20、60kV输电线路电流电压保护设计Word下载.doc

20、60kV输电线路电流电压保护设计Word下载.doc

《20、60kV输电线路电流电压保护设计Word下载.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《20、60kV输电线路电流电压保护设计Word下载.doc（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

谭嘉莹

专业班级

电气122

课程设计（论文）题目

课程设计（论文）任务

B

A

G1

1

2

3

L3

L2

L1

E

D

C

G2

G3

9

8

7

6

5

4

系统接线图

系统接线图如图：

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

L1=L2=60km,L3=40km,

LB-C=40km,LC-D=50km,

LD-E=30km,线路阻抗0.4/km,

,

最大负荷电流IB-C.Lmax=165A,

IC-D.Lmax=130A,

ID-E.Lmax=70A,

电动机自启动系数Kss=1.5，电流继电器返回系数Kre=0.85。

最大运行方式：

三台发电机及线路L1、L2、L3同时投入运行；

最小运行方式：

G2、L2退出运行。

一、整定计算

1.确定保护3在最大、最小运行方式下的等值电抗。

2.进行C母线、D母线、E母线相间短路的最大、最小短路电流的计算。

3.整定保护1、2、3的电流速断保护定值，并计算各自的最小保护范围。

4.整定保护2、3的限时电流速断保护定值，并校验灵敏度。

5.整定保护1、2、3的过电流保护定值，假定母线E过电流保护动作时限为0.5s，确定保护1、2、3过电流保护的动作时限，校验保护1作近后备，保护2、3作远后备的灵敏度。

二、硬件电路设计

包括CPU最小系统、电流电压数据采集、开关设备状态检测、控制输出、报警显示等部分。

三、软件设计

说明设计思想，给出参数有效值计算及故障判据方法，绘制流程图或逻辑图。

四、实验验证

给出实验电路及实验结果，分析实验结果同理论计算结果的异同及原因。

续表

进度计划

第一天：

收集资料，确定设计方案。

第二天：

等值电抗和短路电流计算、电流I段整定计算及灵敏度校验。

第三天：

电流II段、III段整定计算及灵敏度校验。

第四天：

硬件电路设计（最小系统、数据采集、状态检测部分）。

第五天：

硬件电路设计（控制输出、报警显示部分）。

第六天：

软件设计（有效值计算、故障判据）。

第七天：

软件设计（绘制流程图或逻辑图）

第八天：

实验验证及分析。

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

本文针对60KV输电线路电流电压进行继电保护设计，采用三段式电流保护的方法，确定出最大、最小运行方式下的等值电抗，并计算了相间短路的最大、最小短路电流。

从而对保护1、2、3做了电流速断的整定值计算，并计算了各自的最小保护范围。

对保护2、3做了限时电流速断的整定计算，并校验了灵敏度。

除此之外，还确定了保护1、2、3过电流保护的动作时限，校验保护1作近后备，保护2、3作远后备的灵敏度。

运用单片机及其他控制电路对整个系统进行智能化控制，并绘制三段式电流保护原理接线图，分析了保护动作过程。

最后在实验室通过实验模拟对设计进行了实验的验证。

关键词：

电流电压保护；

最大最小运行；

整定校验；

微型机控制

目录

第1章绪论 1

1.1微机继电保护概况 1

1.2本文研究内容 2

第2章输电线路电流保护整定计算 3

2.1电流Ι段整定计算 3

2.1.1保护3在最大、最小运行方式下的等值阻抗 3

2.1.2C、D、E母线相间短路的最大、最小短路电流的计算 4

2.1.3保护1、2、3的电流速断整定值计算及最小保护范围 4

2.2电流II段整定计算 5

2.3电流III段整定计算 6

第3章微型机控制电路及电流保护原理 8

3.1微型机控制电路总体方案 8

3.2模拟量采集电路的设计 8

3.2.1交流电流变送器 9

3.2.2交流电压变送器 9

3.2.3输出控制电路 9

3.3电流三段式保护原理接线图 10

3.4三段式电流保护电路图 11

第4章软件设计 13

4.1主程序设计 13

4.2子程序设计 14

第5章实验验证及分析 15

第6章课程设计总结 16

参考文献 17

第1章绪论

1.1微机继电保护概况

计算机技术和电子技术的飞速发展，使电力系统的继电保护突破了传统的电磁型、晶体管型及集成电路型继电保护形式，出现了以微型机、微控制器为核心的继电保护形式。

我们把以微型机、微控制器为核心的电力系统继电保护称为系统微机继电保护。

微机继电保护是指将微型机、微控制机器等器件作为核心部件构成的继电保护。

国内在微机保护方面的研究工作起步较晚，但进步却很快，经过10多年的研究、应用、推广与实践，现将新投入使用的高中压等级继电保护设备几乎均为微机保护产品，继电保护领域的研究部门和制造厂家已经完全转向进行微机保护的研究与制造，出现了百花齐放、百家争鸣的竞争与发展共存的良好局面。

随后，在微机保护和网络通信等技术结合后，变电站自动化系统、配网自动化系统也已经在全国电力系统中得到了广泛的应用，将保护、测量、控制、录波、监视、通信、调节、报表和防误操作等多功能融为一体，进一步提高了电力系统的安全、稳定、可靠和经济运行，为电网高质量的电能传输和供电提供了更好的技术保障，也为变电站实现无人或少人值守创造了必要的条件。

微机继电保护装置维护调试方便，可靠性高，易于获得附加功能，灵活性大，保护性能得到了很好改善。

其硬件主要包括数据采集系统、微型机主系统以及开关量（或数字量）输入/输出系统。

微机继电保护是电力系统继电保护的发展方向，但其最终实现的目的是相同的。

继电保护的安全靠运行一直是受到电网各级管理部门的高度重视。

特别是当前，大容量机组的增加、电网容量的不断扩大，电网的安全稳定运行问题为重要。

其必须要具有选择性、快速性、灵敏性和可靠性。

我们由电力系统继电保护中可知，在线路相间短路的电流电压保护有三种：

无时限电流速断保护、带时限速断保护以及定时限速断保护。

这三种相间短路电流电压保护分别称为相间短路电流保护第I段、第II段和第III段。

其中由动作时间快但是不能保护线路全长的第I段和在任何情况下均能保护本线路的全长但为了保证在相邻的下一个线路出口处短路时保护的选择性，必须和相邻的无时限电流速断保护配合的第II段作为线路主保护，第III段作为本线路主保护的近后备保护和相邻线路或元件的远后备保护。

这第I、II、III段统称为线路相间短路的三段式电流电压保护。

1.2本文研究内容

本文主要研究了母线在短路时，保护1、2、3的第I段、第II段和第III段的最大、最小运行方式的整定值，并对整定值校验灵敏度，经过对电流保护的动作过程的分析，通过实验来验证研究结果是否正确。

第2章输电线路电流保护整定计算

60KV输电线路电流电压保护设计选用三段式电流保护作线路的保护方案，具体的方案实现，设计的有关计算如下：

2.1电流Ι段整定计算

2.1.1保护3在最大、最小运行方式下的等值阻抗

（1）保护3在最大运行方式下：

三台发电机及线路L1、L2、L3同时投入运行，等效电路图如图2.1所示：

图2.1最大运行方式等值阻抗图

已知：

，，线路阻抗为0.4Ω/km。

根据设计参数计算得：

（2）最小运行方式：

在最大运行方式基础上，G2及L2退出运行

图2.2最小运行方式等值阻抗图

2.1.2C、D、E母线相间短路的最大、最小短路电流的计算

C母线最大短路电流：

C母线最小短路电流：

D母线最大短路电流：

D母线最小短路电流：

E母线最大短路电流：

E母线最小短路电流：

2.1.3保护1、2、3的电流速断整定值计算及最小保护范围

在微机继电保护中，无时限速断保护依靠的是电流值来保证选择性，电流速断保护的动作电流应躲过本线末端的最大短路电流，只有在内部短路时流过该保护的电流有可能大于其动作值，使保护动作。

那么考虑到最小运行方式下的三相短路电流可计算出保护1、2、3的第I段的动作电流为：

保护1：

保护2：

保护3：

通过计算保护1、2、3的最小保护范围来校验保护的灵敏度：

三段式电流电压保护中的无时限电流速断保护不能保护线路全长，所以应采用最不利情况下的保护的保护范围来校验保护的灵敏度，一般要求保护的最小的线路长度不小于线路长度的15%。

保护1灵敏度系数：

保护2灵敏度系数：

保护3灵敏度系数：

由此可见，I段保护1、2、3的灵敏度均不合格。

2.2电流II段整定计算

在继电保护中，无时限的速断保护或无时限电流电压联锁速断保护只能保护线路的一部分，而该线路剩下部分的短路故障必须依靠另外一种电流保护。

在任何情况下，带时限电流速断保护均能保护本线路的全长，为此，保护范围必须延伸至相邻的下一线路，以保证保护在各种误差的情况下仍能保护线路全长；

为了保证在相邻的下一线路出口出短路时保护的选择性，本线路的带时限电流速断保护在动作时间和动作电流两个方面均能必须和相邻线的无时限电流速断保护相配合。

现对电流II段进行整定计算，即保护2的II段应与保护1的I段配合：

动作电流：

灵敏度：

保护3的II段应与保护2的I段相配合：

保护3的II段应与保护2的II段相配合：

由此可见，II段保护灵敏度均小于1.3均不合格。

2.3电流III段整定计算

定时限过电流保护一般作为主保护的后备保护，保护动作时限是固定的，与短路电流大小无关。

为了满足保护选择性的要求，保护装置动作时间是从用户到电源逐级增加，越靠近电源，保护动作时间越长。

保护特性的形状像一个阶梯，故亦称为梯形时限特性。

我们假定母线E过电流保护动作时限为0.5s，确定保护1、2、3过电流保护的动作时限，校验保护1作近后备，保护2、3做远后备的灵敏度，现对Ⅲ段保护进行整定。

保护1的III段：

保护2的III段：

保护3的III段：

根据计算结果来校验灵敏度：

故保护1可作E点的近后备的保护。

故保护2可作E点的远后备的保护。

故保护3也可作E点远后备的灵敏度：

由计算可得，保护1、2、3的III段保护