KV输电线路保护设计

1、摘 要电力系统的不断发展和安全稳定运行，给国民经济和社会发展带来了巨大动力和效益。但是一旦发生故障如不能及时有效控制，就会破坏稳定运行，造成大面积停电，给社会带来灾难性的严重后果。随着电力系统的迅速发展，大量机组、超高压输变电的投入运行，对继电保护不断提出新的更高要求。继电保护是电力系统的重要组成部分，做好继电保护工作是保证电力系统安全运行的必不可少的重要手段。因此，加强线路继电保护非常重要。根据线路继电保护的要求，给35KV的输电线路设计合适的继电保护。本次课程设计首先介绍了继电保护的作用和发展，然后详细介绍了35KV线路主保护及后备保护的选择与整定，35KV线路三相一次重合闸及防雷保护，最

2、后介绍35KV系统的微机保护。关键词：继电保护；主保护；整定；微机保护目 录1 继电保护的作用和发展11.1 继电保护的作用11.1.1 继电保护在电力系统中的作用11.1.2 继电保护的基本原理和基本要求11.2 继电保护的发展22 35KV线路主保护选择与整定42.1 电流、电压保护整定计算考虑原则42.1.1 电流、电压保护的构成原理及使用范围42.2 电流闭锁电压保护53 35KV线路后备保护选择与整定124 35KV线路三相一次重合闸175 线路及变压器防雷保护186 微机保护196.1 微机保护的软硬件组成196.1.1微机保护的特点196.1.2微机保护装置硬件结构196.1.3

3、微机保护的软件组成206.2 微机保护的算法216.3 35KV系统微机保护配置22总 结24致 谢25参考文献2635kv输电线路的继电保护课程设计1继电保护的作用和发展1.1 继电保护的作用1.1.1 继电保护在电力系统中的作用电力系统在生产过程中，有可能发生各类故障和各种不正常情况。其中故障一般可分为两类：横向不对称故障和纵向不对称故障。横向不对称故障包括两相短路、单相接地短路、两相接地短路三种，纵向对称故障包括单相断相和两相断相，又称非全相运行。电网在发生故障后会造成很严重的后果： （1）电力系统电压大幅度下降，广大用户负荷的正常工作遭到破坏。 （2）故障处有很大的短路电流，产生的电弧

4、会烧坏电气设备。 （3）破坏发电机的并列运行的稳定性，引起电力系统震荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解。 （4）电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，使设备的寿命减少，甚至遭到破坏。 不正常情况有过负荷、过电压、电力系统振荡等.电气设备的过负荷会发生发热现象，会使绝缘材料加速老化，影响寿命，容易引起短路故障。继电保护被称为是电力系统的卫士，它的基本任务有：（1）当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统其余部分迅速恢复正常运行，防止故障进一步扩大。 （2）当发生不正常工作情况时，能自动、及时地选择信号上传给运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故

5、障的电气设备。可见继电保护是任何电力系统必不可少的组成部分，对保证系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作用。1.1.2 继电保护的基本原理和基本要求 电力系统从正常情况运行到故障或不正常运行时，它的电气量（电流、电压的大小和它们之间的相位角等）会发生非常显著的变化，继电保护就是利用电气的突变来鉴别系统有无发生故障或不正常运行状态，根据电气量的变化测量值与系统正常时的电气参数的对比来检测故障类型和故障范围，以便有选择的切除故障。 一般继电保护装置由测量元件、逻辑元件和执行元件组成。测量元件将保护对象（输电线路、主变、母线等电气设备）的电气量通过测量元件（电流互感

6、器和电压互感器）转换为继电保护的输入信息，通过与整定值（继电保护装置预先设置好的参数）进行比较，鉴别被保护设备有无故障或是否在正常状态运行，并输出相应的保护信息。逻辑元件根据测量元件的信息，判断保护装置的动作行为，如动作于跳闸或信号，是否需要延时跳闸或延时发信。执行元件则根据逻辑元件输出的信息，送出跳闸信息或报警信息至断路器的控制回路或报警信号回路。 继电保护根据电力系统的要求，对于直接作用于断路器跳闸的保护装置，有以下几个基本要求。 （1）选择性电力系统发生故障时，继电保护的动作应具有选择性，它仅切除故障部分，不影响非故障部分的继续运行，保证最大范围的供电，尽量缩小停电范围。 （2）快速性

7、电力系统由于其实时性的特点，当发生故障时要求继电保护装置尽快动作，切除故障，这样可以系统电压恢复快，减少对广大用户的影响； 电气设备的损坏程度降低 ；防止故障进一步扩大；有利于闪络处绝缘强度的恢复，提高了自动重合闸的成功率。 一般主保护的动作时间在12s以内，后备保护根据其特点，动作时间相应增加。（3）灵敏性 继电保护装置反映故障的能力称为灵敏性，灵敏度高，说明继电保护装置反映故障的能力强，可以加速保护的起动。 （4）可靠性根据继电保护的任务和保护范围，如果某一保护装置应该动作而未动作则称为拒动；如果电力系统在正常运行状态或故障不在保护范围内，保护装置不应动作而动作了则称为误动。继电保护的拒动

8、和误动将影响装置的可靠性，可靠性不高，将严重破坏电力系统的安全稳定运行。装置的原理、接线方式、构成条件等方面都直接决定了保护装置的可靠性，因此现在的保护装置在选用时尽量采用原理简单、运行经验丰富、装置可靠性高的保护。除了以上四个基本的要求外，在实际的选用中，还必须考虑到经济性，在能实现电力系统安全运行的前提下，尽量采用投资少、维护费用低的保护装置。1.2 继电保护的发展电力系统继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的。首先是与电力系统对运行可靠性要求的不断提高密切相关的。熔断器就是最初出现的简单过电流保护。这种保护时至今日仍广泛应用于低压线路和用电设备。由于电力系统的发展，用电设备的功率发电机

9、的容量不断增大，发电厂变电所和供电电网的结线不断复杂化，单纯采用熔断器保护难以实现选择性和快速性要求，于是出现了作用于专门的断流装置的过电流继电器，利用继电器和断路器的配合来切除故障设备。19世纪90年代出现了装于断路器上并直接作用于断路器的一次式电磁式过电流继电器。20世纪初继电器开始广泛应用于电力系统的保护。这个时期可认定是继电保护技术发展的开端。 20世纪50年代以前继电保护装置都是由电磁型，感应性或电动型继电器组成的，统称为机电式继电器。20世纪50年代，由于半导体晶体管的发展，开始出现了晶体管式继电保护装置。20世纪80年代后期，标志着静态继电保护从第一代向第二代的过渡。再20世纪6

10、0年代末，就提出用小型计算机实现继电保护的设想。70年代后半期，出现了比较完善的微型计算机保护样机，并投入到电力系统中试运行。80年代微型计算机保护在硬件结构和软件技术方面已趋向成熟，并在一些国家推广应用，这就是第三代静态继电保护装置。微型计算机保护具有巨大的计算分析和逻辑判断能力，有很强的存储记忆功能，可实现和完善各种复杂的保护功能。进入20世纪90年代以来，在我国已得到广泛的应用，受到电力系统运行人员的欢迎，已成为继电保护装置的主要型式。在电力系统中，配电系统同电力用户的关系最密切，最直接、配电系统的安全可靠供电直接关系各行各业的生产、千家万户的生活、甚至于人们的生命安全。因此在配电系统中

11、对继电保护有很高的要求。传统上采用独立的装置，有专门人负责，希望继电保护装置能快速有效地检出，切除、隔离故障，并能快速恢复供电。配电系统中的继电保护装置与整个电力系统的继电保护一样，历经了电磁型、晶体管型、集成电路型、微机型的发展过程。至今，不同形式的保护还在配电系统中广泛存在并发挥作用。对于微机型继电保护装置由于其性能的优越运行可靠，越来越得到用户的认可而在配电系统中大量使用。同时，由于用户不断提高的要求和制造厂家的努力，继电保护技术在配网中得到很大的发 展，并且超越原有的行业范围，走向多功能智能化，而传统意义上的独立的继电保护装置正在消失。 2 35KV线路主保护选择与整定2.1 电流、电

12、压保护整定计算考虑原则 2.1.1 电流、电压保护的构成原理及使用范围电流、电压保护装置是反应相间短路基本特征（既反映电流突然增大，母线电压突然降低），并接于全电流、全电压的相间保护装置。整套电流、电压保护装置一般由瞬时段、定时段组成，构成三段式保护阶梯特性。三段式电流、电压保护一般用于110kV及以下电压等级的单电源出线上，对于双电源辐射线可以加方向元件组成带方向的各段保护。三段式保护的、段为主保护，第段为后备保护段。段一般不带时限，称瞬时电流速断，或瞬时电流闭锁电压速断，其动作时间是保护装置固有的动作时间。段带较小延时，一般称为延时电流速断或延时电流闭锁电压速断。段称为定时限过电流保护，带

13、较长时限。对于610KV线路一般采用两段式保护。两段式保护的第一段为主保护段，第二段为后备保护段。电流、电压保护简单可靠，有一定反映弧光电阻的能力，因此，当保护性能满足要求基本要求时，应优先采用。2.1.2 对电流、电压保护装置的的基本要求及整定计算考虑原则(1)保护区及灵敏度保护装置第段，要求无时限动作，保护区不小于线路全长的20%。第段电流定值在本线路末端故障时灵敏度满足：a.对50km以上的线路不小于1.3 b. 对2050km的线路不小于1.4c. 对20km以下的线路不小于1.5第段电流定值在本线路末端故障时要求灵敏系数不小于1.5，在相邻线路末端故障时，力争灵敏系数不小于1.2。(

14、2)定值配合及动作时间保护定值的配合包括电流、电压元件定值的配合及动作时间的配合。电流、电压元件定值由可靠系数保证，动作时间定值由时间级差保证。保护装置第段一般只保护本线的一部分，不与相邻线配合。第段一般与相邻线路第段配合，当灵敏度不足时，可与相邻线路第段配合。第段与相邻线路（或变压器）第段（或后备段）配合，当灵敏度足够时，为了降低段动作时间，也可与相邻线路第段配合整定。(3)计算用运行方式及短路电流保护定值计算，灵敏度校验及运行方式选择，均采用实际可能的最大、最小（最不利）的方式及一般故障类型，不考虑特殊方式及双重的复杂故障类型，对于无时限动作或远离电厂的保护，整定计算是不考虑短路电流衰减。

15、(4)系统振荡及发电机自启动 电流、电压保护装在双电源线路上，一般用整定值躲开振荡影响，而不设振荡闭锁装置，以便简化保护。对于振荡中心附近的母线单电源出线，当系统振荡可能拒动时，应设低电压保护装置，以保证线路故障可靠切除。对应电动机自启动可能造成后备保护误动时，应从定值上躲开或加低电压闭锁，以防止误动。2.2 电流闭锁电压保护 瞬时电流闭锁电压速断保护：如果电源容量小、线路短、运行方式变化大，或短线路带较大容量的变压器（即变压器电抗也小），经计算证明采用瞬时电流速断保护或无选择性电流速断保护不能保证足够的灵敏性时，可以采用瞬时电流闭锁电压速断保护。这种保护可用于35KV线路。瞬时电流闭锁电压速

16、断保护装置接线只需把时间继电器换成中间继电器即可。这种保护除用作单回线具有时限阶段的保护装置的瞬动段和作为向降压变压器供电的单回线的主保护外，也可与自动重合闸装置配合，构成多段串联的放射式线路的主保护。（1）保护装置电流元件、电压元件动作值的整定计算a按在某一主要运行方式下电流 电压元件具有相同的保护范围整定瞬时电流闭锁电压速断保护作为本线路的第一段时，为了使该保护装置在某一主要运行方式下，具有较大的保护范围，保护装置电流元件和电压元件的动作值可按在该运行方式下具有相同的保护范围整定。作为电流元件的电流继电器一次动作电流为： (2.1)式中: 额定线电压； 主要运行方式下保护安装处母线上的系统

17、总电抗； 相应于电流元件及电压元件 保护范围的线路；被保护线路的电抗；可靠系数，可取。根据计算出的动作电流值后，还应该按躲过电压回路发生断线时，被保护线路的最大负荷电流进行校验，因此一次动作电流应满足关系式 (2.2)式中: 可靠系数，取；返回系数，取；线路的最大负荷电流。构成电流元件的电流继电器动作电流计算式为： (2.3) (2.4)式中: 保护装置的一次动作电流；流过被保护线路的最大负荷电流；继电器的动作电流。式中: 自启动时所引起的过负荷系数； 可靠系数，型继电器取；接线系数，对两相一继电器的差接方式取，对两相两继电器不完全星形接线取1；继电器的返回系数，型继电器取；电流互感器的变比。

18、在确定最大负荷电流时，必须选取实际可能出现的最严重的运行方式作为计算根据。当无数据时，根据启动电流大小的不同情况可采用综合系数来计算，此时不再考虑和。构成电压元件的电继压电器一次动作电压计算式为： （2.5）式中： 可靠系数，采用。构成电压元件的电压继电器动作电压计算式为： （2.6） （2.7）式中： 保护装置的一次动作电压；配电系统最低工作线电压；继电器的动作电压；可靠系数，取；继电器的返回系数；电压互感器的变比。为了在最小运行电压下，当被保护线路以外发生短路时，如果电压继电器已动作，并能在短路被切除后被返回，从而在电动机自启动时保证本保护不误动作，构成电压元件的电压继电器一次动作电压还应

19、该按下式校验： (2.8)式中： 配电系统最低工作线电压；可靠系数，取；继电器的返回系数，型继电器取。实际上用（为电网额定线电压）即可满足动作电压的校验的要求。b按保证电流元件具有足够灵敏性或按电流元件、电压元件具有相等灵敏系数整定瞬时电流闭锁电压速断保护作为供给一台变压器，或与自动重合闸配合供两台变压器的单侧电源终端单回线路主保护时，有以下两种整定方法。1）按保证电流元件具有足够灵敏性的条件整定电流元件与电压元件的一次动作电流、电压动作值为： （2.9） （2.10） 式中: 被保护线路末端两相短路时，流经保护装置的最小短路电流；电流元件灵敏系数，取；线路电抗； 变压器短路电抗，若为两台变压

20、器时，取其并联电抗值；可靠系数，可取。按上两式整定保护装置的动作值，能够保证动作的选择性，因为当保护范围以外短路，短路电流小于保护装置电流元件一次动作电流时，电流元件不动作。如果被保护范围以外短路，短路电流大于动作值，电流元件会动作，但电压元件感受的残余电压将大于动作电压，所以电压元件不可能动作，保护也不会无选择动作残余电压在数值上等于。整套保护装置的保护范围，取决于电流元件和电压元件的最小保护范围中较小者。电压元件的灵敏系数按下式校验： （2.11）式中： 最大运行方式下被保护线路末端短路时，保护安装处的最大残余电压； 最大运行方式下被保护线路末端短路时，保护安装处的最大短路电流； 线路阻抗

21、。2）按电流元件和电压元件灵敏系数相等的条件整定。如果按式（2.3）和（2.4）整定保护装置的动作值, 电压元件灵敏系数不满足要求时,可按电流元件和电压元件最小灵敏系数相等的条件来选择保护装置的动作值。这样整定可以使经常运行的中间运行方式得到较大的保护范围，即： （2.12） 将（2.4）代入（2.5）,则可得： (2.13)求出以后, 电压元件的一次动作电压计算式为： (2.14)瞬时电流闭锁电压速断保护装置的保护范围与系统运行方式的关系分析如下：(1)电流元件最小保护范围图2.1为求电流元件在两相短路时最小保护范围的电抗Xl.min的说明图。在线路末端K点发生两相短路时，流过保护装置电流元

22、件的短路电流Ik.min正好等于动作电流Iop.1。图2.1 求电流元件最小保护范围的电抗XL.min （2.15）由式（2.15）得： （2.16）式中： UN额定线电压；XS.MAX最小运行方式下，保护装置安装处母线上系统最大综合电抗。从式（2.16）可见，Xs.max越大，则电流元件的最小保护范围的电抗Xli.min越小。（2）电压元件最小保护范围图2.2为求电压元件最小保护范围的电抗Xlu.min的说明图。保护装置安装处母线上感受的残余电压正好等于其电压元件的动作电压Uop.1。串联回路中流过的电流，在任一电抗两端产生的电压降与其电抗大小成正比，所以从图2.2可以列出： 图2.2 求电

23、压元件最小保护范围的电抗Xlu.min关系式： （2.17） （2.18）由式（2.17）可看出，Xs.min越小，则电压元件的最小保护范围的电抗Xlu.min也越小。综上分析可见，瞬时电流闭锁电压速断保护并不能适应运行方式变化较大的需要，因而不少地区在系统发展后不得不改用阻抗保护。限时电流闭锁电压速断保护：限时电流速断保护与其相邻线路或设备的速动保护配合，在被保护线路末端短路时，有时不能保证足够的灵敏性如相邻线路或设备为较短的线路或容量很大的降压变压器（即变压器的短路阻抗XT较小），在这种情况下，可考虑选用限时电流闭锁电压速断保护，如图2.3所示。图2.3 限时电流闭锁电压速断保护接线图图2

24、.3也可以省去两只电压继电器，而由电压继电器再启动一只中间继电器，由此中间继电器的两对常开触点中的一对发断线信号，另一对常开触点与电流继电器常开触点串接，构成限时电流闭锁电压速断保护。（1）电流、电压元件的一次动作值为了保证动作上的选择性，保护的电流元件和电压元件的动作值都需要与下一段线路或变压器的速动保护相配合。a.当下一级为变压器的速动保护时，限时电流闭锁电压速断保护的电流、电压整定计算当下一级为变压器的速动保护时，电流元件均按被保护线路末端短路时，具有足够灵敏性的条件整定。此时电流元件应接在相电流上（即不采用两相电流差接线方式），以保证保护的可靠动作和灵敏性。电流元件的整定计算按式（2.

25、3）进行，电压元件的整定计算按式（2.4）进行。当这样整定电压元件的灵敏性不够时，则电流元件可按式（2.6）计算，电压元件可按式（2.4）或式（2.7）计算。顺便指出，前面所述线路的瞬时电流闭锁电压速断保护靠与自动重合闸配合以补救无选择性动作，能快速切除瞬时性故障，而限时电流闭锁电压速断保护则是靠与延时配合以保证选择性，两者的主要区别在此，应酌情选用。b.当下一级线路上装有瞬时电流闭锁电压速断保护时，限时电流闭锁电压速断保护的电流、电压元件的整定计算电流元件一次电流动作值按式（2.13）计算。电压元件一次电压动作值计算式为：式中： UOP.1被保护线路下一级保护电压元件的一次电压动作值；KCO

26、配合系数，取1.1；XL线路电抗。（2）继电器动作值及保护的灵敏性校验a.继电器的动作值计算电流继电器的动作电流按式（2.14）计算。电压继电器的动作电压按式（2.15）计算。b.电压元件的灵敏性按式（2.16）验算。电流元件的灵敏性须按式（2.17）或式（2.18）验算。当灵敏性不满足要求时，可考虑与下一级线路第二段延时主保护配合或改用距离保护。 对于35KV单侧电源线路，一般采用一段或两段电流速段或电流速段或电压电流连锁速段保护和过电流保护。对于本线路采用限时电流闭锁电压速段保护作为主保护,保护整定如下:(1) 因为10KV侧为变压器的速段保护，所以当下一级为变压器的速动保护时，限时电流闭

27、锁电压速段保护的电流，电压整定计算如下：电流元件的整定计算：电压元件的整定计算： 取所以： 电压元件的灵敏度校验： 满足要求。(2) 继电器的动作值及保护的灵敏性校验 电流继电器的动作值计算： 电压继电器的动作值计算：所以： 保护的灵敏性校验同电压元件的灵敏校验已满足过电流保护，过电流保护作为本线路的后备保护。 (3) 过电流的动作电流计算公式： 所以： (4) 灵敏度校验： 满足要求。3 35KV线路后备保护选择与整定(1)后备保护选择 根据3110KV电网继电保护装置运行整定规程(DL/T58495)，本设计35/10KV系统为双电源35KV单母线分段接线，10KV侧单母线分段接线，所接负

28、荷多为化工型，属一二类负荷居多。对于本设计35KV单侧电源线路，一般采用一段或两段电流速段或电流速段或电压电流连锁速段保护和过电流保护，而对于本线路采用限时电流闭锁电压速段保护作为主保护，过电流保护作为本线路的后备保护。(2)后备保护整定 配电系统发生短路时，最主要的特征之一就是在大多数情况下线路中的电流将大大地增加。过电流保护装置就是根据这一特征构成的。当流经保护的电流超过整定值时，保护动作，使线路断路器跳闸。反应短路电流常用过电流继电器或通过微机保护判断，过电流保护接在被保护线路的电流互感器二次电流回路中。图3.1所示为单侧电源放射式单回线路，每段线路（或电力设备）的断路器和过电流保护装在

29、该段线路（或电力设备）靠近电源侧的一端，作为线路本身发生短路故障时的主保护，并作为下一级线路的后备保护。图3.1所示的单侧电源放射式配电系统中的过电流保护的选择性，是靠时限配合保证的。图3.1 单侧电源放射式配电系统中的过电流保护（a）保护装置配置图；（b）按阶梯原则选择的时限图 1、2、3、4定时限过电流保护装置图通常过电流保护的时限特性分以下两种：a.定时限特性当短路电流大于保护装置的启动电流时，保护装置动作。保护装置的动作时限是固定的，与短路电流的大小无关。保护的这种特性称为定时限特性。b.反时限特性当短路电流较保护装置的动作电流大得不多时，保护装置的动作时限与短路电流的大小成反比。但是

30、在短路电流很大的情况下，保护装置的动作时限受短路电流大小的影响很小，甚至完全不受短路电流大小的影响。保护装置的时限大小是从用户至电源逐级增长的，即；为了保证保护动作的选择性，每个时限之间应有一定的时间间隔，用时限阶段表示，即这样构成的时限特性称为阶梯时限特性。按阶段时限特性选择保护动作时限的这种时限选择原则叫阶梯原则。当k2点发生短路时，保护装置4较其他保护装置先动作而切除故障线路；保护装置1、2、3在短路故障切除后立即返回。同理，当k1点短路时，保护装置3动作于跳闸，而保护装置1、2均不跳闸，只有当它们的下一级保护装置或断路器拒动时才动作。保护装置的动作电流：过电流保护装置的动作电流计算公式

31、为 （3.1）式中： -保护装置一次动作电流； -流经被保护线路的最大负荷电流； -继电器的动作电流； -可靠系数，DL型继电器取1.2，GL型继电器取1.3； -自启动时所引起的过负荷系数，根据计算、试验或实际数据确定； -接线系数，对两相一继电器的差接方式=，对两相两继电器不完全星形接线=1； -继电器的返回系数，DL型继电器取0.85，GL11、21型继电器取0.85，GL15、25型继电器取0.8； -电流互感器的变比。在确定最大负荷电流时，必须选取实际可能出现的最严重运行方式作为计算根据。当无数据时，根据启动电流大小的不同情况可采用综合系数K=24来计算，此时不再考虑和。过电流保护的

32、接线方式和灵敏性校验:接线方式有3种:三相星形接线方式这种接线方式应用在非直接接地系统，主要有以下缺点：需要三个电流互感器和三个继电器，元件多，接线复杂，费用较贵。用在平行线路时，如保护的动作时间相同，发生不同线路的两点接地故障时，动作切除两线路的机会为100%，降低了供电的可靠性。由于以上原因，三相星形接线方式在非直接接地系统过电流保护中用的较少。两相不完全星形接线方式图3.2仅示出定时限特性的两相两继电器瞬时电流速断及过电流保护的接线图。图中速断保护和过电流保护部分各有两只电流继电器分别接在A、C两相电流互感器的二次回路中。过流部分两个电流继电器的触点并联，因此，任一个电流继电器启动后都可

33、以接通时间继电器KT的线圈，启动时间继电器去跳闸。 图3.2 两相两继电器式瞬时电流速断及过电流保护接线图通常时间继电器KT的触点容量较大，能够直接跳闸，而不需另外装设触点容量较大的中间继电器。这种接线方式，一般均装在A、C相上，构成不完全星形接线，可保护各种相间短路。可以证明当发生不同线路两点接地，同时断开两回线路的机会较少，因而两相不完全星形接线方式成为非直接接地系统最广泛应用的接线方式。如果各线路采用的是电流互感器不装设在同名相上的不完全星形接线方式的保护装置，可以证明：当发生不同相两点接地短路时，有1/6机会两套保护装置均不动作，因而造成越级跳闸，扩大停电范围，这是不允许的。在保护装置

34、动作时间相同的平行线路上发生不同相两点接地时，工作情况最差，除1/6机会越级跳闸外，还有1/2机会同时切除两回线路，仅有1/3机会有选择性地切除一回线路。从而得出以下结论：在有电的直接联系的网络中，所有元件的保护装置为两相两继电器接线时，两个电流互感器均装设在同名相上，且一般装在A、C相上。两相差电流的接线方式两相差继电器的过电流保护如图3.3所示。这种接线方式由两个电流互感器和一个电流继电器组成，电流互感器也应与两相不完全星形接线方式一样，装在同名相上，发生不同相两点接地时，保护装置的动作情况分析同两相不完全星形接线方式。图3.3 过电流保护装置的两相差继电器式接线图这种接线方式的主要缺点是

35、各种故障保护的灵敏性不同，必须按最坏的情况校验灵敏性。该接线方式虽然接线简单，使用设备少，但节省投资不多。由于节省投资不多，还降低了保护的灵敏性，故这种接线方式较少使用。灵敏性校验因过电流保护作为相邻线路或设备的后备保护，故其灵敏性应按相邻线路或设备末端发生故障时进行校验。用最小运行方式，两相短路时保护装置二次电流来计算保护的灵敏系数，计算式为： （3.2）式中： -最小运行方式下相邻线路或设备末端两相短路时，流过继电器的最小电流； -继电器的动作电流，由式求出。用保护装置一次电流来计算保护的灵敏性系数，计算式为： （3.3）式中： -两相短路相对灵敏系数，取本接线方式下的最小值； -系统最小

36、运行方式下相邻线路或设备末端三相短路电流值； -保护装置的一次动作电流，由式（3.3）求出。过电流保护的时限选择原则：从过电流保护原理可知，保护装置的时限按阶梯式原则整定，即上一级保护时限比下一级各回路中最长的保护时限大一时限阶段，对第n级保护装置可用通用式表示为：与本级及下级断路器的型式、保护回路所采用继电器型式以及误差等有关。一般当第n级用DL型继电器构成定时限保护时，取0.5s；当用GL型继电器构成反时限保护时，由于继电器在下级短路切除后惯性误差大怕引起本级误跳闸，故取为0.7s；当采用微机型保护时可取0.3s。其中n表示配电系统中任意一级保护的顺序号。过电流保护作为本线路的后备保护及相

37、邻线路的远后备过电流的动作电流计算公式 ：代入数据得：灵敏度校验： 近后备保护灵敏度按保护本线路末端短路进行校验，灵敏系数不小于1.3。 满足要求。远近后备保护灵敏度按保护本线路末端短路进行校验，灵敏系数不小于1.2。 满足要求。4 35KV线路三相一次重合闸 针对该35KV输电线路的特点，由于其采用架空钢芯铝绞线，更易受到瞬时性故障的影响，因此必须采用线路三相一次重合闸装置。电力系统的运行经验表明，架空线路故障大都是“瞬时性”的，例如，由雷电引起的绝缘子表面闪络，大风引起的碰线，通过鸟类以及树枝等物掉落在导线上引起的短路等，在线路被继电保护迅速断开以后，电弧即行熄灭，外界物体(如树枝，鸟类等

38、)也被电弧烧掉而消失，短路即自行消失。此时，如果把断开的线路断路器再合上，就能够恢复正常的供电，因此，称这类故障是“瞬时性故障”。除此之外，也有“永久性故障”，例如由于线路倒杆，断线，绝缘子击穿或损坏等引起的故障，在线路被断开以后，它们仍然存在。这时，即使再合上电源，由于故障依然存在，线路还要被继电保护再次断开，因而就不能恢复正常的供电。由于送电线路上的故障具有以上的性质，因此，在线路被断开以后再进行一次合闸就有可能大大提高供电的可靠性。由运行人员手动进行合闸，固然也能够实现上述作用，但由于停电时间过长，用户电动机多数已经停转，因此，其效果就不显著。为此在电力系统中采用厂自动重合闸(缩写为ZC

39、H)，即当断路器跳闸之后，能够自动地将断路器重新合闸的装置。在线路上装设重合闸以后，由于它并不能够判断是瞬时性故障还是永久性故障，因此，在重合以后可能成功(指恢复供电不再断开)，也可能不成功。用重合成功的次数与总动作次数之比来表示重合闸的成功率，根据运行资料的统汁，成功率一般在6090之间。对于重合闸的经济效益，应该用无重合闸时，因停电而造成的国民经济损失来衡量。由于重合闸装置本身的投资很低，工作可靠，因此，在电力系统中获得了广泛的应用。三相一次重合闸动作过程：当保护发出跳闸命令后起动重合闸，开关位置分开后，重合闸根据预先整定方式在检定时间内开始检测合闸条件是否满足；如果满足合闸条件，经重合闸

40、延时时间后，发出合闸命令，开关位置接点变位后，延时100ms返回，并给出“重合闸动作”信号。发出合闸命令1S后，开关位置接点没有变位，则合闸命令返回，发出“开关拒动”信号。如果在检定时间内合闸条件不满足，装置将发出“检定失败”信号，不在进行重合。重合闸动作的间隔时间为24S。5线路及变压器防雷保护本设计输电线路为架空钢芯铝绞线，且由原始资料知该地区的雷电日为23.3日/年，介于少雷区和多雷区之间。为了预防和限制雷电的危害，必须采取一系列防雷措施。（1）线路防雷保护a.直击雷保护输电线路直击雷保护目前最重要和最有效的措施仍是装设避雷线。规程规定，35110KV架空线路，如果未沿全线架设避雷线，则

41、应在距变电所12Km的进线段架设避雷线，其保护角宜不超过20°，最大不应超过30°。b.感应雷及雷电侵入波保护为了防止感应雷以及雷电侵入波对变电所设备绝缘造成击穿损坏，应采取措施减少近区雷击闪络，避免出现过分强烈的感应雷过电压，并合理配置避雷器，使雷电侵入波通过避雷器对地放电，将能量泄放掉，这样就不致对电气设备的绝缘造成威胁。(2)变电所母线防雷保护规程规定，35KV及以上变电所具有架空进线的每组母线上都要装设避雷器。(3)变压器防雷保护35KV变压器其高低压侧均应装设避雷器，以防止低压侧雷电侵入波击穿高压侧绝缘。避雷器应尽量靠近变压器，其与主变的电气距离应按表中规定：表5

42、.1 避雷器与主变的电气距离雷雨经常运行的进线路数1234及以上最大电气距离（m）15202530一旦雷电过电压造成线路绝缘击穿闪络，引起工频电弧从而导致继电保护动作跳闸，则需要靠自动重合闸动作恢复供电。6微机保护6.1 微机保护的软硬件组成 6.1.1微机保护的特点微机保护充分利用了计算机技术上的两个显著优势：高速的运算能力和完备的存贮记忆能力，以及采用大规模集成电路和成熟的数据采集，A/D模数变换、数字滤波和抗干扰措施等技术，使其在速动性、可靠性方面均优于以往传统的常规保护，而显示了强大生命力，与传统的继电保护相比，微机保护有许多优点，其主要特点如下：（1）改善和提高继电保护的动作特征和性

43、能，正确动作率高。主要表现在能得到常规保护不易获得的特性；其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护；可引进自动控制、新的数学理论和技术，如自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等，其运行正确率很高，已在运行实践中得到证明。(2)可以方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等，可以方便地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。(3)工艺结构条件优越。体现在硬件比较通用，制造容易统一标准；装置体积小，减少了盘位数量；功耗低。(4)可靠性容易提高。体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波动、使用年限的影响，不易受元件更换的影响；且自检和巡检能力强，可用软件方法检测主要元件、部件的工

44、况以及功能软件本身。（5）使用灵活方便，人机界面越来越友好。其维护调试也更方便，从而缩短维修时间；同时依据运行经验，在现场可通过软件方法改变特性、结构。（6）可以进行远方监控。微机保护装置具有串行通信功能，与变电所微机监控系统的通信联络使微机保护具有远方监控特性。6.1.2 微机保护装置硬件结构微机继电保护的主要部分是微机，因此，除微机本体外，还必须配自电力系统向计算机输入有关信息的输入接口和计算机向电力系统输出控制信息的输出接口。此外计算机还要输入有关计算和操作程序，输出记录的信息，以供运行人员进行分析事故，即计算机还必须有人机联系部分。微机保护装置硬件系统如图6.1所示，一般包括以下几部分

45、。数据采集人机接口微机系统触摸按键继电器打印机显示器开关量输出开关量输入图6.1微机保护硬件示意框图（1）模拟量输入系统由于微机系统是一种数字电路设备，只能识别数字量，所以就需要将来自TA,TV的电流，电压这一类模拟信号转换为相应的微机系统能接受的数字信号。（2）微机系统微机系统是微机保护装置的核心，一般包括：微处理器，只读存储器，随机存取存储器以及定时器，“看门狗”等。微机系统用来分析计算电力系统的有关电量和判定系统是否发生故障，然后决定是否发生跳闸信号。（3）开关量输入/输出系统 开关量输入/输出回路由若干个并行接口适配器、光电隔离器件及有触点的中间继电器等组成。（4）人机对话接口回路该回

46、路主要功能用于人机对话，如调试、定值整定、工作方式设定、动作行为记录、与系统通信等。人机对话接口回路主要包括打印、显示、键盘及信号灯、音响或语音告警等。（5）电源微机保护的电源是一套微机保护装置的重要组成部分。通常采用逆变稳压电源，一般集成电路芯片的工作电压为5V,而数据采集系统的芯片通常需要双极性的±15V或±12V工作电压，继电器回路则需要24V电压。6.1.3 微机保护的软件组成微机保护系统的软件分为接口软件和保护软件两大部分。（1）接口软件接口软件是指人机接口部分的软件，其程序可分为监控程序和运行程序。调试方式下的执行监控程序，运行方式下执行运行程序。由接口面板上的

47、工作方式或显示器上显示的菜单选择执行哪一部分程序。监控程序主要就是键盘命令处理程序，是为接口插件及各CPU保护插件进行调节和整定而设置的程序。接口的运行程序由主程序和定时中断服务程序构成。主程序只要完成巡检，键盘扫描和处理，及故障信息的排列和打印。定时中断服务程序包括软件时钟程序，以硬件时钟控制并同步各插件CPU的软时钟，检测各插件启动元件是否动作的检测启动程序。（2）保护软件的配置各保护软件的CPU插件的保护软件配置为主程序和中断服务程序。主程序通常由三个基本模块：初始化和自检循环模块，保护逻辑判断模块和跳闸模块，故障处理模块。对于不同原理的保护，一般而言，前后两个模块基本相同，而保护逻辑判

48、断模块就随不同的保护装置而相差甚远。中断服务程序一般包括定时采样中断服务程序和串行口通信中断服务程序。在不同的保护装置中，采样算法有些不同或因保护装置有些特殊要求，使得采样中断服务程序部分也不尽相同。不同保护的通信规约不同，也造成程序的很大差异。软件保护一般都有三种工作状态：运行，调试和不对应状态。不同状态时程序流程也就不相同。有的保护没有不对应状态，只有运行状态和调试两种工作状态。6.2 微机保护的算法因为微机保护的算法比较繁琐，考虑到自己所学知识的有限和本次设计的要求，在这里对微机保护的算法就只做大概的了解，不具体分析了，希望老师能够谅解。但微机保护的算法对以后工作来说还是很重要的，所以在

49、以后的自学和工作中还是会重点学习和钻研的。 微机保护是用数学运算方法实现故障量的分析，测量，和判断的。而运算的基础是若干个离散的，量化了的数字采样序列。因此，微机保护的一个基本问题是寻找适当的离散运算方法，使运算结果的精度能满足工程要求。微机保护装置根据模数转换器提供的输入电气量的采样数据进行分析，运算和判断，以实现各种继电保护功能的方法称为算法。按算法的目标可分为两大类：一类是根据输入电气量的若干点采样值通过数学式或方程式计算出保护所反应的量值，然后与给定值进行比较。另一类算法，他是直接模仿模拟型保护的实现方法，根据动作方程来判断是否在动作区内，而不计算具体的数值。虽然这种算法所依循的原理和

50、常规的模拟型保护相同，但通过计算机所特有的数学处理和逻辑运算，可以使某些保护的性能有显著提高。例如，为实现距离保护，可根据电压和电流的采样值计数出复阻抗的模和幅角或阻抗的电阻和电抗分量，然后同给定的阻抗动作区进行比较。这一类保护利用了微机能进行数值计算的特点，从而实现许多常规保护无法实现的功能。这种数字式距离保护的动作特性的形状可以非常灵活，不像常规保护的动作特性形状决定于一定的动作方程。继电保护的类型很多，然而，不论哪一类保护的算法，其核心问题归结到底是算出可表征被保护对象运行特点的物理量。如电流和电压的有效值相位，阻抗等，或者算出他们的序分量，基波分量和某次谐波分量的大小和相位等。利用这些

51、基本的电气量的计算值，就可以很容易地构成各种不同原理的保护。微机保护常用算法主要有正弦函数模型三采样值算法；周期函数模型等。6.3 35KV系统微机保护配置 针对该35KV系统的特点，微机保护应设以下功能模块：（1）进线和馈电线路的主、后备保护及自动重合闸装置。（2）变压器的主保护和后备保护。其他子功能模块：小电流接地系统的单相接地选相，低频减载，备用电源自动投入，故障录波。（3）馈电线路微机保护。对于35KV及以下的小接地电流系统中，线路上应装设反映相间故障和单相接地故障的保护装置，当发生相间故障和单相接地故障时，保护装置应动作，对于单侧电源供电系统，一般装设电流保护。线路TA二次侧的电流经

52、数字采集系统传至CPU，CPU实时计算并进行三段电流判断。为了躲开避雷器的放电时间，装置的一段应设有独立整定的延时时间。、段电流保护的逻辑十分相似，各段判别逻辑一致，其动作条件如下：a.相电流Iph>n段电流定值In.setb.动作时间t>n段电流定值Tn.setc.相应于过电流相的低电压条件满足为了提高过电流保护的灵敏度及提高整套保护动作的可靠性，线路电流保护可低电压元件闭锁，低电压元件在三个线电压中的任一个低于低电压的定值时动作，开放被闭锁的保护元件，利用低压元件，可以保护装置在非故障情况下不出现误动作。在常规保护中很少这样配置，但对于微机保护采用软件很容易实现。线路保护中还要带有以下功能：TV断线检测。当TV断线时，装置中的方向元件电压元件均可能误动作，装置在检测到TV断线后，可根据预先设定好的控制字选择退出带方向元件，电压元件的各段保护，后者退出方向，电压元件。TV断线检测功能可以通过“模拟量求和自检”控制字来实现。(4)变压器微机保护电力变压器的微机保护配置与常规保护配置基本相同，但由于微机保护软件的特点，其保护效果更灵活