35kV雙回線路繼電保護(hù)微機保護(hù)實現(xiàn)

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計2電力系統(tǒng)課程設(shè)計報告題 目學(xué)生姓名學(xué) 號指導(dǎo)教師學(xué) 院專 業(yè)完成時間35kV雙回線路繼電保護(hù)微機保護(hù)實現(xiàn)*信息院* 口工2017.12.29電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計、八 、亠刖言電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和安全穩(wěn)定運行，給國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展帶來了巨大動 力和效益。但是，電力系統(tǒng)一旦發(fā)生自然或人為故障，如果不能及時有效控制， 就會失去穩(wěn)定運行，使電網(wǎng)瓦解，并造成大面積停電，給社會帶來災(zāi)難性的后果。 繼電保護(hù)（包括安全自動裝置）是保障電力設(shè)備安全和防止及限制電力系統(tǒng)長時 間大面積停電的最基本、最重要、最有效的技術(shù)手段。許多實例表明，繼電保護(hù) 裝置一旦不能正確動作，就會擴(kuò)大事故，釀

2、成嚴(yán)重后果。因此，加強繼電保護(hù)的 設(shè)計和整定計算，是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要工作電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計算機技術(shù)與通 信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力。因此，繼電保護(hù)技術(shù)得天獨厚，在幾十年的時間里完成了發(fā)展的 4個歷史階段。（1）機電 式繼電保護(hù)階段。（2）晶體管式繼電保護(hù)階段。（3）集成電路式繼電保護(hù)階段。（4）計算機式繼電保護(hù)階段。隨著微機保護(hù)裝置的研究，在微機保護(hù)軟件、算 法等方面也取得了很多理論成果?？梢哉f從 20世紀(jì)90年代開始我國繼電保護(hù) 技術(shù)已進(jìn)入了微機保護(hù)的時代。本次課程設(shè)計主要任務(wù)是通過對某簡單電網(wǎng)進(jìn)行繼電保護(hù)系統(tǒng)

3、設(shè)計，掌握繼電保護(hù)的配置方法、基本原理和整定計算的基本方法，深化對線路、變壓器、母 線等元件的繼電保護(hù)基本原理和裝置結(jié)構(gòu)的理解， 掌握各種元件的保護(hù)配置和故 障后的動作特性，掌握微機保護(hù)中各種保護(hù)的整定方法、 接線方法。掌握判定微 機繼電保護(hù)裝置正確動作的方法。26第一章課程設(shè)計題目要求某變電站在35kV母線雙回平行線路如圖所示，已知：(1) 線路長20km線路阻抗0.4 Q/km,每回線通過最大負(fù)荷電流為 500A, 系統(tǒng)歸算到電壓35kV的阻抗最大值為0.9 Q ,最小值為0.75 Q ,接線圖如下圖 所示；(2) B站后備保護(hù)時間為1.5s ;(3) A站直流操作電源為220乂說明書應(yīng)有

4、下列內(nèi)容：(1) 題目(2) 選擇電流互感器變比(3) 雙回線路繼電保護(hù)的配置及繼電保護(hù)整定計算(4) 繼電器型號和出口中間繼電器附加電阻的選擇(5) 繪制繼電保護(hù)原理圖和展開圖等按照繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程 (GB14285-93及電力裝置的 繼電保護(hù)和安全自動裝置設(shè)計規(guī)范(GB50062-92的要求，35kV及以上中性點 非直接接地電力網(wǎng)的線路，對相間短路和單相接地，應(yīng)按本節(jié)的規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的 保護(hù)。保護(hù)裝置采用遠(yuǎn)后備方式。對單側(cè)電源線路，可裝設(shè)一段或兩段式電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)。對單相接地故障，應(yīng)在發(fā)電廠和變電站母線上，裝設(shè)單相接地監(jiān)視裝置，監(jiān) 視裝置反映零序電壓，動作于信號?？赡?/p>

5、時常出現(xiàn)過負(fù)荷的電纜線路，或電纜與架空混合線路，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保 護(hù)。保護(hù)宜帶時限動作于信號，必要時可動作于跳閘。由于本系統(tǒng)中35kV出線線路為單側(cè)電源線路，可考慮配置一段電流速斷保 護(hù)、一段延時電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)及三相一次重合閘。微機 保護(hù)型號選擇南瑞繼保的RCS-901系列超高壓線路成套保護(hù)裝置。第二章RCS-901微機保護(hù)裝置1微機保護(hù)簡介微機保護(hù)裝置一般由模擬量輸入，開關(guān)量輸入，微機系統(tǒng)，開關(guān)量輸出，人機 對話，外部通信等6部分組成，其中微型機主系統(tǒng)是核心部件，其他5部分是外 圍接口部件。模擬量輸入部分：模擬量輸入部分是將互感器輸入的模擬電信號正確的變換成離散化的數(shù)字量

6、，也稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。按信號傳遞順序，交流模擬量輸入部分主要包括以下幾部分：1）輸入變換及電壓形成 他接受來自電力互感器二次側(cè)的電壓、電流信號， 并將這些信號進(jìn)一步變小，同時使互感器與保護(hù)裝置內(nèi)部之間實現(xiàn)電氣隔離喝電磁屏蔽。信號的變換對交流電壓可直接采用電力變換器，對于交流電流，由于通常使用的弱電子器件為電壓輸入型器件，因此還需將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號， 這個過程稱為電壓形成。2） 低通濾波器 作用是抑制輸入信號中歲保護(hù)無用的較高的頻率的成分，以 便采樣時易于滿足采樣定理的要求。3）采樣保持器S/H所謂采樣保持，就是在某一刻抽取輸入信號的瞬時值， 并維持適當(dāng)時間不變。4）多路轉(zhuǎn)換器它可有CPU

7、通過編碼器控制將多通道輸入信號（由 S/H送 來）依次與一路輸出端連接，與輸出端與模數(shù)變換器的輸入端項鏈。此時，只用 一路模數(shù)變換器即可實現(xiàn)所有通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換，能大大簡化電路和降低成本5）模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D它將由S/H抽取并保持的輸入模擬信號的瞬時值變換為 相應(yīng)的數(shù)字值，實現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的變換。開關(guān)量輸入部分：泛指那些反映“是”或“非”兩種狀態(tài)的邏輯變量，如斷路器的“合”或“分” 閘狀態(tài)、開關(guān)或繼電器觸點的“通”或“斷”狀態(tài)、控制信號的“有”或“無” 狀態(tài)等。這些磚頭正好對應(yīng)二進(jìn)制的“ T “0”所以開關(guān)量可作為數(shù)字量讀入，3.3、微機主系統(tǒng)CPU整個微機保護(hù)的指揮中樞，程序的運行依賴于 CP

8、U來實現(xiàn)；存儲器、 它用來保存程序和數(shù)據(jù)；定時器/計數(shù)器、提供定時采樣觸發(fā)信號、形成中斷控 制等作用；控制電路、 它用以保證整個微機數(shù)字電路的有效連接和協(xié)調(diào)工作。開關(guān)輸入量部分：開關(guān)輸入量部分為正確地發(fā)出開關(guān)量操作命令提供輸出通道， 并在微機保護(hù) 裝置內(nèi)外部之間實現(xiàn)光電隔離。微機保護(hù)裝置通過開關(guān)量輸出的“ 0”或“ 1”狀 態(tài)來控制執(zhí)行回路。人機對話部分：人機對話部分建立起微機保護(hù)裝置與使用者之間的信息聯(lián)系，以便對保護(hù)裝 置進(jìn)行人工操作、調(diào)試和得到反饋信息。外部通信部分：外部通信部分提供信息通道與變電站計算機局域網(wǎng)以及電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信網(wǎng) 相連，實現(xiàn)更高一級的信息管理和控制功能，如信息交互、數(shù)據(jù)

9、共享、遠(yuǎn)方操作 及遠(yuǎn)方維護(hù)等。2微機保護(hù)裝置原理oco盤8L屮1_二9m eIIT_l ,7，4”Tli 彳 *j*118tnIF. 卜 * 產(chǎn)土二 ；七圖2.1系統(tǒng)連接圖重合閘的起動方式可以由保護(hù)動作起動或開關(guān)位置不對應(yīng)起動方式；當(dāng)與本公司其它產(chǎn)品一起使用有二套重合閘時， 二套裝置的重合閘可以同時投入，不會 出現(xiàn)二次重合，與其它裝置的重合閘配合時，可考慮用壓板僅投入一套重合閘。 三相重合時，可采用檢線路無壓重合閘或檢同期重合閘， 也可采用快速直接重合 閘方式，檢無壓時，檢查線路電壓或母線電壓小于 30V;檢同期時，檢查線路電 壓和母線電壓大于40V,且線路和母線電壓間相位差在整定范圍內(nèi)。非全

10、相運行狀態(tài)下，將縱聯(lián)零序退出，退出與斷開相相關(guān)的相、相間變化量 方向、變化量距離繼電器，RCS-901A將零序過流保護(hù)U段退出，川段不經(jīng)方向 元件控制，RCS-901B將零序過流保護(hù)I、U、川段退出，W段不經(jīng)方向元件控制，RCS-901D將零序過流保護(hù)U段退出，零序反時限過流不經(jīng)方向元件控制。 單相重合閘時，零序過流加速經(jīng)60ms跳閘，距離U段受振蕩閉鎖控制經(jīng)25m延低頻減載動作-:莎1重合閘放電外部閉鎖重合閘控制回路斷線低壓減載動作手跳閉鎖開關(guān)合位_不對應(yīng)啟動投入一二&|充電時間保護(hù)啟動投入IT檢無壓投入ON .UlavUset動作顯示及遠(yuǎn)傳*合閘事件記錄充電完畢Tset開關(guān)跳位圖2-2三相

11、一次重合閘原理圖時三相跳閘；三相重合閘或手合時，零序電流大于加速定值時經(jīng)100ms延時 三相跳閘；三相重合閘時，經(jīng)整定控制字選擇加速不經(jīng)振蕩閉鎖的距離U、 川段, 否則總是加速經(jīng)振蕩閉鎖的距離U段；手合時總是加速距離川段。當(dāng)線路因任何原因切除兩相時，由單相運行三跳元件經(jīng)零序壓板控制切除三 相，其判據(jù)為：有兩相TWJ動作且對應(yīng)相無流（0.06In ），而零序電流大于0.15In， 則延時150ms發(fā)單相運行三跳命令。TWJA TWJB TWJC分別為A、B、C三相的跳閘位置繼電器的接點輸入；保護(hù)單跳固定、保護(hù)三跳固定為本保護(hù)動作跳閘形成的跳閘固定，單相故障， 故障無電流時該相跳閘固定動作，三相跳

12、閘，三相電流全部消失時三相跳閘固定 動作；夕卜部單跳固定、外部三跳固定分別為其它保護(hù)來的單跳起動重合、三跳起動 重合輸入由本保護(hù)經(jīng)無流判別形成的跳閘固定；重合閘退出指重合閘方式把手置于停用位置， 或定值中重合閘投入控制字置 “ 0”，則重合閘退出。本裝置重合閘退出并不代表線路重合閘退出，保護(hù)仍是選相跳閘的。要實現(xiàn)線路重合閘停用，需將溝三閉重壓板投上。當(dāng)重合閘方式把手置于運行位置（單重、三重或綜重）且定值中重合閘投入控制字置“1”時，本裝置重合閘投入。TV斷線時重合放電。重合閘充電在正常運行時進(jìn)行，重合閘投入、無 TWJ、無壓力低閉重輸入、 TV斷線和其它閉重輸入經(jīng)15秒后充電完成。本裝置重合閘

13、為一次重合閘方式，用于單開關(guān)的線路，一般不用于3/2開關(guān) 方式，可實現(xiàn)單相重合閘、三相重合閘和綜合重合閘。重合閘的起動方式有本保護(hù)跳閘起動、 其它保護(hù)跳閘起動和經(jīng)用戶選擇的不 對應(yīng)起動。三相重合時，可選用檢線路無壓重合閘、檢同期重合閘，也可選用不檢而直 接重合閘方式。檢無壓時，檢查線路電壓或母線電壓小于30伏時，檢無壓條件滿足，而不管線路電壓用的是相電壓還是相間電壓；檢同期時，檢查線路電壓和母線電壓大于40伏且線路電壓和母線電壓間的相位在整定范圍內(nèi)時，檢同期條 件滿足。正常運行時，保護(hù)檢測線路電壓與母線 A相電壓的相角差，設(shè)為，檢 同期時，檢測線路電壓與母線A相電壓的相角差是否在（一定值）至（

14、+定 值）范圍內(nèi)，因此不管線路電壓用的是哪一相電壓還是哪一相間電壓，保護(hù)能夠自動適應(yīng)。過電流保護(hù)原理接線圖見圖2.3.圖2.3過電流保護(hù)原理接線圖距離保護(hù)用戶選擇“投負(fù)荷限制距離”，貝H、u、川段的接地和相間距離 元件需經(jīng)負(fù)荷限制繼電器閉鎖。起動時，如果按躲過最大負(fù)荷電流整定的振蕩閉鎖過流元件尚未動作或動作 不到10ms則開放振蕩閉鎖160ms另外不對稱故障開放元件、對稱故障開放元 件和非全相運行振閉開放元件任一元件開放則開放振蕩閉鎖；用戶可選擇“投振蕩閉鎖”去閉鎖I、U段距離保護(hù)，否則距離保護(hù)I、U段不經(jīng)振蕩閉鎖而直接 開放。相運行再故障時，距離U段受振蕩閉鎖開放元件控制，經(jīng)120ms延時三

15、相加速跳閘。于故障線路時三相跳閘可由二種方式： 一是受振閉控制的U段距離繼電器在 合閘過程中三相跳閘，二是在三相合閘時，還可選擇“投三重加速U段距離”、 “投三重加速川段距離”、由不經(jīng)振蕩閉鎖的U段或川段距離繼電器加速跳閘。 手合時總是加速川段距離。3微機保護(hù)裝置接線微機保護(hù)接線如下圖所示控制電尬質(zhì)期回歸回羊合何回詼間回疇合哲臓農(nóng)機卡儒滬圖2-4微機保護(hù)接線圖DMP211A16畫27A1E1-3鑒2TA V1_5A10A9X1-6-0-一 BunQUroirfrirtnnvim-i保護(hù)電流?7 ?b寒序電涼每蛭電壓1?零序電壓線路電壓接地圖2-5電壓電流保護(hù)接線圖工DMF211+22OVI1X

16、2-1SX2-28X2-19X2-20-5X2-21X2-22X2-7-1|圖2-6開關(guān)輸入輸出接線圖公共端彈毎未楷能開 關(guān) 量 開閉鎖重合閘帚入1開入3開入q-220V機箱接地第三章整定保護(hù)計算某變電站在35kV母線雙回平行線路如圖所示，已知：(1) 線路長20km,線路阻抗0.4Q/km，每回線通過最大負(fù)荷電流為 300A, 系統(tǒng)歸算到電壓35kV的阻抗最大值為0.9Q,最小值為0.75Q,接線圖如下圖所 示；(2) B站后備保護(hù)時間為1.5s；(3) A站直流操作電源為220V。電流互感器變比的選擇：因每回線通過最大負(fù)荷電流為 300A可得Kta300雙回線路繼電保護(hù)的配置及繼電保護(hù)整定

17、計算 ：平行保護(hù)線路的保護(hù)整定計算，在 B站側(cè)進(jìn)行保護(hù)計算(1) 電流平衡保護(hù)計算。電流啟動元件動作電流，按躲開外部短路的最大不平 衡電流整定：I OPR二 Kr(UNBRELERRNPST0.5Ik.maxKta=1.2 0.1 1.5 0.5 05 4375 = 3.28A60式中： Krel 電流互感器的10淤差，取0.1 ；Knp 非周期分量因素，去1.5 ;Kst電流互感器的同型系數(shù)，取 0.5 ；I =16 9% 電流元件的相繼動作區(qū)，由圖解法求得lxj%電流元件的靈敏度校驗Ksen3. I(3)K .min2K TA 1 OP .T0.866 90060 3.28二 3.962滿

18、足要求(2) 電流電壓連鎖速斷保護(hù)的整定計算。電流電壓連鎖速斷保護(hù)作為單回路運行的主保護(hù)，整定計算如下:I OPPHZSNZ16kzl24.81.2二 2123A式中 Zsn 正常運行方式下的系統(tǒng)電源阻抗乙6 線路的阻抗。I OP.r=Iop KKta紐= 212360 = 35.38AUop3IpZKrel16=心3 漢 2123 (2= 24510VU 0PrUopKtv_24510_/35070V最小保護(hù)范圍為21%。(3) 過電流保護(hù)計算。過電流保護(hù)作為雙回線和單回線運行的后備保護(hù),即：1 OPI tmax n 1 .%.85漢 300 = 635Are1 OPRKcoN 1 OPKt

19、a= 63560 = 10.6Ak靈敏度校驗：s.m 3 . (2)I K .max丄亠一2 0.866 1347I OP635=1.83 1.5符合要求變電所A側(cè)采用橫差動保護(hù)，電流元件的動作值為:I OPK rel II L.MAX Kre20.85 300 = 423AI OPRKCON 丨 OPKta= 42360 05A靈敏系數(shù)按線路中點短路校驗Ks. - 2 0-866 仏I OP=2 0.866 900/423二 3.68 2滿足要求電流元件的相繼動作區(qū)為:m= * 100% 二 la 100% =7.05 6023 IK .MIN2100%7.05 60二 0.212 1122

20、第四章 微機保護(hù)裝置設(shè)計過電流啟動的動作條件為：max(la, lb ,lc) min(IZD)；其中IZD為各段過流元件定值。過流保護(hù)為三段式相過電流保護(hù)，各段可獨立整定成帶或不帶方向、經(jīng)或不經(jīng)電壓閉鎖，加速時是否經(jīng)電壓閉鎖由控制字整定，與被加速段無關(guān)。過流方向元件采用正序電壓和相電流比相判別，動作區(qū)為正序電壓超前故障 相電流-10度120度。為消除死區(qū)，方向元件帶有記憶功能。零序保護(hù)、三相一次重合閘、低周減載和失靈啟動與PSL621C相同。交流電流電壓異常判斷與 PSL621C相同。當(dāng)PT失壓后，過流保護(hù)的方向 元件將不能正常工作，過流保護(hù)各段不再帶方向，不經(jīng)電壓閉鎖。此時過流I段 根據(jù)控

21、制字選擇是否經(jīng)至少 200毫秒延時出口。根據(jù)技術(shù)功能指標(biāo)模擬量測量精度誤差不大于二5%由于保護(hù)最小整定值為I S； = 0.2029KA所以當(dāng)電流小于202.9 X (1-5%)時 保護(hù)可靠不動作。當(dāng)短路電流值大于 202.9 X (1+5%時保護(hù)可靠動作。由短路電流整定計算可知：I sI=K冋匯 I k=1.2H0.7215=0.8658KAIIsetIIK冋I Set 150.52 =0.57730III 川二K冋KI setL.maxKre1 15 乂 1 5630630 =0.2029KA0.856.3當(dāng)電流在0A-202.9A 時,三段保護(hù)均不動作。當(dāng)電流在202.9A-577.3A

22、時，過電流保護(hù)川段動作經(jīng)過1.0秒跳閘。當(dāng)電流在577.3A-865.8A時，線路川段過電流保護(hù)啟動，線路U段限電流速斷保護(hù)啟動，最后由線路U段延時電流速斷保護(hù)經(jīng)0.5s切除。當(dāng)電流大于865.8A時，線路川段過電流保護(hù)啟動，線路U段延時電流速斷保護(hù) 啟動，線路I段電流速斷保護(hù)也啟動，最后由線路I段電流速斷保護(hù)立即跳閘。總結(jié)通過對出現(xiàn)線路的三段式繼電保護(hù)， 可以有效保護(hù)線路全長。有選擇的電流 速斷保護(hù)可以保護(hù)線路的大部分，由于有選擇的電流速斷保護(hù)不能保護(hù)本線路的 全長，因此增加一段帶時限動作限時電流速斷保護(hù)， 用來切除本線路上速斷保護(hù) 范圍以外的故障，同時也能作為速斷保護(hù)的后備。同時增加一段作

23、為本線路住保 護(hù)拒動時的近后備保護(hù)，也作為過負(fù)荷時的保護(hù)的過電流保護(hù)。電流速斷保護(hù)、限時電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)都是反應(yīng)于電流升高而動作 的保護(hù)，它們之間的區(qū)別主要在于按照不同的原則來選擇啟動電流。速斷是按照躲開本線路末端的最大短路電流來整定； 限時速斷是按照躲開下級各相鄰元件電 流速斷保護(hù)的最大動作范圍來整定；而過電流保護(hù)是按照躲開本元件最大負(fù)荷電 流來整定。由于電流速斷不能保護(hù)線路全長，限時電流速斷又不能作為相鄰元件 的后備保護(hù)，因此為保證迅速而有選擇性地切除故障， 常常將電流速斷保護(hù)、限 時電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)組合在一起，構(gòu)成階段式電流保護(hù)。本設(shè)計采用的是微機保護(hù)，微機保護(hù)具有強大的分析、計算和邏輯判斷能 力，有存儲記憶功能，工作可靠性高?？衫猛挥布崿F(xiàn)不同的保護(hù)原理，使 制造簡化，利于實現(xiàn)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化。同時，微機保護(hù)具有故障錄波、測距、事件順 序記錄、與調(diào)度計算機交換信息等輔助功能，有利于