV母线PT变比；

(3)复合电压闭锁相间低电压定值

按躲过电动机自启动电压及最低运行电压计算，即：

$U_{op}=\frac{U_{N,\min }}{K_{rel}{K}_r{n}_V}$

式中：K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，电磁型取1.15～1.2，微机型取1.05；

U_N,min-最低运行电压，取U_N,min＝0.9U_N。

(4)复合电压闭锁相间低电压灵敏系数校验

(近后备)或1.2(远后备)

式中：U_r,max-计算运行方式下，灵敏系数校验点发生两相金属性短路时，保护安装处的最高电压。

(5)过流Ⅰ段定值

按躲过风机直接并网时的充电电流计算，其公式为：

I_op＝K_relI

式中：K_rel-可靠系数，取1.3～1.5；I-风机并网瞬间输出的电流，约为5.5～6倍的风机组进线回路的额定电流；

(6)过流Ⅱ段定值

按端部引线故障时有足够的灵敏系数整定，一般整定为3～5倍额定电流，即：

I_op＝K_relI_n

式中：K_rel-可靠系数，取3～5；I_n-风机组进线回路的额定电流。

(7)过流Ⅱ段灵敏系数校验

在端部引出线发生故障时灵敏系数不小于2，即：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥2$

式中：-被保护设备安装处最小两相次暂态短路电流；

n_a-电流互感器变比；

(8)过流Ⅲ段定值

为三相式，应可靠躲过回路的额定电流，一般整定为1.5～2倍额定电流。即：

$I_{op}=\frac{K_{rel}}{K_r}{I}_n$

式中：K_rel-可靠系数，取1.5～2；K_r-返回系数，取0.85～0.95；I_n-风机组进线回路的额定电流。

(9)零序过流保护

中性点经小电阻系统，零序过流保护投跳闸，电流定值按躲过三相短路时可能的最大不平衡电流整定；中性点不接地或经消弧线圈接地系统，零序过流保护可投发信(即发出信号)。

3、用Access2007桌面型数据库管理工具将主变压器保护的整定计算和35kV段的整定计算中各整定计算的继电保护整定公式进行模块化，每个整定公式对应一个软件计算模块，用这些软件计算模块，通过软件界面直观可视化操作所述软件计算模块(如输入参数)和显示整定值计算结果，极大减轻了整定计算的工作量。以计算“复合电压闭锁负序相电压定值”为例，参见2-图4，具体使用方法如下：

(1)找到计算软件图标，双击打开。

(2)打开风电场项目继电保护整定计算数据库，在界面左边可以看到整定公式对应的计算模块列表选项；

(3)双击打开“复合电压闭锁负序相电压定值”，弹出计算窗口；

(4)输入K＝0.07，U_n＝100V，按回车，就可得出复合电压闭锁负序相电压整定值。

通过上述整定计算方法，可以进一步对整定结果进行分析比较，重复修改，以选出最佳方案；现场人员根据实际情况，归纳出存在的问题，并提出运行要求；画出定稿的定值单，并编写整定方案说明书。本发明整定计算方法的整个施工工艺流程参见图1。

本发明的创新点：

1、本成果结合实际建立了风力发电场变电站的继电保护完整的整定计算过程及规范。主要解决的技术问题在于提供一种仅限风力配电站继电保护使用的整定计算过程，以解决现有技术存在的问题。

2、根据风电机组一次系统的特殊性，结合经验，提出了适合风机组进线断路器电流速断保护的整定计算方法。

3、用Access2007桌面型数据库管理工具，将继电保护整定公式模块化，开发了仅限风力配电站继电保护使用的计算模块，进行直观的可视化的操作，极大减轻了整定计算的工作量。

本发明与同类先进成果主要技术指标比对情况

1)、本发明中的定值整定计算需符合相关标准、规范或法规最新版本的要求，且除非合同另有规定，均须遵守最新的国家标准(GB)和国际电工委员会(IEC)标准以及国际单位制(SI)标准。定值整定计算根据继电保护规程及有关规定，符合下列文件要求：

DL/T684-2012《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》

DL/T584-2007《3kV～110kV电网继电保护装置运行整定规程》

GB/T14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》

DL/T572-2010《电力变压器运行规程》

《关于变压器、并联电抗器本体保护运行管理规定》

2)、本发明整定计算工作严格遵守整定计算基本原则，满足继电保护和安全自动装置可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求，在不满足时应合理取舍。

3)、本发明中确定运行方式变化的限度，不考虑极少见的特殊方式。因为出现特殊方式的几率较小，不能因此恶化了绝大部分时间的保护效果。必要时，可采取临时的特殊措施加以解决。

4)、本发明理论结合实际，针对性强、实用性好。

本发明采用的安全措施如下：

1)由于保护装置来自不同的厂家，有时会有同一种保护定义不同、名称各异，容易引起混淆。有些保护厂家说明书写的不够详细，比如缺少逻辑回路图，使整定计算人员很难判断保护是否动作。还有的厂家定值菜单内容过于繁琐，比如设很多控制字和投退压板，因此，要加强继电保护整定计算人员之间、与厂家技术人员之间、与现场运行继电保护调试人员的沟通和学习，取长补短，相互把关。

2)因整定人员没有参加有关继电保护配置、设计审查和设备选型等工作，故现场的图纸变更或设备变更工作要及时告知继电保护整定计算人员，避免到了计算定值的时候才发现问题，特别是装置本身存在设计缺陷时很难得到修改，使保护配置先天不足。

3)一张定值单的产生和执行，要经过组织单位提供资料、确定运行方式、定值计算、定值审核、保护调试、调度人员核对等诸多环节，其中每一个环节都可能造成定值单在执行中出现问题。

4)定值单管理工作应细致认真，管理好定值单、定值底稿、资料方案对继电保护定值计算工作十分重要，保存的定值及其资料必须与现场实际相符，才能保证定值计算正确和执行无误。避免定值单在流转执行过程中或执行完毕丢失，执行后的定值单要及时的返还到定值计算部门，避免使保存的定值单与现场定值出现偏差。

做好现场定值单的管理是继电保护专业的基础工作，只有从基础工作抓起，才能使继电保护工作有序进行。

本发明的推广应用情况及前景：

已在国电湖北广水中华山风电场工程、河南叶县马头山风电场工程、中电投滨海北区H1#100MW海上风电工程等风电工程应用，在变电站受电及后期运行中，保护无误动、拒动情况，现运行状态良好。

本发明是从事电力系统保护设计、整定和调试的工程技术人员很好的学习参考资料。

对提高继电保护整定计算水平、促进学习型调试机构建设，起到积极的推动作用，进而为实现公司战略目标培养更多的人才。

本发明节能减排及经济效益：

1)减少了整定计算人员的工作量，使工作效率提高了几倍。

如：每个工地，使用此成果，可提高了计算效率40％，减少人工2个/天，减少计算时间30-45天，极大降低了计算成本，增加企业效益。

现已有三个工程使用此成果，累计节省6.72万元人民币。

国电湖北广水中华山风电场工程，比原计划共计节省时间30天，节约人工60个，节约人工费60×300元/人＝18000元。

河南叶县马头山风电场工程，比原计划共计节省时间40天，节约人工80个，节约人工费80×300元/人＝24000元。

中电投滨海北区H1#100MW海上风电工程，比原计划共计节省时间42天，节约人工84个，节约人工费84×300元/人＝25200元。

2)对提高计算准确性和防止出现差错等方面也提供了可靠保证。

Claims (10)

1.一种风电场继电保护整定计算方法，其特征在于包括以下步骤：

(a)选择短路类型，按继电保护功能分类拟定短路计算的运行方式，进行短路故障计算；

(b)按风电场变电站不同的保护对象分类，根据被保护设备在不同运行状态时各物理量的差别，建立继电保护整定计算过程；所述继电保护整定计算过程包括主变压器保护的整定计算以及35kV段保护的整定计算；其中，主变压器保护的整定计算包括：变压器差动保护整定计算、变压器高压侧后备保护整定计算、变压器低压侧后备保护整定计算、变压器过负荷保护整定计算、变压器过载闭锁有载调压整定计算；35kV段的整定计算包括：35kV母线保护整定计算、接地变兼站用变压器保护整定计算、35kV段SVG柜保护整定计算、风机组进线断路器保护整定计算；

(c)将主变压器保护的整定计算和35kV段的整定计算中所有整定计算的继电保护整定公式通过软件进行模块化，每个整定公式对应一个软件计算模块，并通过软件界面直观可视化操作所述软件计算模块和显示整定值计算结果。

2.根据权利要求1所述的风电场继电保护整定计算方法，其特征在于：步骤(b)中所述变压器差动保护整定计算包括：

(1)最小动作电流

最小动作电流应大于变压器正常运行时的差动不平衡电流，即：

I_op,min＝K_rel(K_er+△U+△m)I_e

式中：

I_e-变压器基准侧二次额定电流；

K_rel-可靠系数，取1.3～1.5；

K_er-电流互感器的比误差，10p型取0.03×2，5P型和TP型取0.01×2；

△U-变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大百分值；

△m-由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，初设时取0.05；

在工程实用整定计算中选取I_op,min＝(0.3～0.6)I_e，根据实际情况确有必要时，最小动作定值取大于0.6I_e；

(2)起始制动电流

起始制动电流I_res,0的整定取I_res,0＝(0.4～1.0)I_e；

(3)比率差动制动系数

整定原则是按躲过变压器外部短路时流过差动回路的最大不平衡电流来整定，差动回路的最大不平衡电流的计算公式为：

I_unb,max＝(K_apK_ccK_er+△U+△m)I_k,max/n_a

式中：

K_er-电流互感器的比误差，K_er＝0.1；

K_cc-电流互感器的同型系数，K_cc＝1.0；

K_ap-非周期分量系数，两侧同为TP级电流互感器取1.0，两侧同为P级电流互感器取1.5～2.0；

I_k,max-外部短路时，最大穿越短路电流周期分量；

n_a-电流互感器变比；

差动保护的动作电流：I_op,max＝K_relI_unb,max

最大制动系数：K_res,max＝I_op,max/I_res,max

式中：

I_res,max-最大制动电流，根据各侧短路时的不同制动电流而定；

根据最小动作电流I_op,min、起始制动电流I_res,0、最大制动电流I_res,max、最大制动系数K_res,max按下式计算出比率差动制动系数，即比率差动保护动作特性曲线中折线的斜率S，当时有：

$S=\frac{I_{op,max}-I_{op,min}}{I_{res,max}-I_{res,0}}=\frac{K_{rel}{I}_{unb,max}-I_{op,\min }}{\frac{I_{k,max}}{n_a}-I_{res,0}};$

(4)比率差动保护灵敏系数校验

按最小运行方式下差动保护区内变压器引出线上两相金属性短路计算；根据计算最小短路电流和相应的制动电流I_res在动作特性曲线查得对应的动作电流I'_op，则灵敏系数为：

要求K_sen≥1.5；

(5)二次谐波制动系数

二次谐波制动系数整定为15％～20％；

(6)差动速断保护

差动速断整定值应按躲过变压器可能产生的最大励磁涌流或外部短路时流过差动回路的最大不平衡电流整定,取：

I_op＝KI_e

式中：

I_op-差动速断保护的动作电流；

I_e-变压器基准侧二次额定电流；

K-倍数，视变压器容量和系统电抗大小决定；

(7)差动速断保护灵敏系数校验

按正常运行方式保护安装处电源侧短路的最小短路电流计算灵敏系数：

$K_{sen}=\frac{I_{k,mia}^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥1.2;$

(8)CT断线告警定值

CT断线告警定值的电流定值应躲过正常运行实测最大不平衡电流，整定为电流互感器额定电流的0.02～0.1倍。

3.根据权利要求1所述的风电场继电保护整定计算方法，其特征在于：步骤(b)中所述变压器高压侧后备保护整定计算包括：

(1)复合电压闭锁负序相电压定值

按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，负序电压定值为相电压，即：

$U_{op,2}=(0.06~0.08)\frac{U_n}{\sqrt{3}}$

式中：U_n-电压互感器二次额定相间电压；

(2)复合电压闭锁负序相电压灵敏系数校验

式中：U_k,2,min-后备保护区末端两相金属性短路时，保护安装处的最小负序电压值；

(3)复合电压闭锁相间低电压定值

按躲过电动机自启动电压及最低运行电压计算，即：

$U_{op}=\frac{U_{N,\min }}{K_{rel}{K}_r{n}_V}$

式中：

K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，电磁型取1.15～1.2，微机型取1.05；

U_N,min-最低运行电压，取U_N,min＝0.9U_N；

n_v-主变高压侧PT变比；

(4)复合电压闭锁相间低电压灵敏系数校验

式中：U_r,max-计算运行方式下，灵敏系数校验点发生两相金属性短路时，保护安装处的最高电压；

(5)复合电压闭锁方向过流Ⅰ段定值

按躲过变压器空载投运时的励磁涌流计算，其公式为：

$I_{op}=K_{rel}\×K_{jx}\×\frac{I_{eh}}{n_a}$

式中：

K_rel-可靠系数，取3～6；

K_jx-接线系数，接相上为1，相差上为

I_eh-变压器一次侧额定电流；

n_a-电流互感器变比；

(6)复合电压闭锁方向过流Ⅰ段灵敏系数校验

按躲过变压器低压侧故障时的最小短路电流来计算灵敏系数：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥1.3;$

(7)复合电压闭锁方向过流Ⅱ段定值

按躲过变压器的额定电流整定，即：

$I_{op}=\frac{K_{rel}}{K_r}{I}_e$

式中：

K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，取0.85～0.95；

I_e-变压器高压侧二次额定电流；

(8)复合电压闭锁方向过流Ⅱ段灵敏系数校验

按躲过变压器低压母线故障时的最小短路电流来计算灵敏系数：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥\mathrm{1.5.}$

4.根据权利要求1所述的风电场继电保护整定计算方法，其特征在于：步骤(b)中所述变压器低压侧后备保护整定计算包括：

(1)复合电压闭锁负序相电压定值

按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，负序电压定值为相电压，即：

$U_{op,2}=(0.06~0.08)\frac{U_n}{\sqrt{3}}$

式中：U_n-电压互感器二次额定相间电压；

(2)复合电压闭锁负序相电压灵敏系数校验

式中：U_k,2,min-后备保护区末端两相金属性短路时，保护安装处的最小负序电压值；

(3)复合电压闭锁相间低电压定值

按躲过电动机自启动电压及最低运行电压计算，即：

$U_{op}=\frac{U_{N,\min }}{K_{rel}{K}_r{n}_V}$

式中：

K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，电磁型取1.15～1.2，微机型取1.05；

U_N,min-最低运行电压，取U_N,min＝0.9U_N；

n_v-主变低压侧PT变比；

(4)复合电压闭锁相间低电压灵敏系数校验

式中：U_r,max-计算运行方式下，灵敏系数校验点发生两相金属性短路时，保护安装处的最高电压；

(5)复合电压闭锁方向过流Ⅰ段定值

按躲过变压器空载投运时的励磁涌流计算，其公式为：

$I_{op}=K_{rel}\×K_{jx}\×\frac{I_{el}}{n_a}$

式中：

K_rel-可靠系数，取3～6；

K_jx-接线系数，接相上为1，相差上为

I_el-变压器额定电流；

n_a-电流互感器变比；

(6)复合电压闭锁方向过流Ⅰ段灵敏系数校验

按躲过变压器低压侧故障时的最小短路电流来计算灵敏系数：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥1.3;$

(7)复合电压闭锁方向过流Ⅱ段定值

按躲过变压器的额定电流整定，即：

$I_{op}=\frac{K_{rel}}{K_r}{I}_e$

式中：

K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，取0.85～0.95；

I_e-变压器低压侧二次额定电流；

(8)复合电压闭锁方向过流Ⅱ段灵敏系数校验

按躲过变压器低压母线故障时的最小短路电流来计算灵敏系数：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥1.5$

式中：I_op-复合电压闭锁方向过流Ⅱ段定值。

5.根据权利要求1所述的风电场继电保护整定计算方法，其特征在于：步骤(b)中所述变压器过负荷保护整定计算包括：

(1)过负荷保护动作电流

按躲过各侧绕组的额定电流整定，按下式计算：

$I_{alarm}=\frac{K_{rel}}{K_r}{I}_e$

式中：

K_rel-可靠系数，采用1.05；

K_r-返回系数，取0.85～0.95；

I_e-变压器高压侧二次额定电流；

(2)过负荷保护作用于信号，其延时应与变压器允许的过负荷时间相配合，同时应大于相间及接地故障后备保护的最大动作时限。

6.根据权利要求1所述的风电场继电保护整定计算方法，其特征在于：步骤(b)中所述变压器过载闭锁有载调压整定计算包括：为防止开关在严重过负载或系统短路时进行切换,在有载分接开关控制回路中加装电流闭锁装置,其整定值不超过变压器绕组容量的80％。

7.根据权利要求1所述的风电场继电保护整定计算方法，其特征在于：步骤(b)中所述35kV母线保护整定计算包括：

(1)差动起动电流高值

保证母线最小运行方式故障时有足够灵敏度，并应尽可能躲过母线出线最大负荷电流I_L,max，取：

I_op＝K_relI_L,max/n_a

式中：K_rel-可靠系数，取1.1～1.3；

(2)差动起动电流低值

该段定值为防止母线故障大电源跳开差动起动元件返回而设，按切除小电源能满足足够的灵敏度整定；

(3)比率制动系数高值

按最小运行方式下发生母线故障时，大差比率差动元件具有足够的灵敏度整定，取0.7；

(4)比率制动系数低值

按母联开关断开时，弱电源供电母线发生故障的情况下，大差比率差动元件具有足够的灵敏度整定，取0.6；

(5)TA断线电流定值

按躲过正常运行时流过母线保护的最大不平衡电流整定，整定为电流互感器额定电流的0.05～0.1倍；

(6)TA异常电流定值

设置TA异常报警是为了更灵敏地反应轻负荷线路TA断线和TA回路分流异常情况，整定的灵敏度应较TA断线闭锁高，其电流定值应躲过正常运行实测最大不平衡电流，整定为电流互感器额定电流的0.02～0.1倍；

(7)母差低电压闭锁定值

整定为母线额定运行电压的0.6～0.7倍；按躲过电动机自启动电压及最低运行电压计算，即：

$U_{op}=\frac{U_{N,\min }}{K_{rel}{K}_r{n}_V}$

式中：

K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，电磁型取1.15～1.2，微机型取1.05；

U_N,min-最低运行电压，取U_N,min＝0.9U_N；

n_v-35kV母线PT变比；

当“投中性点不接地系统控制字”投入时，此项定值改为母差线低电压闭锁值；

(8)母差零序电压闭锁定值

三倍零序电压整定为4～12V；当“投中性点不接地系统控制字”投入时，此项定值无效；

(9)母差负序电压闭锁定值

负序相电压整定为4～12V；按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，负序电压定值为相电压，即：

$U_{op,2}=(0.06~0.08)\frac{U_n}{\sqrt{3}}$

式中：U_n-电压互感器二次额定相间电压。

8.根据权利要求1所述的风电场继电保护整定计算方法，其特征在于：步骤(b)中所述接地变兼站用变压器保护整定计算包括：

(1)Ⅰ段过流定值

保证在充电合闸时，躲过励磁涌流，且应躲接地站用变压器低压侧故障电流，大于7～10倍接地站用变压器额定电流，并保证接地变压器电源侧在最小方式下两相短路有足够的灵敏度；

(2)Ⅰ段过流灵敏系数校验

保证接地变压器电源侧在最小方式下两相短路有足够的灵敏度，即：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥2$

式中：

-接地变压器电源侧在最小方式下两相短路电流；

n_a-电流互感器变比；

I_op-Ⅰ段过流定值；

(3)Ⅱ段过流定值

按躲过接地站用变压器额定电流整定，且应躲过区外单相接地时流过接地变压器的最大故障相电流：

I_op＝K_rel×I_n/K_r

式中：

微机保护取：K_rel＝1.3，K_r＝1；

电磁保护取：K_rel＝1.3，K_r＝0.85；

I_n-接地站用变压器额定电流；

(4)Ⅱ段过流灵敏系数校验

校核小方式站用变压器低压侧故障时，

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(1\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥1.3$

式中：

-区外单相接地时流过变压器的最大故障电流；

n_a-电流互感器变比；

(5)37kV侧零序过流Ⅰ段定值

按躲开正常运行时，由于系统三相电压不对称在接地变压器中性点产生的零序电压引起中性点电阻通过的零序电流与下级零序电流保护定值配合整定；

(6)37kV侧零序过流Ⅱ段定值

保证单相高阻接地故障有灵敏度，可靠躲过线路的电容电流；

(7)380V侧零序过流Ⅰ段定值

可按躲过正常运行时，中性线上流过的最大不平衡电流整定，即：

I_op＝K_rel,0I_el

式中：

K_rel，0-可靠系数，取0.15～0.25；

I_el-变压器低压侧额定电流。

9.根据权利要求1所述的风电场继电保护整定计算方法，其特征在于：步骤(b)中所述35kV段SVG柜保护整定计算包括：

(1)过流Ⅰ段定值

按躲电容器充电电流整定，整定为3～5倍额定电流，即：

I_op＝K_relI_n

式中：

K_rel-可靠系数，取3～5；

I_n-为电容器组额定电流；

(2)过流Ⅰ段延时

整定为0.1s～0.2s；

(3)过流Ⅰ段灵敏系数校验

在电容器端部引出线发生故障时灵敏系数不小于2，即：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥2$

式中：

-被保护电容器安装处最小两相次暂态短路电流；

n_a-零序电流互感器变比；

(4)过流Ⅱ段定值

应可靠躲过电容器组额定电流，整定为1.5～2倍额定电流，即：

I_op＝K_relI_n

式中：

K_rel-可靠系数，取1.5～2；

I_n-电容器组额定电流；

(5)过流Ⅱ段延时

整定为0.3～1s；

(6)零序电流保护

对中性点采用小电阻接地系统，应装设零序电流保护；对于经10Ω小电阻接地的系统，取一次值60A，时间取0.6s。

10.根据权利要求1所述的风电场继电保护整定计算方法，其特征在于：步骤(b)中所述风机组进线断路器保护整定计算包括：

(1)复合电压闭锁负序相电压定值

按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，负序电压定值为相电压，即：

$U_{op,2}=(0.06~0.08)\frac{U_n}{\sqrt{3}}$

式中：U_n-电压互感器二次额定相间电压；

(2)复合电压闭锁负序相电压灵敏系数校验

式中：

U_k,2,min-后备保护区末端两相金属性短路时，保护安装处的最小负序电压值；

n_v-35kV母线PT变比；

(3)复合电压闭锁相间低电压定值

按躲过电动机自启动电压及最低运行电压计算，即：

$U_{op}=\frac{U_{N,\min }}{K_{rel}{K}_r{n}_V}$

式中：

K_rel-可靠系数，取1.2～1.25；

K_r-返回系数，电磁型取1.15～1.2，微机型取1.05；

U_N,min-最低运行电压，取U_N,min＝0.9U_N；

(4)复合电压闭锁相间低电压灵敏系数校验

式中：U_r,max-计算运行方式下，灵敏系数校验点发生两相金属性短路时，保护安装处的最高电压；

(5)过流Ⅰ段定值

按躲过风机直接并网时的充电电流计算，计算公式为：

I_op＝K_relI

式中：

K_rel-可靠系数，取1.3～1.5；

I-风机并网瞬间输出的电流，约为5.5～6倍的风机组进线回路的额定电流；

(6)过流Ⅱ段定值

按端部引线故障时有足够的灵敏系数整定，整定为3～5倍额定电流，即：

I_op＝K_relI_n

式中：

K_rel-可靠系数，取3～5；

I_n-风机组进线回路的额定电流；

(7)过流Ⅱ段灵敏系数校验

在端部引出线发生故障时灵敏系数不小于2，即：

$K_{sen}=\frac{I_{k.\min }^{\left(2\right)}}{I_{op}{n}_a}\≥2$

式中：

-被保护设备安装处最小两相次暂态短路电流；

n_a-电流互感器变比；

(8)过流Ⅲ段定值

为三相式，应可靠躲过回路的额定电流，整定为1.5～2倍额定电流，即：

$I_{op}=\frac{K_{rel}}{K_r}{I}_n$

式中：K_rel-可靠系数，取1.5～2；K_r-返回系数，取0.85～0.95；I_n-风机组进线回路的额定电流；

(9)零序过流保护

中性点经小电阻系统，零序过流保护投跳闸，电流定值按躲过三相短路时可能的最大不平衡电流整定；中性点不接地或经消弧线圈接地系统，零序过流保护可投发信。