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1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 电力系统继电保护电力系统继电保护课程设计 论文 课程设计 论文 题目 题目 220kV220kV 输电线路距离保护设计 输电线路距离保护设计 3 3 院 系 院 系 电气工程学院电气工程学院 专业班级 专业班级 学学 号 号 学生姓名 学生姓名 指导教师 指导教师 签字 起止时间 起止时间 本科生课程设计 论文 课程设计 论文 任务及评语课程设计 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 文 题 目 220kV 输电线路距离保护设计 3 本科生课程设计 论文 1 课程设计 论文 任务 系统接线
2、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 cos L 0 9 8 0 I rel K 电源电势8 0 rel K35 0 rel K 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
3、 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 续表 stOP5 0 8 stOP1 7 8 E 6 5 62 km 38k m 2 1 74 3 30 km D C B A 系统接线图 本科生课程设计 论文 2 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
4、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 3 摘 要 线路的电流电压保护构成简单 可靠性好 用于中 低压电网一般能够满足对 保护性能的要求 但是 由于电流电压保护的灵敏度收系统运行方式的影响 有时 保护范围很小 甚至保护范围为 0 对长距离重负荷
5、线路 即使是定时限过电流保 护也不一定满足灵敏度要求 另外 该保护的整定计算也比较麻烦等 这些使得其 在 35KV 及以上的复杂网络中很难适用 为此 研究出性能更好的保护原理和方案 这就是距离保护 距离保护可以应用在任何结构复杂 运行方式多变的电力系统中 能有选择性 的 较快的切除相间故障 当线路发生单相接地短路时 距离保护在有些情况下也 能动作 当发生两相短路接地故障 它可与零序电流保护同时动作 切除故障 因此 在电网结构复杂 运行方式多变 采用一般的电流 电压保护不能满足运行要求时 则应考虑采用距离保护装置 根据系统的接线图 确定保护 1 距离保护三段的整定值并校验各段的灵敏度 分析系统在
6、最小运行方式下振荡时 保护 1 各段距离保护的动作情况 最后分析动 作过程并采用 MATLAB 建立系统模型进行仿真分析输出系统正常状态和故障状态 下的电流和电压波形 判断系统是否会出现继电器的误动作并分析其动作与否的原 因 用实验数据来验证计算的准确性 关键词 输电线路 距离保护 故障点 整定计算 动作阻抗 MATLAB 仿真 本科生课程设计 论文 4 目 录 第 1 章 绪论 4 1 1 输电线路距离保护概述 4 1 2 本文研究内容 5 第 2 章 输电线路距离保护整定计算 6 2 1 距离 段整定计算 6 2 1 1 距离 段动作阻抗的整定 6 2 1 2 灵敏度校验 6 2 1 3
7、动作时间的整定 6 2 2 距离 段整定计算 7 2 3 距离 段整定计算 8 2 4 系统振荡和短路过渡电阻影响分析 8 第 3 章 距离保护原理图的绘制与动作过程分析 10 3 1 保护 1 各段距离保护的动作过程 10 3 2 三段式距离保护的原理框图 11 第 4 章 MATLAB 建模仿真分析 12 4 1 距离保护 MATLAB 建模 12 第 5 章 课程设计总结 16 参考文献 17 本科生课程设计 论文 5 第 1 章 绪论 1 1 输电线路距离保护概述 距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离 或阻抗 并根据距离的 远近而确定动作时间的一种保护装置 该装置主要的元件为距
8、离 阻抗 继电器 它可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值 此阻抗 称为继电器的测量阻抗 当短路点距保护安装处近时 其测量阻抗小 动作时间短 当短路点距保护安装处远时 其测量阻抗增大 动作时间增大 这样就保证了保护 有选择地切除故障线路 距离保护时属于反映一侧电气量的保护 一套完整的距离保护装置通常由三段 组成 其中第一段保护线路全长的 80 85 第二段保护全长 动作时间一般为 0 5s 第三段作为后备保护 其动作时间一般在 2s 以上 距离保护主要反映测量阻抗值 与电流保护相比 受电力系统运行方式变化影 响小 躲负荷能力强 在本线路发生短路时 距离保护的第一段的保护
9、范围不受电 力系统运行方式变化的影响 当故障点位于相邻线路上时 由于可能有助增电流或 外汲电流 对距离保护的第二三段 保护的实际动作区随系统运行方式变化而有所 变化 距离保护装置的启动元件也是震荡闭锁装置的启动元件 一般多采用 元件作为距离保护的启动元件 启动元件的作用是在故障时开放距离保 12 II 护各段 对一二段采用短时开放原则 对第三段长期开放直至整组复归 距离保护 的测量元件一般为一二三段阻抗继电器 距离保护装置需设震荡闭锁元件和断线闭 锁元件 距离保护采用的阻抗继电器的接线方式一般为 对相间保护 用 0 度接线方式 对接地距离保护采用带零序电流补偿的接线方式 本科生课程设计 论文
10、6 1 2 本文研究内容 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 后用 MATLAB 仿真 验证计算 的正确性 本科生课程设计 论文 7 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 I rel
11、 K 2 1 1 距离 段动作阻抗的整定 计算相间距离保护第 段动作阻抗 2 1 2 灵敏度校验 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 0 431 opopop ttt 80 431 sensensen KKK 2 1 3 动作时间的整定 确定动作时限 t 0S 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 AB I res I op ZKZ 1 1 103042 0 8 0 1 AB I res I op ZKZ 本科生课程设计 论文 8 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
12、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 rel K 助增分支 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 3 1 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 动作阻抗为 最小分支系数 整定阻抗为 灵敏度校验 要求 1 3 1 5 满足要求 相间距离 II 段整定值取上述两项中较小值 整定阻抗为 整定时间为 t 0 5S 51 2 151 2 汲助bbinbm KKK I opbrelAB II rel II op ZKKZKZ 2 min 1 min b K 51 2 14 14 1 1011 m
13、in minmax sB sBABsA b Z ZZZ K 6 38 2 1551 2 8 0 1 100 8 2 min 1 ZKKZKZ I opbrelAB II rel II op AB II opII sen Z Z K 1 82 3 1 10 6 38 1 AB II op II sen Z Z K BbrelAB II rel II op ZKKZKZ min 1 min b K 38 85 5 3851 2 8 0 1 100 8 min 1 ZKKZKZ BbrelAB II rel II op AB II opII sen Z Z K 1 45 8 1 10 38 85 1
14、 AB II op II sen Z Z K 6 38 2 1551 2 8 0 1 100 8 2 min 1 ZKKZKZ I opbrelAB II rel II op 本科生课程设计 论文 9 2 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 整定阻抗为 2 灵敏度校验 近后备时 满足要求 远后备时 作为线路 BC 远后备时 满足要 求 作为变压器远后备时 满足要求 动作时间 2 5S1 51t3 71 OPOP tt 2 4 系统振荡和短路过渡电阻影响分析 过渡电阻的性质 电弧电阻 2 3 dd 电弧电阻 杆塔电阻 大地电阻 1 1 1 dd max min 3 9
15、0 fh xe fh I U Z 47 341 335 0 2309 09 0 max min I U Z fh xe fh ssre rel fhIII set KKK Z Z min 1 02 542 2 15 135 0 47 341 min 1 ssre rel fh III set KKK Z Z 3 1 7 53 1 10 02 542 1 AB III op III sen Z Z K BCbAB III opIII sen ZKZ Z K max 1 2 1 4 21 2 1511 10 02 542 max 1 BCbAB III op III sen ZKZ Z K 2 1
16、04 14 5 381 1 10 02 542 max 1 BbAB III op III sen ZKZ Z K 本科生课程设计 论文 10 fdg d d d d d d g d J J J ZZR I I Z I ZIRI I U Z 其中为附加阻抗 为超前的角度 f Z j g d d f eR I I Z dI dI 讨论 单侧电源网络0 dI 纯电阻性 增大 gf ddRZII J Z 双侧电源网络0 dI 受电侧 0 电阻电感性 电抗部分增大 f Z f Z 送电侧 0 电阻电容性 电抗部分减小 f Z f Z 依设计要求 当距保护 1 出口 20km 处发生带过渡电阻 Rarc 12 的相间短路时 观察保护 1 的三段式距离保护将作出的反应 设 B 母线上电源开路 则可将系统视作单侧电源网络 8 20128 8 fdJ ZZZ 1 相间距离保护 I 段 由于 I opJ ZZ 1 8 20 所以相间距离保护 I 段不动作 2 相间距离保护 II 段 由于 II opJ ZZ 1 8 20 所以相间距离保护 II 段动作 3 相间距离保护 II 段 由于 III opJ
