某小型水电站继电保护系统研究_开题报告

水电行业作为电力行业中最重要的清洁能源和可再生能源类型，占有极为重要的地位，发展空间非常巨大。目前，中国不但是世界水电装机第一大国，也是世界上在建规模最大、发展速度最快的国家，已逐步成为世界水电创新的中心，以三峡工程为代表的大批大型及特大型水电项目的顺利建设，带动了行业技术在全球范围的发展。近年来，中国水电响应国家提出的“走出去”发展战略，大力进军海外市场，承接了大量的海外项目，对世界水电行业的发展和进步起到了重大的作用。继电保护系统作为二次系统的核心部分之一，其性能对电站的安全、经济运行有着直接的影响。而海外自然环境、电网发展程度等基础条件的不同，也使得国外水电站项目的继电保护系统与国内同类项目拥有一定程度的区别。

发电厂厂用电系统因其所涉及的设备类型众多，使得其整定计算比较复杂且工作量很大。而且由于厂用电电压等级低，不与电网直接相关，使得其继电保护整定计算长期以来得不到足够重视。与现阶段的发电厂主设备的继电保护情况相比，厂用电继电保护整定计算及配置等方面可参考的相关标准比较有限。而那些标准和手册述及的厂用电继电保护的配置及整定计算说明在理论性方面基本可靠，但是实际应用中操作性较差，对现场装置的指导性不强。以前发电厂厂用电的保护配置简单，负荷和电源进线的一般采用过电流保护或电流速断保护作为主保护，用母线的低电压保护作为后备保护，以此够成了整个厂用电系统的保护体系。这种计算方法使得保护定值整定过程会比较简单，计算规则也大致相似，逐渐成为了各个电厂的普遍使用的算法。然而，当厂用电系统特别是高压厂用电系统的继电保护逐步发展到了微机保护时代，保护的效果和功能较以往大大提升的时候，如何在缺乏实际经验的情况下，配置使用和整定计算这些新增的保护成了很多电厂的急需解决的难题。厂用电的一次接线总体是按负荷分布的，接线结构基本为辐射型接线，虽然看上去简单，可是其负荷类型比较复杂。负荷分布的总体规律是：容量较大的负荷接于高压厂用母线上，容量小的低压负荷则跟随其所在不同系统，比如汽机的辅助系统和辅机等辅助设备都接于汽机变上，锅炉的辅助系统，包括辅机等都接在锅炉变上。发电机变压器的运行状态会被许多厂用的辅机和辅助系统直接影响，因此一旦某些辅助系统出现问题，整个发电厂都可能受到影响，机组减负荷或者停机都有可能发生。此外，厂用电的接线分级比较多，如何满足保护的可靠速动选择性的配合要求也将是一个很大的挑战。

（一）国内研究现状

早期的保护装置都是继电器型的。但从90年代开始进入了微机保护时代。目前我国几乎所有的新建电厂都有微机保护装置，许多老电厂也进行了保护的改造，安装了微机保护。不过随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，微机保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外微机保护技术发展的趋势为：计算机化，网络化、保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化。不断完善的微机保护一定会为我国水电站和电力系统的稳定运行，持续供电提供强有力的保障。

文献[1]中都洪基阐述了：电力系统继电保护的基本原理、各种基本继电器的分析方法和整定原则。

文献[3]中王维俭、王赞基等人针对及三峡、龙滩等大型水电站的发电机组保护提出：“大机组主保护的定量化和优化设计新方法”；“研讨提高大型发电机定子单相接地保护的灵敏性和可靠性，提出了利用单相接地故障分量的定子单相接地保护新方案”等内容。

文献[9]中许建安阐述了：水轮发电机的继电保护、电力变压器的继电保护等。

文献[10]中高有权、高华、魏燕等人介绍了：发电机变压器组保护设计主要原则、微机型保护构成原理，同时针对当前电力工程设计及整定计算的实际需要介绍了发电机保护、变压器保护、发电机变压器组保护、厂用电源保护及其整定计算、保护整定计算实例等内容。

在水电站中继电保护是保障电力系统安全运行的关键，继电保护装置作为电站重要的二次设备，对一次系统的运行状况进行检测、迅速反应异常和事故，并作用于断路器，保护控制。对继电保护装置的基本要求有四点：选择性、灵敏性、速动性、可靠性。

（二）国外研究现状

18世纪末人类已开始利用熔断器防止在发生短路时损坏设备，建立了过电流保护原理。19世纪初，随着电力系统的发展，继电器被广泛应用于电力系统的保护。这个时期被认为是继电器保护技术发展的开端。1905～19O8年研制出电流差动保护，自1910年起开始采用方向性电流保护，于19世纪20年代初生产出距离保护，在30年代初已出现了快速动作的高频保护。由此可见，从继电保护的基本原理上看，到本世纪20年代末现在普遍应用的继电保护原理基本上都已建立。继电保护的未来发展继电保护技术发展趋势向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展，出现了一些引人注目的新趋势。

国外从70年代末、80年代初就开始进行保护和控制综合自动化系统的新技术开发研究工作。其主要特点为: 系统一般采用分层分布式, 系统由站控级和元件/间隔级组成, 大部分系统在站控级和元件/ 间隔级的通信采用星形光纤连接,继电保护装置下放到就地, 主控制室与各级电压配电装置之间仅有光缆联系, 没有强电控制电缆进入主控制室, 这样节约了大量控制电缆, 大大减少对主控制室内计算机系统及其他电子元件器的干扰,提高了运行水平和安全可靠性。

二、^范文提纲

    1. 绪论

    1.1 水电站继电保护的作用与任务

    1.2 继电保护的基本原理

    1.3 继电保护的整定

2. 水电站继电保护系统设计概述

    2.1 设计依据

    2.2 设计规模

    2.3 设计原始资料

3. 水电站继电保护短路电流计算

    3.1 引言

    3.2 基准参数选定

    3.3 短路电流计算

    3.4 短路电流计算结果

4. 水电站继电保护及故障分析

    4.1 本系统故障分析

    4.2 发电机继电保护装置设置

    4.3 主变压器继电保护装置设置

    4.4 本设计继电保护装置原理概述

5.结论

三、参考文献

[1]都洪基.电力系统继电保护原理[M].福州：东南大学出版社2007.3

[2]李火元.电力系统保护及自动装置[M].北京：中国电力出版社2006.6

[3]王维俭.大型发电机变压器内部故障分析与继电保护[M].北京：中国电力出版社2006.6

[4]王士政.电力工程类课题设计及^文档设计指导教程[M].中国水利水电出版社  2013

[5]贺家李.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社2010.8

[6]马英丽.供用电网络继电保护[M].北京：中国电力出版社2016.9

[7]能源部电力设计院.电力工程电气设计手册[M].北京：水利水电出版社2006.6

[8]西北电力设计院.电力工程电气设备手册[M].北京：中国电力出版社2006.9

[9]许建安.水电站继电保护[M].北京：水利水电出版社2010.5

[10]高有权.发电机变压器继电保护设计及整定计算[M].北京：中国电力出版社2016.7

[11]杨利水.电力系统继电保护与自动装置[M].北京：中国电力出版社2014.9

[12]杨宏宇,徐钢,单华,闫涛.发电机失步保护和失磁保护整定计算的研究[J].电工技术.2015(03)

[13]水电站发电机及变压器继电保护的设计原则与配置方案[J].自动化应用.2014(11)

[14]王喜志.水电站发电机及变压器继电保护的设计原则与配置方案[J].王喜志.自动化应用.2014(11)

[15]郭杰华.基于大型水电厂发电机变压器继电保护方式[J].中国科技信息.2014(11)

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