输电线路距离保护设计

辽宁工业大学电力系统继电保护课程设计（论文）题目：输电线路距离保护设计（1）院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：本科生课程设计（论文）I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）题目输电线路距离保护设计（1）课程设计（论文）任务系统接线图如图：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线路每公里阻抗为Z1=0.4/km,线路阻抗角为φL=65°,AB、BC线路最大负荷电流为400A,负荷功率因数为cosφL=0.9,8.0IrelK,8.0relK35.0relK。电源电势为E=115kV,ZsAmax=10Ω,ZsAmin=8Ω,ZsBmax=30Ω,ZsBmin=15Ω。归算至115kV的各变压器阻抗为84.7Ω,容量ST为15MV.A。其余参数如图所示。1．计算保护1距离保护第Ⅰ段的整定值和灵敏度。2.计算保护1距离保护第Ⅱ段的整定值和灵敏度。3.计算保护1距离保护第Ⅲ段的整定值和灵敏度。4．分析系统在最小运行方式下振荡时，保护1各段距离保护的动作情况。5．当距保护1出口20km处发生带过渡电阻Rarc=12Ω的相间短路时，保护1的三段式距离保护将作何反应（设B母线上电源开路）？6．绘制三段式距离保护的原理框图。并分析动作过程。7.采用MATLAB建立系统模型进行仿真分析。stOP5.08stOP178E6562km38km2174330kmDCBA系统接线图本科生课程设计（论文）II续表进度计划第一天：收集资料，确定设计方案。第二天：距离I段整定计算及灵敏度校验。第三天：距离II段整定计算及灵敏度校验。第四天：距离III段整定计算及灵敏度校验。第五天：系统振荡和短路过渡电阻影响分析。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：指导教师签字：年月日注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算本科生课程设计（论文）III摘要距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置，又称阻抗保护。当系统正常运行时，保护装置安装处的电压为系统的额定电压，电流为负载电流，而发生短路故障时，其电压降低、电流增大。因此，电压和电流的比值，在正常状态下和故障状态下是有很大变化的。由于线路阻抗和距离成正比，保护安装处的电压与电流之比反映了保护安装处到短路点的阻抗，也反映了保护安装处到短路点的距离。所以可按照距离的远近来确定保护装置的动作时间，这样就能有选择地切除故障。本次课程设计主要输电线路的距离保护，根据已知系统的接线图，来确定保护1距离保护三段的整定值并校验各段的灵敏度，同时分析系统在最小运行方式下振荡时，保护1各段距离保护的动作情况。最后分析动作过程并采用MATLAB建立系统模型进行仿真分析输出系统正常状态和故障状态下的电流和电压波形，判断系统是否会出现继电器的误动作并分析其动作与否的原因，用实验数据来验证计算的准确性。关键词：距离保护；故障点；整定计算；仿真本科生课程设计（论文）IV目录第1章绪论............................................................11.1输电线路距离保护概述.............................................11.2本文研究内容.....................................................1第2章输电线路距离保护整定计算........................................22.1距离Ι段整定计算................................................22.2距离Ⅱ段整定计算.................................................22.3距离Ⅲ段整定计算.................................................32.4系统振荡和短路过渡电阻影响分析...................................42.4.1系统震荡特性.................................................42.4.2短路过渡电阻影响分析.........................................7第3章距离保护原理图的与动作过程分析..................................93.1保护1各段距离保护的动作过程.....................................93.2三段式距离保护的原理框图.........................................9第4章MATLAB建模仿真分析.............................................114.1距离保护MATLAB建模.............................................114.2距离保护仿真波形及分析..........................................12第5章课程设计总结...................................................15第6章参考文献.......................................................16本科生课程设计（论文）1第1章绪论1.1输电线路距离保护概述输电线路距离保护是指利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。系统在正常运行时，不可能总工作于最大运行方式下，因此当运行方式变小时，电流保护的保护范围将缩短，灵敏度降低；而距离保护测量的是短路点至保护安装处的距离，受系统运行方式影响较小，保护范围稳定，常用于线路保护电力系统稳定运行主要有符合要求电网结构、系统运行方式和电力系统继电保护来保证。高压及以上等级电网中，继电装置可靠性和速动性有双重主保护来保证，其选择性和灵敏性主要由相间接地故障后被保护延时段来保证。距离保护是以距离测量元件为基础构成保护装置，称阻抗保护。系统正常运行时，保护装置安装处的电压为系统的额定电压，电流负载电流，发生短路故障时，电压降低、电流增大。因此，电压和电流比，正常状态和故障状态有很大变化。由于线路阻抗和距离成正比，保护安装处的电压与电流之比反映了保护安装处到短路点的阻抗，也反映保护安装处到短路点距离。所以按照距离远近来确定保护动作时间，这样就能有选择地切除故障。当前微计算机硬件的更新和网络化发展在计算机控制领域。单片机与DSP芯片二者技术上的融合，主要体现在运算能力的提高及嵌入式网络通信芯片的出现和应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便。高性价比使冗余设计成为可能，为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。硬件技术的不断更新和微机保护设计网络化，将为距离保护的设计和发展带来一种全新的理念和创新，它会大大简化硬件设计、增强硬件的可靠性，使装置真正具有了局部或整体升级的可能。1.2本文研究内容本次课程设计的主要是输电线路的距离保护。计算和分析主要内容是计算保护1距离保护Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段整定值和灵敏度，计算灵敏度同时要注意每个保护的动作时间要精确，上述工作完成后接下来对设计提出的系统震荡和短路过渡电阻对系统的影响进行相应的计算分析，并确定距离保护的范围，并分析系统在最小运行方式下振荡时，保护1各段距离保护的动作情况。后用MATLAB仿真，验证计算的正确性。本科生课程设计（论文）2第2章输电线路距离保护整定计算2.1距离Ι段整定计算距离Ι段动作阻抗的整定距离I段按躲开下一条线路出口处短路的原则整定其中：8.0IrelK计算相间距离保护第Ⅰ段动作阻抗断路器1、3、4QF处距离保护第Ⅰ段的动作时间和灵敏度分别为：0431ⅠⅠⅠopopopttt%80431ⅠⅠⅠsensensenKKK确定动作时限：t=0S整定阻抗角与线路阻抗角相等，保护区为被保护线路全长的80%。2.2距离Ⅱ段整定计算距离II段与相邻线路距离保护I段相配合，或躲开线路末端变电所变压器低压出口侧出口处短路时的阻抗值整定。（1）与相邻线路第Ⅰ段配合。动作阻抗为：：最小分支系数8.0relKABIresIopZKZ1.6.9304.08.01.ABIresIopZKZIopbrelABIIrelIIopZKKZKZ2.min.1.min.bK本科生课程设计（论文）3助增分支：汲出系数为：1总的分支系数为：整定阻抗为：灵敏度校验：要求：≥1.3～1.5满足要求（2）躲开线路末端变电所变压器低压出口侧出口处短路时的阻抗值。动作阻抗为：：最小分支系数整定阻抗为：灵敏度校验：要求：≥1.3～1.5满足要求相间距离II段整定值取上述两项中较小值。整定阻抗为：整定时间为：t=0.5S2.3距离Ⅲ段整定计算（1）按躲过最小负荷阻抗整定动作阻抗为：整定阻抗为：（2）灵敏度校验47.2147.2.汲助bbinbmKKK47.215151210minminmaxsBsBABsAbZZZZK64.392.1547.28.0120.82.min.1.　ZKKZKZIopbrelABIIrelIIopABIIopIIsenZZK1.30.31264.391.ABIIopIIsenZZKBbrelABIIrelIIopZKKZKZmin.1.min.bK68.855.3847.28.0120.8min.1.　ZKKZKZBbrelABIIrelIIopABIIopIIsenZZK1.14.71268.851.ABIIopIIsenZZK64.4272.1647.28.0120.82.min.1.　ZKKZKZIopbrelABIIrelIIopmax..min.39.0fhxefhIUZ73.170335.01159.09.0max..min.　IUZfhxefhssreⅢrelfhIIIsetKKKZZmin.1.88.782.15.12.173.170min.1.ssreⅢrelfhIIIsetKKKZZ本科生课程设计（论文）4近后备时：满足要求远后备时：作为线路BC远后备时：满足要求。作为变压器远后备时：满足要求。动作时间：2.5S1.51t371△OPOPtt2.4系统振荡和短路过渡电阻影响分析2.4.1系统震荡特性系统振荡时，系统中各发电机电势间的相角差随时间作周期性变化，从而使系统中各点电压，线路电流以及距离保护的测量阻抗也将发生周期性变化，可能导致距离保护的误动作。但通常系统振荡若干周期后，多数情况下能自行恢复同步，若此时保护误动，势必造成不良后果，因而使不允许的。（1）对系统振荡电压，电流的变化规律几点假设：①.全相振荡时，系统三相对称，故可只取一相分析；②.两侧电源电势ME.和NE.电势相等，相角差为)3600(；③.系统中各元件阻抗角均相等，以d表示；④．不考虑负荷电流的影响，不考虑振荡同时发生短路。电流：2sin2)1(.....ZEZeEZZZEEIMjMNLMNM3.157.61288.781.ABIIIopIIIsenZZKBCbABIIIopIIIsenZKZZKmax.1.2.19.22.1511288.78max