电力系统继电保护课程设计报告书

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：E = 115 ”3kV、Xg1 =15“、Xg2 =10、Xg3 =10门、L60km、L40km、Lb-c = 50km、Lc-d =30kmLd-e =20km，线路阻抗0.4 Q/ km ,=0.85 ,K；| = K：| =0.85 , I B-C.max

2、= 300A、I c-D.max = 200AI D-E.max - 150A、Kss =匸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

3、。常用于线路保护。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(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 二 KrelLB-cZ 二 0.85 50 04 二 17冷I式中，乙辭一距离I段的整定阻抗；LB-C 保护线路BC的长度； Z _被保护线路单位长度

4、的阻抗；IKrel可靠系数，一般取0.80.85 ；动作时间t；二 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Z：t.3 = K；i(LB-cz+Z；et.2 )= 0.85 汉(50汉 0.4+ 10.2 )= 25.67(0 ) -7IZset.2 = Krel Lc-D z = 0.85风 30 * 0.4 = 10.2( )式中，乙或2_路CD的I段整定阻抗，其值为灵敏度校验KsenZset.2Zbc2567 =1.2835 1.2520满足要求动作延时ta -124-0.5(3) 保护3处距离保护第川段整定 按躲过正常运行时的最

5、小负荷阻抗整定ZL.min0.9 110、3 0.3-190.526 11式中，U L.min 正常运行母线电压的最低值;I L.max被保护线路最大负荷电流;采用全阻抗特性，则保护3的川段整定值为K；|Kre r0.85 1.2 Zset.3KZL.min15190.526 = 129.558l :人Kss1.5式中，Kss电动机自启动系数，取1.52.5 ;Kre阻抗测量元件的返回系数，取1.151.25。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K Zset.3129.558 6 4779 1 5Ksen 一6.4779 45ZBC20满足要求，即可以作为本线路I、u

6、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；t.3129.558Ksen4.0487 -1.2ZBC +ZCD20+12满足要求，可作为相邻下级线路的远后备保护。动作延时址：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：IIZset.4 二 KrelZAB =0.85 40 0.4 =13.6 门动作时间(2) 保护4的U段主保护整定计算(由灵敏度计算):senZset.4Zab-1

7、.25所以Z20(Q ) 式中，Ksen灵敏系数；Zset.4距离U段整定阻抗；ZAB被保护线路阻抗。动作时间,口上4 = 0.5s（3）保护4的川段后备保护整定计算（由灵敏度计算）：Z皿心厂产-1.5ZAB所以ZsL - 24 门动作时间tf =1s保护4的U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

8、感器根据电网电压在（0.9-1.1 ）Uni范围内变动，选择 串级式电磁式电压互感器。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

9、内或 区外的具体位置，一般并不需要确切的知道。绝对值比较原理的实现绝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二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TATTV ocCUb I绝对值比较回路图2绝对值比较电压形成电路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一90 乞 argZcZd90令;I：广I：Ai，则相位比较的动作条件又可以表示为UCA 90。相位比较原理电路图如图3所示TAUr R

10、UC |a相位比较回路TVTUd I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

11、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

12、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液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