35kV輸電線路電流電壓保護(hù)設(shè)計(jì)(2)概述

1、遼寧工業(yè)大學(xué)力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)（論文）題目：35kV輸電線路電流電壓保護(hù)設(shè)計(jì)（2）院（系）： 專業(yè)班級(jí)：學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師： （簽字）起止時(shí)間：本科生課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：教研室：電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)35kV輸電線路電流電壓保護(hù)設(shè)計(jì)（2）課程設(shè) 計(jì)（論 文）題目系統(tǒng)接線圖如圖:3課程設(shè)計(jì)E系統(tǒng)接線圖課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及技術(shù)參數(shù)參見下表（ 論 文 ） 任 務(wù)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)L1=L2=60km,L3=40km,最小運(yùn)E =37/ 3kV,XG1 =25，1Xg2 =15/Xg3 =10/LB-C=30km,LC-D=30km,LD-E=20km

2、線路阻抗 0.4"km,KI =12 K - = K - = 1 15 rel.4 , rel rel ,最大負(fù)荷電流舊-C.Lmax=110A,IC-D.Lmax=70A,ID-E.Lmax=35A,電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)系數(shù)Kss=1.5,電流繼電器返回系數(shù)Kre=0.85。最大運(yùn)行方式：三臺(tái)發(fā)電機(jī)及線路LI、L2、L3同時(shí)投入運(yùn)行；行方式：G2 L2退出運(yùn)行。工作量1 .確定保護(hù)3在最大、最小運(yùn)行方式 下的等值電抗。2 .進(jìn)行C母線、D母線、E母線相間 短路的最大、最小短路電流的計(jì)算。3 .整定保護(hù)1、2、3的電流速斷保護(hù) 定值，并計(jì)算各自的最小保護(hù)范圍。4 .整定保護(hù)2、3的限時(shí)電流速

3、斷保 護(hù)定值，并校驗(yàn)靈敏度。5 .整定保護(hù)1、2、3的過(guò)電流保護(hù)定 值，假定母線E過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限 為0.5s ,確定保護(hù)1、2、3過(guò)電流保 護(hù)的動(dòng)作時(shí)限，校驗(yàn)保護(hù)1作近后備, 保護(hù)2、3作遠(yuǎn)后備的靈敏度。6 .繪制三段式電流保護(hù)原理接線圖。 并分析動(dòng)作過(guò)程。7、采用MATLAB1立系統(tǒng)模型進(jìn)行仿 真分析。續(xù)表進(jìn)度計(jì)劃指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)第一天：收集資料，確定設(shè)計(jì)方案。第二天:等值電抗計(jì)算、短路電流計(jì)算。第三天：電流I段整定計(jì)算及靈敏度校驗(yàn)。第四天：電流II段整定計(jì)算及靈敏度校驗(yàn)。第五天：電流III段整定計(jì)算及靈敏度校驗(yàn) 第六天:繪制保護(hù)原理圖。第七、八大：MATLA建模仿真分析。第九天：撰寫

4、說(shuō)明書。第十天：課設(shè)總結(jié)，迎接答辯。平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20%以百分制計(jì)算Ia小手本科生課程設(shè)計(jì)(論文)摘要電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能發(fā)生各種故障和異常運(yùn)行狀態(tài)。故障和異常運(yùn)行狀態(tài)都 可能在電力系統(tǒng)中引起事故。較其他電氣元件，輸電線路是電力系統(tǒng)中最容易發(fā)生故 障的一環(huán)。故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性的切除故障區(qū)段， 使非故障區(qū)段正常 供電，這是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有效方法之一。 實(shí)現(xiàn)這些功能的就要靠繼電保 護(hù)裝置。隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)代社會(huì)對(duì)供電可靠性的提高， 微機(jī)保護(hù)裝置正日益 普遍的用于電力系統(tǒng)中。1

5、 .無(wú)論傳統(tǒng)繼電保護(hù)還是現(xiàn)代微機(jī)保護(hù)，其基本任務(wù)都是：(1)當(dāng)電力系統(tǒng)被保護(hù)元件發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)能自動(dòng)、迅速、有選擇性 的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無(wú)故障部 分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。(2)當(dāng)電力系統(tǒng)被保護(hù)元件出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)，能根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件，而動(dòng) 作于發(fā)出信號(hào)，減負(fù)荷或跳閘。 可見，繼電保護(hù)對(duì)保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行, 阻止故障的擴(kuò)大和事故的發(fā)生，發(fā)揮著極其重要的作用。因此，合理配置繼電保護(hù)裝 置，提高整定和校核工作的快速性和準(zhǔn)確性， 以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要 求，理應(yīng)得到我們的重視。2.對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求：動(dòng)作于跳閘的繼電

6、保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個(gè)基本要求，即選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。(1)選擇性繼電保護(hù)動(dòng)作的選擇性是指保護(hù)動(dòng)作裝置動(dòng)作時(shí)， 僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切 除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。(2)速動(dòng)性快速的切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性， 減少用戶在電壓降低的 情況下工作的時(shí)間，以及縮小故障元件的損壞程度。因此，在故障發(fā)生時(shí)，應(yīng)力求保 護(hù)裝置能迅速動(dòng)作切除故障。iiiIa小手本科生課程設(shè)計(jì)(論文)(3)靈敏性繼電保護(hù)的靈敏性，是指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或者不正常運(yùn)行狀態(tài)的反 應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，不

7、論短路點(diǎn)的位置、短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否有過(guò)渡電阻都能敏銳感覺(jué)， 正確反 應(yīng)。(4)可靠性保護(hù)裝置的可靠性是指在該保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動(dòng)作的 故障時(shí)，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，而在任何其他該保護(hù)不該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤動(dòng)作。本文主要對(duì)35KV輸電線路方向電流保護(hù)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，對(duì)電氣元件在最大 運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下的電流進(jìn)行整定計(jì)算后，進(jìn)行分析，判斷是否需要安裝方向元件，并在繪制方向電流保護(hù)原理圖后進(jìn)行仿真， 最后達(dá)到安全穩(wěn)定的保護(hù)電力系 統(tǒng)運(yùn)行的要求。關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；電流電壓保護(hù)；電力系統(tǒng)；保護(hù)元件#Ia小手本科生課程設(shè)計(jì)（論文）目錄第1章緒論 11.1 輸電線路電流

8、保護(hù)概述 11.2 本文設(shè)計(jì)內(nèi)容 1第2章輸電線路電流保護(hù)整定計(jì)算 22.1 電流I段整定計(jì)算 22.1.1 動(dòng)作電流的整定 22.1.2 靈敏度校驗(yàn) 32.1.3 動(dòng)作時(shí)間的整定 32.2 電流II段整定計(jì)算 42.3 電流田段整定計(jì)算 4第3章電流保護(hù)原理圖的繪制與動(dòng)作過(guò)程分析 63.1 電流三段式保護(hù)原理接線圖 63.2 電流三段式原理展開圖 7第4章MATLA班模仿真分析 8第5章課程設(shè)計(jì)總結(jié) 10參考文獻(xiàn) 11V本科生課程設(shè)計(jì)（論文）第1章緒論1.1 輸電線路電流保護(hù)概述電力系統(tǒng)的輸、配電線路因各種設(shè)備原因、自然原因、人工操作不當(dāng)?shù)仍蚩赡?會(huì)發(fā)生相間或相地短路故障，因此，必須有相應(yīng)

9、的保護(hù)裝置來(lái)反映這些故障，并控制故障線路的斷路器，使其跳閘以切除故障。而且，對(duì)各種不同電壓等級(jí)的線路應(yīng)該裝 設(shè)不同的相間短路和接地短路的保護(hù)。對(duì)于 35KV及以上的電力設(shè)備和線路故障，應(yīng) 有主保護(hù)和后備保護(hù)；對(duì)于電壓等級(jí)在220KV及以上的線路，應(yīng)該考慮或者必須裝設(shè) 雙重化的主保護(hù)，對(duì)于整個(gè)線路的故障，應(yīng)該無(wú)延時(shí)控制其斷路器跳閘。線路的相間短路、接地短路保護(hù)主要有電流電壓保護(hù)， 方向電流電壓保護(hù)，接地零序電流電壓 保護(hù)，距離保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)等。而其中電流電壓保護(hù)主要包括帶方向判別和不帶方向 判別的相間短路電流電壓保護(hù)、帶方向判別和不帶方向判別的接地短路電流電壓保 護(hù)。他們分別用于雙電源網(wǎng)絡(luò)、單電

10、源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)及單電源輻射網(wǎng)絡(luò)的線路上切除相間 或接地短路故障。1.2 本文設(shè)計(jì)內(nèi)容方向電流保護(hù)用于雙電源網(wǎng)絡(luò)和單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在構(gòu)成、整定、相互配合等問(wèn)題上還有以下特點(diǎn)：在保護(hù)構(gòu)成中增加功率方向測(cè)量原件，并與電流測(cè)量元件共同 判別是否在保護(hù)線路的正方向上發(fā)生故障。本次設(shè)計(jì)主要對(duì)保護(hù)段的I段動(dòng)作電流的整定、靈敏度的校驗(yàn)、動(dòng)作時(shí)間的整定、方向電流II段的整定計(jì)算和方向電流田段 動(dòng)作時(shí)間整定計(jì)算，繪制方向電流保護(hù)原理圖，并對(duì)動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行分析。以及運(yùn)行方 式的選擇、電網(wǎng)各個(gè)元件參數(shù)及負(fù)荷電流計(jì)算、短路電流計(jì)算等。7第2章 輸電線路電流保護(hù)整定計(jì)算2.1 電流I段整定計(jì)算2.1.1 動(dòng)作電流的整定Xli

11、 =Xl2 =60m0.4 = 24C , Xl3 =40父 0.4 = 16CXbc =30m0.4=12G , Xcd =30x0.4 = 12。，XDE = 20父 0.4 =炭所以，最大運(yùn)行方式的等值阻抗為：X3min = Xg1 Xg2 Xl1 Xl2 Xg1 Xg2 = 2515 24 24 25 15 = 14-最小運(yùn)行方式的等值阻抗為：X3max = Xg1 Xl1 Xg3 Xl3 = 25 24 10 16 = 171 1C母線最大短路電流為:I kC maxEsX3min Xbc37 3 =0.82工上14 12C母線最小短路電流為:I kCminEs2 X3max Xbc

12、7 3 =0.64、217 12同理,D母線最大短路電流為:I kD maxEsX3min XBC X CD37 3= 0.56。14 12 12D母線最小短路電流為:I kD minEs% 337 , 3二- =0.45 -2 X3max Xbc Xcd 217 12 12E母線最大短路電流為:I kE maxEsX3min XBC XCD X DE37 3 -14 12 12 8E母線最小短路電流為:I kEmin、3xEs3X保護(hù)IOp1IOp2IOp32X3maxXBC XCD X DE1, 2,=Krel=Krel=Krel3的第I段動(dòng)作電流分別為:I kE maxI kD max&

13、#39; I kC max= 1.2 0.46 = 0.552。= 1.2 0.56 = 0.672。= 1.2 0.82 = 0.984。2.1.2靈敏度校驗(yàn)xL1 min、3Ess2IOp1一 X3max _ XBC _ XCDxl2min, 3Ess2IOp2一 X3maxXl 3min2IOIP3一 X3max所以,KI1senxL1 minX DEKI2senxl2minXCDK'3sen37 ' 3= 0.38<a2 17 12 12 83716-12-12-6.4912 0.55237XBC16-12 =-0.4702 0.67237 16= 2.8002

14、0.984父100%<0 ,不滿足靈敏度要求。父100%<0,不滿足靈敏度要求。 100% ;咨XBC12父100% = 23.3% >15%,滿足靈敏度要求。2.1.3動(dòng)作時(shí)間的整定由上述過(guò)程可知，保護(hù)1,2, 3的I段動(dòng)作時(shí)間分別為:IOp1=0s, IOp2=0s,op3 - 0s2.2 電流n段整定計(jì)算Kbmin 2 - 1對(duì)于保護(hù)2的電流保護(hù)II段動(dòng)作電流應(yīng)與相鄰線路 DE電流保護(hù)的I段配合，即I op2 = K rel ' I op1 / Kbmin 2 ,所以，I；Ip2 = 1.15 0.552.1 = 0.63、iisenI kD minTpT0.4

15、50.63= 0.71 <1.3,不滿足靈敏度要求。所以斷路器2處電流保護(hù)II段與斷路器1處的II段配合，但因1處沒(méi)有保護(hù)II 段，所以不滿足要求。對(duì)于保護(hù)3的電流保護(hù)的II段的動(dòng)作電流應(yīng)與相鄰線路 CD電流保護(hù)的I段配合， 即，3 = Cl IOp2 / Kbmin3 = 1.15 父 0.672/1 = 0.77K AII _ I kCmin _ 0.64 _Ksen = F一 =不萬(wàn)=0.83 <1.3 ,不潴足靈敏度要求。I op30.77所以，斷路器3處電流保護(hù)II段與斷路器2處電流保護(hù)II斷配合，即IOp3= Ki 旦2/&3=1.15父0.63/1 = 0.7

16、2。II IkCmin 0.64sen 喘 0.72=0.89 < 1.3 ,不滿足靈敏度要求。.iiI op3 一 1S2.3 電流田段整定計(jì)算整定保護(hù)1, 2, 3的過(guò)電流保護(hù)定值，假定母線 E過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流時(shí)限為 0.5s,確定保護(hù)1, 2, 3過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限，校驗(yàn)保護(hù)1作近后備，保護(hù)2, 3作遠(yuǎn)后備的靈敏度。因?yàn)镮IIIopiiirelKssssKreL max本科生課程設(shè)計(jì)（論文）11所以III KrIeIl Kssop1KreIDE max1 15 1 5-35= 71.029、0.85IOP2KIIIKrelKssKreI CDmax1.15 1.50.8570

17、= 142.059、IOP3Kt KssKreI BCmax1.15 1.50.85110 = 223.235, a因?yàn)榧俣妇€E過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作的時(shí)限為0.5s,即IOPe = 0.5s,所以保護(hù)1, 2,3整定時(shí)間分別為:IOP1=IOPe t =伯IOP2IOP1 t =1.5sIOP3IOP2 ，t = 2sIIII左kE min_ 0.38 _sen1I IIII op171.029IIII日kE min_ 0.38sen2I IIII op 2142.059IIII, kE min0.38sen3一 I IIII op 3223.2350.00535 <1.3=0.00267

18、二 1.2=0.00170 ： 1.2不滿足靈敏度要求。,不滿足靈敏度要求。,不滿足靈敏度要求。第3章 電流保護(hù)原理圖的繪制與動(dòng)作過(guò)程分析3.1 電流三段式保護(hù)原理接線圖圖3.1三段式電流保護(hù)原理接線圖圖中，1KA、2KA是A、C三相電流保護(hù)I段的測(cè)量元件；3KA、4KA是A、C三項(xiàng)電流保護(hù)II段的測(cè)量元件；5KA、6KA、7KA是A、C三相電流保護(hù)田段的測(cè)量元件;KM是中間繼電器；1KT、2KT是電流保護(hù)H、田段的邏輯延時(shí)元件；1KS、2KS、3KS是電流保護(hù)I、H、m段動(dòng)作的報(bào)警用信號(hào)元件。在該保護(hù)的第I段保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生 AB兩項(xiàng)短路時(shí)，測(cè)量元件1、2、3、4、 5、6都將動(dòng)作，其中測(cè)量元

19、件1、2直接啟動(dòng)中間繼電器和信號(hào)元件，并使斷路器跳 閘，切出故障。雖然測(cè)量元件 3、4、5、6啟動(dòng)了延時(shí)元件，但因故障切除后，故障 電流已消失，所以所有測(cè)量元件和延時(shí)未到的延時(shí)元件，均將返回。電流保護(hù)的R、 田段不會(huì)再輸出跳閘信號(hào)。同理，在線路末端短路時(shí)，只有延時(shí)元件動(dòng)作以切出故障。3.2 電流三段式原理展開圖電網(wǎng)的三段式電流保護(hù)的作用，是利用不同過(guò)電流值下，設(shè)置不同的延時(shí)動(dòng)作時(shí) 間來(lái)規(guī)避工作尖峰電流和使發(fā)生短路故障時(shí)，只有事故點(diǎn)最近的斷路器動(dòng)作以減少斷 電的影響范圍。三段式電流保護(hù)原理展開圖如圖 3.2、3.3、3.4所示。TAa1KA3KA5KA圖3.2交流回路展開圖A相交流C相回N相路+

20、WC-WC圖3.3直流回路展開圖控制母線直熔斷器電流I段流電流n段回電流皿段跳路閘回路+ WS圖3.4信號(hào)回路展開圖I焦小手本科生課程設(shè)計(jì)(論文)13 u itc r20002000 a宣I 口lb BreakBrlfl 2-0 4 S口日1口目 Q 句 除恒直飛于有T端Ub Brakr1x 100 20 40 60 0第4章MATLAB1模仿真分析利用Simulink中的SimPowerSystems工具箱構(gòu)建設(shè)計(jì)要求中給定的電力系統(tǒng)系 統(tǒng)，并在Matlab環(huán)境中調(diào)試成功。再建立線路三段式電流保護(hù)模塊對(duì)各個(gè)部分參數(shù) 進(jìn)行設(shè)定。根據(jù)線路三段式保護(hù)的原理以及各段保護(hù)之間的配合模擬電流I、II、I

21、II段保護(hù)動(dòng)作分別在電流I、II、III段的范圍內(nèi)設(shè)置故障進(jìn)行調(diào)試仿真。根據(jù)線路三段式保護(hù)的原理以及各段保護(hù)之間的配合模擬各段保護(hù)的動(dòng)作情 況。(1)模擬電流I段保護(hù)動(dòng)作執(zhí)行仿真后，仿真結(jié)果如下圖4.1所示：由圖可以看出線路在0.05s發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個(gè)較大的短路電流，之后經(jīng)過(guò)一 個(gè)很小的延時(shí)0.001s,斷品&器1跳閘。電流I段成功按時(shí)動(dòng)作。rTor圖4.1電流I段保護(hù)仿真波形圖(2)模擬電流R段保護(hù)動(dòng)作，在電流R段的范圍內(nèi)設(shè)置故障，由于本設(shè)計(jì)是模 擬線路不同段發(fā)生故障，所以就可以直接改變線路1的值來(lái)模擬線路不同段的故障。將線路1的值設(shè)置為10。，線路0、2分別為0.3、3.5。仿

22、真參數(shù)同1),執(zhí)行仿真后, 仿真結(jié)果如下圖4.2所示：圖4.2電流n段保護(hù)仿真波形圖由圖可以看出線路在 0.05s發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個(gè)較大的短路電流，之后經(jīng)過(guò) 預(yù)先設(shè)置的延時(shí)0.5s,斷品&器1在0.55s跳閘。電流II段成功按時(shí)動(dòng)作。(3)模擬電流田段保護(hù)動(dòng)作，在電流田段的范圍內(nèi)設(shè)置故障，由于本設(shè)計(jì)是模擬線路不同段發(fā)生故障，所以就可以直接改變線路1的值來(lái)模擬線路不同段的故障。將線路1的值設(shè)置為15.5Q ,線路0、2分別為0.3、3.5。仿真參數(shù)同1),執(zhí)行仿真 后，仿真結(jié)果如下圖4.3所示：圖4.3電流出段仿真波形圖由圖可以看出線路在0.05s發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個(gè)較大的短路電流，之后經(jīng) 過(guò)預(yù)先設(shè)置