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35KV线路继电保护
设计内容：
35kV线路继电保护设计
班级：
指导老师：
设计人：
填表日期：
目录
一.绪论1
二.35kV线路保护配置方案1
2．1配置的基本原则1
2．2继电保护装置的任务1
2．3对继电保护的基本要求2
2．4主保护、后备保护3
三.35kV线路保护方案3
3.1基本配置及规格4
3.1.1基本配置4
3.1.2技术数据4
3.2装置原理5
3.2.1硬件配置及逻辑框图5
3.2.2模拟输入5
3.2.3软件说明5
3.3装置跳线说明7
3.4装置背板端子及说明7
3.5装置定值整定8
3.5.1装置参数整定8
3.5.2装置定值整定9
四.保护短路电流及负荷电流计算11
4．3．1最大运行方式短路电流计算11
4．3．2最小运行方式短路电流计算11
4．3．3最大负荷电流计算11
五.35kV线路保护整定计算12
5．1电流速断保护整定12
5．2限时电流速断保护整定12
5．3定时限过电流保护整定12
六.35kV线路保护整定单13
附一：
RCS-9612硬件及逻辑框图14
附三：
装置接线原理图15
附三：
装置背板端子图16
附四：
线路保护控制回路图17
附五：
线路保护交流回路图18
一.绪论
由于经济的飞速发展，需要某地110kV变电所中新增一个35kV设备间隔，继电保护及安全自动装置是电力系统安全稳定运行的重要保证，是电力系统不可缺少的组成部分。
35KV线路保护宜采用数字式保护、测控合一装置，装置能满足就地柜上分散安装的要求，也能组屏安装，并具有若干组保护定值区可供切换，以满足运行方式变化的需要。
本次设计主要任务是该新间隔35kV线路二次继电保护部分内容。
其设计主要内容包括：
1.135kV线路保护配置方案；
1.235kV线路保护方案；
1.335kV线路保护短路电流计算；
1.435kV线路保护整定计算；
1.535kV线路保护相关图纸；
二.35kV线路保护配置方案
2.1配置的基本原则
继电保护配置方式要满足电力网络结构和厂站的主接线要求，并考虑电力网和厂站的运行方式的灵活性.所配置的继电保护装置应能满足可靠性,选择性,灵敏性和速动性要求.
2.1.1要根据继电保护装置是通过提取保护对象表征其运行状况的故障量.来判断保护对象是否存在故障或异常工作并采取相应的措施的自动装置.而最基本的信息是通过电力元件的电流和所在母线的电压以及由这些量演绎出来的其他量.
2.1.2根据保护对象的电压等级和重要性.不同电压等级的电网的保护配置要求不同.在高压电网中由于系统稳定对故障切除的时间要求比较高.往往强调主保护.淡化后备保护.对电压等级低的系统则可以采用远后备的方式,在故障设备本身的保护装置无法正确动作时相邻设备的保护装置延时跳闸.
2.1.3在满足安全可靠性的前提下要尽量简化二次回路,继电保护系统是继电保护装置和二次回路构成有机整体,缺一不可,二次回路虽然不是主体,,但它在保证电力生产的安全,保证继电保护装置的正确工作发挥重要的作用.
2.1.4要注意相邻设备保护装置的死区问题.电力系统各个元件都配有各自的保装置不能留下死区.在设计时要合理分配的电流互感器绕组,两个设备的保护范围要有交叉.同时对短路器和电流互感器之间发生的故障考虑死区保护.
2.2继电保护装置的任务
电力系统不正常运行状态和事故
2.2.1不正常状态：
例如变压器过负荷，温度上升，油面下降，轻瓦斯动作，电动机过负荷，油压下降，PT回路断线，直流回路断线，小电流接地系统中的单相接地短路。
2.2.2事故：
即两相、三相短路，大电流接地系统中的单相接地短路。
2.2.3继保的任务
2.2.3.1在不正常运行时及时发出报警信号。
2.2.3.2减少事故损失，防止事故扩大。
当系统发生事故，及时准确的切除事故。
2.2.3.3可实现自动化。
例如重合闸，备用电源自投，自动减载，自动同期等。
2.3对继电保护的基本要求
对继电保护有四个基本要求。
即选择性、灵敏性、速动性、可靠性，简称“四性”。
2.3.1选择性
电力系统中某一部分发生故障时，继电保护有选择的动作，只断开有故障的部分，保留无故障的部分继续工作（运行），这就是选择性。
如下图说明。
F1ABCDF2
K1K2K3K4K5K6K7K8
M
当M点发生故障时，距故障点最近的开关K2、K3保护动作开关断开，影响K2和K3之间的用电户，其余部分保持继续运行，（但由于故障引起的系统电压降下，对非故障用户有些影响）这就是选择性。
如果K2、K3开关与其余任一开关同时动作，或是K2、K3开关在未断开前，其余任一开关先断开，就是无选择性。
在系统故障时，对该动的保护不动称为“拒动”，对不该动的保护动作称为“越级”，两者均属误动作。
误动作的原因可分：
设计误动、安装错误、整定错误、装置质量不良、运行维护过失，等等。
实现选择性必须满足两个条件，一是相邻的上下级保护在时限上有配合，二是相邻的上下级保护在定值上有配合。
综合说来，就是从故障点向电流方向的各级保护，其动作时限逐级增长，定值逐级增大。
△t时限级差：
≥0.5
k1k2k3
t
△t
△t
L
2.3.2灵敏性
在保护装置保护范围内发生故障，保护反映的灵敏程度叫灵敏性，又叫灵敏度。
灵敏度用灵敏系数衡量，用km表示。
电流保护km=
主保护对km要求≥2
后备保护对km要求≥1.5最小不得小于1.2
2.3.3速动性
保护装置快速切除故障称之为速动性，它与选择性在某些意义上有矛盾，一般是保证选择性的原则上实现速动性。
2.3.4可靠性
用正确动作率衡量，正确次数/动作次数=正确动作率
正确动作率达到100%，才算真正达到可靠性，也就是说：
该动的就动，不该动的不动，拒动、误动=0。
2.4主保护、后备保护
2.4.1主保护：
被保护设备（线路）的主要保护：
例如：
变压器，瓦斯、差动是主保护，线路的电流速断保护、高频保护等为主保护。
2.4.2后备保护：
分近、远后备保护
2.4.2.1近后备保护：
被保护设备的主保护拒动时，由该设备的另一种保护动作切除故障，称为近保护。
例如：
变压器过流保护是瓦斯、差动保护的近后备保护。
输电线距离保护是高频保护的近后备保护。
2.4.2.2远后备保护：
相邻元件的保护，作为本元件的后备，称之为远后备保护
2.4.2.3对于新建220KV变电站35KV出现应采用数字式距离保护。
对于短线路的35KV线路保护也应采用微机距离保护。
如采用距离保护不能满足选择性灵敏性和速动性要求时，宜采用光纤电流差动保护作为主保护，以距离保护作为后备保护。
2.4.2.4对于35KV电厂并网线、双线并列运行、保证供电质量或有系统稳定要求时应配置全线速切的快速主保护级后备保护。
主保护优先选用光纤电流差动保护
2.4.2.535KV线路距离保护保护应采用配置三段式相间距离保护、过流保护和TV断线过流保护；当TV断线时，应闭锁距离保护，同时投入TV断线过流电流保护。
35KV线路光纤电流差动保护应配置三段式距离保护及过流保护等后备保护。
三.35kV线路保护方案
根据电网对保护装置的要求，并且考虑到保护的可靠性、先进性、易用性，本次设计中我们采用由南瑞继保电气有限公司生产的RCS-9612Ⅱ型保护。
该型保护主要软、硬件及功能介绍如下：
3.1基本配置及规格
3.1.1基本配置
RCS-9612A适用于110KV以下电压等级的非直接接地系统或小电阻接地系统中的方向线路保护及测控，也可用作110KV接地系统中的电流电压保护及测控装置。
可在开关柜就地安装。
保护方面的主要功能有：
1）三段式可经低电压闭锁的定时限方向过流保护，其中第三段可整定为反时限段；2）三段零序过流保护（可选择经方向闭锁）/小电流接地选线；3）三相一次/二次重合闸（检无压、同期、不检）；4）过负荷保护；5）过流/零序合闸加速保护（前加速或后加速）；6）低周减载保护等；7）独立的操作回路及故障录波。
测控方面的主要功能有：
1）7路遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信；2）正常断路器遥控分合、小电流接地探测遥控分合；3）UA、UB、UC、U0、UAB、UBC、UCA、IA、IC、I0、P、Q、
COSф、F14个模拟量的遥测；4）开关事故分合次数统计及事件SOE等；5）4路脉冲输入。
3.1.2技术数据
3.1.2.1额定数据
直流电源：
220V，110V允许偏差+15％，-20％
交流电压：
100/
V，100V
交流电流：
5A，1A
频率：
50Hz
3.1.2.2功耗：
交流电压：
<0.5VA/相
交流电流：
<1VA/相（In=5A）
<0.5VA/相（In=1A）
直流回路：
正常<15W
跳闸<25W
3.1.2.3主要技术指标
①定时限过流
电流定值：
0.1In～20In
时间定值：
0～100S
定值误差：
<5％
②重合闸
重合闸时间：
0.1～9.9S
定值误差：
<5％
③低周减载
低周定值：
45Hz～50Hz
低压闭锁：
10V～90V
df/dt闭锁：
0.3Hz/s～10Hz/s
定值误差：
<5％
其中频率误差：
<0.01Hz
④遥测量计量等级：
电流0.2级
其他：
0.5级
⑤遥信分辨率：
<2ms
信号输入方式：
无源接点
3.2装置原理
3.2.1硬件配置及逻辑框图
硬件配置及逻辑框图见附图RCS-9612A
3.2.2模拟输入
外部电流及电压输入经隔离互感器隔离变换后，由低通滤波器输入至模数变换器，CPU经采样数字处理后，组成各种继电器并判断计算各种遥信遥测量。
Ia、Ib、Ic、Ios输入为保护用模拟量输入，IA、IC为测量用专用测量CT输入，保证遥测量有足够的精度。
Ios零序电流输入除可用作零序过流保护用之外（报警或跳闸），也同时兼作小电流接地选线用输入，零序电流的接入最好用专用零序电流互感器接入，若无专用零序电流互感器，在保证零序电流能满足小接地系统保护选择性要求前提下用三相电流之和即CT的中性线电流。
UA、UB、UC电压输入在本装置中除作为测量用输入，与IA、IC一起计算形成本线路的P、Q、COSφ、Kwh、Kvarh外，还作为低电压闭锁用电压输入。
Ux主要用于重合闸检无压或同期时所用线路电压输入。
装置所用模数转换器为高精度14位A/D转换，结合软件每周24点采样，保证了装置遥测精度。
另外，本装置具备操作回路，设手跳及保护跳闸两种跳闸端子输入，而手动合闸及保护合闸则不加区分，合为一种合闸端子输入。
3.2.3软件说明
3.2.3.1定时限过流
本装置设三段定时限过流保护，各段电流及时间定值可独立整定，分别设置整定控制字控制这三段保护的投退。
其中过流Ⅲ段可通过控制字FSX选择采用定时限还是反时限（若为1，则过流Ⅲ段为反时限段，若为0，则过流Ⅲ段为定时限段，）。
根据国际电工委员会（IEC255-4）和英国标准规范（BS142.1996）的规定，一般采下列三个标准特性方程：
（1）一般反时限：
（2）非常反时限：
（3）极端反时限：
上式中，
为电流基准值，取过流Ⅲ段定值I3zd；
为时间常数，取过流Ⅲ段时间定值T3zd，范围为0～1S。
其中反时限特性可由控制字FSXTX选择（1为一般反时限，2为非常反时限，3为极端反时限）。
3.2.3.2PT断线检查
装置具有PT断线检查功能，可通过控制字投退。
装置检测母线电压异常时报PT断线，待电压恢复正常后保护也自动恢复正常。
如果重合闸选择检同期或检无压方式，则线路电压异常时发出告警信号，并闭锁自动重合闸，待线路电压恢复正常时保护也自动恢复正常。
3.2.3.3过负荷保护
过负荷保护动作可通过控制字整定，“0”时只发信号，“1”时跳闸并且闭锁重合闸。
3.2.3.4接地保护
装置应用于不接地或小电流接地系统中，在系统中发生接地故障时，其接地故障点零序电流基本为电容电流，且幅值很小，用零序过流继电器来检测接地故障很难保证其选择性。
由于各装置通过网络互联，信息可以共享，故RCS-9000综合自动化系统采用网络小电流接地选线的方法来获得接地间隔，并通过网络下达接地试跳命令来进一步确定接地间隔。
在经小电阻接地系统中，接地零序电流相对较大，故采用直接跳闸方法，装置中设置三段零序过流保护，其中零序过流Ⅲ段可整定为报警或跳闸。
作用于跳闸的零序电流可选用自产零序电流，也可从零序CT引入，必须在装置参数里整定（“0”为外加，“1”为自产），而小电流接地选线所采用的电流只能使用从零序CT引入的电流。
三段零序也可选择经零序电压方向闭锁（即选择零序功率方向），这项整定可在定值项中选择，对于不接地系统灵敏角为90°，对于直接接地系统，灵敏角为225°（以上角度指3U0和3I0之间的夹角）。
因此，必须对装置参数中的“中性点接地方式”一项给予整定（“0”为中性点不接地系统，“1”为小电阻接地或直接接地系统）。
3.2.3.5低周减载
装置配有低电压闭锁及滑差闭锁功能。
当装置投入工作时频率必须在50±0.5Hz范围内，低周保护才允许投入。
当系统发生故障，频率下降过快超过滑差闭锁定值时瞬时闭锁低周保护。
另外线路如果不在运行状态，则低周保护自动退出。
低周保护动作同时闭锁线路重合闸。
3.2.3.6重合闸
重合闸起动方式有两种：
不对应起动和保护起动，当重合闸不投时可选择整定控制字退出，通过整定控制字选择是检同期，检无压，还是不检。
检同期，无压用的线路电压可以是额定100V或57.7V，可通过整定控制字选择。
线路电压的相位由装置正常运行时自动识别，无特殊要求不需整定，只需将线路电压接入即可，二次重合闸的功能可根据控制字投退。
重合闸必须在充电完成后投入，线路在正常运行状态（KKJ=1，TWJ=0），无外部闭锁重合信号，经15秒充电完成。
重合闭锁信号有：
①手跳（KKJ=0）②低周动作③外部端子闭锁输入④遥控跳闸⑤控制回路断线⑥弹簧未储能接点输入
3.2.3.7加速段保护
装置配置了独立的加速段保护，可通过控制字选择采用合闸前加速还是合闸后加速，合闸后加速保护包括手合于故障加速跳与自动重合于故障加速跳。
可选择使用过流加速段和零序加速段，该保护开放时间为3秒。
过流加速段和零序加速段的电流及时间定值可独立整定。
3.2.3.8装置闭锁和运行异常告警：
当装置检测到本身硬件故障时，发出装置故障闭锁信号（BSJ继电器返回），同时闭锁整套保护。
硬件故障包括：
RAM出错、EPROM出错、定值出错、电源故障。
当装置检测到下列件状况时，发出运行异常信号（BJJ继电器动作）：
1）线路电压报警；2）PT断线；3）频率异常；4）CT断线；5）TWJ异常；6）控制回路断线；7）弹簧未储能；8）零序电流报警；9）过负荷报警；10）接地报警。
3.2.3.9遥信、遥测、遥控功能
遥控功能主要有三种：
正常遥控跳闸操作，正常遥控合闸操作，接地选线遥控跳闸操作。
遥测量主要有：
UA、UB、UC、U0、UAB、UBC、UCA、IA、IC、P、Q、COSφ、F，通过积分计算得出有功电度、无功电度。
所有这些量都在当地实时计算，实时累加，三相有功无功的计算消除了由于系统电压不对称而产生的误差，且计算完全不依赖于网络，精度达到0.5级。
遥信量主要有：
7路遥信开入、装置变位遥信及事故遥信，并作事件顺序记录，遥信分辨率小于2ms及4路脉冲电度输入。
3.2.3.10对时功能
装置具备软件或硬件脉冲对时功能
3.3装置跳线说明
DC板：
JP1和JP2的跳线跳1-2，则DC板上备用继电器动作受起动继电器QDJ控制，跳2-3，则不受起动继电器QDJ控制，本装置的JP1跳2-3，JP2跳1-2。
OUT板：
本装置的JP1、JP2均不需要跳线。
CPU板：
J4跳上时，串口1为就地打印口，此时JP4一定要去除。
J4不跳时，串口1以RS-485方式输出，此时JP4为该串口的匹配电阻跳线。
JP1为时钟同步口的匹配电阻跳线，JP2为串口2的匹配电阻跳线，JP3为串口3的匹配电阻跳线
3.4装置背板端子及说明
3.4.1装置背板端子见附图RCS-9612A背板端子
3.4.2背板端子说明
端子312为投低周保护投入压板开入。
端子313为信号复归开入。
端子401、402为装置事故跳闸（推事故画面）。
端子403为遥控正电源输入，404为控制电源220V+（110V+）。
端子405接断路器跳闸线圈。
端子406接断路器合闸线圈。
端子407为跳位继电器负端。
端子408为手动跳闸输入，在启动跳闸回路的同时，启动手跳继电器（执行遥控跳闸时也启动手跳继电器）。
端子409为保护跳闸输入，且跳闸操作回路中带保持继电器。
端子410为合闸输入，在本装置中，手动合闸与保护合闸合并为一个合闸输入且合闸操作回路中带保持继电器。
端子411为控制电源220V-（110V-）
端子412～415为远动信号，当开关柜保护单元与监控单元必须独立配置时与监控单元的遥信单元相接口，用来反映保护测控装置的基本运行情况，分别为：
装置故障（包括直流消失），装置动作（不保持），控制回路断线。
端子416为保护跳闸出口，出口继电器的另一端已固定联结控制电源220V+（110V+）。
（416与409之间供用户设置跳闸压板）
端子417为保护合闸出口，出口继电器的另一端已固定联结控制电源220V+（110V+）。
（417与410之间供用户设置合闸压板）
端子418～420为位置信号输出。
在本装置的操作回路中未考虑弹簧或气压闭锁接点，我们推荐优先采用开关本身的闭锁回路，若开关不具备闭锁功能，则可加装ST6气压闭锁模块来实现。
另外，装置中具备防跳回路。
端子301～304为两副备用继电器接点。
其中301～302为合后接点，此时电源板跳线JP1跳2-3，不经QDJ。
303～304为重合闸信号接点（不保持）。
此时电源板跳线JP2跳1-2，经QDJ。
端子305～313为遥信量开入节点，均为220V（110V）光耦开入，其公共端为317，该端子应外接220V（110V）信号电源的负端。
端子314为弹簧未储能或气压不足闭锁重合闸开入。
端子315为闭锁重合闸开入。
端子316为装置检修状态开入，当该位投入时表明开关正在检修，此时将屏敝所有的远动功能。
（仅适用于DL/T667-1999规约）
端子305～316均为220V（110V）光耦开入，其公共端为317，该端子应外接220V（110V）信号电源负端。
端子318～319为保护用直流电源，320为装置地。
端子201～205为24V光耦输入，其一端已在内部固定联结光耦24V电源的0V地，202-205为四个脉冲表脉冲开入。
端子206～208为RS232串口1
端子209、210为系统对时总线接口，差分输入。
同时装置内部也可软件对时。
端子211、212为RS485串口2对应于软件设定A口。
端子213、214为RS485串口3对应于软件设定B口。
端子215为装置地
端子101～104为母线电压输入，星形接法。
端子105、106为线路电压输入，额定电压为100V。
端子107～118为电流输入，其中端子107、108为测量CT的A相输入，111、112为测量CT的C相输入，109、110为接地选线用零序CT电流输入，113、114为保护CT的A相输入，115、116为保护CT的B相输入，117、118为保护CT的C相输入。
端子320、AC地应连接在一起，并与变电站地网联接。
开关位置遥信已由内部自动产生，不需再引入遥信开入。
CPU端子下部为光纤接口，用于和光纤网接口。
3.5装置定值整定
3.5.1装置参数整定
序号
名称
范围
备注
1
保护定值区号
0～13
2
装置地址
0～240
3
规约
1：
LFP规约，0：
DL/T667-1999（IEC60870-5-103）规约
4
串口A波特率
0：
4800，1：
9600
2：
19200，3：
38400
5
串口B波特率
6
打印波特率
7
打印方式
0为就地打印；1为网络打印
8
口令
00-99
9
遥信确认时间1
开入1、2遥信确认时间（ms）
10
遥信确认时间2
其余开入量遥信确认时间（ms）
11
CT额定一次值
12
CT额定二次值
13
零序CT额定一次
14
零序CT额定二次
15
PT额定一次值
16
PT额定二次值
17
零序跳闸CT自产
“0”为外加“1”为自产
18
中性点接地方式
“0”为中性点不接地系统“1”为小电阻接地系统
注意：
装置参数同定值一样重要，请务必按实际情况整定
3.5.2装置定值整定
序号
定值名称
定值
整定范围
整定步长
1
Ⅰ段过流
I1zd
0.1In～20In
0.01A
2
Ⅱ段过流
I2zd
0.1In～20In
0.01A
3
Ⅲ段过流
I3zd
0.1In～20In
0.01A
投反时限时范围为0.1～3In
4
过流保护低压闭锁定值
U1zd
2V～100V
0.1V
5
过流加速段定值
Ijszd
0.1In～20In
0.01A
6
过负荷保护定值
Igfhzd
0.1In～3In
0.01A
7
零序Ⅰ段过流段
I01zd
0.1In～20In
0.01A
用外加零序电流时为0.02～15A
8
零序Ⅱ段过流段
I02zd
0.1In～20In
0.01A
用外加零序电流时为0.02～15A
9
零序Ⅲ段过流段
I03zd
0.1In～20In
0.01A
用外加零序电流时为0.02～15A
10
零序过流加速段段
I0jszd
0.1In～20In
0.01A
用外加零序电流时为0.02～15A
11
低周保护低频整定
Flzd
45～50Hz
0.01Hz
12
低周保护低压闭锁
Ulfzd
10～90V
0.01V
13
df/dt闭锁整定
DFzd
0.3～10Hz/s
0.01Hz/s
14
重合闸同期角
DGch
0～90°
1°
15
过流Ⅰ段时间
T1
0～100S
0.01S
16
过流Ⅱ段时间
T2
0～100S
0.01S
17
过流Ⅲ段时间
T3
0～100S
0.01S
投反时限时范围为0～1S
18
过流加速段时间
Tjs
0～100S
0.01S
19
过负荷保护时间
Tgfh
0～100S
0.01S
20
零序过流Ⅰ段时间
T01
0～100S
0.01S
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