范文一:电力系统继电保护课设
电力系统继电保护课设
目 录
第1章 引言 ................................................... - 1 -
1.1 设计题目基础资料 ....................................... - 1 -
1.2 设计内容 ............................................... - 2 -
1.3 设计要求 ............................................... - 2 -
第2章 电力网络短路计算 ........................................ - 2 -
2.1确定电网最大和最小运行方式 ............................... - 2 -
2.2 计算各元件基准电抗标幺值 ............................... - 3 -
2.3 求各点短路电流(最大运行方式) ......................... - 4 -
2.4 最小运行方式下 ......................................... - 5 -
2.5 短路电流计算 ........................................... - 6 -
2.5.1 正向运行短路数据 ................................... - 6 -
2.5.2 反向运行短路数据 ................................... - 7 -
第3章 电力系统继电保护各元件选择 .............................. - 8 -
3.1 50MW汽轮发电机继电保护方式选择 ......................... - 8 -
3.2 20MW电力变压器继电保护方式选择 ......................... - 9 -
3.3 110kV单侧电源双开网络输电线路继电保护方式选择 .......... - 9 -
第4章 输电线路继电保护整定计算 .............................. - 11 -
4.1 三段式方向电流保护 .................................... - 11 -
4.2 三段式距离保护(正向) ................................ - 12 -
4.3 三段式距离保护(反向) ................................ - 13 -
第五章 110kV高压输电线路继电保护装置配置 ..................... - 14 -
5.1 距离保护方框图 ........................................ - 14 -
5.2 重合闸逻辑方框图 ...................................... - 14 -
5.3 主要技术指标 .......................................... - 15 -
5.3.1 整组动作时间 ...................................... - 15 -
5.3.2 启动元件 .......................................... - 15 -
5.3.3 距离保护 .......................................... - 16 -
5.3.4 过流保护 .......................................... - 16 -
5.4 保护配置 .............................................. - 16 - 收获体
会 ....................................................... - 16 - 参考文
献 ....................................................... - 17 -
第1章 引言
1.1 设计题目基础资料
如图1.3所示110kV单电源环形网络:
(1)所有变压器和母线装有纵联差动保护,变压器均为,,d11接线;
(2)发电厂的最大发电容量为(2×25+50),,,最小发电容量为2
×25,,;
(3)网络的正常运行方式为发电厂发电容量最大且闭环运行;
(4)允许的最大故障切除时间为0.85s;
(5)线路AC、BC、AB、CD的最大负荷电流分别为230、150、230和
140,,负荷自起动系数Kss?1.5;
(6)时间阶梯?t,0.5s;
(7)线路正序电抗每公里为0.4Ω;
设计任务:
1)确定保护1、3、5、7(或2、4、6、7)的保护方式,以及它们的动作电流Iop、动作电压
- 1 -
1.2 设计内容
(1)短路电流计算
1)确定电力系统最大运行方式和最小运行方式,计算最大短路电流值和最小短路电流值。
2)确定短路计算点,画出计算电路图。
3)选取基准值,用标幺值计算各元件参数,画出等效电路。化简等效电路,求各短路点的等效电抗。
4)求各短路点的计算电抗。用运算曲线计算各短路点的短路电流,包括次暂态(t=0s)和稳态(t=4s)的短路电流值。
(2)确定电力系统中发电机、变压器和输电线路的保护方案。
1)根据GB50062-1992(规范名称:电力装置的继电保护和自动装置设计规范)选择继电保护的方式。应优先选择最简单的保护,不满足基本要求时再采用较复杂的保护。
2)选择保护方式时,先选择主保护,然后选择后备保护。通过整定计算,检验能否满足灵敏性和速动性的要求。如不满足,允许采用自动重合闸补救。
1.3 设计要求
1)确定保护1、3、5、7(或2、4、6、7)的保护方式,以及它们的动作电流Iop、动作电压Uop、灵敏度Ksen和动作时间top;
2)绘制保护5或保护4的原理接线图和展开接线图;
第2章 电力网络短路计算
2.1确定电网最大和最小运行方式
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画出计算电路,确定短路计算点,计算各点三相对称短路的最大和最小短路电流值。
2.2 计算各元件基准电抗标幺值
最大运行方式计算电路,如图2.1。
图 2.1 最大运行方式计算电路
选SB?100(MVA) 基准电压UB1?6.3(KV) UB2?115(KV) UB3?10.5(KV) ?
发电机:XG?Xd
XG1?XG2?0.132?''SB SNG100?0.4488 .85
XG3?0.129?100?0.2193 .85
?变压器: XT?
XT1?XT2?
XT3
XT6
XT8UK%SB? 100SN10100??0.3175 10031.510100???0.1667XT4?XT5?10?100?0.5
100601002010100?XT7???0.3175 10031.510100???0.4 10025
- 3 -
?线路:Xl?X1lB?X1l?SB 2UB
100?0.2722 1152
100100Xl2?0.4?60??0.1815X?0.4?40??0.121 l322115115X1?0.4(?/KM) Xl1?0.4?90?
2100UBXl4?0.4?25??0.0756 ZB? 1152SB
2.3 求各点短路电流(最大运行方式) ?求K1点
?1点等效电路图,如图2.2。
图 2.2 ?1点等效电路图
S??1?2?SN25?2??58.82(MVA) cos?0.05
I??1?S?58.82??5.39(KA) 3UB1?6.3
XK1?0.?0.2244 查汽轮发电机运算曲线,求Xjs?It??It?It??I? Xjs?Xk1?S?N58.82?0.2244??0.132 SB100
查t=0时 It*?0?8.3 It?It??I??8.3?5.39?44.737(KA) t=4s
It*?4?3.25 It?It??I??3.25?5.39?17.5175(KA) ? K2点
- 4 -
?2点等效电路图,如图2.3。
图 2.3 ?2点等效电路图
S?2?
2550
?2??117.65(MVA)0.850.85
XK2?(XG1//XG1?XT1//XT2)//(XG3?XT3)?(0.2244?0.1586)//(0.2193?0.1667)?0.
1922
Xjs2?XK2?
S?2117.65
?0.1922??0.2261 SB100
最大运行方式下短路数据,如表2.1。
表 2.1 最大运行方式下短路数据
2.4 最小运行方式下
最小运行方式计算电路,如图2.4。
图 2.4 最小运行方式计算电路
- 5 -
最小运行方式下短路数据,如表2.2。
表 2.2 最小运行方式下短路数据
2.5 短路电流计算
2.5.1 正向运行短路数据
正向运行短路数据,如表2.3
- 6 -
表 2.3 正向运行短路数据
2.5.2 反向运行短路数据
反向运行短路数据, 如表2.4。
- 7 -
第3章 电力系统继电保护各元件选择
3.1 50MW汽轮发电机继电保护方式选择
发电机是电力系统的核心元件,要保护发电机的安全、可靠运行,就必须装设完善的继电保护装置。同步发电机应装设下列保护:
? 纵联差动保护。纵联差动保护作为发电机定子绕组及其引出线相间短路的主保护。 ? 定子绕组匝间短路保护。定子绕组为星形连接,每相有两个并联分支且中性点有分支引出线端子的发电机,应装设单机电气式横差保护。50MW以上的发电机,当定子绕组为星形连接,中性点只有三个引出端时,应装设专用匝间短路保护装置(如BFZ-1型和BFZ-2型)。
? 定子接地保护。与母线直接相连接的发电机,当单相接地故障电流(不考虑消弧线圈的补偿作用)大于表1.1中的元件允许电流值时,应装设有选择性的接地保护装置。
表 1.1 发电机选择
100MW以下发电机应装设保护区不小于90%的定子接地保护,保护装置带时限动作与信号。
为了检查发电机与系统并联前有无接地故障及发电机定子绕组与发电机电压回路的绝缘状态,应在发电机机端装设测量零序电压的电压表。
? 机间短路的后备保护。对于1~50MW的发电机,宜装设复合电压启动的过电流保护。电流元件的动作电流可取1.3~1.4倍额定电流,低电压元件的动作电压对汽轮发电机可取0.6~0.7倍额定电压,负载电压取0.06~0.12倍额定电压。
发电机相间短路的后备保护宜带两段时限,以短时限动作于母线断路
器或母线分段断路器跳闸,以缩小故障影响范围,以较长时限动作于跳开发电机。
?定子绕组过负荷保护。定子绕组非直接冷却的发电机应装设定时限过负荷保护。保护装置接一相电流,带时限动作于信号。电子绕组非直接冷却且负荷能力较低(60s内不大于1.5倍额定电流)的发电机的过负荷保护由定时限和反时限两部分组成。定时限部分动作电流发电机长期允许的负荷电流下可靠返回条件整定,动作于信号且可减少出力;反时限部分动作特性按发电机定子绕组的过负荷能力确定,动作于解列。
? 失磁保护。100MW以下及不允许失磁运行的发电机以及根据电力保护系统稳定条件不允许异步运行的发电机,当采用直流励磁机时,在自动灭磁开关断开后应联动断开发电机断路器;当采用半导体励磁系统时,则应装设专用的失磁保护。对于100MW以下但对电力系统有重大影响的发电机应装设专用的失磁励磁保护。
失磁保护由阻抗元件、母线低电压元件和闭锁元件组成。阻抗元件用于检测出失磁故障;母线低电压元件用于检测母线电压,保护系统元件;闭锁元件用于保证保护装置在外部短路、系统故障、自同步及电压回路断线时不误动作。
对汽轮发电机,失磁后母线电压低于允许值,带时限动作于跳闸;当母线电压未低于允许值时,带时限动作于信号,同时动作于切换励磁回路和自动减少出力。 - 8 -
3.2 20MW电力变压器继电保护方式选择
?气体保护。对于0.8MWA及以上的油浸式变压器和0.4MVA及以上
的车间内油浸式变压器,均应安装气体保护。当油箱内故障产生瓦斯或油面下降时,应延时动作于信号;当产生大量瓦斯气体时,应动作断开变压器各侧断路器。
?电流速断保护。对于6.3MVA及以下厂用工作变压器和并列运行的变压器,以及10MVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器,当后备时限大于0.5s时应装设电流速断保护。 ?差动保护。对于6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器,以及100MVA及以上厂用变压器和单独运行的变压器,应装设纵联差动保护(简称纵差保护)。对高电压侧电压为330kV及以上的变压器,可装设双重纵差保护。纵差保护应能躲过励磁涌流和外部产生的不平衡电流,应在变压器过励磁时不误动。差动保护范围应包括变压器绕组,套管及其引出线。
电力变压器的后备保护。
? 对降压变压器宜用过电流保护,当灵敏度系数不满足要求时应采用复合电压启动的过电流保护;对63MVA以下的升压变压器和系统联络变压器宜采用复合电压启动的过电流保护,当灵敏度系数不满足要求时应采用阻抗保护;对63MVA以上的升压变压器宜采用负序电流和单相式低电压启动的过电流保护,当灵敏度系数不满足要求时应采用阻抗保护。各种后备保护均带时限作用于相应断路器跳闸。
?根据变压器的形式及其接线方式不同,相间短路的后备保护装置如下;
a. 双绕组变压器,后备保护装在主电源侧,根据主接线情况,保护可带一段或两段时限,以较短时限跳开母联或分段断路器,以较长时限断开
变压器各侧的断路器。
b. 三绕组变压器和自耦变压器,后备保护要分别装在主电源侧和主负载侧。主电源侧的保护带两段时限,以较短的时限断开为装保护侧的断路器。主负荷侧的保护动作于本侧断路器。当上述方式不符合灵敏度系数要求时,可在各侧装设后备保护。各侧保护应根据选择性要求考虑加装方向元件。
c. 0.4MVA及以上的变压器应装设过负荷保护,对自耦变压器和多绕组变压器,保护装设应能反映公共绕组及各侧绕组的过负荷情况。过负荷保护采用单相式,带时限动作于信号。必要时过负荷保护也可动作于跳闸或切除负荷。
3.3 110kV单侧电源双开网络输电线路继电保护方式选择
相间短路保护按下列原则配置:
(1)保护的电流回路的电流互感器采用不完全星型接线,各线路保护用电流互感器均装设在A、C两相上,以保证在大多数两点接地情况下只切除一个故障接地点。
(2)采用后备保护方式。
(3)线路上发生短路时,如厂用电或重要用户的母线电压低于50,,60,的额定电压时,应快速切除故障,以保证非故障部分的电动机能继续运行。
在多电源的单回线路上,可装设两段或三段式电流、电压保护,必要时保护装设方向元件,如不能满足选择性、灵活性或速动性时,可采用距离保护。
对于环形电网,为简化保护可以在故障时先将网络自动解环,带故障消失后,再自动恢复。
对于单侧电源的辐射形线路,可装设定时限或反时限过流保护,对于带电抗器的线路,如断路器不是按电抗器前短路来选择的,由于断路器遮断容量的限制,不应装设电流速断保护,而应由母线保护切除电抗器前的故障。对接于发电厂母线的不带电抗器的直配线, - 9 -
应装设电流速断保护,其保护范围应保证切除所有使该母线残余电压低于50,,60,额定电压的短路故障,必要时电流速断无选择性动作,而后用自动重合闸补救。
继电保护整定计算一般包括动作值的整定、灵敏系数校验和动作时限整定。
- 10 -
第4章 输电线路继电保护整定计算
4.1 三段式方向电流保护
三段式电流保护电路图,如图4.1。
图 4.1 三段式电流保护电路图
3)3)3)3)已知I(
ka(kA) I(
ka(KA) I(
kb(KA) I(
kb(KA) .max?1.359.min?1.134.max?0.886.min?1.0633
Xs.maxU22 ?0.83?B?0.1922?100?25.42SB
II第I段: Iop(KA).1?Krel?Ika.max?1.3?1.359?1.767
I t3?0(S) 保护范围:Xl.min?(3Iph?1?Xs.max)?6.58 2Iop.3
m?xmin?0.183?18.3%?15%x1?l
IIIIII第II段:I?
op.1?Krel?Iop.1?Krel(Krel?Kb.max)?1.267(KA)
IIt3?0.5S
KII
sen3?3I?KA??I.min?0.775?1.5不合格2Iop.1
III
op.1第III段:I
IIIt3?2SKIII?K?relSS?IL.max?402.35(A)Kre
3?3K?A.min??III?2.4?1.5合格2Iop.1 灵敏度检验:(1)近后备:K
(2)远后备:KIII
senIIIsen3?K?B.min??III?2.3?1.2合格2Iop.1
- 11 -
通过上述计算可知,不宜安装三段式电流保护,故可虑应用三段式距
离保护。
4.2 三段式距离保护(正向)
三段式距离保护正向电路图,如图4.2。
图 4.2 三段式距离保护电路图
II第I段:IOP.B?Krel?ZAB?13.6(?)
It1?0(S)
保护范围85%
IIIII第II段:Iop.3?Krel(ZAB?Krel?ZBC)?29.12(?)
IIt1?0.5(S)
灵敏度校验:KII
sen?IIZop.1
ZAB?1.82?1.3合格
第III段:ZL.min?
IIIop.3?0.9?Uav/3?259.82IL.max ZL.max?132.36(?)KIIIKKcos(???)relSSremL
cos?L?0.8
?L?370
灵敏度校验
近后备:K
远后备:KIIIsenIIIZop.1??ZAB?8.27?1.5合格IIIZop.1III
senZAB?Kb.max?ZBC?3.309?1.2合格
IIIII保护时限:t1?t1?2?t?1.5(S)
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4.3 三段式距离保护(反向)
三段式距离保护反向电路图,如图4.3。
图 4.3 三段式距离保护电路图
II第I段:IOP.3?Krel?ZBA?13.6(?)
It1?0(S)
保护范围85%
IIIII第II段:IOP?K(Z?K.3relABrel?ZAC)?37.28(?)IIt1?0.5(S)
II灵敏度校验:Ksen?IIIop.1
ZAB?2.33?1.3合格
第III段:ZL.min?
IIII
OP.30.9?UAV/?259.82IL.max ZL.min?III?132.36(?)KrelKSSKrecos(?m??L)
cos?L?0.8
?L?370
灵敏度校验
III近后备:Ksen?IIIZop.1
ZAB?8.27?1.5合格
IIIZop.1III远后备:Ksen?ZAB?Kb.max?ZAC?2.55?1.2合格
III保护时限:t1?2(S)
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第五章 110kV高压输电线路继电保护装置配置
5.1 距离保护方框图
距离保护方框图,如图5.1。
图 5.1 距离保护方框图
1.保护启动时,如果按躲过最大负荷电流整定的震荡闭锁过流元件尚未动作或动作不到10ms,则开放震荡闭锁160ms,另外不对称故障开放元件、对称故障开放元件任一元件开放则开放震荡闭锁:用户可选择“投震
荡闭锁”去闭锁1、2段距离保护,否则距离保护1、2段不经震荡闭锁而直接开放。
2.合闸于故障线路时加速跳闸可由二种方式:一是受震闭控制的2段距离继电器在合闸过程中加速跳闸,二是在合闸时,还可选择“投重合加速2段距离”、“投重合加速3段距离”、由不经震荡闭锁的2段或3段距离继电器加速跳闸。手和时总是加速3段距离。
5.2 重合闸逻辑方框图
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重合闸逻辑方框图,如图5.2。
图5.2 重合闸逻辑方框图
1.本装置重合闸为三相一次重合闸方式。
2.三相电流全部消失时跳闸固定动作。
3.重合闸退出,则整定值中重合闸投入控制字置“0”。
4.重合闸充电在正常运行时进行,重合闸投入、无TWJ、无控制回路断线、无,,断线或虽有,,断线但控制字“,,断线闭锁重合闸”置“0”经10s后充电完成。
5.重合闸由独立的重合闸启动元件来启动。当保护跳闸后或开关偷跳均可启动重合闸。
6.重合闸条件满足后,经整定的重合闸延时,发重合闸脉冲150ms。
5.3 主要技术指标
5.3.1 整组动作时间
差动保护全线路跳闸时间:<25ms(差流>1.5倍差动电流高定值距
离保护1段:<30ms)
5.3.2 启动元件
电流变化量启动元件,整定范围0.1In—0.5In
过流IV启动元件,整定范围0.1In—0.5In
负序过流启动元件,整定范围0.1In—0.5In
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5.3.3 距离保护
整定范围:0.01—25?(In=5A) 0.05—125?(In=1A)
距离元件定值误差:<5,
精确工作电压:<0.25V
最小精确工作电流:0.1In
最小精确工作电流:30In
跳闸时间10s
5.3.4 过流保护
整定范围:0.1In—20In
过流元件定值误差:<5,
过流跳闸延时时间:0—10s
5.4 保护配置
保护配置,如图5.3。
图 5.3 保护配置
收获体会
忙碌而充实的课程设计结束了。在这段的时间里,通过课程设计,我
对所学的电力系统分析和继电保护的理论知识和实践,有了系统而科学的巩固;对以前有些疑惑的地方有种恍然大悟的感觉;对一些 - 16 -
基本概念、理论有了更深一层的理解。在整个设计过程中更是学到了许多平时学不到的知识,自己各方面的工作能力也得到了提升。
在此我要特别感谢刘学军老师,在设计过程中,他对我们进行了悉心的指导,每当我遇到难以解决的问题时,他都能够不厌其烦地进行讲解。他对我们的要求也是十分严格的,对设计中存在的不足之处,严肃地对我们提出了批评。从刘老师身上我学到了很多东西,他那严谨治学、诲人不倦的为人师表的风范给我留下了深刻的印象。另外还得感谢所有提供帮助的老师和同学,为我能够顺利的完成课程设计提供了莫大的帮助。
参考文献
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- 17 - —205. 2013.150
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电力出版社,2003.123—125.
[3]范锡普.发电厂电气部分[M].北京:水利电力出版社,1987. 14-19
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[7]雍静主编.供配电系统[M].北京:机械工业出版社,2004.56—68.
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[9]刘健,邓永辉.配电自动化系统[M].北京:中国水利水电出版社,1998.23-29.
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[14]刘学军.电力系统继电保护[M].北京:机械工业出版社, 2011.150—205.
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范文二:电力系统继电保护课设
辽 宁 工 业 大 学
电力系统继电保护课程设计(论文)
题目: 输电线路电流电压保护设计(10)
院(系):
专业班级:
学 号:
学生姓名:
指导教师:
起止时间:
本科生课程设计(论文)
课程设计(论文)任务及评语 院(系):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(论输电线路电流电压保护设计(10) 文)题目
系统接线图如图:
A GB 9 8
L1 1
C D E G 7 6 3 2 1 2 L 2
G系统接线图 L5 4 3 3
课 程
设课程设计的内容及技术参数参见下表
计
)设计技术参数 工作量 论1.确定保护3在最大、最小运行方式 E,115/3kV,X,18,,,G1文下的等值电抗。 X,14,,X,14,, )G2G3
任2.进行C母线、D母线、E母线相间L1=L2=60km,L3=50km, 务 短路的最大、最小短路电流的计算。 LB-C=30km,LC-D=30km,
3.整定保护1、2、3的电流速断保护LD-E=20km,线路阻抗0.4/km, ,
I,,,定值,并计算各自的最小保护范围。 K,K,1.2K,1.15,, relrelrel4.整定保护2、3的限时电流速断保最大负荷电流IB-C.Lmax=300A,
护定值,并校验灵敏度。 IC-D.Lmax=205A,
5.整定保护1、2、3的过电流保护定ID-E.Lmax=100A,
值,假定母线E过电流保护动作时限电动机自启动系数Kss=1.5,电流
为0.5s,确定保护1、2、3过电流保继电器返回系数Kre=0.85。
护的动作时限,校验保护1作近后备,最大运行方式:三台发电机及线路
保护2、3作远后备的灵敏度。 L1、L2、L3同时投入运行;最小运6(绘制三段式电流保护原理接线图。行方式:G2、L2退出运行。 并分析动作过程。
7、采用MATLAB建立系统模型进行仿
真分析。
本科生课程设计(论文)
续表
第一天:收集资料,确定设计方案。
第二天:等值电抗计算、短路电流计算。
第三天:电流I段整定计算及灵敏度校验。
第四天:电流II段整定计算及灵敏度校验。
第五天:电流III段整定计算及灵敏度校验。 进
度第六天:绘制保护原理图。
计
划第七、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
平时: 论文质量: 答辩: 成
绩
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
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本科生课程设计(论文)
摘 要
一个继电保护装置的好坏,主要是从它的选择性,灵敏度,动作速度和可靠性等方面衡量的。电流电压保护在单电源辐射网中一般有很好的选择性。电流保护第I段主要靠动作电流值来区分被保护范围内部和外部短路而具有选择性。而电流保护第II段和第III段则由动作电流和动作时间二则结合才能保证其选择性,缺一不可。但在多电源或单电源环网等复杂网络中这种保护可能无法保证其选择性。
为了实现保护之间的配合和保护的选择性,在一些保护中一般需要增加延时元件等逻辑元件才能形成一个完整的保护方案。他们的关键在于如何选择保护的整定值,以及如何设计保护中各个元件间的逻辑关系。
针对输电线路方向保护进行继电保护设计,三段式电流电压保护或距离、零序、功率方向保护)方法,确定出最大、最小运行方式下的等值电抗。进行了?接地)短路的最大、最小短路电流的计算。进行了保护1、2、3的)保护整定值计算,并计算了各自的最小保护范围。进行了保护2、3的(限时电流速断)保护定值计算,并校验了灵敏度。进行了保护1、2、3的过电流保护定值计算,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。绘制了(三段式电流)保护原理接线图。并分析了动作过程。采用MATLAB建立系统模型进行仿真分析。
关键词:电力系统;继电保护;输电线路电流电压保护;整定计算
。
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本科生课程设计(论文)
目 录
第1章 绪论 ............................................................ 4 第2章 输电线路电流保护整定计算 ........................................ 5 2.1保护3在两种运行方式下的等值电抗 .................................... 5 2.2 C母线、D母线、E母线相间短路最大、最小短路电流计算。 ............... 6 2.3 整定保护1,2,3的电流速断保护定值 ................................. 6 2.4 整定保护2,3的限时电流速断保护定值 ................................. 8 2.5 整定保护1,2,3的过电流保护定值 ..................................... 8 第3章 电流保护原理图的绘制与动作过程分析 ............................. 10 3.1动作过程 ........................................................... 12 第4章 MATLAB建模仿真分析 ............................................. 13 第5章 课程设计总结 ................................................... 14 参考文献 .............................................................. 15
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本科生课程设计(论文)
第1章 绪论
电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源,电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。电力系统由各种电气元件组成。电气元件泛指电力系统中的各种在电气上可独立看待的电气设备、线路、器具等。由于自然环境、制造质量、运行维护水平等诸多方面的原因,电力系统的各种元件在运行中不可能一直保持正常状态。因此,需要有专门的技术为电力系统建立一个安全保障体系,其中最重要是专门技术之一就是继电保护技术。电力系统继电保护的基本作用是,在全系统范围内,按指定分区实时地检测各种保障和不正常运行状态,快速及时地采取故障隔离或告警等措施,以求最大限度地维持系统的稳定、保持供电的连续性、保障人身的安全、防止或减轻设备的损坏。
微机保护经过近20年的应用、研究和发展,已经在电力系统中取得了巨大的成功,并积累了丰富的运行经验,产生了显着的经济效益,大大提高了电力系统运行管理水平。近年来,随着计算机技术的飞速发展以及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用,新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中,以期取得更好的效果,从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展,其未来趋势向计算机化,网络化,智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展。继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围,还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据,各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作,实现微机保护装置的网络化。这样,继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多,对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确,大大提高保护性能和可靠性。
我国电力系统继电保护技术的发展经历了4个阶段。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步,继电保护技术面临着进一步发展的趋势。其发展将出现原理突破和应用革命,由数字时代跨入信息化时代,发展到一个新的水平。这对继电保护工作者提出了艰巨的任务,也开辟了活动的广阔天地。
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本科生课程设计(论文)
第2章 输电线路电流保护整定计算 2.1保护3在两种运行方式下的等值电抗
各线路阻抗: X=XL=0.4*60=24 ,L111
X=XL=0.4*60=24 ,L212
X=XL=0.4*50=20 ,L313
X=XL=0.4*30=12 ,BC1B-C
X=XL=0.4*30=12,CD1C-D
X=XL=0.4*20=8 ,DE1D-E
保护3在最大运行方式下的等值电抗
图2.1 最大运行方式接线图
X=[(X//X)+(X//X)]//( X+X) G1G2L1L2G3L33min
=[(18//14)+(24//24)]//(14+20)
=12.54 ,
保护3在最小运行方式下的等值电抗
图2.2最小运行方式接线图
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X== (18,24)//(14,20),18.79,(X,X)//(X,X)3maxG1L1G3L3
2.2 C母线、D母线、E母线相间短路最大、最小短路电流的计算
(1)C母线相同短路的最大短路电流的计算
E115/3, I,,,2.71KAcminX,X12.54,123minBC
C母线相间短路的最小短路电流的计算
E33115/3, I,,,,,1.87KAcmax2X,X218.79,123maxBC
(2)D母线相间短路的最大短路电流的计算
E115/3, I,,,1.82KADmaxX,X,X12.54,12,123minBCCD
D母线相间短路的最小短路电流的计算
E33115/3, I,,,,,1.34KADmin2X,X,X218.79,12,123minBCCD
(3)E母线相同短路的最大短路电流的计算
E115/3, I,,,1.49KAEmaxX,X,X,X12.54,12,12,83minBCCDDE
E母线相同短路的最小短路电流的计算
E33115/3, I,,,,,1.13KAEmin2X,X,X,X218.79,12,12,83maxBCCDDE
2.3 整定保护1,2,3的电流速断保护定值
(1)整定保护1的无时限电流速断保护
保护1的无时限电流速断保护第一段的动作电流应躲过本线路的末端的最
(3)I,I,1.49KA大短路电流 即 KE**Emax
II(3)I,KI,1.2,1.49,1.79KAoprelkE1max
故保护1的I段最小的保护范围
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E13, l,[,,(X,X)//(X,X),X,X]1minG1L1G3L3BCCDIx2I1op1
13115/3[,,(42//34),12,12] = 0.421.79
=19.41km
t,0S1op
(2)整定保护2的无时限电流速断保护
保护2的无时限电流速断保护第一段的动作电流应躲过本线路的末端的最
(3)I,I,1.82KA大短路电流 即 KD**EDmax
II(3)I,KI,1.2,1.82,2.18KArelkDmaxOP2 故保护2的I段最小的保护范围
E13, l,[,,(X,X)//(X,X),X] 2minG1L1G3L3BCIx2I1op1
13115/3[,,(42//46)] = 0.421.79
=25.43km
I t,0SOP1
(3)整定保护3的无时限电流速断保护
保护3的无时限电流速断保护第一段的动作电流应躲过本线路的末端的最
(3)I,I,2.71KA大短路电流 即 KC**ECmax
II(3)I,KI,1.2,2.71,3.25KAOPrelkC3max
故保护3的I段最小的保护范围
E13,l,[,,(X,X)//(X,X)] 3minG1L1G3L3Ix2I1op1
13115/3[,,(42//34)] = 0.421.79
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本科生课程设计(论文)
=33.33km
I1t,0S op
2.4 整定保护2,3的限时电流速断保护定值
(1)保护2的限时电流速断保护定值
保护2的?段动作电流应与相邻线DE电流保护I段配合,即
??I I,KI/Kop2re1op1bmin
I 而相邻线DE电流保护第I段的动作电流应躲过线路DE末最大短路电流 I1op
K,1整定分支系数最小值为 bmin
??I 所以 I,KI/K,1.15,1.79,2.059KAop2re1op1bmin
该处电流保护?段的 灵敏度为
I1.34IIminD K ,,,0.65,1.42senII2.059I2op
故不满足灵敏度的要求。 (2)保护3的限时电流速断保护定值
保护3的?段动作电流应与相邻线CD电流保护I段配合,即
??I I,KI/K,1.15,2.18,2.507KAop3re1op2bmin
I 而相邻线DE电流保护第I段的动作电流应躲过线路CD末最大短路电流整I1op
定
K,1 分支系数最小植为 bmin
??I 所以 I,KI/K,1.15,2.18,2.507KAop3re1op2bmin
该处电流保护?段的 灵敏度为
I1.87IIminCK ,,,0.75,1.42senII2.507I3op
故不满足灵敏度的要求。
2.5 整定保护1,2,3的过电流保护定值 (1)整定保护1的过电流保护定值
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本科生课程设计(论文)
IIIIIIK,KK,K1.15,1.5IIIrelSSrelSS I,,I,I,,100,202.94Aop1LmaxD,E,LmaxKK0.85rere下面进行灵敏度校验
I1.13IIIKEmin5.57>1.3 K,,,sen1III0.203Iop1
满足灵敏度要求。
(2)整定保护2的过电流保护定值
IIIIIIK,KK,K1.15,1.5IIIrelSSrelSS I,,I,I,,205,416.03Aop2C,D.LmaxC,D,LmaxKK0.85rere下面进行灵敏度校验
I1.13IIIminKE K ,,,2.72,1.22senIII0.416I2op
所以满足灵敏度要求。
(3)整定保护3的过电流保护定值
IIIIIIK,KK,K1.15,1.5IIIrelSSrelSS I,,I,I,,300,609Aop3B,C.LmaxB,C,LmaxKK0.85rere下面进行灵敏度校验
I1.34IIIminKD K ,,,2.2,1.23senIII0.609I3op
所以满足灵敏度要求。
III1t,0.5S op
IIIt,1.5S OP2
IIIt,2.5S OP3
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本科生课程设计(论文) 第3章 电流保护原理图的绘制与动作过程分析
图3.1 原理接线图
TAa 1KA 2KA 3KA 1KW A相 交
流 Tab 4KA 5KA 6KA 2KW 回 B相
路 TAc 3KW 9KA 7KA 8KA C相
图3.2 交流回路电路图
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本科生课程设计(论文)
+WC -WC 控制母线
熔断器
KM 1KA 1KW 1段 4KA 2KW
7KA 3KW 1KT 2段 2KA 1KW
5KA 2KW
8KA 3KW 3段 2KT
3KA 1KW
6KA 2KW
9KA 3KW
1KS KM
跳闸回路 2KS 1KT
3KS TQ 2KT QF1
图3.3直流回路电路图
图3.4信号回路
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本科生课程设计(论文) 3.1动作过程
同一线路断路器处由电流保护的?、?、?段互相配合共同保护。不仅同一断路器处各段电流保护和动作时间和灵敏度有相互配合的关系,而且相邻线路保护之间的动作电流和动作时间也有相互配合的关系。如在某线路的第?电流保护内发生故障时,故障点既在本线路电流保护的第?、?、?段保护范围内,也在相邻的前一线路电流保护的?、?段保护范围内,但这时由故障线路的电流保护?段动作切除故障,而不是由其他电流保护动作切除故障。这是因为故障线路的电流保护?、?、?段的动作时间之间相比较。第?段的动作延时为零,即最小,而相邻的前一非故障线路电流保护第?、?段的动作时间与故障线电流保护第?段动作时间想比较,也比故障线第?段动作时间大的缘故,其中1KA、2KA、KM、1KS构成第?段瞬时电流速断;3KA、4KA、1KT、2KS构成第?段限时电流速断;5KA、6KA、2KT、3KS构成第?段定时限过电流保护。三段保护均作用于一个公共的跳闸线圈,任何一段保护动作均发出跳闸信号,使断路器跳闸。
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本科生课程设计(论文)
第4章 MATLAB建模仿真分析
图4.1 建模仿真图
图4.2 仿真波形图
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本科生课程设计(论文)
第5章 课程设计总结
电力系统的输电线路因各种原因可能会发生相间或相地短路故障,因此必须有相应的保护装置来反映这些故障,并控制故障线路的断路器,使其跳闸以其切除故障.输电线路电流电压保护是根据输、配线上发生相间短路时线路电流增加而母线电压下降的特征而设计的一种保护。为了实现保护之间的配合和保护的选择性,在这些保护中一般通过增加延时原件等形成一个完整的保护方案。电流电压保护的关键在于如何选择保护的整定值,以及如何设计保护中各个元件间的逻辑关系。我采用的是电流三段式保护,第?段为无时限的电流速段保护,第?段是带时限电流速段保护,第?段为定时限电流速段。其中电流?段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由电流保护?段来可靠切除。这样,线路上的电流保护第?段和第?段共同构成整个被保护线路的主保护,它能以尽可能快的速度,可靠并有选择性地切除本线路上任一处,包括被保护线路末端的相间短路故障。由于电流?段的动作值只考虑在最大负荷电路情况下保护不动作和保护能可靠返回的情况,而电流?段和电流?段的动作电流必须躲过某一个短路电流,因此,电流保护?段的动作电流通常比电流保护第?段和第?段的动作电流小得多,其灵敏度比电流保护第?、?段更高。所以通过电流段式保护可以保证整个输电线路安全稳定运行。
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本科生课程设计(论文)
参考文献
[1] 尹项根 主编《电力系统继电保护原理与应用》华中科技大学出版社2001年 [2] 赵晶 主编《Prote199高级应用》 人民邮电出版社,2000:18-25 [3] 何仰赞等 编著 《电力系统分析》 武汉:华中理科技学出版社,2002.3 [4] 许振亚 编著《电力系统继电保护》北京:中国电力出版社,1996.5 [5] 许建安 编著 《电力系统微机继电保护》中国水利水电出版社2003.6 [6] 于海生 编著 《微型计算机控制技术》 清华大学出版社2003.4 [7] 王士政主编 《电网调度自动化与配网自动化技术》中国水利水电出版社2007.3 [8] 梅丽凤等编著《单片机原理及接口技术》清华大学出版社2009.7
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范文三:电力系统继电保护课设
本科课程设计
课程名称:电力系统继电保护原理 设计题目:
院 (部) :
专 业:
班 级:
姓 名:
学 号:
成 绩:______________________________ 指导教师:
日 期:
课程设计成绩的考核
摘 要
本课程设计研究的是 220kV 输电线路继电保护。通过本次设计掌握 和巩固电力系统继电保护的相关专业理论知识,熟悉电力系统继电保护 的设计步骤和设计技能,根据技术规范,选择和论证继电保护的配置选 型的正确性并培养自己在实践工程中的应用能力、创新能力和独立工作 能力。
目 录
第 1章 绪论 ............................................... 5 1.1继电保护的概念及任务 ................................... 5 1.2对电力系统继电保护的基本要求 ............................ 5 1.3继电保护的构成 . ......................................... 8 1.4继电保护的发展过程 ...................................... 8第 2章 220kV输电线路保护 .................................. 9 2.1纵联保护概述 . ........................................... 9 2.1.1全线速动保护与双端测量原则 .......................... 9 2.1.2纵联保护分类 ....................................... 12 2.1.3纵联保护通道 ....................................... 13 2.2分相电流差动纵联保护 ................................... 15 2.2.1导引线保护 ......................................... 15 2.2.2光纤分相电流差动保护 ............................... 16 第 3章 220kV输电线路高频保护动作分析 ..................... 18 3.1高频保护动作分析 ....................................... 18 总结与体会 ................................................ 19致 谢 .................................................... 20参考文献 .................................................. 21
第 1章 绪论
1.1 继电保护的概念及任务
电力系统继电保护泛指继电保护技术和由各种继电保护装置构成的 继电保护系统。继电保护装置就是指能反应电力系统中电气元件发生故 障或不正常运行状态, 并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。 继电保护的基本任务是:
(1) 切除故元件 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系 统中切除,使故障元件免于继续遭到破坏,保证其他无故障部分迅速恢 复正常运行。
(2) 反映不正常运行状态 反映电气元件的不正常工作状态,并 根据运行维护的条件而动作,发出信号或跳闸,此时一般不要求迅速动 作,而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时,以免不 必要的动作和由于干扰而引起的误动作。
1.2对电力系统继电保护的基本要求
动作于跳闸的继电保护,在技术上一般应满足四个基本要求,即选 择性、速动性、灵敏性和可靠性。
选择性:
选择性是指电力系统发生故障时,应由距故障点最近的保护装置动 作,仅将故障元件从电力系统中切除,使停电范围尽量缩小, 以保证系
统中的无故障部分仍能继续安全运行。
图 2-1 保护选择性说明图
例如:
当 d 1短路时,保护 1、 2动??跳 1DL 、 2DL ,有选择性
当 d 2短路时,保护 5、 6动??跳 5DL 、 6DL ,有选择性
当 d 3短路时,保护 7、 8动??跳 7DL 、 8DL ,有选择性
若保护 7拒动或 7DL 拒动,保护 5动作??跳 5DL ,有选择性
若保护 7和 7DL 正确动作于跳闸,保护 5动作跳 5DL ,则越级跳闸, 没有选择性
小结:选择性就是故障点在区内就动作,区外不动作。当主保护未 动作时,由近后备或远后备切除故障,使停电面积最小。因远后备保护 比较完善(对保护装置 DL 、二次回路和直流电源等故障所引起的拒绝动 作均起后备作用)且实现简单、经济,应优先采用。
速动性:
快速地切除故障可以提高电力系统并联运行的稳定性,减少用户在 电压降低情况下工作的时间,以及缩小故障元件的损坏程度。因此,在 发生故障时,应力求保护装置能迅速动作切除故障。
故障切除的总时间等于保护装置和短路器动作时间之和。一般的快 速保护的动作时间为 0.02~0.04s ,最快的可达 0.01~0.02s ;一般的断 路器的动作时间为 0.06~
0.15s ,最快的可达 0.02~0.04s 。
灵敏性:
指在规定的保护范围内,对故障情况的反应能力。满足灵敏性要求 的保护装置应在区内故障时,不论短路点的位置与短路的类型如何,都 能灵敏地正确地反应出来。 通常, 灵敏性用灵敏系数来衡量, 并表示为 1m K 。 对反应于数值上升而动作的过量保护(如电流保护)
1m K = 保护的动作参数
故障参数的最小值 保护区内金属性短路时 对反应于数值下降而动作的欠量保护(如低电压保护)
1m K = 故障参数的最大计算值
保护区内金属性短路时 保护的动作参数 其中故障参数的最小、最大计算值是根据实际可能的最不利运行方 式、故障类型和短路点来计算的。在规程中,对各类保护的灵敏系数 1m K 的要求都做了具体规定。
可靠性:
保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应 该动作的故障时,它不应拒绝动作,而在任何其他该保护装置不应该动 作时的情况下,则不应该误动作。
以上四个基本要求不仅要牢牢记住,而且要理解它们的内涵,其中 可靠性是最重要的 ,选择性是关键,灵敏性必须足够,速动性则应达到 必要的程度。我们所有的继电保护装置都是围绕这四个要求做文章,当 然不同的保护,对这些要求的侧重点是不一样的,有的侧重于选择性, 有的侧重于速动性,有时候为了保证主要的属性可能会牺牲一些其他的 属性。这些我们在以后讲到具体的保护时会提到。
1.3继电保护的构成
继电保护装置可视为由测量部分、逻辑部分和执行部分等组成。 (1)测量部分
测量部分是测量从被保护对象输入的有关电气量,并与已给定的整 定值进行比较,根据比较的结果,判断保护是否应该启动的部件。 (2)逻辑部分
逻辑部分是根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、 出现的顺序或它们的组合,使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑关 系工作,最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号,并将有关命令传 给执行部分的部件。
(3)执行部分
执行部分是根据逻辑部分传送的信号,最后完成保护装置所担负的 对外操作的任务的部件。如检测到故障时,发出动作信号驱动断路器跳 闸;在不正常运行时发出告警信号;在正常运行时,不产生动作信号。 1.4继电保护的发展过程
继电保护技术是随着电力系统的发展以及技术水平的进步而发展起 来的,最早的熔断器就是最简单的过电流保护,以后经历了机电型、整 流型、晶体管型、集成电路型、微机型五个阶段,而现在微机型的继电 保护又进入第三代和第四代。
第 2章 220kV 输电线路保护
220kV 电网作为主要的输电网络, 其线路联系密切, 如果故障切除慢 会影响到系统的稳定。因此 220kV 线路保护应按“加强主保护、简化后 被保护” 的基本原则配置和整定。 220kV 线路的后备保护采用近后备方式, 两套全线速动保护可以互为近后备保护。 一般情况下, 220kV 线路应装设 两套全线速动保护,在旁路断路器代线路断路器运行时,至少应保留一 套全线速动保护运行。
2.1纵联保护概述
线路的纵联保护是指反应线路两侧电量的保护,它可以实现全线路 速动。而普通的反应线路一侧电量的保护不能做到全线速动。纵联差动 是直接将对侧电流的相位信息传送到本侧,本侧的电流相位信息也传送 到对侧,每侧保护对两侧电流相位就行比较,从而判断出区内外故障。 是属于直接比较两侧电量对纵联保护。
2.1.1全线速动保护与双端测量原则
在高压输电线路上,要求继电保护无时限地切除线路上任一点发生 的故障。
单侧测量保护无法实现全线速动。所谓单侧测量保护是指保护仅测 量线路某一侧的母线电压、线路流等电气量。单侧测量保护有一个共同 的缺点,就是无法快速切除本线路上的所有故障,最长切除时间为 0.5秒左右。
由图 2-1可以看出本线路末端故障 k1与下线路始端故障 k2两种情 况下,保护测量到的电流、电压几乎是相同的。如果为了保证选择性, k2故障时保护不能无时限切除, 则本线路末端 k1故障时也就无法无时限 切除。 可见单侧测量保护无法实现全线速动的根本原因是考虑到互感器、 保护均存在误差,不能有效地区分本线路末端故障与下线路始端故障。
图 2-1 单侧测量保护工作情况
双侧测量保护原理如何实现全线速动。为了实现全线速动保护,保 护判据由线路两侧的电气量或保护动作行为构成,进行双侧测量。双侧 测量时需要相应的保护通道进行信息交换。双侧测量线路保护的基本原 理主要有以下三种:
(1)以基尔霍夫电流定律为基础的电流差动测量;
(2)比较线路两侧电流相位关系的相位差动测量;
(3)比较两侧线路保护故障方向判别结果,确定故障点的位置。
图 2-2 电流差动保护原则 图 2-2
为电流差动保护原理示意图,保护测量电流为线路两侧电流 相量和,也称差动电流
Id
。将线路看成一个广义节点,流入这个节点的
总电流为零,正常运行时或外部故障时 Id
=0,线路内部故障时 IM
+IN? IK=0 ,即 Id=Ik。 忽略了线路电容电流后, 在下线路始端发生故障时, 差动电流为零; 在本线末端发生故障时,差动电流为故障点短路电流,有明显的区别, 可以实现全线速动保护。电流差动原理用于线路纵联差动保护、线路光 纤分相差动保护以及变压器、发电机、母线等元件保护上。
图 2-3 相位差动保护原理 图 2-3为相位差动保护(简称“相差保护” )原理示意图,保护测量 的电气量为线路两侧电流的相位差。
正常运行及外部故障时,流过线路的电流为“穿越性“的,相位差 为 180o;内部故障时,线路两侧电流的相位差较小。相位差动保护以线 路两侧电流相位差小于整定值作为内部故障的判据,主要用于相差高频 保护,由于该保 护对通道、收发信机等设备要求较高,技术相对复杂, 微机型线路保护已不采用相差高频保护原理。
图
2-4 纵联方向保护原理
图 2-4为比较线路两侧保护对故障方向判别结果的纵联方向保护原 理示意图。外部故障时远故障侧保护判别为正向故障,而近故障侧保护 判别为反向故障; 如果两侧保护均判别为正向故障, 则故障在本线路上。 由于纵联方向保护仅需由通道传输对侧保护的故障方向判别结果,属于 逻辑量,对通道的要求较低,目前广泛应用于高压线路微机保护上。故 障方向的判别既可以采用独立的方向元件(各种方向纵联保护)也可以 利用零序电流保护、距离保护中的零序电流方向元件、方向阻抗元件完 成(纵联零序、纵联距离保护) 。
2.1.2纵联保护分类
纵联保护按照通道类型、保护原理、信息含义等有多种分类方法。 按通道类型保护通道类型主要有:导引线,两侧保护电流回路由二 次电缆连接起来,用于线路纵差保护;载波通道,使用电力线路构成载 波通道,用于高频保护;微波通道,用于微波保护;光纤通道,用于光 纤分相差动保护。
按保护原理分类:电流差动原理 ; 纵联方向原理。
图 2-5 闭锁式、允许式纵联保护 如图
2-5
所示。图 2-5a 约定保护判明故障为反方向时,发出“闭锁 信号”闭锁两侧保护,这就称为“闭锁式”纵联保护;图 2-5b 则约定保
护判明为正向故障时向对侧发出“允许信号” ,保护启动后本侧判别为正 向故障且收到对侧保护的允许信号时说明两侧保护均判别故障为正方向, 动作于跳闸出口,这种方案为“允许式”纵联保护 。
纵联保护还可以在“跳闸信号“的基础上构成。线路两侧的Ⅰ段保 护动作后跳开本侧断路器,同时向对侧保护发出”跳闸信号“,对侧保 护收到跳闸信号后立即跳闸。 只要线路两侧的Ⅰ段保护的保护区有重叠, 就可以构成全线速动保护。
2.1.3纵联保护通道
导引线。这种通道需要铺设电缆,其投资随线路长度而增加。当 线路较长(超过 10km 以上)时就不经济了。导引线越长,安全性越低。 导引线中传输的是电信号。在中性点接地系统中,除了雷击外,在接地 故障时地中电流会引起地电位升高,也会产生感应电压,对保护装置和 人身安全构成威胁,也会造成保护不正确动作。所以导引线的电缆必须 有足够的绝缘水平(例如 15kV 的绝缘水平) ,从而使投资增大。导引线 直接传输交流电量,故导引线保护广泛采用差动保护原理,但导引线的 参数(电阻和分布电容)直接影响保护性能,从而在技术上也限制了导 线保护用于较长的线路。
载波通道。这种通道在保护中应用最广。载波通道由高压输电线及 其加工和连接设备(阻波器、结合电容器及高频收发信机)等组成。高 压输电线机械强度大,十分安全可靠。但正是在线路发生故障时通道可 能遭到破坏(高频信号衰减增大) ,为此需考虑在此情况下高频信号是否
能有效传输的问题。当载波通道采用“相-地”制,在线路中点发生单 相短路接地故障时衰减与正常时基本相同,但在线路两端故障时衰减显 著增大。当载波通道采用“相-相”制,在单相短路接地故障时高频信 号能够传输,但在三相短路时仍然不能。为此载波保护在利用高频信号 时应使保护在本线路故障信号中断的情况下仍能正确动作。
微波通道。微波通道与输电线没有直接的联系,输电线发生故障时 不会对微波通信系统产生任何影响, 因而利用微波保护的方式不受限制。 微波通信是一种多路通信系统,可以提供足够的通道,彻底解决了通道 拥挤的问题。微波通信具有很宽的频带,线路故障时信号不会中断,可 以传送交流电的波形。采用脉冲编码调制(PCM )方式可以进一步扩大信 息传输量,提高抗干扰能力,也更适合于数字保护。微波通信是理想的 通信系统,但是保护专用微波通信设备是不经济的,应当与远动等在设 计时兼顾起来。同时还要考虑信号衰耗的问题。
光纤通道。光纤通道与微波通道有相同的优点。光纤通信也广泛采 用(PCM )调制方式。当被保护线路很短时,通过光缆直接将光信号送到 对侧,在每半套保护装置中都将电信号变成光信号送出,又将所接收之 光信号变为电信号供保护使用。由于光与电之间互不干扰,所以光纤保 护没有导引线保护的问题,在经济上也可以与导引线保护竞争。近期发 展的在架空输电线的接地线中铺设光纤的方法既经济又安全,很有发展 前途。当被保护线路很长时,应与通信、远动等复用。
2.2分相电流差动纵联保护
2.2.1导引线保护
(1) 保护原理 导引线保护又称纵联电流差动保护 (简称纵差保护) ,
测量差动电流 Id
。当电流参考方向如 图中定义时,流入封闭面的总电流忽
略了线路电容电流后为 Id
=IM? IN, 在线路常用运行时,为量测电流的幅
值差,故习惯称差动电流。
线路正常运行及外部故障时, Id
=0;线路内部故障时 Id=IF, IF为 短路点总的短路电流。纵差保护判据可以理解为 | Id |>Iset
。 (2)不平衡电流 线路正常运行及外部故障时,差动电流不为零,是 一个较小的数值,原因是存在不平衡电流以及线路电容电流。所谓不平 衡电流是指一次侧差动电流严格为零时,二次侧流入保护的差动电流。 由于存在励磁电流,电流互感器有误差,当线路两侧 TA 励磁特性不完全 一致时,两侧 TA 的误差也就存在差异,二次侧就会有不平衡电流流入保 护,外部故障导致 TA 饱和时情况尤为严重。不平衡电流由以下经验公式 计算:
Iunb=KssKerIcro/nTA
Iunb ——不平衡电流;
Kss —— TA 同型系数, TA 型号相同时取 0.5,否则取 1;
Ker —— TA 误差,取 10%;
Icro
——次侧穿越电流; nTA—— TA 变比。
线路外部故障时穿过的电流大,形成的不平衡电流也大,外部故障 情况下最大的短路电流 IF.max所形成的最大不平衡电流。
Iunb.max=KssKerIF.max/nTA
差动保护整定时应能躲过最大不平衡电流,则保护的动作电流为
Iset =Krel Iunb.max
式中 Krel ——可靠系数,取 1.2。
2.2.2光纤分相电流差动保护
光纤分相差动保护采用光纤通道,电流差动原理,性能优越,目前 广泛用于高压线路。输电线路两侧电流采样信号通过编码变成码流形式 后转换成光信号经光纤送至对侧保护,保护装置收到对侧传来的光信号 先解调为电信号再与本侧保护的电流信号构成差动保护。光纤通道通信 容量大,采用分相差动方式,即三相电流各自构成差动保护。
(1)光纤分相差动保护原理
电流差动元件动作特性见图所示, 图中差动电流为 Id=| IM+IN|, 即
两侧电流相量和的幅值;制动电流
Ires =| IM? IN
|,即两侧电流相量差的 幅值。 图中 Ires 为整定电流, 阴影部分为
动作区,折线的斜率为制动系数
Ires (0.5? 0.75) 。动作方程为:
{ Id>KresIres
Id>Iset
两项条件“与”逻辑输出。判据不是简单的过电流判据 Id>Iset,而 是引入了“制动特性” ,即制动电流增大时抬高动作电流。制动特性广泛 用于各种差动保护,防止外部故障穿越性电流形成的不平衡电流导致保 护误动。
(
2)分相电流差动保护原理框图
第 3章 220kV输电线路高频保护动作分析
3.1高频保护动作分析
如图所示系统,已知线路上均装设有纵联电流相位差动保护,分析 下列情况下保护 3和保护 4在区内故障和区外故障时的动作情况。
1)保护 4的发信机出了故障不能发信;
2)保护 4的收信机出了故障不能收信。
1)保护 4不发信,保护 3和保护 4的收信机收到的高频信号都是保 护 3发信机发出的间断的高频信号。当区内故障(线路 BC 上故障)时, 保护 3、 4都能动作切除故障; 而当区外故障时, 保护 3、 4都将误动作。
2)当区内故障时,两端电流相位相同,保护 3收到是保护 3和保护 4的发信机发出的间断的同相位高频信号, 保护 4的收信机不能收信, 都 能动作切除故障;当区外故障时,两端电流相位相差 180o,保护 3将收 到连续的高频信号而不动作,保护 4不能收信将误动作。
156234A B C D
总结与体会
在课程设计的这段时间里大家都经历了很多,从一开始的迷茫与不 解到设计的完成,这不能不说是一种蜕变。
由于电力系统继电保护 220kV 线路保护我学的还可以, 所以在 220kV 线路保护理论方面没有太大问题,这里并没有投入多少精力。但是程序 绘图对于我确实一大难题。拿到题目后,我就开始学习电气 CAD 。说实话 电气 CAD 语言简易通俗,很容易理解各种菜单的意思。但是对于没有用 过的我来说, 绘图逻辑很是棘手。 通过多看教学视频, 一步一步的注释, 终于在前三天理解了整个电气 CAD 绘图的脉络,有了一些进展。
虽然课程设计过程中经历了很多,付出了很多,但由于能力和时间 的有限仍存许多值得改进的地方。
总之,通过本次设计,我们更好的理解和掌握电力系统继电保护 220kV 线路保的原理和方法,当然在设计中也遇到了很多问题 , 尤其是在 矢量计算方面, 但最终还是得到了解决, 不仅培养了我细致计算的能力, 自信心也得到了很大的提高。
致 谢
本次课程设计是老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。 她严肃的科学 态度, 严谨的治学精神, 精益求精的工作作风, 深深地感染和激励着我。 在此, 我还要感谢我们课设组的其他几位同学, 正是由于你们的帮助 和支持,我才能克服一个一个的困难和疑惑,直至本文的顺利完成。本 次课程设计计算量大,从开始进入课题到最后计算的顺利完成,有多少 可敬的同学、朋友给了我无言的帮助,在这里请接受我诚挚的谢意 !
电力系统继电保护原理
参考文献
[1] 韩笑 . 电力系统继电保护 [M].北京:机械工业出版社 .
[2] 上海市电力公司超高压输变电公司 . 继电保护 [M].北京:中国电力出版社 . [3] 许建安 . 王风华 . 电力系统继电保护整定计算 [M].北京:中国水利水电出版 社 .
[4] 刘学军 . 电力系统继电保护 [M].北京:机械工业出版社 .
[5] 韩笑 . 宋丽群 . 继电保护分册 [M].北京:中国水利水电出版社 .
范文四:电力系统继电保护
《电力系统继电保护》 (本科 ) 练习题 1
一、填空题(每空 *2*分,共 30分)
1. 对继电保护的基本要求:、 、 、 。
2. 在运行中,电流互感器的二次侧不允许 ,电压互感器的二次侧不允 许 ,且互感器的二次侧都需要 。
3. 继电保护基本组成:、 、 三部分组成。
4. 阶段式方向电流保护主要用于 35KV 及以下的 辐射形电网
和 环形电网中作为相间短路保护。
5.. 电力系统中性点的工作方式主要有:
接地、
6. 距离保
护 :
7.. 纵向零序电压:
8. 高频保护:
9. 测量变换器又称中间变换器,有哪些作用?常用的中间变换器有哪几种? 10. 三段式电流保护分别为哪三段?各有什么特点?
二、名词解释(每小题 5分,共 15分)
11. 发电机定子单向接地时,接地点的短路电流与哪些因素有关?有何危害?什 么是发电机单相接地允许电流
12. 零序功率方向继电器有无死区电压?为什么?
13. 如下图所示,根据选择性要求,当 K 1点短路时,哪个保护启动?应由哪个保 护动作跳开哪个断路器?
《电力系统继电保护》 (本科) 练习题 2
一、填空题(每空 *2*分,共 30分)
1. 电力系统中性点的工作方式主要有:接地、 接地、
2. 短路故障分为 、
地系统的单相接地短路以及电机、变压器绕组的短路几种。
3. 对继电保护的基本要求:、 、 、 。
4. 准确度为
器。 级的电流互感器用于一般的发电厂和变电所的测量仪表,其中 用于计算电费的电能表必须用 级的电流互感器, 级的电流互感 器用于用于一般的测量。
5. 电力系统的故障很多,最常见及最危险的故障时各种类型的 故障 .
6. 距离保护
的时限特
性:
7.. 纵差动保护:
8. 高频保护:
9. 中性点不接地系统的接地保护方式有几种?
10. 三段式电流保护分别为哪三段?各有什么特点?
11. 大接地电流系统发生单相接地短路时,其零序电流的大小和分布与哪些因素 有关?
二、名词解释(每小题 5分,共 15分)
12. 零序功率方向继电器有无死区电压?为什么?
13. 引起电动机过负荷的原因有哪些?
《电力系统继电保护》 练习题 3(本科)
一、填空题(每空 *2*分,共 30分)
1. 电力系统中性点的工作方式主要有:接地、 接地、
2. 继电保护基本组成:、 、 三部分组成。
3. 在运行中,电流互感器的二次侧不允许 ,电压互感器的二次侧不允 许 ,且互感器的二次侧都需要 。
4. 准确度为
器。 级的电流互感器用于一般的发电厂和变电所的测量仪表,其中 用于计算电费的电能表必须用 级的电流互感器, 级的电流互感 器用于用于一般的测量。
5. 阶段式方向电流保护主要用于 35KV 及以下的 辐射形电网
和 环形电网中作为相间短路保护。
6. 距离保护
的时限特性:
7.. 距离保护》
8. 高频保护:
9. 测量变换器又称中间变换器,有哪些作用?常用的中间变换器有哪几种? 10. 中性点不接地系统的接地保护方式有几种?
11. 三段式电流保护分别为哪三段?各有什么特点?
12. 大接地电流系统发生单相接地短路时,其零序电流的大小和分布与哪些因素 有关?
13. 变压器可能发生哪些故障和异常工作情况?应装设哪些保护装置?
14. 何谓气体保护?在安装气体保护时应注意什么?
二、名词解释(每小题 5分,共 15分)
范文五:电力系统继电保护A
三、简答题
1、距离保护中选相元件的作用有哪些?
2、闭锁式方向纵联保护动作于跳闸的条件是什么?若通道破坏,内、外部故障时保护能否正确动作?
3、重合闸前加速保护有哪些优点?
4、对于纵差动保护,产生不平衡电流的最本质原因是什么?
四、分析计算题
1. 某方向阻抗继电器Z set =8Ω,?sen =80?,当继电器的测量阻抗为6∠50?Ω时,该继电器是否动作?
2、在下图所示单侧电源线路MN 上装有比较I 1+KI 2相位的纵联电流相位差
动保护。已知:线路的阻抗x 1=0.4Ω/km ,x 0=1.4Ω/km ;系统阻抗:x 1s =x 2s =7Ω,x 0s =10Ω。问:不考虑负荷电流的影响,K 为何值时,在线路末端K 点发生两相接地短路时,保护将拒绝动作?
K
《电力系统继电保护》
四、简答题
1、答:(1)选相跳闸;(2)为了找出故障环路,使阻抗测量元件准确反应故障点到保护安装处的距离。
2、答:闭锁式方向纵联保护动作跳闸的条件是两端保护的启动元件均已启动且收不到对端的闭锁信号。
若通道破坏,区内故障时两端保护能够正确动作;但区外故障时,远故障端的保护因为收不到近故障端的闭锁信号,将可能误动。
3、答:①能够快速切除瞬时性故障;②可能使瞬时性故障来不及发展成永久性故障,从而提高重合闸的成功率;③能保证发电厂和重要变电所的母线电压水平,保证厂用电和重要用户的电能质量;④使用设备少,简单、经济。
4、答:由于被保护元件各侧电流互感器的励磁特性不完全一致,在正常运行及外部故障时,流过纵差动保护的电流不为零。
四、分析计算题
1. 答:在50?
时的动作阻抗为Z op =50?6.928∠50?(Ω) ;因为6.928>6,
所以该继电器动作。
2. 答:只有在I 1+KI 2=0时,保护才可能拒动。因此首先要求得I 1、I 2。在线路末端K 点发生两相接地短路:X 1∑=X 2∑=7+20?0.4=15(Ω) ,X 0∑=10+20?1.4=38(Ω) 。则
I K 1=15+15+382.578(kA),I K 2=-38?2.578-1.848(kA) 15+38
1.395。 由I 1+KI 2=0,则K =-
I 1I 2.578=-K 1=I 2I K 21.848
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