距离保护继电保护课程设计模板.docx

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距离保护继电保护课程设计模板

电力系统继电保护课程设计

指导教师评语

平时（30）

总成绩

修改（40）

报告（30）

专业：

电气工程及其自动化

班级：

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

1原始资料

1.1课程题目

如图1.1所示网络，系统参数为：

=115/kV,Ω、Ω、Ω,km、km,,,,0.4Ω/km,、,,

图1.1课程题目图

试对线路L1、L2、L3的保护1、4进行距离保护的设计。

1.2要完成内容

本设计主要完成的内容是根据距离保护的原理和方法对保护1、4进行整定计算，选择对应的电压、电流互感器组成完整的距离保护，同时绘制出距离保护原理连线图。

2分析要设计的课题内容

2.1课题设计规程

本课题需要完成1、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。

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本设计保护基本配置

距离保护在作用上分为主保护和后备保护，主保护用于对线路进行速断保护，后备保护用于对线路起后备保障作用。

距离保护的Ⅰ段、Ⅱ段保护为线路主保护，距离保护Ⅲ段保护为线路后备保护（保护本段线路或者下段线路）[1]。

2.2.1主保护配置

距离保护的主保护是距离保护Ⅰ段和距离保护Ⅱ段。

（1）距离保护Ⅰ段保护

距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，它只反映本线路的故障，下级线路出口发生故障应可靠不动作，以保护1为例，其第Ⅰ段保护范围为全长的80%-90%，其启动阻抗的整定值必须躲开末端短路的测量阻抗来整定。

同时，在考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差后，需要引入可靠系数（一般取0.8～0.85）以满足要求。

如此整定后，距离Ⅰ段就只能保护本线路全长的80％～85％，无法保证保护线路全长，这是一个严重缺点。

为了切除本线路末端15％～20％范围以内的故障，就需设置距离保护第Ⅱ段。

（2）距离保护Ⅱ段保护

距离Ⅱ段整定值的选择应使其不超出下一条线路距离Ⅰ段的保护范围，同时带有高出一个△t的时限，以保证选择性。

考虑到可能引起误差，需引入可靠系数（一般取0.8）。

距离Ⅰ段与Ⅱ段联合工作构成本线路的主保护。

2.2.2后备保护配置

距离保护的后备保护是距离保护Ⅲ段。

距离保护Ⅲ段保护是作为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，同时也作为本线路Ⅰ、Ⅱ段的后备保护，以保证线路保护的完整性，防止出现线路全长没有保护到的现象。

对距离Ⅲ段整定值的确定是启动阻抗要按躲开正常运行时的最小负荷阻抗来选择，而动作时限应使其比距离Ⅲ段保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个时间阶梯△t。

2.3保护设置

保护1作为线路末端保护，无法与下段线路Ⅰ段保护配合，故在保护1处设置Ⅰ段和Ⅲ段保护；保护4同样相当于线路末端，设置Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段保护。

保护4的Ⅱ段保护按照灵敏系数K进行求取。

3距离保护整定计算

3.1等效电路建立及短路点选取

3.1.1保护1等效电路建立及短路点选取

保护1等效电路建立及短路点选取如图3.1所示。

图3.1保护1等效电路

3.1.2保护4等效电路建立及短路点选取

保护4等效电路建立及短路点选取如图3.2所示。

图3.2保护4等效电路

4保护的配合及整定计算

4.1主保护的整定计算

4.1.1动作值

（1）保护1的Ⅰ段主保护整定计算：

=（4.1）

式中——距离Ⅰ段整定阻抗；

——可靠系数；

——被保护线路阻抗。

由式4.1[2]可得=9.6（

）。

（2）保护4的Ⅰ段主保护整定计算：

=（4.2）

由式4.2可得=19.2（

）。

（3）保护4的Ⅱ段主保护整定计算（由灵敏度计算）：

=（4.3）

式中——灵敏系数；

——距离Ⅱ段整定阻抗；

——被保护线路阻抗。

由式4.3可得（

）。

4.1.2动作时间

（1）保护1的Ⅰ段主保护动作时间：

=最短时间（4.4）

式中——保护动作时间。

由式4.4可得=0（s）。

（2）保护4的Ⅰ段主保护动作时间：

=最短时间（4.5）

由式4.5可得=0（s）。

（3）保护4的Ⅱ段主保护动作时间：

=+△t（4.6）

式中——与本保护配合的相邻元件保护段最大动作延时。

由式4.6可得=0.5（s）。

4.2后备保护的整定计算

4.2.1动作值

（1）保护1的Ⅲ段后备保护（全阻抗特性器件）整定计算：

（4.7）

式中——可靠系数；

——阻抗测量元件返回系数；

——电动机自启动系数；

——线路最小负荷阻抗。

由式4.7可得=239.10（

）。

注：

式4.7中。

（4.8）

式中——正常运行母线电压最低值；

——被保护线路最大负荷电流；

——母线额定相电压。

（2）保护4的Ⅲ段后备保护整定计算（由灵敏度计算）：

=（4.9）

由式4.9可得（

）。

4.2.2动作时间

（1）保护1的Ⅲ段后备保护动作时间：

=+△t（4.10）

由式4.10可得=0.5（s）。

（2）保护4的Ⅲ段后备保护动作时间：

=+△t（4.11）

由式4.11可得=1（s）。

4.2.3灵敏度校验

（1）保护1的Ⅲ段后备保护动作灵敏度校验：

=（4.12）

由式4.12可得。

（2）保护4的Ⅱ段主保护、Ⅲ段后备保护均由灵敏系数整定，故无需校验。

5继电保护设备选择

为了保护设备安全工作，电流互感器和电压互感器额度电压和电流要选择比线路额度值大的设备，且电流互感器的额度值尽可能与电路最大工作电流接近。

5.1电流互感器种类和型式选择

在选择互感器是，根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式等选择相适应的类别和形式。

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。

5.2电压互感器种类和型式选择

电压互感器根据电网电压在（0.9-1.1）范围内变动，选择串级式电磁式电压互感器，当满足容量和准确性条件时，也可以选择电容式电压互感器。

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。

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，至于区内或区外的具体位置，一般并不需要确切的知道。

6.1.1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，[3]则绝对值比较的动作条件又可以表示为式6.1。

（6.1）

绝对值比较的电压形成电路如图6.1所示。

图6.1绝对值比较电压形成电路

6.1.2相位比较原理的实现

由式6.1可得相位比较原理的阻抗元件动作条件。

（6.1）

令，，则相位比较的动作条件又可以表示为式6.2。

（6.2）

相位比较原理电路图如图6.2所示。

图6.2相位比较电压形成电路

6.2保护跳闸回路

三段式距离保护电路主要由测量回路、起动回路和逻辑回路三大部分组成，三部分组成的跳闸回路在线路故障时进行配合，对线路出现的故障进行相应的保护，三段式距离保护电路如图6.3所示。

图6.3保护跳闸电路

6.2.1起动回路原理的实现

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。

正常运行时，整套保护处于未起动状态。

起动部分用来在短路时起动整套保护，在0.1s时间内允许距离Ⅰ段跳闸。

超过0.1s时动作，起动切换继电器，对于各段有公用阻抗继电器的距离保护装置，进行段别或相别切换。

6.2.2测量回路原理的实现

测量回路的Ⅰ段和Ⅱ段，由公用阻抗继电器1ZKJ、2ZKJ组成，而第Ⅲ段由测量阻抗继电器3ZKJ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一段保护范围。

6.2.3逻辑回路原理的实现

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H和禁止门JZ,用以分析判断是否应该跳闸。

7本保护评价

本设计主要完成的内容是根据距离保护的原理和方法对保护1、4进行相应的保护，通过分析和计算，在保护1处设置Ⅰ段主保护和Ⅲ段后备保护，在保护4处设置Ⅰ、Ⅱ段主保护和Ⅲ段后备保护，实现了对1、4处保护的基本要求。

在保护1处，Ⅰ段主保护是瞬时动作的，但是它只能保护线路全长的80%—85%，若主保护未启动，经过0.5s的延时Ⅲ段后备保护启动，通过后备保护将故障切除，从而实现对全线路的保护。

在保护4处，Ⅰ段主保护是瞬时动作的，但是它只能保护线路全长的80%—85%，若Ⅰ段主保护未启动，经过0.5s的延时Ⅱ段主保护启动，通过后备保护将故障切除，若Ⅱ段后备保护仍不启动，可通过Ⅲ段后备保护启动，从而实现对全线路的保护。

参考文献

[1]张宝会,尹项根.电力系统继电保护[M].北京:

中国电力出版社.2005.

[2]许建安.继电保护整定计算[M].北京:

中国水利水电出版社,2001.

[3]于永源,杨绮雯.电力系统分析[M].北京:

中国水利水电出版社.2007.