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1、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（4）院（系）： 电气工程学院 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： （签字）起止时间：2012.12.312013.01.11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（论文）题目输电线路电流电压保护设计（4）课程设计（论文）任务BAG1123L3L2L1EDCG2G3987654系统接线图系统接线图如图：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L1=L2=60km,L3=40km,LB-C=40km,L
2、C-D=50km,LD-E=30km,线路阻抗0.4/km,最大负荷电流IB-C.Lmax=300A,IC-D.Lmax=260A, ID-E.Lmax=140A,电动机自启动系数Kss=1.5，电流继电器返回系数Kre=0.85。最大运行方式：三台发电机及线路L1、L2、L3同时投入运行；最小运行方式：G2、L2退出运行。1.确定保护3在最大、最小运行方式下的等值电抗。2.进行C母线、D母线、E母线相间短路的最大、最小短路电流的计算。3.整定保护1、2、3的电流速断保护定值，并计算各自的最小保护范围。4.整定保护2、3的限时电流速断保护定值，并校验灵敏度。5.整定保护1、2、3的过电流保护定
3、值，假定母线E过电流保护动作时限为0.5s，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。6绘制三段式电流保护原理接线图。并分析动作过程。7、采用MATLAB建立系统模型进行仿真分析。16续表进度计划第一天：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。 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
4、： 指导教师签字： 年 月 日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘 要电力系统的安全稳定运行对国民经济以及人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。本文严格按照任务书的要求，首先根据所需保护线路的特点，确定出保护3在最大、最小运行方式下以及保护3在最小运行方式下G2退出运行，L2退出运行时的等值电抗。进行C母线、D母线、E母线相间短路的最大、最小短路电流的计算，根据以上电流值整定保护1、2、3的电流速断保护定值，保护3的限时电流速断保护定值，确定各自的最小保护范围并进行校验。最后在一种假设的情况下对系统的保护情况进行实际的计算。完成电流保护原理图后对电路的动作进行相
5、应的分析。论文最后利用MATLAB进行模拟仿真。 关键词：电流整定值；最大最小运行；MATLAB仿真目 录第1章 绪 论1第2章 输电线路电流保护整定计算.22.1保护3在最大、最小运行方式下的等值阻抗.22.2保护3在最小运行方式下G2退出运行，L2退出运行等值电路.22.3进行C母线、D母线、E母线相间短路的最大、最小短路电流的计算.32.4整定保护1、2、3的电流速断保护定值，并计算各自的最小保护范围.42.5整定保护2、3的限时电流速断保护定值，并校验灵敏度.42.6整定保护1、2、3的过电流保护定值.5第3章 电流保护原理图的绘制与动作过程分析73.1电流三段式保护原理图.73.2电
6、流三段式原理展开图.8第4章MATLAB建模仿真分析104.1 MATLAB的概述.104.2系统仿真建模设计.114.3 仿真结果分析.13课程设计总结15参考文献16第1章 绪 论电力系统继电保护是一种电力系统的反事故自动装置，是整个电力系统设计的重要组成部分，其主要由发电机、变压器、线路、电动机、电容器等元件组成。电力系统继电保护能在全系统范围内，按指定分区实时地检测各种故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。因此继电保护装置在技术上有四个基本要求：选择性，速动性，灵敏性和可靠性。线路相
7、间短路的电流电压保护有三种：第一，无时限电流速断保护或无时限电流电压联锁速断保护；第二，带时限电流速断保护或带时限电流电压联锁速断保护：第三，定时限过电流保护或低电压启动过电流保护。这三种相间短路电流电压保护分别称为相间短路电流保护第段、第段和第段。其中第段和第段作为线路主保护，第段作为本线路主保护的近后备保护和相邻线路或元件的远后备保护。这第、段统称为线路相间短路的三段式电流电压保护。第段称为无时限电流速断保护，该段动作时间快但是不能保护线路全长。第段称为带时限电流速断保护，该段保护在任何情况下均能保护本线路的全长（包括线路末端），但是为了保证在相邻的下一个线路出口处短路时保护的选择性，必须
8、和相邻的无时限电流速断保护配合。第段称为定时限过电流保护，该段保护主要是作为本线路主保护的近后备保护和相邻下一线路（或元件）的远后备保护。本文主要内容是研究在母线短路时，保护1、2、3的第段、第段和第段的整定值，并检验它们的灵敏度确定它们是否能够保护线路。第2章 输电线路电流保护整定计算2.1保护3在最大、最小运行方式下的等值阻抗保护3在最大运行方式：三台发电机及线路L1、L2、L3同时投入运行，等效电路图如图2.1。图2.1 最大运行方式根据设计参数计算得：X4=X5=60*0.4=24X6=40*0.4=16X7=40*0.4=16X8=30*0.4=12X9=20*0.4=8 2.2保护
9、3在最小运行方式下G2退出运行，L2退出运行等值电路保护3在最小运行方式下G2退出运行，L2退出运行等效电路图如图2.2.图2.2 最小运行方式2.3进行C母线、D母线、E母线相间短路的最大、最小短路电流的计算当系统在最小运行方式下运行时C母线短路，此处有最大的短路电流为： 当系统在最大运行方式下运行时C母线短路,此处有最小的短路电流为： 对于D 、E母线发生相间短路的最大,最小短路电流计算,同样的道理： 2.4整定保护1、2、3的电流速断保护定值，并计算各自的最小保护范围由于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，故应考虑最小运行方式下的三相短路电流.故有，保护1、2、3的第段的
10、动作电流为：当最小灵敏度大于时,满足保护设计要求,经计算都满足。2.5整定保护2、3的限时电流速断保护定值，并校验灵敏度由于无时限电流速断保护只能保护线路的一部分,而该线路的剩下部分的短路故障必须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和动作时间的整定分别为: 其中为时限阶段,它与短路器的动作时间,被保护线路的保护的动作时间误差等因素有关.这里我们取=0.5S ,所以对于保护3的电流保护的第段的动作电流应与相邻线路电流保护的第段相配合, 分支系数为:=1即所以该处电流保护的第段的灵敏度为:1.3故不满足灵敏度的要求。断路器3QF处电流保护的第段与相邻线路电流保护的电
11、流保护的第段相配合。即有 此时的灵敏度: 1.3 不满足要求。此时断路器3QF处电流保护的第段动作时间和断路器2QF处电流保护的第段动作时间相配合： 对于保护2QF的电流保护的第段与相邻线路1QF电流保护的电流保护的第段相配合。此时的灵敏度1.3不满足要求。2.6整定保护1、2、3的过电流保护定值整定保护1、2、3的过电流保护定值，假定母线E过电流保护动作时限为0.5s，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。定时限过电流保护的作用是作本线主保护的后备保护,即近后备保护,并做相邻下一线路的后备保护,即远后备保护。因此，它的保护范围要求超过相邻线路
12、的末端。故保护1可以作E点的近后备保护。故保护2可以作E点的远后备保护。故满足灵敏度的要求。第3章 电流保护原理图的绘制与动作过程分析3.1电流三段式保护原理图图3.1 三段式电流保护原理接线图如图所示1KA、2KA是A、C三相电流保护段的测量元件； 3KA、4KA是A、C三项电流保护段的测量元件； 5KA、6KA、7KA是A、C三相电流保护段的测量元件； KM是中间继电器；1KT、2KT是电流保护、段的逻辑延时元件；1KS、2KS、3KS是电流保护、段动作的报警用信号元件。在该保护的第段保护范围内发生AB两项短路时，测量元件1、2、3、4、5、6都将动作，其中测量元件1、2直接启动中间继电器
13、和信号元件，并使断路器跳闸，切出故障。虽然测量元件3、4、5、6启动了延时元件，但因故障切除后，故障电流已消失，所以所有测量元件和延时未到的延时元件，均将返回。电流保护的、段不会再输出跳闸信号。同理，在线路末端短路时，只有延时元件动作以切出故障。每个继电器都由感受元件、比较元件和执行元件三个主要部分组成。感受元件用来测量控制量(如电压、电流等)的变化，并以某种形式传送到比较元件；比较元件将接收到的控制量与整定值进行比较，并将比较结果的信号送到执行元件；执行元件执行继电器功作输出信号的任务。3.2电流三段式原理展开图电网的三段式电流保护的作用，是利用不同过电流值下，设置不同的延时动作时间来规避工作尖峰电流和使发生短路故障时，只有事故点最近的断路器动作以减少断电的影响范围。三段式电流保护原理展开图如图3.2、3.3、3.4所示。图3.2 交流回路
