1、电力系统继电保护课程设计专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气 093 姓 名： 李军元 学 号： 200909229 指导教师： 王秀华 兰州交通大学自动化与电气工程学院2012 年 7 月 7 日指导教师评语平时（30）报告（30）修改（40）总成绩电力系统继电保护课程设计报告11 设计原始资料1.1 具体题目如下图所示网络，系统参数为:kV, 、 、 ， km、315E15GX102G103GX)29.01(61Lkm， km、 km、 km，线路阻抗 km,403L0CB3DCLEDL/4、 ， A、 A、 A，8.relK.Krelrl maxBI 2maxCI 5EmaxCI
2、， 51s 5.e、 、 、 、 、min3.GX1min2.GX10in.GX15ax2.GX1ax.GX。axG 1G 2G 39 845123A BC D EL 1L 3试对线路 L1、L3 进行距离保护的设计。1.2 要完成的内容本文要完成的内容是对线路的距离保护原理和计算原则的简述，并对线路各参数进行分析及对线路 L1、L3 进行距离保护的具体整定计算并注意有关细节。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 分析要设计的课题内容2.1 本设计的保护配置2.1.1 主保护配置距离保护段和距离保护段构成距离保护的主保
3、护。2.1.2 后备保护配置为了作为相邻线路的保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，同时也作为距离电力系统继电保护课程设计报告2段与距离段的后备保护，还应该装设距离保护第段。3 保护的配合及整定计算3.1 保护 3 的距离保护的整定与校验3.1.1 保护 3 距离保护 I 段整定无延时速断，只反应本线路故障，下级线路出口发生短路故障时，应可靠不动作。(1) 保护 3 的 I 段的整定阻抗为(3.1)1CBrel3setZ.LKZ=1/1.2500.4=16.7式中， 保护 2 距离 I 段的整定阻抗；set.3Z被保护线路 C-D 的长度；DCL被保护线路单位长度的阻抗；1可靠系数；relK(2
4、) 动作时间s0t3.1.2 保护 3 距离保护段整定距离保护段的整定阻抗，有两个整定原则，以下按(1) 与相邻线路距离保护 I 段相配合，保护 3 的段的整定阻抗为(3.2)Z(.2setmin.b1CBrel.3set KLZ此时 （为了确保各种运行方式下保护 3 的段范围不超过保护 I 的段范1b.minK围） 104.2.1/Zrel2.setDCLKZ于是， .3st.2605./(2) 灵敏度校验距离保护段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。考虑到各种误差因素，要求灵敏系数应满足 电力系统继电保护课程设计报告325.130.451.26senK满足要求(3)
5、动作时间，与相邻保护 2 的 I 段保护配合，则s5.0ttI23它能同时满足与相邻保护以及与相邻变压器保护配合的要求。3.1.3 保护 3 距离保护段整定(1) 整定阻抗 (3.3) 23.16)8.012(87.)Z(.1setmin.b1DCrel.2set KLZ(3.4) 5.2t.iBl.3t(2) 灵敏度校验距离保护段，即作为本线路 I、段保护的近后备保护，又作为相邻下级线路的远后备保护，灵敏度应分别进行校验。作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，计算式为 5.18.40)29.1(6053Z1setsn LK满足要求 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
6、2.167.02135.ZCBmax.b1Lsetsen K不满足要求3.2 保护 9 的整定与校验3.2.1 保护 9 距离保护 I 段整定无延时速断，只反应本线路故障，下级线路出口发生短路故障时，应可靠不动作。(1) 保护 9 的 I 段的整定阻抗为(3.5)13rel9setZLK=1/1.2400.4=13.3式中， 距离 I 段的整定阻抗；9setZ电力系统继电保护课程设计报告4被保护线路 L3 的长度；3L被保护线路单位长度的阻抗；1Z可靠系数；relK(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） 。s0t93.2.2 保护 9 距离保护段整定(1) 与相邻下
7、级线路距离保护 3 的 I 段相配合，保护 9 的段的整定阻抗为(3.6)Z(I.3setb.min1relI.9set KL 7164052/CBrlI.3setKZ线路 对线路 L3 的最小分支系数，其求法如下:b.minKCB(3.7) )(13212b LGGXXI 31LG6minK75.b.max此时，应取电源 G3 的最大运行方式下的等值阻抗 XG3。min ，而取电源 G2 和 G1 的最小运行方式下的等值阻抗 XG1。max 和 XG2。max 。于是 .9setZ8.1.2315./(2) 与相邻下级线路距离保护 4 的 I 段相配合，保护 9 的段的整定阻抗为 3.4.0
8、./Z13relset.LK5.81265)(.4t1rl.9set取以上两个计算值中较小者为二段整定值，即取 9.set5.8(3) 灵敏度校验距离保护 II 段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。考虑到各种误差因素，要求灵敏系数应满足 25.16.358Z1L.9setsnK满足要求(4) 动作时间，与相邻线路 距离 I 段保护配合，则CBs5.0tt93.2.3 保护 9 距离保护段整定(1) 按与相邻下级线路距离保护 3 的段相配合，保护 9 的段的整定阻抗为电力系统继电保护课程设计报告5 1.2604.51./)Z(.2setC-rel.3setKB53.3tm
9、in.b1l.9tLZ其中， 870relK(2) 灵敏度校验距离保护段，即作为本线路 I、段保护的近后备保护，又作为相邻下级线路的远后备保护，灵敏度应分别进行校验。作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，计算式为 5.179.3Z1L.9setsnK满足要求作为远后备保护时，按相邻线路末端短路进行校验，计算式为2.175.0216.35ZCBmax.b1L9setsen K不满足要求其中， 375.2b.maxK此时，应取电源 G3 的最小运行方式下的等值阻抗 XG3。max ，而取电源 G2 和 G1 的最大运行方式下的等值阻抗 XG1。min 和 XG2。min 。(3) 动作时间为
10、s2tt394 继电保护设备的选择 4.1 互感器的选择4.1.1 电流互感器的选择选型号为 LCWB6-110W2 屋外型电流互感器。4.1.2 电压互感器的选择根据电压等级选型号为为 YDR-110 的电压互感器。4.2 继电器的选择选用继电器：继电器的主要技术性能，如触点负荷，动作时间参数，机械和电气寿命等，应满足整机系统的要求；继电器的结构型式(包括安装方式)与外形尺寸应能适合使用条件的需要；经济合理。电力系统继电保护课程设计报告65 二次展开原理图的绘制5.1 保护测量电路可以用两种方法来实现距离保护。一种是首先精确地测量出 ，然后再将它与事mZ先确定的动作进行比较。当 落在动作区之
11、内时，判为区内故障，给出动作信号；当mZ落在动作区之外时，继电器不动作。另一种方法不需要精确的测出 ，只需间接mZ地判断它是处在动作边界之外还是处在动作边界之内，即可确定继电器动作或不动作。5.1.1 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 所示，绝对值比较式的阻抗元件，既ABZ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 ， 并令 ， ， 则绝对值比较的动作mIUIBmI条件又可以表示为(5.1) AB式 5.1 称为电压形式的绝对值比较方程。电路图如图 5.1 所示。C TP TRmIK15.0.muUAB绝对值比较回路图 5.1 绝对值比较的
12、电压形成5.1.2 相位比较原理的实现相位比较原理的阻抗元件动作条件的一般表达式如式 所示，相90arg90DCZ角表达式的分子、分母同乘以 ，并令 ， ，则相位比较的动作条件又mICUZICDmI可以表示为电力系统继电保护课程设计报告7(5.2)oDCo90arg90-U式 5.2 称为电压形式相位比较方程,电路图如图 5.2 所示。C TP TRmIK1uUCD绝对值比较回路m图 5.2 相位比较的电压形成5.2 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 5.3 所示。I20 . 1 s / 0T1Q H J1 X J2 X J3 X J&T2T31 、
13、 2 Z K J3 Z K J&Y1Y2H 1测量回路启动回路逻辑回路跳闸J Z图 5.3 保护跳闸回路5.2.1 起动回路 起动回路主要由起动元件组成，起动元件可由电流继电器、阻抗继电器、负序电流继电器或负序零序电流增量继电器构成。实践证明，负序零序电流增量继电器动作可靠、灵敏度高，同时还可兼起断线闭锁保护作用。正常运行时，整套保护处于未起动状态，即使测量元件动作也不会产生误跳闸。起动部分用来在短路时起动整套保护，即解除闭锁，允许 1、 和 通过与门 和 去跳闸。起动部分启动后，起动ZKJ231Y2电力系统继电保护课程设计报告8时间电路 ，在 0.1s 时间内（开放时间内）允许距离段跳闸。超
14、过 0.1s 时 动作，1T 1T一方面通过禁止门 闭锁距离段，另一方面起动切换继电器，对于各段或各相有公JZ用阻抗继电器的距离保护装置，进行段别或相别切换。5.2.2 测量回路 测量回路的段和段，由公用阻抗继电器 1、 组成，而第段由测量阻抗ZKJ2继电器 组成。测量回路是测量短路点到保护安装处的距离，用以判断故障处于那ZKJ3一段保护范围。5.2.3 逻辑回路 逻辑回路主要由门电路和时间电路组成。与门电路包括与门 、 、或门 和禁1Y2H止门 ,用以分析判断是否应该跳闸。JZ6 保护的评价通过距离保护的整定，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
15、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，可靠性比电流保护低，这也是它的主要缺点。电力系统继电保护课程设计报告9参考文献1 谭秀炳编.铁路电力与牵引供电系统继电保护M.成都：西南交通大学出版社， 2006.2 李俊年主编.电力系统继电保护M.北京：中国电力出版社， 1993.3 尹项根主著.电力系统继电保护原理与应用M.武汉：华中科技大学出版社， 2004.5 张保会主编.电力系统继电保护M.北京：中国电力出版社， 2005.
