110KV電網(wǎng)故障分析和繼電保護(hù)整定計(jì)算教學(xué)分析

盤昱兵

在對(duì)110KV電網(wǎng)故障分析和繼電保護(hù)整定計(jì)算教學(xué)過(guò)程中，要注重把握110KV電網(wǎng)故障分析和繼電保護(hù)整定計(jì)算的關(guān)鍵點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容予以有效講解，使學(xué)生能夠?qū)ο嚓P(guān)內(nèi)容更好地理解和把握，確保在實(shí)際工作中，能夠?qū)ο嚓P(guān)問(wèn)題做好妥善處理。

本論文概述當(dāng)下電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀，對(duì)電網(wǎng)故障以及繼電保護(hù)裝置進(jìn)行了文獻(xiàn)資料的整理，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的定值校核方法存在著盲目性與隨意性，從而分析電網(wǎng)110kv系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)作模式，闡述了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)環(huán)境中系統(tǒng)具體的運(yùn)作模式與中性點(diǎn)的接地模式選擇。在分析故障電網(wǎng)的模型建構(gòu)時(shí)，主要分析了導(dǎo)納矩陣、與節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣等內(nèi)容。分析故障電網(wǎng)系統(tǒng)電流及其分支系數(shù)，使教學(xué)工作能夠?qū)χ攸c(diǎn)內(nèi)容予以把握，突出教學(xué)的實(shí)踐性。

一、電網(wǎng)發(fā)展概況

隨著電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，繼電保護(hù)整定值的計(jì)算與保護(hù)配合的工作量越來(lái)越高，電網(wǎng)中110kv電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算是一項(xiàng)十分復(fù)雜的技術(shù)工作，因系統(tǒng)存在出線多、平行線路存在零序互感等特點(diǎn)，隨著電網(wǎng)規(guī)模的迅速發(fā)展，繼電保護(hù)日常管理工作日益復(fù)雜，如系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變、設(shè)備檢修、新設(shè)備的投運(yùn)等都會(huì)引起保護(hù)配置和定值的相應(yīng)改變：同時(shí)運(yùn)行管理人員經(jīng)常要進(jìn)行大量的定值查詢、系統(tǒng)整定、數(shù)據(jù)計(jì)算等工作，為保證保護(hù)正確動(dòng)作考慮各種運(yùn)行條件下的故障電流分布，保護(hù)配合情況，這些都僅靠人力完成是困難的，容易出現(xiàn)差錯(cuò)和漏洞，影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，而用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)與可靠的軟件系統(tǒng)相結(jié)合，可使繼電保護(hù)整定計(jì)更加快速準(zhǔn)確，并能進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)分析處理，為系統(tǒng)故障情況下進(jìn)行事故分析提供依據(jù)，故開(kāi)發(fā)整定計(jì)算智能軟件并將之全面應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算及數(shù)據(jù)、圖形與文檔管理己顯得尤為迫切和重要。

二、110kV電網(wǎng)故障教學(xué)要點(diǎn)分析

1.導(dǎo)納矩陣

通常而言，若電網(wǎng)中存在著n個(gè)數(shù)量的單獨(dú)節(jié)點(diǎn)，那么能夠列舉出n個(gè)數(shù)量的節(jié)點(diǎn)函數(shù)式，通過(guò)矩陣模式即能夠表示如下：

（2-1）

在上述式子內(nèi)，I所表示的是節(jié)點(diǎn)電流的列向量，組成元素為節(jié)點(diǎn)注進(jìn)的電流，同時(shí)正方向?yàn)榱飨虻墓?jié)點(diǎn)；U所表示的是節(jié)點(diǎn)電壓的列向量；Y所表示的是節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)納矩陣，其也是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中電路參量和連接模式的描述，屬于單個(gè)n階稀疏的對(duì)稱式方陣。

節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣內(nèi)的第i行的對(duì)角元素Yn，也就是節(jié)點(diǎn)i的自導(dǎo)納，其就數(shù)值而言是第i節(jié)點(diǎn)加上單位電壓，至于余下的節(jié)點(diǎn)所有接地后，通過(guò)節(jié)點(diǎn)i流向網(wǎng)絡(luò)的注進(jìn)電流。由于它和節(jié)點(diǎn)所注進(jìn)電流所規(guī)定的正方向是相吻合的，因此，須與連至節(jié)點(diǎn)i的各個(gè)支路的導(dǎo)納之和相等。節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣內(nèi)的第i行所對(duì)應(yīng)的非對(duì)角參量Yij，也就是即節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j內(nèi)部的互導(dǎo)納，其就數(shù)值方面等于第i節(jié)點(diǎn)與單位電壓的數(shù)值之和，其他的所有的節(jié)點(diǎn)接地之后，通過(guò)節(jié)點(diǎn)j流入網(wǎng)絡(luò)的注進(jìn)電流中。須注意的是，此處節(jié)點(diǎn)j所對(duì)應(yīng)的電流現(xiàn)實(shí)上通過(guò)網(wǎng)絡(luò)

流出，正好和所規(guī)定的正方向反向，因此，恰巧和節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j內(nèi)部連接起支路導(dǎo)納的相關(guān)負(fù)值。可見(jiàn)，凡是和節(jié)點(diǎn)i并未與支路直接連接的節(jié)點(diǎn)，它們的互導(dǎo)納數(shù)值等于零。

2.節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣

將上述式子（2-1）等號(hào)不同端乘以Y-1，即能夠推出如下的函數(shù)式

（2-2）

其中，上述式子中的z命名為節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣，其和節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣二者互為逆矩陣，同時(shí)相同階保持對(duì)稱性。

節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣內(nèi)的第i行的對(duì)角因素Zij，也就是節(jié)點(diǎn)i的自阻抗，其在數(shù)值方面與第i節(jié)點(diǎn)所注進(jìn)的單位電流相等，而全部其余節(jié)點(diǎn)所注進(jìn)的電流均為零時(shí)，節(jié)點(diǎn)i所對(duì)應(yīng)的電壓。因而，Z也能夠視為基于節(jié)點(diǎn)i出發(fā)然后過(guò)渡至全部網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去時(shí)的對(duì)地全部阻抗，或是將節(jié)點(diǎn)i當(dāng)做一端，借鑒節(jié)點(diǎn)（即地）當(dāng)做另一端，基于此2個(gè)端點(diǎn)看進(jìn)去無(wú)源的兩端網(wǎng)絡(luò)的等值阻抗。節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣內(nèi)的第i行的非對(duì)角元素Zij，也就是節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j內(nèi)部的互阻抗，其就數(shù)值上與第i點(diǎn)所注進(jìn)的單位電流數(shù)值相等，而全部其余節(jié)點(diǎn)相應(yīng)的注進(jìn)電流均等于零時(shí)，節(jié)點(diǎn)j處的電壓。因?yàn)樵趩蝹€(gè)電網(wǎng)內(nèi)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部基本上內(nèi)部分存在著互相電磁的關(guān)聯(lián)性（涵蓋間接性的關(guān)聯(lián)性），因而，單獨(dú)就節(jié)點(diǎn)i向電網(wǎng)注進(jìn)單位電流之際，全部節(jié)點(diǎn)處的電壓均不等于零。換而言之，互阻抗Zij都是非零的元素。因此，阻抗矩陣內(nèi)并不存在著零元素，而屬于滿矩陣的類型。基于線性電路的互易的相關(guān)原理發(fā)現(xiàn)，阻抗矩陣義屬于對(duì)稱性的矩陣。

三、110kv電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算教學(xué)要點(diǎn)

電力系統(tǒng)常見(jiàn)運(yùn)行方式包括正常運(yùn)行方式和正常檢修方式。正常運(yùn)行方式是指系統(tǒng)經(jīng)常（指一年中的大部分時(shí)間）所處的運(yùn)行方式。此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的線路、變壓器等設(shè)備全部投入運(yùn)行，發(fā)電設(shè)備則按照系統(tǒng)上正常負(fù)荷的要求全部或部分投入。要充分發(fā)揮保護(hù)的作用，首先應(yīng)改善正常運(yùn)行情況下的保護(hù)性能。因此，整定保護(hù)定值時(shí)，應(yīng)著眼于正常運(yùn)行方式，盡量保證在正常運(yùn)行方式下，保護(hù)有較好的工作性能。而正常檢修方式，一般是指系統(tǒng)在正常運(yùn)行方式下，與被保護(hù)的設(shè)備相鄰的一回線或一個(gè)組件檢修的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)被保護(hù)設(shè)備的相鄰組件有多個(gè)時(shí)，就有多種正常檢修方式。對(duì)保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，應(yīng)盡可能保證在各種正常檢修方式下，保護(hù)裝置的選擇性和靈敏性都能滿足“電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程”規(guī)定的要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行110kV電網(wǎng)故障及整定計(jì)算教學(xué)過(guò)程中，要注重對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容予以把握，能夠做好教學(xué)內(nèi)容的分析，妥善地制定教學(xué)計(jì)劃，使教學(xué)工作與實(shí)際應(yīng)用保持一致性，更好地提升學(xué)生的能力。

（作者單位：廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院）