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1、1电力系统机电保护课程设计论文 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 业 电气工程及其自动化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 年 月 日二号黑体加粗居中号）2广东工业大学华立学院课程设计（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： ,20,3/151GXkVE2GXL1=L2=60km,L3=50km,LB-C=40km,LC-D=50km,LD-E=20km,线路阻抗 0.4 /km, ,.IrelKrel 5.relK最大负荷电流 IB-C.Lmax=360A,IC-D.Lm
2、ax=210A, ID-E.Lmax=110A,2、 、统接线图如图：题目名称 输电线路方向电流保护设计学生学部（系）专业班级姓 名学 号3三、课程设计（论文）应完成的工作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。四、课程设计（论文）进程安排序号 设计（论文）各阶段内容 地点 起止日期1
3、收集输电线路方向电流保护等相关资料，确定 设计方案 图书馆 6 月 8 日2 进行计算，绘出电路原理图 图书馆 6 月 9-12 日3MATLAB 建模仿真分析，行课程设计报告的撰写 综合楼 6 月 13-15 日4 课程设计总结 宿舍 6 月 16-17 日五、应收集的资料及主要参考文献BAG1123L3L2L1EDCG2G39 87 65 4 系统接线图41 谷水清电力系统继电保护M北京：中国电力出版社，20052 贺家礼电力系统继电保护M北京：中国电力出版社，2004 3 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，19824 方大千实用继电保护技术M北
4、京：人民邮电出版社，2003 5 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 6 卓有乐电力工程电气设计 200 例M北京：中国电力出版社，2002 7 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 8 陈曾田电力变压器保护M北京：水利电力出版社，1989 9 许建安电力系统继电保护M北京：水利电力出版社，2003发出任务书日期： 年月 日 指导教师签名：计划完成日期： 年 月 日 教学单位责任人签章：5目 录第 1 章 绪论 -61.1 输电线路电流保护概述 -71.2 本文主要内容 -7第 2 章 输电线路方向电流保护整定计算 -92.
5、1 方向电流 段整定计算- 92.1.1 保护 4、5 的 段动作电流的整定- 102.1.2 灵敏度校验 -102.1.3 动作时间的整定 - 102.2 保护 5、7、9 方向电流 段整定计算 -112.3 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 -123.1 保护原理图- 123.2 动作过程分析- 12第 4 章 MATLAB 建模仿真分析- 13第 5 章 课程设计总结- 156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
6、 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
7、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；电流保护；方向保护；方向元件7一、绪论1.1 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
8、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。1.2 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 ，
9、 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
10、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8护第段的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。9二、输电线路方向电流保护整定计算2.1 方向电流 段整定计算2.1.1 保护 4、5
11、 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。= =60*0.4=24 =50*0.4=20 =40*0.4=161LX2 3LXBCX=50*0.4=20 =20*0.4=8CDDE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流，可计算：保护 4= 1.668kA X)( )( L32G1)3(max LGKAXI 204)(1 )20(35=1.2 1.668=2.002kA3(max4KAIrelIOP保护 5 kAXEIGKB 075.213 L3)3(max IKBrelIOP 49.)(max5因为 ，所以在 4QF 加方向元件。)3(4I2.1.2 灵敏
12、度校验校验，应按电流、电压元件中保护范围小的元件确定，整定值满足可IsenK靠系数的要求。314min34inlxlIse保护 4 的灵敏度校验：= -20=8.72 IOPmin142SElxmaxsX02.3/510= 24 24+20=3231lx3214/LLOPXX/= = 100%=27.25%15%senK4mi7.8满足灵敏度要求，所以合格。保护 5 的灵敏度校验：315min3inlxlKIse=7.09 axmin152OPSXIElx3162.49= 2031l 35L= = 100%=35.45%15%senK31milx209.7满足灵敏度要求，所以合格。2.1.3
13、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，所以电流保护第 I 段的动作时间为 0，即 t =t =0。4op52.2 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= IB-C.Lmax=360A 5opIbOPrelK/ OP:分支系数 =流过故障线电流/流过保护线电流。b=1+ =1+ =1.42ABI 31LGSLGSXEX= /1.42=291.54A bOPrelK5P3605.11kA=1796.875A 3)2(KBILGSXE20135= = =6.161.4 所以满足灵敏度要求。 sen5)2(OPI4.91786与相邻保护 3段配合=1+ =1+ =1.42bKA
