继电保护原理课程设计.doc

继电保护原理课程设计报告继电保护原理课程设计报告评语：考 勤（10）守 纪（10）设计过程（40）设计报告（30）小组答辩（10）总成绩（100）专 业：电气工程及其自动化班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院2014 年7月11日1 设计原始资料1.1具体题目如图1.1所示网络，系统参数为：E=115/kV，XG1=15、XG2= XG3=10，L1=L2=60km、L3=40km，LB-C=50km、LC-D=30km、LD-E=20km，线路阻抗0.4/km，=0.85，=0.8，IB-C.max=300A、IC-D.max=200A、IC-D.max=150A，Kss=1.5，Kre=1.15。图1.1 原始网络试对线路L1、L2、L3进行距离保护的设计。（说明：可让不同的学生做1、2、3、4、5、6、7、8、9处一至二处保护设计）。1.2要完成的内容本次设计主要针对保护9和保护3进行保护设计和整定计算。2 设计的课题内容2.1设计规程由于本次设计是进行三段距离保护设计，所以基本设计规程首先考虑继电保护的四个基本要求（可靠性、选择性、速动性和灵敏性）。这四个要求之间，紧密联系，既矛盾又统一，必须根据具体电力系统运行的主要矛盾及其各个方面，配置、配合、整定每个电力原件的继电保护。充分发挥和利用继电保护的科学性、工程技术性，使继电保护最大程度提高电力系统运行的安全性、稳定性和经济性。2.2本设计的保护配置2.2.1主保护配置满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度且有选择性的切除被保护设备或线路的故障的保护。距离保护的主保护主要是距离保护段和距离保护段。2.2.2后备保护配置后备保护是当主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护，分为远后备和近后备的保护。距离保护的后备保护主要是距离保护段。3 保护的配合及整定计算3.1主保护的整定计算3.1.1动作值(1)段线路整定阻抗，按式3.1计算： (3.1)式中，距离段的整定阻抗； 段可靠系数； L被保护线路的长度； z单位长度的阻抗。将保护9的数据代入式3.1，得：将保护3的数据代入式3.1，得：(2)段线路整定阻抗，按式3.2计算： (3.2)式中，距离段的整定阻抗； 段可靠系数； 邻近线路对段线路的最小分支系数； 邻近线路的长度。保护9的段线路中的Kb.min是保护3的段末端发生短路时对保护9的最小分支系数。保护9的段线路的最小分支系数的等效电路图，如附录图3.1所示。根据电路分流原理，其中I=I4=I1+I2+I3，则 (3.3)其中，Z1=XG1+L1z=15+600.4=39， Z2=XG2+L2z=10+600.4=34， Z3=XG3+L3z=10+400.4=26， Z23=Z2/Z3=14.73。将数据代入式3.3，得：将保护9的数据代入式3.2，得：保护3的段线路中，最小分支系数Kb.min=1。将保护3的数据代入式3.2，得：3.1.2动作时间(1)段线路整定时间：保护9的段整定时限为：保护3的段整定时限为：(2)段线路整定时间：保护9的段整定时限为：保护3的段整定时限为：3.1.3灵敏度校验灵敏系数，按式3.4计算： (3.4)式中，Ksen灵敏系数。(1) 段线路灵敏度校验：将保护9的数据代入式3.4，得：将保护3的数据代入式3.4，得：(2) 段线路灵敏度校验：将保护9的数据代入式3.4，得：将保护3的数据代入式3.4，得：不满足Ksen1.25的要求。所以距离保护3的段应改为与保护2的段配合。将保护2的数据代入式3.2，得：将保护3的数据代入式3.2，得：将保护3的数据代入式3.4，得：3.2后备保护的整定计算3.2.1动作值(1)保护9按与相邻下级线路距离保护段配合时，即保护9的段与保护3的段配合。段线路整定阻抗，按式3.5计算： (3.5)式中，保护9的段整定阻抗； 段可靠系数。将保护9的数据代入式3.5，得： (2)保护3按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定。当线路上的负荷最大且母线电压最低时，负荷阻抗最小，按式3.6计算： (3.6)式中，正常运行母线电压的最低值； 被保护线路最大负荷电流； 母线额定相电压。段线路整定阻抗，按式3.7计算： (3.7)式中，段可靠系数； Kss电动机自启动系数； Kre阻抗测量元件的返回系数。将保护3的数据代入式3.6，得：将保护3的数据代入式3.7，得：3.2.2动作时间(1)保护9的段整定时限为：(2)保护3的段整定时限为：3.2.3灵敏度校验本线路末端短路（作为近后备）时的灵敏系数，按式3.7计算： (3.7)相邻元件末端短路（作为远后备）时的灵敏系数，按式3.8计算： (3.8)式中，Kb.min邻近线路对段线路的最大分支系数； Znext相邻设备的阻抗。(1) 保护9的段灵敏度校验：将数据代入式3.7，得：将数据代入式3.8，得：不满足Ksen(2)1.2的要求。所以保护9的段应改为与保护3的段配合。(2) 保护3的段灵敏度校验：将数据代入式3.7，得：将数据代入式3.8，得：4 继电保护主要设备的选择4.1互感器的选择4.1.1电流互感器根据本次设计的需要，选择LCWB6-110W2型电流互感器。该型号电流互感器为油箱瓷套式电容型绝缘U字型结构。一次线圈采用传统的U字型结构，具有良好的游离特性及热击穿稳定性。电容型结构由于电平的调节作用，电压分布比较均匀。4.1.2电压互感器根据本次设计的需要，选择JCC6-110W2型电压互感器。该型号互感器为油浸式全密封型，单相串级绝缘结构，油补偿装置采用金属膨胀器。适用于中性点有效接地的电力系统中作电气测量和电气保护用。4.2继电器的选择根据本次设计的需要，选择PCS-9615型线路距离保护装置。该装置适用于110kV以下电压等级的中性点非直接接地系统中的线路相间距离保护测控装置，支持电子式互感器接口，可组屏安装，也可在开关柜安装。6 原理图的绘制6.1保护测量电路测量部分是距离保护的核心，对它的要求是在系统故障的情况下，快速、准确地测定出故障方向和距离，并与预先设定的保护范围相比较，区内故障时给出动作信号，区外故障时不动作。具体由阻抗继电器实现的保护测量电路有两种：绝对值比较原理的实现以及相位比较原理的实现。绝对值比较法和相位比较法电路图，如附录图6.1和6.2所示。6.2保护跳闸电路三段式距离保护主要由测量回路、起动回路和逻辑回路三部分组成，如附录图6.3所示。6.2.1 起动回路 起动回路主要由起动元件组成，起动元件可由电流继电器、阻抗继电器、负序电流继电器或负序零序电流增量继电器构成。实践证明，负序零序电流增量继电器动作可靠、灵敏度高，同时还可兼起断线闭锁保护作用。正常运行时，整套保护处于未起动状态，即使测量元件动作也不会产生误跳闸。起动部分用来在短路时起动整套保护，即解除闭锁，允许1.2ZKJ和3ZKJ通过与门Y1和Y2去跳闸。起动部分启动后，起动时间电路T1，在0.1s时间内（开放时间内）允许距离段跳闸。超过0.1s时T1动作，一方面通过禁止门JZ闭锁距离段，另一方面起动切换继电器，对于各段或各相有公用阻抗继电器的距离保护装置，进行段别或相别切换。 6.2.2 测量回路 测量回路的段和段，由公用阻抗继电器1.2ZKJ组成，而第段由测量阻抗继电器3ZKJ组成。测量回路是测量短路点到保护安装处的距离，用以判断故障处于那一段保护范围。 6.2.3 逻辑回路 逻辑回路主要由门电路和时间电路组成。与门电路包括与门Y1、Y2、或门H和禁止门JZ,用以分析判断是否应该跳闸。7 结论通过本次设计，得到以下几点结论：(1)根据距离保护工作原理，他可以在多点元的复杂网络中保证动作选择性。(2)距离保护的段是瞬时动作的，但是它只能保护线路全长的80%85%。(3)距离保护较电流、电压保护具有较高的灵敏性，可以快速切除故障。参考文献1 柯天敏主编.继电保护基础M.北京:北京交