继电微机保护课程设计

电力系统继电保护课程设计1前言电系统的不断发展和安全稳定运行，给国民经济和社会发展带来了巨大动力和效益。但是，电力系统一旦发生自然或人为故障，如果不能及时有效控制，就会失去稳定运行，使电网瓦解，并造成大面积停电，给社会带来灾难性的后果。继电保护（包括安全自动装置）是保障电力设备安全和防止及限制电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。许多实例表明，继电保护装置一旦不能正确动作，就会扩大事故，酿成严重后果。因此，加强继电保护的设计和整定计算，是保证电网安全稳定运行的重要工作电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。因此，继电保护技术得天独厚，在几十年的时间里完成了发展的4个历史阶段。（1）机电式继电保护阶段。（2）晶体管式继电保护阶段。（3）集成电路式继电保护阶段。（4）计算机式继电保护阶段。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从20世纪90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。本次课程设计主要任务是通过对某简单电网进行继电保护系统设计，掌握继电保护的配置方法、基本原理和整定计算的基本方法，深化对线路、变压器、母线等元件的继电保护基本原理和装置结构的理解，掌握各种元件的保护配置和故障后的动作特性，掌握微机保护中各种保护的整定方法、接线方法。掌握判定微机继电保护装置正确动作的方法。电力系统继电保护课程设计2第一章继电保护的配置按照《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB14285-93）及《电力装置的继电保护和安全自动装置设计规范》（GB50062-92）的要求，35kV及以上中性点非直接接地电力网的线路，对相间短路和单相接地，应按本节的规定装设相应的保护。保护装置采用远后备方式。对单侧电源线路，可装设一段或两段式电流速断保护和过电流保护。对单相接地故障，应在发电厂和变电站母线上，装设单相接地监视装置，监视装置反映零序电压，动作于信号。可能时常出现过负荷的电缆线路，或电缆与架空混合线路，应装设过负荷保护。保护宜带时限动作于信号，必要时可动作于跳闸。由于本系统中35kV出线线路为单侧电源线路，可考虑配置一段电流速断保护、一段延时电流速断保护、过电流保护、过负荷保护及三相一次重合闸。微机保护型号选择南瑞继保的RCS-901系列超高压线路成套保护装置。电力系统继电保护课程设计3第二章RCS-901微机保护装置1微机保护简介微机保护装置一般由模拟量输入，开关量输入，微机系统，开关量输出，人机对话，外部通信等6部分组成，其中微型机主系统是核心部件，其他5部分是外围接口部件。模拟量输入部分模拟量输入部分是将互感器输入的模拟电信号正确的变换成离散化的数字量，也称为数据采集系统。按信号传递顺序，交流模拟量输入部分主要包括以下几部分：1）输入变换及电压形成他接受来自电力互感器二次侧的电压、电流信号，并将这些信号进一步变小，同时使互感器与保护装置内部之间实现电气隔离喝电磁屏蔽。信号的变换对交流电压可直接采用电力变换器，对于交流电流，由于通常使用的弱电子器件为电压输入型器件，因此还需将电流信号转换为电压信号，这个过程称为电压形成。2）低通滤波器作用是抑制输入信号中岁保护无用的较高的频率的成分，以便采样时易于满足采样定理的要求。3）采样保持器S/H所谓采样保持，就是在某一刻抽取输入信号的瞬时值，并维持适当时间不变。4）多路转换器它可有CPU通过编码器控制将多通道输入信号（由S/H送来）依次与一路输出端连接，与输出端与模数变换器的输入端项链。此时，只用一路模数变换器即可实现所有通道的模数转换，能大大简化电路和降低成本5）模数转换器A/D它将由S/H抽取并保持的输入模拟信号的瞬时值变换为相应的数字值，实现模拟量到数字量的变换。开关量输入部分泛指那些反映“是”或“非”两种状态的逻辑变量，如断路器的“合”或“分”闸状态、开关或继电器触点的“通”或“断”状态、控制信号的“有”或“无”状态等。这些砖头正好对应二进制的“1”“0”所以开关量可作为数字量读入，3.3、微机主系统电力系统继电保护课程设计4CPU、整个微机保护的指挥中枢，程序的运行依赖于CPU来实现；存储器、它用来保存程序和数据；定时器/计数器、提供定时采样触发信号、形成中断控制等作用；控制电路、它用以保证整个微机数字电路的有效连接和协调工作。开关输入量部分开关输入量部分为正确地发出开关量操作命令提供输出通道，并在微机保护装置内外部之间实现光电隔离。微机保护装置通过开关量输出的“0”或“1”状态来控制执行回路。人机对话部分人机对话部分建立起微机保护装置与使用者之间的信息联系，以便对保护装置进行人工操作、调试和得到反馈信息。外部通信部分外部通信部分提供信息通道与变电站计算机局域网以及电力系统远程通信网相连，实现更高一级的信息管理和控制功能，如信息交互、数据共享、远方操作及远方维护等。电力系统继电保护课程设计52微机保护装置原理图2.1系统连接图重合闸的起动方式可以由保护动作起动或开关位置不对应起动方式；当与本公司其它产品一起使用有二套重合闸时，二套装置的重合闸可以同时投入，不会出现二次重合，与其它装置的重合闸配合时，可考虑用压板仅投入一套重合闸。三相重合时，可采用检线路无压重合闸或检同期重合闸，也可采用快速直接重合闸方式，检无压时，检查线路电压或母线电压小于30V；检同期时，检查线路电压和母线电压大于40V，且线路和母线电压间相位差在整定范围内。非全相运行状态下，将纵联零序退出，退出与断开相相关的相、相间变化量方向、变化量距离继电器，RCS-901A将零序过流保护Ⅱ段退出，Ⅲ段不经方向元件控制，RCS-901B将零序过流保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段退出，Ⅳ段不经方向元件控电力系统继电保护课程设计6制，RCS-901D将零序过流保护Ⅱ段退出，零序反时限过流不经方向元件控制。单相重合闸时，零序过流加速经60ms跳闸，距离Ⅱ段受振荡闭锁控制经25ms延图2-2三相一次重合闸原理图时三相跳闸；三相重合闸或手合时，零序电流大于加速定值时经100ms延时三相跳闸；三相重合闸时，经整定控制字选择加速不经振荡闭锁的距离Ⅱ、Ⅲ段，否则总是加速经振荡闭锁的距离Ⅱ段；手合时总是加速距离Ⅲ段。当线路因任何原因切除两相时，由单相运行三跳元件经零序压板控制切除三相，其判据为：有两相TWJ动作且对应相无流（0.06In），而零序电流大于0.15In，则延时150ms发单相运行三跳命令。TWJA、TWJB、TWJC分别为A、B、C三相的跳闸位置继电器的接点输入；保护单跳固定、保护三跳固定为本保护动作跳闸形成的跳闸固定，单相故障，故障无电流时该相跳闸固定动作，三相跳闸，三相电流全部消失时三相跳闸固定动作；外部单跳固定、外部三跳固定分别为其它保护来的单跳起动重合、三跳起动重合输入由本保护经无流判别形成的跳闸固定；重合闸退出指重合闸方式把手置于停用位置，或定值中重合闸投入控制字置“0”，则重合闸退出。本装置重合闸退出并不代表线路重合闸退出，保护仍是选相跳闸的。要实现线路重合闸停用，需将沟三闭重压板投上。当重合闸方式把&≥1保护启动投入开关合位外部闭锁重合闸不对应启动投入手跳闭锁低频减载动作≥1检无压投入ON&充电完毕充电时间开关跳位Tset重合闸放电&≥1动作显示及远传合闸事件记录UlaUset&&控制回路断线低压减载动作电力系统继电保护课程设计7手置于运行位置（单重、三重或综重）且定值中重合闸投入控制字置“1”时，本装置重合闸投入。TV断线时重合放电。重合闸充电在正常运行时进行，重合闸投入、无TWJ、无压力低闭重输入、TV断线和其它闭重输入经15秒后充电完成。本装置重合闸为一次重合闸方式，用于单开关的线路，一般不用于3/2开关方式，可实现单相重合闸、三相重合闸和综合重合闸。重合闸的起动方式有本保护跳闸起动、其它保护跳闸起动和经用户选择的不对应起动。三相重合时，可选用检线路无压重合闸、检同期重合闸，也可选用不检而直接重合闸方式。检无压时，检查线路电压或母线电压小于30伏时，检无压条件满足，而不管线路电压用的是相电压还是相间电压；检同期时，检查线路电压和母线电压大于40伏且线路电压和母线电压间的相位在整定范围内时，检同期条件满足。正常运行时，保护检测线路电压与母线A相电压的相角差，设为Φ，检同期时，检测线路电压与母线A相电压的相角差是否在（Φ－定值）至（Φ＋定值）范围内，因此不管线路电压用的是哪一相电压还是哪一相间电压，保护能够自动适应。过电流保护原理接线图见图2.3.图2.3过电流保护原理接线图电力系统继电保护课程设计8距离保护用户选择“投负荷限制距离”，则Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的接地和相间距离元件需经负荷限制继电器闭锁。起动时，如果按躲过最大负荷电流整定的振荡闭锁过流元件尚未动作或动作不到10ms，则开放振荡闭锁160ms，另外不对称故障开放元件、对称故障开放元件和非全相运行振闭开放元件任一元件开放则开放振荡闭锁；用户可选择“投振荡闭锁”去闭锁Ⅰ、Ⅱ段距离保护，否则距离保护Ⅰ、Ⅱ段不经振荡闭锁而直接开放。相运行再故障时，距离Ⅱ段受振荡闭锁开放元件控制，经120ms延时三相加速跳闸。于故障线路时三相跳闸可由二种方式：一是受振闭控制的Ⅱ段距离继电器在合闸过程中三相跳闸，二是在三相合闸时，还可选择“投三重加速Ⅱ段距离”、“投三重加速Ⅲ段距离”、由不经振荡闭锁的Ⅱ段或Ⅲ段距离继电器加速跳闸。手合时总是加速Ⅲ段距离。电力系统继电保护课程设计93微机保护装置接线微机保护接线如下图所示图2-4微机保护接线图电力系统继电保护课程设计10图2-5电压电流保护接线图电力系统继电保护课程设计11图2-6开关输入输出接线图电力系统继电保护课程设计12第三章整定保护计算出线：正序电抗X1=0.5Ω/kM,零序阻抗X0=1.5Ω/kM，线长500M假设BS=6.3MVA，UB=6.3KV得IB=1000A3.63.63.622SUZBBB以下计算均为标幺值：1.三相短路时19.25.05.233.63ZUIk2.两相直接短路3.65.05.21Z=0.198If1=-If2=ZZUf2)0(1=2.5253.两项短路接地If1=ZZZZZUf02021)0(=2.886If)0(=-If)1(ZZZ022=-0.72154.单相短路直接接地If)1(=If)0(=If)2(=ZZZUf021)0(=1.01由上可得最小短路电流Ik=721.5A电流速度按保护的整定Iset=KrelIk=1.20.7215=0.8658KA灵敏系数校验电力系统继电保护课程设计13191.28.8655.25.033.623103Krel满足要求。保护的最小保护范围LzZEIsIsetmin1max.23Lmin5.133.6238658.0426.2minLkm%04.97%1005.2426.2%minL15%~20%满足要求。限时电流速段保护的整定(假设下级线路速度按保护整定值0.502KA)KAIKIIsetIIrelIIset5773.0502.015.1stII5.0过电流保护的整定KAIKKKILressIIIrelIIIset2029.03.663085.05.115.1max.stIII1电力系统继电保护课程设计14第四章微机保护装置设计过电流启动的动作条件为：max(Ia，Ib，Ic)＞min(IZD)；其中IZD为各段过流元件定值。过流保护为三段式相过电流保护，各段可独立整定成带或不带方向、经或不经电压闭锁，加速时是否经电压闭锁由控制字整定，与被加速段无关。过流方向元件采用正序电压和相电流比相判别，动作区为正序电压超前故障相电流-10度～120度。为消除死区，方向元件带有记忆功能。零序保护、三相一次重合闸、低周减载和失灵启动与PSL621C相同。交流电流电压异常判断与PSL621C相同。当PT失