CN110601152B - 一种低压厂用电系统定值校核方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压厂用电系统定值校核方法。该方法为：首先获取待校核对象以及其相邻对象的保护定值；然后判断待校核对象与相邻对象的保护配合形式和待校核对象的保护特性曲线类型；接着确定待校核对象的保护曲线方程，并根据保护配合要求计算出各种保护配合形式满足定值选择性配合要求的校核条件；最后根据此条件判断待校核对象定值是否合理，输出定值校核结果。本发明提高了了低压厂用电系统继电保护整定计算的准确性，节省了保护校核时间，并且具有适用性强的优点。

Description

一种低压厂用电系统定值校核方法

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，特别是一种低压厂用电系统定值校核方法。

背景技术

电力系统的安全与稳定，是所有电力从业者最为关注的问题。电力系统中继电保护工作是最基本也是最重要的环节，近年来国内外发生的电力事故，也不断为我们敲响警钟，让我们更加重视电力系统的安全与稳定。随着国家经济的快速发展，对电力的需求也日益增大，发电机机组装机容量不断增加，各大发电厂也在不断投入建设。大型电厂的安全稳定运行离不开动作性能优良的保护装置，若只有性能优良的保护装置，保护配置不合理、定值错误，也会危害发电厂的安全运行。低压厂用电系统作为发电厂不可或缺的一部分，保证其定值准确无误，对于保证整个系统的安全稳定具有重要意义。

低压厂用电系统的继电保护研究长期得不到重视，而且低压厂用电系统设备繁多，电气接线复杂，对其继电保护的研究工作也产生了较大的阻碍，目前公开的文献鲜有对低压厂用电系统定值校核的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高低压厂用电系统继电保护稳定性，且准确性高、适用性强的低压厂用电系统定值校核方法。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种低压厂用电系统定值校核方法，包括以下步骤：

步骤1，获取待校核对象以及相邻对象的保护定值；

步骤2，判断待校核对象与相邻对象的保护配合形式；

步骤3，判断待校核对象的保护特性曲线类型；

步骤4，根据待校核对象的保护配合形式和保护特性曲线类型，确定待校核对象的保护曲线方程，并根据保护配合要求，计算出各种保护配合形式满足定值选择性配合要求的校核条件；

步骤5，根据步骤4计算出的校核条件判断待校核对象定值是否合理，输出定值校核结果。

进一步地，步骤1所述的获取待校核对象以及相邻对象的保护定值，具体如下：

在低压厂用电系统中，保护类型包括PC段进线、PC段联络线、MCC段进线、MCC段联络线、PC段负载和MCC段负载，获取待校核对象以及待校核对象相邻上下级对象的保护整定值及动作时间。

进一步地，步骤2所述的判断待校核对象与相邻对象的保护配合形式，具体如下：

低压厂用电系统保护配合形式包括反时限过流保护与反时限过流保护、定时限过流保护与定时限过流保护、反时限过流保护与定时限过流保护和定时限过流保护与反时限过流保护四种，根据步骤1获取的待校核对象以及相邻对象的保护定值，判断待校核对象与相邻对象的保护配合形式。

进一步地，步骤3所述的判断待校核对象的保护特性曲线类型，具体如下：

根据步骤1所得的待校核对象以及相邻对象的保护定值与步骤2所得的待校核对象与相邻对象的保护配合形式，以及待校核对象所采用的的保护装置，确定待校核对象的保护特性曲线类型，包括符合IEC60255-3标准的反时限特性曲线、符合IEC60947-2标准的定时限特性曲线以及反时限特性曲线。

进一步地，步骤4所述的根据待校核对象的保护配合形式和保护特性曲线类型，确定待校核对象的保护曲线方程，并根据保护配合要求，计算出各种保护配合形式满足定值选择性配合要求的校核条件，具体如下：

步骤4.1、符合IEC60255-3标准的反时限过流保护曲线方程为：

式中：x和n为反时限特性曲线常数；T_p为时间系数，即时间定值；I_p为电流定值；I为流过保护安装处的电流；t为保护动作时间；

符合IEC60947-2标准的反时限过流保护曲线方程为：

式中：x为反时限特性曲线常数；T_p为时间系数，即时间定值；I_p为电流定值；I为流过保护安装处的电流；t为保护动作时间；

符合IEC60947-2标准的定时限过流保护曲线方程为：

t＝k

式中：k为定时限特性曲线时间常数；

步骤4.2、对于上下级保护间选择性配合，要求上级保护曲线在下级保护曲线上方，而且留出一定的时间差，因此计算校核条件的公式为：

Δt＝t₁-t₂＞ΔT

式中：t₁为上级保护动作时间；t₂为下级保护动作时间；ΔT为规定的最小时间级差；

步骤4.3、根据保护配合要求，计算出各种保护配合形式满足定值选择性配合要求的校核条件。

进一步地，步骤5所述的根据步骤4计算出的校核条件判断待校核对象定值是否合理，输出定值校核结果，具体如下：

将步骤1中获取的待校核对象以及相邻对象的保护定值代入步骤4中得到的校核条件公式中，判断定值是否满足要求，得到定值校核结果。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)采用基于低压厂用电系统保护定值的详细校核条件，校核条件精炼，准确性更好；(2)根据反时限与反时限、定时限与定时限、反时限与定时限以及定时限与反时限四种保护配合形式进行校核，校核更全面；(3)结合选用不同保护装置时保护曲线方程不同的情况，分别给出校核条件，适用性更广。

附图说明

图1是本发明低压厂用电系统定值校核方法的流程示意图。

图2是本发明实施例中网络结构示意图。

图3是本发明实施例中反时限与反时限配合动作曲线图。

图4是本发明实施例中定时限与定时限配合动作曲线图。

图5是本发明实施例中反时限与定时限配合动作曲线图。

图6是本发明实施例中定时限与反时限配合动作曲线图。

具体实施方式

本发明低压厂用电系统定值校核方法，包括以下步骤：

步骤1，获取待校核对象以及相邻对象的保护定值；

步骤2，判断待校核对象与相邻对象的保护配合形式；

步骤3，判断待校核对象的保护特性曲线类型；

步骤4，根据待校核对象的保护配合形式和保护特性曲线类型，确定待校核对象的保护曲线方程，并根据保护配合要求，计算出各种保护配合形式满足定值选择性配合要求的校核条件；

步骤5，根据步骤4计算出的校核条件判断待校核对象定值是否合理，输出定值校核结果。

进一步地，步骤1所述的获取待校核对象以及相邻对象的保护定值，具体如下：

在低压厂用电系统中，保护类型包括PC段进线、PC段联络线、MCC段进线、MCC段联络线、PC段负载和MCC段负载，获取待校核对象以及待校核对象相邻上下级对象的保护整定值及动作时间。

进一步地，步骤2所述的判断待校核对象与相邻对象的保护配合形式，具体如下：

低压厂用电系统保护配合形式包括反时限过流保护与反时限过流保护、定时限过流保护与定时限过流保护、反时限过流保护与定时限过流保护和定时限过流保护与反时限过流保护四种，根据步骤1获取的待校核对象以及相邻对象的保护定值，判断待校核对象与相邻对象的保护配合形式。

进一步地，步骤3所述的判断待校核对象的保护特性曲线类型，具体如下：

根据步骤1所得的待校核对象以及相邻对象的保护定值与步骤2所得的待校核对象与相邻对象的保护配合形式，以及待校核对象所采用的的保护装置，确定待校核对象的保护特性曲线类型，包括符合IEC60255-3标准的反时限特性曲线、符合IEC60947-2标准的定时限特性曲线以及反时限特性曲线。

进一步地，步骤4所述的根据待校核对象的保护配合形式和保护特性曲线类型，确定待校核对象的保护曲线方程，并根据保护配合要求，计算出各种保护配合形式满足定值选择性配合要求的校核条件，具体如下：

步骤4.1、符合IEC60255-3标准的反时限过流保护曲线方程为：

式中：x和n为反时限特性曲线常数；T_p为时间系数，即时间定值；I_p为电流定值；I为流过保护安装处的电流；t为保护动作时间；

符合IEC60947-2标准的反时限过流保护曲线方程为：

式中：x为反时限特性曲线常数；T_p为时间系数，即时间定值；I_p为电流定值；I为流过保护安装处的电流；t为保护动作时间；

符合IEC60947-2标准的定时限过流保护曲线方程为：

t＝k

式中：k为定时限特性曲线时间常数；

步骤4.2、对于上下级保护间选择性配合，要求上级保护曲线在下级保护曲线上方，而且留出一定的时间差，因此计算校核条件的公式为：

Δt＝t₁-t₂＞ΔT

式中：t₁为上级保护动作时间；t₂为下级保护动作时间；ΔT为规定的最小时间级差；

步骤4.3、根据保护配合要求，计算出各种保护配合形式满足定值选择性配合要求的校核条件。

进一步地，步骤5所述的根据步骤4计算出的校核条件判断待校核对象定值是否合理，输出定值校核结果，具体如下：

将步骤1中获取的待校核对象以及相邻对象的保护定值代入步骤4中得到的校核条件公式中，判断定值是否满足要求，得到定值校核结果。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

结合图1，本发明低压厂用电系统定值校核方法，包括以下步骤：

步骤1，获取待校核对象以及其相邻对象的保护定值，具体如下：

在低压厂用电系统中，保护类型包括PC段进线、PC段联络线、MCC段进线、MCC段联络线、PC段负载和MCC段负载，通过待校核实际项目定值单获取待校核对象以及其相邻上下级对象的的保护整定值及动作时间，以备后续进行定值校核使用。

步骤2，判断待校核对象与相邻对象的保护配合形式，具体如下：

低压厂用电系统保护配合有四种形式：反时限过流保护与反时限过流保护、定时限过流保护与定时限过流保护、反时限过流保护与定时限过流保护和定时限过流保护与反时限过流保护，根据步骤1获取的待校核对象以及其相邻对象的保护定值，判断保护配合采取的形式。

步骤3，判断待校核对象的保护特性曲线类型，具体如下：

根据步骤1所得的待校核对象以及其相邻对象的保护定值与步骤2所得的待校核对象与相邻对象的保护配合形式，以及待校核对象所采用的保护装置，确定待校核对象的保护特性曲线类型，包括符合IEC60255-3标准的反时限特性曲线、符合IEC60947-2标准的定时限特性曲线以及反时限特性曲线。

步骤4，根据待校核对象的保护配合形式和保护特性曲线类型，确定待校核对象的保护曲线方程，并根据保护配合要求，计算出各种保护配合形式满足定值选择性配合要求的校核条件，具体如下：

低压厂用电0.4kV系统长延时保护设置为反时限过流保护，短延时保护可以设置为定时限或反时限过流保护，零序保护也可设置为定时限或反时限过流保护，因此低压厂用电0.4kV系统保护的配合有四种形式：反时限与反时限、定时限与定时限、反时限与定时限和定时限与反时限。网络结构如图2所示，下面结合图2计算各种保护配合形式形式的校核条件。

4.1、反时限与反时限配合

4.1.1、符合IEC 60255-3标准曲线，仅在长延时保护中，其通用数学模型为：

式中：x和n为反时限特性曲线常数；T_p为时间系数，即时间定值；I_p为电流定值；I为流过保护安装处的电流；t为保护动作时间。该网络中保护1和保护2的反时限过流保护动作曲线(I-t曲线)如图3所示。

保护1的反时限特性方程为t₁＝(x₁T_p1)/[(I/I_p1)ⁿ-1]，保护2的反时限特性方程为t₂＝(x₂T_p2)/[(I/I_p2)ⁿ-1]，I_A为二者启动电流的最大值，I_B为二者出口电流的最小值，Δt_A为保护范围起始电流处，即I_A处的时间差，Δt_B为保护范围出口电流处，即I_B处的时间差。若要使得保护1与保护2满足选择性配合要求，则要求在二者重叠的保护范围(I_A＜I＜I_B)内上级保护动作曲线在下级保护动作曲线上方，即Δt＝t₁-t₂＞0，而且上下级还需留出一定的时间级差才能确保完全选择性，规定最小时间级差为ΔT,则还需验证Δt≥ΔT。

对于Δt＝t₁-t₂＞0：

令m₁＝x₁T_p1，m₂＝x₂T_p2，得到下式：

已知电流I的取值范围I_A＜I＜I_B,其中I_A＝max{I_p1,I_p2}，因此上式分母：

那么只需要判断分子：

得到在保护范围内始终满足Δt＝t₁-t₂＞0的条件为：

即：

对于Δt≥ΔT：

一般短延时保护与零序保护中ΔT＝0.1s，长延时过流保护ΔT＝3s。在保护1与保护2的动作特性曲线中，时间差Δt始终满足Δt_A≤Δt≤Δt_B或Δt_A≥Δt≥Δt_B，则在保护范围内满足Δt≥ΔT的条件为：

将上下限电流值代入反时限特性方程，得到：

综上可知，符合IEC 60255-3标准的反时限与反时限过流保护配合始终满足选择性配合要求的条件为：

4.1.2、符合IEC 60947-2标准曲线，其通用数学模型为：

式中：x为反时限特性曲线常数；T_p为时间系数，即时间定值；I_p为电流定值；I为流过保护安装处的电流；t为保护动作时间。

对于Δt＝t₁-t₂＞0：

令m₁＝x₁T_p1，m₂＝x₂T_p2，得到下式：

得到在保护范围内始终满足Δt＝t₁-t₂＞0的条件为：

即：

对于Δt≥ΔT，始终满足的条件为：

综上可知，符合IEC 60947-2标准的反时限与反时限过流保护配合始终满足选择性配合要求的条件为：

4.2、定时限与定时限配合

定时限过流保护的动作时限是恒定的，不会随电流变化而改变，该网络中保护1和保护2的定时限过流保护动作曲线(I-t曲线)如图4所示。

其中，保护1的电流定值为I₁，时间定值为t₁；保护2的电流定值为I₂，时间定值为t₂。为保证上下级保护的选择性配合要求，要求上级保护电流定值大于下级保护电流定值，且留有一定裕度，即要求I₁与I₂的关系为：

I₁＝k_pI₂ (18)

式中k_p为配合系数，在低压厂用电0.4kV系统中，一般要求k_p≥1.25。

上下级保护之间还需留出一定的时间级差，规定最小时间级差为ΔT，即要求：

Δt＝t₁-t₂≥ΔT (19)

综上可知，定时限与定时限过流保护配合始终满足选择性配合要求的条件为：

4.3、反时限与定时限配合

上级保护1为反时限过流保护，下级保护2为定时限过流保护，保护1与保护2的动作曲线(I-t曲线)如图5所示。

其中，保护1的电流定值为I_p1，时间定值为t₁＝(x₁T_p1)/(I/I_p1)²；保护2的电流定值为I₂，时间定值为t₂，I_B为二者出口电流最小值，Δt_B为保护范围出口电流处(I_B处)的时间差。为保证上下级保护的选择性配合要求，要求上级保护电流定值大于下级保护电流定值，且留有一定裕度，即要求I_p1与I₂的关系为：

I_p1＝k_pI₂ (21)

式中k_p为配合系数，在低压厂用电0.4kV系统中，一般要求k_p≥1.25。

上下级保护之间还需留出一定的时间级差，规定最小时间级差为ΔT，则要求：

Δt≥Δt_B≥ΔT (22)

综上可知，反时限与定时限过流保护配合始终满足选择性配合要求的条件为：

4.4、定时限与反时限配合

上级保护1为定时限过流保护，下级保护2为反时限过流保护，保护1与保护2的动作曲线(I-t曲线)如图6所示。

其中，保护1的电流定值为I₁，时间定值为t₁；保护2的电流定值为I_p2，时间定值为t₂＝(x₂T_p2)/(I/I_p2)²，I_A为二者启动电流最大值，Δt_A为保护范围起始电流处(I_A处)的时间差。为保证上下级保护的选择性配合要求，要求上级保护电流定值大于下级保护电流定值，且留有一定裕度，即要求I₁与I_p2的关系为：

I₁＝k_pI_p2 (25)

式中k_p为配合系数，在低压厂用电0.4kV系统中，一般要求k_p≥1.25。

上下级保护之间还需留出一定的时间级差，规定最小时间级差为ΔT，则要求：

Δt≥Δt_A≥ΔT (26)

综上可知，定时限与反时限过流保护配合始终满足选择性配合要求的条件为：

步骤5，根据步骤4计算出的校核条件判断待校核对象定值是否合理，输出定值校核结果，具体如下：

将步骤1中获取的待校核对象以及相邻对象的保护定值代入步骤4中得到的校核条件公式中，即可判断定值是否满足要求，得到定值校核结果。

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

为了验证本发明方案有效性，采用本发明方法进行如下具体实施例。

厂用电系统指发电厂内配电及用电系统，电压等级为10kV及以下，低压厂用电系统指厂用电400V电压等级系统。

步骤1，获取待校核对象以及其相邻对象的保护定值，本实施例校核某电厂低压厂用电系统PC段进线与PC段联络线的定值情况。根据定值单，其定值如下表1：

表1 定值单

步骤2，判断待校核对象与相邻对象的保护配合形式，本实施例中，长延时保护采用反时限过流保护，短延时保护采用定时限过流保护，接地保护采用定时限过流保护。

步骤3，判断待校核对象的保护特性曲线类型，本实施例中，反时限过流保护与定时限过流保护均采用符合IEC 60947-2标准的特性曲线。

步骤4，根据待校核对象的保护配合形式和保护特性曲线类型，确定待校核对象的保护曲线方程，并根据保护配合要求，计算出各种保护配合形式满足定值选择性配合要求的校核条件，具体如下：

PC进线与PC联络线长延时保护校核条件为：

短延时保护和接地保护校核条件为：

步骤5，根据步骤4计算出的校核条件判断待校核对象定值是否合理，输出定值校核结果，具体如下：

首先校核长延时保护，代入长延时保护校核条件中满足：

则本实施例中长延时保护定值满足要求。

校核短延时保护，代入短延时保护校核条件中满足：

则本实施例中短延时保护定值满足要求。

校核接地保护，代入接地保护校核条件中满足：

则本实施例中接地保护定值满足要求。

本发明采用基于低压厂用电系统保护定值的详细校核条件，校核条件精炼，准确性更好；根据反时限与反时限、定时限与定时限、反时限与定时限以及定时限与反时限四种保护配合形式进行校核，校核更全面；结合选用不同保护装置时保护曲线方程不同的情况，分别给出校核条件，适用性更广。

Claims (4)

1.一种低压厂用电系统定值校核方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取待校核对象以及相邻对象的保护定值；

步骤2，判断待校核对象与相邻对象的保护配合形式；

步骤3，判断待校核对象的保护特性曲线类型，具体如下：

根据步骤1所得的待校核对象以及相邻对象的保护定值与步骤2所得的待校核对象与相邻对象的保护配合形式，以及待校核对象所采用的保护装置，确定待校核对象的保护特性曲线类型，包括符合IEC60255-3标准的反时限特性曲线、符合IEC60947-2标准的定时限特性曲线以及反时限特性曲线；

步骤4，根据待校核对象的保护配合形式和保护特性曲线类型，确定待校核对象的保护曲线方程，并根据保护配合要求，计算出各种保护配合形式满足定值选择性配合要求的校核条件，具体如下：

步骤4.1、符合IEC60255-3标准的反时限过流保护曲线方程为：

式中：x和n为反时限特性曲线常数；T_p为时间系数，即时间定值；I_p为电流定值；I为流过保护安装处的电流；t为保护动作时间；

符合IEC60947-2标准的反时限过流保护曲线方程为：

式中：x为反时限特性曲线常数；T_p为时间系数，即时间定值；I_p为电流定值；I为流过保护安装处的电流；t为保护动作时间；

符合IEC60947-2标准的定时限过流保护曲线方程为：

t＝k

式中：k为定时限特性曲线时间常数；

步骤4.2、对于上下级保护间选择性配合，要求上级保护曲线在下级保护曲线上方，而且留出一定的时间差，因此计算校核条件的公式为：

Δt＝t₁-t₂＞ΔT

式中：t₁为上级保护动作时间；t₂为下级保护动作时间；ΔT为规定的最小时间级差；

步骤4.3、根据保护配合要求，计算出各种保护配合形式满足定值选择性配合要求的校核条件，具体如下：

符合IEC60255-3标准的反时限与反时限过流保护配合始终满足选择性配合要求的条件为：

符合IEC60947-2标准的反时限与反时限过流保护配合始终满足选择性配合要求的条件为：

式中：x₁、x₂分别为两个保护的反时限特性曲线常数；T_p1、T_p2分别为两个保护的时间系数；I_p1、I_p2分别为两个保护的电流定值；I_A为二者启动电流的最大值，I_B二者出口电流的最小值；

定时限与定时限过流保护配合始终满足选择性配合要求的条件为：

式中：I₁、I₂分别为两个保护的电流定值；k_p为配合系数；t₁、t₂分别为两个保护的时间定值；

反时限与定时限过流保护配合始终满足选择性配合要求的条件为：

定时限与反时限过流保护配合始终满足选择性配合要求的条件为：

步骤5，根据步骤4计算出的校核条件判断待校核对象定值是否合理，输出定值校核结果。

2.根据权利要求1所述的低压厂用电系统定值校核方法，其特征在于，步骤1所述的获取待校核对象以及相邻对象的保护定值，具体如下：

在低压厂用电系统中，保护类型包括PC段进线、PC段联络线、MCC段进线、MCC段联络线、PC段负载和MCC段负载，获取待校核对象以及待校核对象相邻上下级对象的保护整定值及动作时间。

3.根据权利要求1所述的低压厂用电系统定值校核方法，其特征在于，步骤2所述的判断待校核对象与相邻对象的保护配合形式，具体如下：

低压厂用电系统保护配合形式包括反时限过流保护与反时限过流保护、定时限过流保护与定时限过流保护、反时限过流保护与定时限过流保护和定时限过流保护与反时限过流保护四种，根据步骤1获取的待校核对象以及相邻对象的保护定值，判断待校核对象与相邻对象的保护配合形式。

4.根据权利要求1所述的低压厂用电系统定值校核方法，其特征在于，步骤5所述的根据步骤4计算出的校核条件判断待校核对象定值是否合理，输出定值校核结果，具体如下：

将步骤1中获取的待校核对象以及相邻对象的保护定值代入步骤4中得到的校核条件公式中，判断定值是否满足要求，得到定值校核结果。

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