30零序保护设计(5)正文

PAGE本科生课程设计（论文）辽宁工业大学电力系统继电保护课程设计（论文）题目：输电线路零序电流保护设计（5）院（系）：电气工程学院专业班级：电气学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：本科生课程设计（论文）PAGE9课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化学号学生姓名专业班级电气课程设计（论文）题目输电线路零序电流保护设计（5）课程设计（论文）任务ZTZT4=60ΩZT3=60ΩZT2=10ΩZG2=18ΩZT1=10Ω321ZG1=18ΩZ1.CD=40ΩZ0.CD=80ΩZ1.BC=20ΩZ0.BC=40ΩZ0.AB=40ΩAZ1.AB=20ΩDCB课程设计的内容及技术参数参见下表设计技术参数工作量,,系统中各元件及线路的负序阻抗与正序阻抗相同,其他参数见图。计算最大和最小零序电流，应根据当Z1∑＜Z0∑时，则有；反之，当Z1∑＞Z0∑时，则有。1．计算B母线、C母线、D母线处正序（负序）及零序综合阻抗Z1∑、Z0∑。2．计算B母线、C母线、D母线处发生单相或两相接地短路时出现的最大、最小零序电流。3．整定保护1、2、3零序电流I段的定值，并计算各自的最小保护范围。4．当B母线上负荷变压器始终保持两台中性点都接地运行时，整定保护1、2零序Ⅱ定值，并校验灵敏度。5．整定保护1零序Ⅲ段定值，假定母线D零序过电流保护动作时限为0.5s，确定保护1、2、3零序过电流保护的动作时限，校验保护1零序Ⅲ段的灵敏度。5．绘制零序三段式电流保护的原理接线图。并分析动作过程。6.采用MATLAB建立系统模型进行仿真分析。续表进度计划第一天：收集资料，确定设计方案。第二天：综合阻抗Z1∑、Z0∑计算。第三天：计算最大、最小零序电流。第四天：整定保护1、2、3零序电流I段。第五天：整定保护1、2零序Ⅱ段。第六天：整定保护1零序Ⅲ段定值第七天：绘制保护原理图。第八天：MATLAB建模仿真分析。第九天：撰写说明书。第十天：课设总结，迎接答辩。指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算摘要电力系统继电保护是保证电力系统安全稳定运行、限制电力系统大面积停电事故最基本和最有效的技术手段。零序电流保护广泛地作为电力系统接地短路的保护，根据接地短路时零序电流的出现和大小作为故障特征量，变压器接地方式、非全相运行、单相自动重合闸等因素对零序电流保护的运行产生重要的影响，必要时需要采取相应闭锁装置。本文主要是研究输电线路零序电流保护设计，主要是设计输电线路各母线上综合阻抗与零序电流的计算、参数整定和灵敏度校验。本设计过程如下，首先对电力系统网络的参数进行计算，并绘制各序序网图，然后选择合理的运行方式，计算各母线发生各种金属性短路故障时通过线路保护装置的短路电流，根据所得的数据及所选的运行方式选择最佳的配合保护，并对各保护进行分析和整定计算，确定零序电流保护的整定值。关键词：零序电流；电力系统；整定计算

目录TOC\o"1-3"\f\h\z第1章绪论 41.1本课题研究的背景及意义 4第2章输电线路零序电流保护整定计算 52.1零序阻抗及短路电流计算 52.2灵敏度校验 92.3动作时限 10第3章零序保护原理图的绘制与动作过程分析 113.1电流三段式保护原理接线图 113.2电流三段式原理展开图 11第4章MATLAB建模仿真分析 144.1MATLAB仿真分析 14第5章课程设计总结 16参考文献 17

第1章绪论1.1本课题研究的背景及意义中性点直接接地的电网中，接地故障占故障总次数的绝大多数，一般在90%以上。线路的电压等级越高，所占的百分比越大。母线故障、变压器差动保护范围内高压配电装置故障的情况也类似，一般占70%~80%。接地保护是高压电网中最重要的一种。该电网中性点直接接地电网，对于系统中发生的接地故障，必须配置相应的保护装置。一般装设多段式零序电流方向保护，根据重合闸方式的不同，零序电流方向保护可采用三段式或四段式，根据非全相运行时，线路零序电流大小的不同，零序电流保护可能有两个一段或两个二段。对重要线路，零序电流保护的第二段在动作时限和灵敏度系数上均应满足一定要求。当电网结构比较复杂时，运行方式变化又很大时，零序保护的灵敏度可能变坏，应考虑选择接地保护，以改善接地保护性能，但是为了保护经高阻接地故障时相邻线路有较多的后备保护作用，同时也为选择性的配合，在装设接地保护的线路仍设有多段式零序电流方向保护。因此合理配置与正确使用零序保护装置，是保障电网运行地重要条件。从电网安全运行地角度出发，电网对继电保护装置提出了严格地“四性”要求，即选择性、速动性、灵敏性、可靠性；因此，电网中继电保护定值的整定计算工作，一直是继电保护人员的一项重要工作，它直接关系到电网运行的安全，做好这项工作是电网安全运行的必要条件。本文任务如下：1．计算B母线、C母线、D母线处正序（负序）及零序综合阻抗Z1∑、Z0∑。2．计算B母线、C母线、D母线处发生单相或两相接地短路时出现的最大、最小零序电流。3．整定保护1、2、3零序电流I段的定值，并计算各自的最小保护范围。4．当B母线上负荷变压器始终保持两台中性点都接地运行时，整定保护1、2零序Ⅱ定值，并校验灵敏度。5．整定保护1零序Ⅲ段定值，假定母线D零序过电流保护动作时限为0.5s，确定保护1、2、3零序过电流保护的动作时限，校验保护1零序Ⅲ段的灵敏度。5．绘制零序三段式电流保护的原理接线图。并分析动作过程。6.采用MATLAB建立系统模型进行仿真分析。第2章输电线路零序电流保护整定计算2.1零序阻抗及短路电流计算1、当G1,T1,G2,T2,T3,T4都投入运行时，B,C,D母线的零序阻抗及短路电流分别为：图2-1G1、T1、G2、T2、T3、T4全部投入运行时等值序网络图2、当G1,T1,G2,T2,T3投入运行时，B,C,D母线的零序阻抗及短路电流分别为：图2-2G1、T1、G2、T2、T3投入运行时等值序网络图3、当G1,T1,T3,T4投入运行时，B,C,D母线的零序阻抗及短路电流分别为：图2-3G1、T1、T3、T4投入运行时等值序网络图4、当G1,T1,T3,投入运行时，B,C,D母线的零序阻抗及短路电流分别为：图2-4G1、T1、T3投入运行时等值序网络图2.2灵敏度校验当G1,T1,T3,T4运行时，可求得：2.3动作时限

第3章零序保护原理图的绘制与动作过程分析3.1电流三段式保护原理接线图图3.1电流三段式保护原理接线图3.2电流三段式原理展开图电网的三段式电流保护的作用，是利用不同过电流值下，设置不同的延时动作时间来规避工作尖峰电流和使发生短路故障时，只有事故点最近的断路器动作以减少断电的影响范围。三段式电流保护原理展开图如图3.2、3.3、3.4、3.5、3.6所示。图3.2保护1交流回路展开图图3.3保护1直流回路展开图图3.4保护2交流回路展开图图3.5保护2直流回路展开图图3.6信号回路展开图第4章MATLAB建模仿真分析4.1MATLAB仿真分析根据线路三段式保护的原理以及各段保护之间的配合模拟各段保护的动作情况。（1）模拟电流Ⅰ段保护动作执行仿真后，仿真结果如下图4.1所示：由图可以看出线路在0.05s发生了故障，产生一个较大的短路电流，之后经过一个很小的延时0.001s，断路器1跳闸。电流Ⅰ段成功按时动作。图4.1电流Ⅰ段仿真波形图2）模拟电流Ⅱ段保护动作，在电流Ⅱ段的范围内设置故障，由于本设计是模拟线路不同段发生故障，所以就可以直接改变线路1的值来模拟线路不同段的故障。将线路1的值设置为10，线路0、2分别为0.3、3.5。仿真参数同1），执行仿真后，仿真结果如下图4.2所示:图4.2电流Ⅱ段仿真波形图由图可以看出线路在0.05s发生了故障，产生一个较大的短路电流，之后经过预先设置的延时0.5s，断路器1在0.55s跳闸。电流Ⅱ段成功按时动作。3）模拟电流Ⅲ段保护动作，在电流Ⅲ段的范围内设置故障，由于本设计是模拟线路不同段发生故障，所以就可以直接改变线路1的值来模拟线路不同段的故障。将线路1的值设置为15.5，线路0、2分别为0.3、3.5。仿真参数同1），执行仿真后，仿真结果如下图4.3所示:图4.3电流Ⅲ段仿真波形图由图可以看出线路在0.05s发生了故障，产生一个较大的短路电流，之后经过预先设置的延时1.0s，断路器1在1.05s跳闸。电流Ⅲ段成功按时动作。第5章课程设计总结根据对系统原始材料的分析，最大运行方式、最小运行方式的短路计算，求出零序电流的整定基本符合灵敏度要求，必要时也可以增设或改用接地保护加以改善。本零序电流保护设计作为220V电网线路的后备保护，采用了三相重合闸的方式，大大提高了电网的保护性能。各段保护装置的方向性是从母线流向线路，降低了重合闸的误动性。零序方向元件在零序电流保护中是个判别功能元件，要它比零序电流保护有较高的灵敏度。故采用了按零序电流保护中最后一段保护的保护范围末端进行校验，并成功保证了灵敏度。随后又给出了三段式电流保护的原理接线图及展开图，并进行了仿真试验，与计算结果一致。

参考文献[1]陈堂等编著《配电系统及其自动化技术》中国电力出版社2004.8[2]赵晶主编《