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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 部业级学生姓名指导教师年月日广东工业大学华立学院课程设计（论文）任务书题目名称输电线路方向电流保护设计学生学部（系）专业班级姓名学号一、课程设计（论文）的内容输电线路方向电流保护设计、设计（论文）的要求与数据1、设计技术参数：E 二 115/、.3kV, X 二 200,egiX 二 120, X 二 120,G 2G3L1=L2=60km,L3=50km,LB-C=40km,LCD=50km,LDE=20km,线路阻抗 0.4Q /km,Ki 二 1.2 , Kn 二 KE = 1.15 , 最大负荷电流IB-CLm
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收集输电线路方向电流保护等相关资料，确定 设计方案图
3、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1 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，20043 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.北京：人民邮电出版社，20035 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，19936 卓有乐电力工程电气设计200例M.北京
4、：中国电力出版社，20027 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，19928 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 92.1方向电流段整定计算9211保护4、5的I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II段整定计算 1123方
5、向电流皿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 15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I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II段的整定计算和方向 电流III段动作
6、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；电流保护；方向保护；方向元件一、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，
7、 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I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II段的整定计算和方向电流III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
8、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I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
9、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2.1方向电流I段整定计算2.1.1保护4、5的I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 = X =60*0.4=24 Q
10、 X =50*0.4=20 Q X =40*0.4=16 QL1L 2L3BCX =50*0.4=20Q X =20*0.4=8QCD DE 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115再(20 + 24) II (12 + 24) + 201.668kA4E申I (3)KA max(X + X ) H (X + X ) + XG1L1G2 L2 L3h Ki x I(3)=1.2x 1.668=2.002kAOP 4 relKA max保护 5E申I (3)KB maxX + XG 3L3-霭-2075kAII KI xI(3) 1.2 x 2.075 2.49k
11、AOP 5rel KB max因为Ii15%sen X32OP4 满足灵敏度要求，所以合格。 保护5的灵敏度校验：Ki 1 . 5叫1. 5K I min 5 = 1 min 5sen5l x l31 3xl =返X =运X 1153 -16 =7.09 Q1 min 2Ixmax2X 2.49xl = X =X = 20 Q1 3OP5L3x l7.09K I = 4lmin5=X 100%=35.45%15%sen x l 2013 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 流保护第 I 段的动作时间为 0，即
12、t I =t I=0。op 4op52.2保护5、7、9方向电流II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5II段与保护3配合Iii = K ii Ii / KIi =IB-C.Lmax=360A0P5rel OPbOPK :分支系数=流过故障线电流/流过保护线电流。bIE/ EK =1+吐=1+ss=1.42b IX + X / X + XABG1L1G 3L 3Iii =K ii 11 K =1.15 x 360/1.42=291.54AOP5rel OPJ bIv3
13、E，3115w3kA 1796 875AI（2）=x s = xkA=1796.875Akb2X +X212+20G 3 L3kii = KB =6.161.4所以满足灵敏度要求。sen I ii 291.54OP5与相邻保护3 II段配合I 1 EEK =1+b-=1+ss =1.42b I X + X / X + XABG1L1G 3L 3K ii = kb11 = IC-D.Lmax=210Asen I i iOP2OP5 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：K =1b4Iii = Kii Ii / K =1.15x210/1=264.5AOP3rel OP2b 4Iii =KiiIi /K =1.15x264.5/1.42=214.21AOP5rel OP3bKii =-IKL =1796.875 =8.381.4此结果满足灵敏度要求。 sen Iii214.21OP5t ii = t ii + At = t i+ At + At=1sOP5OP3OP 2保护 7,9 与保护 5 相同。2.3方向电流III段动作时间整定计算及方向元件的安装为保证选择性，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II
