电力系统继电保护课程设计报告.doc

电力系统继电保护课程设计报告电力系统继电保护课程设计 指导教师评语报告（30）总成绩修改（40）平时（30）专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气09 姓 名： 学 号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院2012 年 7月 7日- 9 -1 设计原始资料1.1 具体题目如图1.1所示系统中，发电机以发电机-变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。参数为：， ，线路阻抗， ，线路阻抗角均为75，负荷功率因数角为30；，变压器均装有快速差动保护。试对1、2、3、4进行距离保护的设计。图1.1 系统网路连接图1.2 完成内容我们要完成的内容是实现对线路的距离保护。距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。2 分析课题设计内容2.1 保护配置2.1.1 主保护配置距离保护的主保护是距离保护段和距离保护段。(1) 距离保护第段距离保护的第段是瞬时动作的，是保护本身的固有动作时间。整定阻抗.考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差，需引入可靠系数，（一般取0.80.85），则(2.1)同理对保护1的第段整定值应为(2.2)(2) 距离保护第段距离段整定值的选择是类似于限时电流速断的，即应使其不超出下一条线路距离段的保护范围，同时带有高出一个t的时限，以保证选择性。例如在图1.1单侧电源网咯中，当保护1第段末端短路时，保护2的测量阻抗为(2.3)引入可靠系数，保护2的启动阻抗为(2.4)距离段与段联合工作构成本线路的主保护。2.1.2 后备保护配置距离保护第段，装设距离保护第段是为了作为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，同时也作为、段的后备保护。3 短路电流及残压计算3.1 等效电路的建立由于短路电流计算是电网继电保护配置设计的基础,因此分别考虑最大运行方式下各线路未端短路的情况,最小运行方式下各线路未端短路的情况。3.2 保护短路点的选取本设计中主要考虑母线、线路末端的短路故障。3.3 短路电流的计算3.3.1 最大运行方式短路电流计算(1) 保护2的最大运行方式分析。保护2最大运行方式就是指流过保护2的电流最大即两个发电机共同运行，则(3.1)(3.2)式中，为流过保护2的最大短路电流。(2) 保护4的最大运行方式分析。保护4的最大运行方式就是指流过保护4的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器T5、T6两个都同时运行的运行方式，则(3.3)(3.4)式中，为流过保护3的最大短路电流。3.3.2 最小运行方式短路电流计算(1) 保护2的最小运行方式分析。保护2的最小运行方式就是指流过保护2的电流最小即是在G3和G4只有一个工作时运行方式，则(3.5)(3.6)式中，为流过保护2的最小短路电流。(2) 保护4的最小运行方式分析。保护4的最小运行方式就是指流过保护4的电流最小即是在G3和G4只有一个工作，变压器T3、T4两个中有一个工作时的运行方式，则(3.7)(3.8)式中，为流过保护4的最小短路电流。4 保护的配合及整定计算4.1 保护2距离保护的整定与校验4.1.1 保护2距离保护第I段整定(1) 保护2的I段的整定阻抗为(4.1)式中，为保护2距离的I段的整定阻抗。(2) 动作时限第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。4.2 保护4距离保护的整定与校验4.2.1 保护4距离保护第I段整定(1) 保护4的I段的整定阻抗为 (4.2)式中，为保护4距离I段的整定阻抗。(2) 动作时间 第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。4.2.2 保护4距离保护第II段整定(1) 整定阻抗：按下面两个条件选择。 当与相邻下级线路距离保护I段配合时，有(4.3)式中，为保护4距离II段的整定阻抗。 当与相邻变压器的快速保护相配合时，有(4.4)所以取。(2) 灵敏度校验满足灵敏度要求。(3) 动作时限与相邻保护2的I段配合，它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。4.2.3 保护4距离保护第III段整定(1) 整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有(4.5)(4.6)式中，为保护4距离III段的整定阻抗。取，和，,于是(4.7)(2) 灵敏度校验 本线路末端短路时灵敏系数为满足灵敏度要求。 相邻线路末端短路时灵敏系数。经分析可得当、分别取最小值，而、分别取最大值时，就取最大值，即当，有(4.8)灵敏度校验满足要求。(3) 动作时限与相邻设备保护配合有它能满足与相邻线路保护和相邻变压器保护的要求。5 继电保护设备选择本题中电流互感器的型号为LCWB6-110B。本题中电压互感器的型号为JDZJ-3。6 二次展开原理图的绘制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，至于区内或区外的具体位置，一般并不需要确切的知道。可以用两种方法来实现距离保护。精确地测量出，然后再将它与事先确定的动作进行比较。当落在动作区之内时，判为区内故障，给出动作信号；当落在动作区之外时，继电器不动作。6.1.1 相位比较原理的实现相位比较原理的阻抗元件动作条件的一般表达式如式,所示，相位比较的动作条件又可以表示为(6.1)式(6.2)称为电压形式相位比较方程。电路图如图6.2所示。图6.2 相位比较的电压形成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