220kV输电线路距离保护设计资料下载.pdf

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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课程设计（论文）题目220kV输电线路距离保护设计（3）课程设计论文任务系统接线图如图：

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线路每公里阻抗为Z1=0.42/km,线路阻抗角为L=69,AB、BC线路最大负荷电流为830A,负荷功率因数为cosL=0.9,8.0=IrelK,8.0=relK35.0=relK。

电源电势为E=230kV,ZsAmax=11,ZsAmin=8,ZsBmax=30,ZsBmin=14。

归算至230kV的各变压器阻抗为164,容量ST为30MVA。

其余参数如图所示。

1计算保护1距离保护第段的整定值和灵敏度。

2.计算保护1距离保护第段的整定值和灵敏度。

3.计算保护1距离保护第段的整定值和灵敏度。

4分析系统在最小运行方式下振荡时，保护1各段距离保护的动作情况。

5当距保护1出口20km处发生带过渡电阻Rarc=12的相间短路时，保护1的三段式距离保护将作何反应（设B母线上电源开路）？

6绘制三段式距离保护的原理框图。

并分析动作过程。

7.采用MATLAB建立系统模型进行仿真分析。

stOP5.08=stOP17=8E656238km2174330DCBA系统接线图本科生课程设计（论文）II续表进度计划第一天：

收集资料，确定设计方案。

第二天：

距离I段整定计算及灵敏度校验。

第三天：

距离II段整定计算及灵敏度校验。

第四天：

距离III段整定计算及灵敏度校验。

第五天：

系统振荡和短路过渡电阻影响分析。

第六天：

绘制保护原理图。

第七、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%以百分制计算本科生课程设计（论文）III摘要线路的电流电压保护构成简单，可靠性好，用于中、低压电网一般能满足对保护性能的要求。

但是由于其灵敏度受系统运行方式的影响，有时保护范围很小，再者，该保护的整定计算比较麻烦，这使得其在35KV及以上的复杂网络中很难适用，为此研究了性能更好的保护原理和方案距离保护。

距离保护是一种反映物理量，测量阻抗下降而动作的保护，可构成三段式距离保护即本设计所采用的保护方式。

本文首先对系统中保护1的各段整定值和灵敏度进行计算，然后分析了系统在最小运行方式下振荡时，保护1各段距离保护的动作情况。

并且分析在具体故障点给定后，保护1的三段式距离保护的反应。

最后绘制三段式距离保护的原理框图，分析其动作过程，并采用MATLAB建立简单电力系统三段式距离保护的模型，进行仿真分析。

关键词：

距离保护；

整定计算；

仿真；

故障点本科生课程设计（论文）IV目录第1章绪论.1第2章输电线路距离保护整定计算.22.1距离段整定计算.22.2距离段整定计算.22.3距离段整定计算.32.4系统振荡和短路过渡电阻影响分析.42.4.1系统震荡特性.42.4.2短路过渡电阻影响分析.7第3章距离保护原理图的绘制与动作过程分析.103.1保护1各段距离保护的动作过程.103.2三段式距离保护的原理框图.103.3距离保护原理说明.11第4章MATLAB建模仿真分析.134.1距离保护MATLAB建模.134.2距离保护仿真波形及分析.14第5章课程设计总结.16参考文献.17本科生课程设计（论文）1第1章绪论20世纪初，继电器开始广泛应用于电力系统的保护。

1901年出现了感应型过电流继电器。

1908年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理。

1910年方向性电流保护原理得到应用。

1920年输电线路距离保护装置诞生。

20世纪60年代末，有人提出了用小型计算机实现继电保护装置的设想，因当时小型计算机在价格、体积、性能方面的种种原因而未能投入实用。

但却由此开始了对继电保护计算计算法的大量研究，为后来微型计算机型继电保护装置的发展奠定了理论基础。

微机型保护除了具有保护功能外，还可兼有故障录波、故障测距、事件顺序记录以及网络通信等铺筑功能，这对简化保护的调试、事故分析和事故后的处理等都有重大意义。

由于微机型保护装置的巨大优越性和潜力，因而受到了运行人员的广泛欢迎，可以说微机型保护代表着电力系统继电保护的未来。

输电线路距离保护是指利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。

因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。

系统在正常运行时，不可能总工作于最大运行方式下，因此当运行方式变小时，电流保护的保护范围将缩短，灵敏度降低；

而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，常用于线路保护电力系统稳定运行主要有符合要求电网结构、系统运行方式和电力系统继电保护来保证。

高压及以上等级电网中，继电装置可靠性和速动性有双重主保护来保证，其选择性和灵敏性主要由相间接地故障后被保护延时段来保证。

距离保护是以距离测量元件为基础构成保护装置，称阻抗保护。

系统正常运行时，保护装置安装处的电压为系统的额定电压，电流负载电流，发生短路故障时，电压降低、电流增大。

因此，电压和电流比，正常状态和故障状态有很大变化。

由于线路阻抗和距离成正比，保护安装处的电压与电流之比反映了保护安装处到短路点的阻抗，也反映保护安装处到短路点距离。

所以按照距离远近来确定保护动作时间，这样就能有选择地切除故障。

本次课程设计的主要是输电线路的距离保护。

计算和分析主要内容是计算保护1距离保护段、段和段整定值和灵敏度，计算灵敏度同时要注意每个保护的动作时间要精确，上述工作完成后接下来对设计提出的系统震荡和短路过渡电阻对系统的影响进行相应的计算分析，并确定距离保护的范围，并分析系统在最小运行方式下振荡时，保护1各段距离保护的动作情况。

本科生课程设计（论文）2第2章输电线路距离保护整定计算2.1距离段整定计算距离段动作阻抗的整定距离I段按躲开下一条线路出口处短路的原则整定其中：

8.0=IrelK计算相间距离保护第段动作阻抗断路器1、3、4QF处距离保护第段的动作时间和灵敏度分别为：

0431=opopopttt%80431=sensensenKKK确定动作时限：

t=0.5S整定阻抗角与线路阻抗角相等，保护区为被保护线路全长的80%。

2.2距离段整定计算距离II段与相邻线路距离保护I段相配合，或躲开线路末端变电所变压器低压出口侧出口处短路时的阻抗值整定。

（1）与相邻线路第段配合。

动作阻抗为：

最小分支系数：

8.0=relK助增分支：

ABIresIopZKZ=1.=6.9304.08.01.ABIresIopZKZIopbrelABIIrelIIopZKKZKZ2.min.1.+=47.215151210minminmax=+=+=sBsBABsAbZZZZK本科生课程设计（论文）3汲出系数为：

1总的分支系数为：

整定阻抗为：

灵敏度校验：

要求：

1.31.5满足要求

（2）躲开线路末端变电所变压器低压出口侧出口处短路时的阻抗值。

最小分支系数整定阻抗为：

1.31.5满足要求相间距离II段整定值取上述两项中较小值。

整定时间为：

t=0.5S2.3距离段整定计算

（1）按躲过最小负荷阻抗整定动作阻抗为：

（2）灵敏度校验近后备时：

满足要求远后备时：

max.min.39.0fhxefhIUZ=73.170335.01159.09.0max.min.IUZfhxefhssrerelfhIIIsetKKKZZmin.1.=88.782.15.12.173.170min.1.ssrerelfhIIIsetKKKZZ47.2147.2.=汲助bbinbmKKK=+=+=64.392.1547.28.0120.82.min.1.ZKKZKZIopbrelABIIrelIIopABIIopIIsenZZK1.=30.31264.391.=ABIIopIIsenZZKBbrelABIIrelIIopZKKZKZmin.1.+=min.bK=+=+=68.855.3847.28.0120.8min.1.ZKKZKZBbrelABIIrelIIopABIIopIIsenZZK1.=14.71268.851.=ABIIopIIsenZZK=+=+=64.4272.1647.28.0120.82.min.1.ZKKZKZIopbrelABIIrelIIop3.157.61288.781.=ABIIIopIIIsenZZKBCbABIIIopIIIsenZKZZKmax.1.+=本科生课程设计（论文）4作为线路BC远后备时：

满足要求。

作为变压器远后备时：

动作时间：

2.5S1.51t371=+=+=OPOPtt2.4系统振荡和短路过渡电阻影响分析2.4.1系统震荡特性系统振荡时，系统中各发电机电势间的相角差随时间作周期性变化，从而使系统中各点电压，线路电流以及距离保护的测量阻抗也将发生周期性变化，可能导致距离保护的误动作。

但通常系统振荡若干周期后，多数情况下能自行恢复同步，若此时保护误动，势必造成不良后果，因而使不允许的。

（1）对系统振荡电压，电流的变化规律几点假设：

.全相振荡时，系统三相对称，故可只取一相分析；

.两侧电源电势ME.和NE.电势相等，相角差为）3600（=+=+=BCbABIIIopIIIsenZKZZK2.156.15.3811288.78max.1.=+=+=BbABIIIopIIIsenZKZZK本科生课程设计（论文）5图2.2相角振荡电流的有效值随变化（包络线）图2.3变化电压：

MMMZIEU.=NNNZIEU.+=图2.3电压与角变化图系统中总有一点的电压为最低，其值为由0向NMEE.相量所做的垂线的长本科生课程设计（论文）6度，该点则称为振荡中心，以z表示。

当NMEE.=且系统中各元件阻抗角相等时，振荡中心的位置在全系统纵向阻抗的中点（即2Z处）。

当=180时，0.=ZU，I最大，相当于在线路z点发生三相短路。

振荡周期：

电压的一个最大值到下一个最大值所经历的时间，一般发生在0.252.5s的范围内。

（2）系统振荡时测量阻抗时测量阻抗的变化规律。

M侧：

MjMMMMMmJZeZZIEIZIEIUZ=1.因为2121jctgej=所以22）2（）21（2.ctgZjZZZjctgZZMMmJ=图2.4阻抗变化图=0,=2ctg,=.2）2（ZjZZZMJ=180,02=ctg,MJZZZ=2本科生课程设计（论文）7=360,=2ctg,+=.2）2（ZjZZZMJ可见，当变化，JZ幅值变化，阻抗角亦变化。

系统振荡时时距离保护的影响：

图2.6当测量阻抗进入特性圆内，阻抗继电器就要误动。

全阻抗继电器误动的相角14，方向阻抗继电器误动的相角23。

Tt.360141=Tt.360232=因为T0.252.5之间，所以Stbh5.1就可躲振荡的影响。

（3）当NMEE.=且系统中各元件阻抗角相等时，振荡中心的位置在全系统纵向阻抗的中点（即2Z处）。

则=1.182ZZJ2.4.2短路过渡电阻影响分析过渡电阻的性质：

）2（）3（,dd电弧电阻）1（）1,1（,dd电弧电阻，杆塔电阻，大地电阻本科生课程设计（论文）8图2