电力系统继电保护课程设计

1、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：电气1001姓名：XXXXXX学号：201009028指导教师：XXXXXX兰州交通大学自动化与电气工程学院2013年7月19日继电保护原理课程设计报告1设计原始资料1.1具体题目如图1所示网络，系统参数为：E115 ”3 kV、XG115、Xg2 10、Xg310、L160km、L3 40km、Lb-c 50km 、Lc-d 30km、Ld-e 20km，线路阻抗 0.4 Q/ km , K冋 0.85 , K鳥镖 0.85 , I B-C.m

2、ax300A 、I C-D.max200A、 I D-E.max150A、Kss 1.5、Kre 1.2。1.2完成的内容实现对线路保护3以及保护4的三段距离保护设计2设计的课题内容2.1设计规程在距离保护中应满足四个基本要求，可靠性、选择性、速动性和灵敏性。它们 紧密联系，既矛盾又统一，必须根据具体系统运行矛盾的主要方面， 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, 使继电保护为提高电力系统运行的安全性、稳定性和经济性发挥最大效能。本课题要完成3、4的距离保护，距离保护测量的是短路点至保护安装处的距 离，受系统运行方式影响较小，保护范围稳定。常用

3、于线路保护。具体是通过测 量短路点至保护安装处的阻抗实现。2.2本设计的保护配置(1) 主保护配置：满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择的切除 被保护设备或线路故障的保护，距离保护的主保护主要是距离保护I段和距离保 护u段。(2) 后备保护配置：主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护，分为远后备 保护和近后备的保护，距离保护第川段。3保护3处距离保护的整定与校验(1) 保护3处距离保护第I段整定 保护3处的I段的整定阻抗为IIZset.3 Krel Lb-C z 0.85 50 0.417式中，ZSet.3距离I段的整定阻抗；Lb-c被保护线路BC的长度；Z 一被保护线路单位长度的阻

4、抗；K；el可靠系数，一般取0.80.85;动作时间t3 0s(2) 保护3处距离保护第U段整定与相邻线路CD距离保护I段相配合，保护3处的U段的整定阻抗为nnIZ set.3 K rel L B-C z Z set.20.85 50 0.4 10.225.67IZset.2Krel LC-D z0.8530 0.410.2zI,c25.67sen1.28351.25ZBC20tn l3t2 t0.5式中，Zset.2线路CD的I段整定阻抗，其值为满足要求动作延时灵敏度校验(3) 保护3处距离保护第川段整定 按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定ZL.min 上江 叩 110 190.526式中，

5、Umin1 L.max V31 L.max / 3.3采用全阻抗特性，则保护3的川段整定值为Z 皿Kr；Kset.3L.minKss式中，Kss电动机自启动系数，取Kre阻抗测量元件的返回系数，取SS0.85 1.2 190.526 129.5581.51.5 2.5;1.15 1.25。正常运行母线电压的最低值； 被保护线路最大负荷电流；灵敏度校验 作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，计算式为Zft3 129.558Ksen6.4779 1.5Zbc20满足要求，即可以作为本线路I、U段的近后备保护。 作为远后备保护时，按相邻线路末端短路进行校验，计算式为Zs；t3129.558,

6、cKsen也4.0487 1.2Zbc Zcd20 12满足要求，可作为相邻下级线路的远后备保护。 动作延时皿 皿3 t2 t 1.5s4保护4处距离保护的整定与校验对于保护4是具有双侧电源的保护，所以对它不仅要考虑整定值的设计，还 要加功率方向原件，功率方向原件是当线路发生短路时来判断流过线路的短路功 率方向。(1) 保护4的I段主保护整定计算：Zset.4 KreiZAB 0.85 40 0.413.6动作时间t； 0s(2) 保护4的U段主保护整定计算(由灵敏度计算):Zgt4Ksen 一-1.25Zab所以Z=420式中，Ksen灵敏系数；nZset.4距离n段整定阻抗；ZAB 被保护

7、线路阻抗。动作时间J C L t 40.5s（3）保护4的川段后备保护整定计算（由灵敏度计算）：Z皿Ksen -set.4 1.5ZAB所以Zset.424动作时间t； 1s保护4的n段主保护、川段后备保护均由灵敏系数整定，故无需校验。5继电保护设备的选择电流互感器：按照规程要求连接导线应采用相适应的导线。电流互感器的二 次额定电流一般强电系统用5A，弱电系统用1A。同时为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近，所以本设计中电流 互感器的型号为LCWB6-110B。电压互感器：电压互感器根据电网电压在（0.9-1.1） UN1范围内变动，选择串 级式电磁式电压

8、互感器。二次侧额定线间电压为 100V，和所接用的仪表或继电器 相适应以保证线路的保护要求，所以本设计选择的电压互感器的型号为JDZJ-3。继电器：继电器的主要技术性能应满足整机系统的要求；继电器的结构型式 与外形尺寸应能适合使用条件的需要；经济合理。距离保护测量的是短路点至保 护安装处的距离，通过测量短路点至保护安装处的阻抗实现，所以选用全阻抗继 电器。6保护原理图6.1保护测量回路对于动作于跳闸的继电保护功能来说，最为重要的是判断出故障处于规定的 保护区内还是保护区外，因此测量回路主要作用是判断出故障位置，至于区内或 区外的具体位置，一般并不需要确切的知道。6.1.1绝对值比较原理的实现绝

9、对值比较的一般动作表达式如式 Zb|Za所示。绝对值比较式的阻抗元件,既可以用阻抗比较的方式实现，也可以用电压比较的方式实现。该式两端同乘以测量电流Im，并令ImZA Ua，ImZB Ub则绝对值比较的 动作条件又可以表示为Ub| |uA，绝对值比较的电压形成电路如图 2所示。UrUA 1TAcrccUB绝对值比较回路7图2绝对值比较电压形成电路6.1.2相位比较原理的实现相位比较原理的阻抗元件动作条件为90。arg 互 90。ZD令*#小眺，：.-一，则相位比较的动作条件又可以表示为90UcargUUC90相位比较原理电路图如图3所示图3相位比较电压形成电路6.2保护跳闸回路三段式距离保护主

10、要由测量回路、起动回路和逻辑回路三部分组成，如图4所示。图4保护跳闸回路原理图电压二次回路断线闭锁元件。当电压二次回路断线时，保护会误动作。为 防止电压二次回路线断线时保护的误动作，当出现电压二次回路断线时可将距离 保护闭锁。(2)起动元件。被保护线路发生短路时，立即起动保护装置，以判别被保护线 路是否发生故障。(3) I、U、川、段测量元件。测量元件用来测量故障点到保护安装处阻抗的 大小，以判别故障是否发生在保护范围内，决定保护是否动作。(4) 振荡闭锁兀件。振荡闭锁兀件是用来防止当电力系统发生振荡时距离保护 的误动作。在正常运行或系统发生振荡时，振荡闭锁装置可将保护闭锁；而当系 统发生短路

11、故障时，解除闭锁开放保护。所以振荡闭锁元件又可理解为故障开放 元件。(5) 时间元件。根据保护间配合的需要，为满足选择性而设的必要延时。 正常运行时，起动元件、测量元件均不动作，距离保护可靠地不动作。当被保护线路发生故障时，起动元件起动、振荡闭锁元件开放，1、U、川、段 测量元件测量故障点到保护安装处的阻抗，在保护范围内故障，保护出口跳闸。7对距离保护的评价从对继电保护所提出的基本要求来评价距离保护，可以得出如下几个主要的 结论：(1) 根据距离保护工作原理，它可以在多电源的复杂网络中保证动作的选择性。(2) 距离I段是瞬时动作的，但是它只能保护线路全长的80%85%,因此两端合起来就使得在30%40%线路长度内的故障不能从两端瞬时切除，在一端需经 过0.5s的延时才能切除。在220kV及以上电压的网络中，这有时候不能满足电力 系统稳定运行的要求，因而不能作为主保护来应用。(3) 由于阻抗继电器同时反应于电压的降低和电流的增大而动作，因此，距离 保护较电流、电压保护具有较高的灵敏度。此外，距离I段的保护范围不受系统 运行方式变化的影响，其它两段受到的影响也比较小，因此保护范围比较稳定。(4) 由于保护范围中采用了复杂的阻抗继电器和大量的辅助继电器，再加上各种必要的闭锁装置，因此接线复杂，可靠性比电流