《电力系统继电保护课程设计——输电线路方向电流保护设计（2021年整理）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统继电保护课程设计——输电线路方向电流保护设计（2021年整理）（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电力系统机电保护 课程设计论文,1,设计课题 电力系统继电保护课程设计 论文题目 输电线路方向电流保护设计 学部,专,班,业 电气工程及其自动化 级,学号 学生姓名 指导教师,年月日,课程设计（论文）任务书,一、课程设计（论文）的内容 输电线路方向电流保护设计 二、设计（论文）的要求与数据 1、设计技术参数： E 115 / 3kV, XG1 20, XG 2 12, XG3 12, L1=L2=60km,L3=50km,LB-C=40km, LC-D=50km,LD-E=20km,线路阻抗 0.4 /km,K I,relrelrel,1.2 , K K 1.15,最大负荷电流 IB-C.Lm
2、ax=360A, IC-D.Lmax=210A, ID-E.Lmax=110A, 2、统接线图如图,三、课程设计（论文）应完成的工作,B,G,1,2,3,L,L,L,E,D,C,G,G,A 9,8,7,6,5,4,系统接线图,2,3,1、值电抗计算、短路电流计算。 2、整定保护 4、5 的电流速断保护定值，并尽可能在一端加装方向元件。 3、定保护 5、7、9 限时电流速断保护的电流定值，并校验灵敏度。 4、定保护 4、5、6、7、8、9 过电流保护的时间定值，并说明何处需要安装方向 元件。 5、制方向过电流保护的原理接线图。并分析动作过程。 6、采用 MATLAB 建立系统模型进行仿真分析。
3、五、应收集的资料及主要参考文献 谷水清电力系统继电保护M北京：中国电力出版社，2005 贺家礼电力系统继电保护M北京：中国电力出版社，2004 能源部西北电力设计院电力工程电气设计手册（电气二次部分）北京： 中国电力出版社，1982 方大千实用继电保护技术M北京：人民邮电出版社，2003 崔家佩等电力系统继电保护及安全自动装置整定计算M北京：水利电 力出版社，1993 卓有乐电力工程电气设计 200 例M北京：中国电力出版社，2002 陈德树计算机继电保护原理与技术M北京：水利电力出版社，1992 陈曾田电力变压器保护M北京：水利电力出版社，1989 许建安电力系统继电保护M北京：水利电力出版
4、社，2003,4,目 录 第 1 章 绪论 -6 1.1 输电线路电流保护概述 -7 1.2 本文主要内容-7 第 2 章 输电线路方向电流保护整定计算 -9 2.1 方向电流段整定计算- 9 2.1.1 保护 4、5 的段动作电流的整定-10 2.1.2 灵敏度校验-10 2.1.3 动作时间的整定- 10 2.2 保护 5、7、9 方向电流段整定计算-11 2.3 方向电流段动作时间整定计算及方向元件的安装 -12 第 3 章 方向电流保护原理图的绘制与动作过程分析-12 3.1 保护原理图- 12 3.2 动作过程分析- 12 第 4 章 MATLAB 建模仿真分析- 13 第 5 章
5、课程设计总结- 15,5,摘 要,电力系统的输、配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，方向保护是利用电压和电流的乘积判明电流流向（相位）的 继电保护。以判明短路故障位于保护装置处的正向或反向。 本设计题目为输电线路方向电流保护设计， 经过保护 4、5 的段动作电流的整 定、灵敏度的校验、动作时间的整定、保护 5、7、9 方向电流段的整定计算和方向 电流段动作时间整定计算，绘制方向电流保护原理图，并对动作过程进行分析。 利用 MATLAB 软件建立系统仿真模型，根据给定参数对电气元件设定，对仿真 结果分析，符合设计要求。 关键词：电力系统；电
6、流保护；方向保护；方向元件,6,一、绪论 输电线路电流保护概述 电力系统的输、配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,使其跳闸以切 除故障.对各种不同电压等级的线路应该装设不同的相间短路和接地短路的保 护。对于 3KV 及以上的电力设备和线路的短路故障，应有主保护和后备保护， 对于电压等级在 220KV 及以上的线路，应考虑或者必须装设双重化的主保护， 对于整个线路的故障，应无延时控制其短路器跳闸。线路的相间短路、接地短路 保护有：电流电压保护，方向电流电压保护，接地零序流电压保护，距离保护和 纵联保护等。 电力系统中
7、线路的电流电压保护包括：带方向判别和不带方向判别的相间短 路电流电压保护，带方向判别和不带方向判别的接地短路电流电压保护。他们分 别是用于双电源网络、单电源环形网络及单电源辐射网络的线路上切除相间或接 地短路故障。 本文主要内容 通过对保护段的段动作电流的整定、灵敏度的校验、动作时间的整 定、方向电流段的整定计算和方向电流段动作时间整定计算，绘制方 向电流保护原理图，并对动作过程进行分析。 在对电流保护段来说，因为反方向短路时功率方向测量元件不动作，其整定 值就只需躲过正方向线路末端短路电流最大值，而不必躲过反方向短路的最大短 路电流，因而提高了灵敏度。这种增加了功率方向测量元件的电流保护即为
8、方向 电流保护。在双电源网络或其他复杂网络中，可以采用带方向的三段式电流保护， 以满足保护的各种性能要求。 方向电流保护用于双电源网络和单电源环形网络时，在构成、整定、相互配 合等问题上还有以下特点：在保护构成中增加功率方向测量原件，并与电流测量 元件共同判别是否在保护线路的正方向上发生故障。方向电流保护第段，即无 时限方向电流速度保护的动作电流整定可以不必躲过反方向外部最大短路电流； 第段电流保护动作电流还应考虑躲过反向不对称短路时，流过非故障相的电流， 这样可防止在反方向发生不对称故障时非故障线功率方向测量元件误动作而造 成的保护误动作；在环网和双电源网中，功率方向可能相同的电流保护第段的
9、动,作电流之间和动作时间之间应相互配合，以保证保护的选择性。 本次设计包含了运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路 电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定 计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价,二、输电线路方向电流保护整定计算 方向电流段整定计算 保护 4、5 的段动作电流的整定 根据任务书中的系统接线图计算各段线路的阻抗。 X L1 = X L 2 =60*0.4=24X L 3 =50*0.4=20X BC =40*0.4=16 X CD =50*0.4=20X DE =20*0.4=8 由电流速断保护的动作电流应躲过本线末端的最大短路电
10、流，可计算：保护 4,L3,KA max,XG1 X L1 )(XG2 XL2 ) X,I (3,E,1153 (20 24) (12 24) 20,1.668kA,OP4relKA max,I I I (3,K I,1.2 1.668=2.002kA,保护 5,G3L3,I (3,KB max,3 2.075kA,X X12 20,E 115,OP5relKB max,1.2 2.075 2.49kA,I I I (3,K I,因为,I I I (3) OP4KB max,所以在 4QF 加方向元件,2.1.2 灵敏度校验,sen,K I,校验，应按电流、电压元件中保护范围小的元件确定，整定
11、值满足可靠,31 3,7,lx l,sen4,系数的要求。 K I lmin 4 x1lmin 4,保护 4 的灵敏度校验,1 min,OP4,2I I,x l,s max,3ES X,2 2.002,3 115,3 -20=8.72,x1l3 = XOP4 X L1 / X L2 X L3 24 / 24+20=32,sen,K,OP4,X32,x1lmin = 8.72 100%=27.25%15,1 3,3,lx l,sen5,满足灵敏度要求，所以合格。 保护 5 的灵敏度校验： K I lmin 5 x1lmin 5,1 min,x max,OP5,2I,3ES X,x l,3 115
12、 2 2.49,3 16 =7.09,53,1 3OPL,x l = XX 20,sen,K,x1l320,x1lmin 5 = 7.09,100%=35.45%15,满足灵敏度要求，所以合格。 2.1.3 动作时间的整定 因为无时限电流速断保护不必外加延时元件即可保证保护的选择性，所以电,op4op5,流保护第I 段的动作时间为 0，即t =t =0,2.2 保护 5、7、9 方向电流段整定计算 无时限电流速断保护在任何情况下只能切除本线路上的故障，外部短路故障 应依靠另外一种电流保护,即带时限的电流速断保护对于此种保护的动作电流整 定为。 保护 5段与保护 3 配合,I = K,op5re
13、l OPbOP,KIB-C.Lmax=360A,Kb :分支系数=流过故障线电流/流过保护线电流,b,K =1,AB,B,I,G3L3,8,G1L1,ES,IES,X XX X,1+=1.42,OP5rel OPb,I K I,K =1.15 360 /1.42=291.54A,KB,I(2,G3L3,2X X21220,3 ES3 115,3 kA=1796.875A,OP5,I,I ( 2,Ksen = KB,291.54,1796 .875,6.161.4 所以满足灵敏度要求,与相邻保护 3段配合,b,AB,B,I,K =1+=1,G3L3,G1L1,ES,IES,X XX X,1.42
14、,OP5,I,I（2,Ksen KB,2,OP,I IC-D.Lmax=210A,分支系数=流过故障线电流/流过保护线电流，且两电流相等。 所以： Kb 4 =1,I = K I,OP3rel OP2b 4,K =1.15 210 /1 =264.5A,I = K I,OP5rel OP3b,K =1.15 264.5/1.42 =214.21A,OP5,I,I（2,sen,K,KB,214.21,9,1796 .875,8.381.4 此结果满足灵敏度要求,t t,OP5OP3OP2,t = t t t =1s,保护 7,9 与保护 5 相同。 2.3 方向电流段动作时间整定计算及方向元件的
15、安装 为保证选择性，则必须加延时元件，且应按照阶梯形原则整定，即两相邻线路的 电流动作时间相差一个t。上一线路与动作时间长的下一段线路相配合；末 级不装延时元件；越靠近电源，延时越长。 t 0 s（线路末端）， t t t ， t t t 2t 12132 t t t t t 1.5s ， t t t 0s （无下一级，相当于末级） 5793468 若 K: t t ， K: t t 矛盾， 则 需加方向元件。 因为 BCop5op4ABop5op4,579468,t t t 1.5s t t t 0s,为简化保护接线和提高保护的可靠性，电流保护每相的第、段可共 用一个方向元件。电流保护第段的
16、动作时间小者而可能失去选择性时加方向元,10,件，动作时间相同者可能失去选择性时均加方向元件。故保护 4,6,8 加方向元件,三、方向电流保护原理图的绘制 3.1保护原理图 根据系统接线图，绘制方向电流保护原理图，如图 3.1 所示,图 3.1 方向电流保护原理图 3.2动作过程分析 电流继电器和功率继电器才用按相启动方式，当两者都满足时线路才能接 通。当系统发生短路时，有本线路所在保护的段切故障。当断拒动或故障时， 电流继电器经过延时继电器，延时元件则用于判别是否本线路发生了故障而主保 护据动和判别是否相邻元件发生了故障而相邻元件保护或断路器据动，若出现上 述举动情况，则延时元件会有输出，使本线断路器跳闸。振荡元件和电压互感器 二次断线闭锁元件，分别在系统振荡和电压互感器二次断线时有输出，经非门闭 锁保护，可防止保护误动作。发生故障时相应段的保护动作，信号元件动作输出 保护动作的报警信号。 整套保护也可用距离保护中第段的测量元件Z 兼做启动元件，保护中第 、段的测量元件Z、Z 整定值可由一个阻抗元件用接点进行切换实现，若 测量元件 Z、 Z 和 Z 无方向性，则需加方向判别元件。整套
