110KV输电线路距离保护设计1

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）本科生课程设计（论文）II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。续表stOP5.08stOP178E6562km38km2174330kmDCBA系统接线图本科生课程设计（论文）III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）IV摘要距离保护也称阻抗保护，一般是以阻抗继电器为基本元件，其动作原理是根据故障点与保护安装处的距离的远近来判断是否动作的一种保护方式。其保护最大范围称为整定阻抗。它可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。距离保护的工作原理就根据测量阻抗与整定阻抗的位置关系来判断保护是否动作。当系统正常工作时，保护装置安装处的电流为负载电流，电压为系统的额定电压，当系统发生短路故障时，系统电压降低、而电流增大。所以，测量阻抗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，这样使得保护动作时具有选择性。本次课程设计主要针对输电线路的距离保护，根据已知系统的接线图，确定保护1距离保护三段的整定值并校验各段的灵敏度，再求得灵敏度之后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。最后采用MATLAB软件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；整定计算；灵敏度；仿真本科生课程设计（论文）V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.....................................................2第2章输电线路距离保护整定计算........................................32.1距离Ι段整定计算................................................32.2距离Ⅱ段整定计算.................................................32.3距离Ⅲ段整定计算.................................................42.4系统振荡及短路时有过渡电阻保护1各段保护动作情况.............................错误!未定义书签。2.4.1系统在最小运行方式下发生震荡特性...............错误!未定义书签。2.4.2短路过渡电阻对保护1各段影响分析...............................5第3章距离保护各段动作判别与原理图....................................63.1保护1各段的动作判别.............................................63.2距离保护三段式的原理框图.........................................6第4章MATLAB建模仿真分析..............................................74.1MATLAB软件简介...................................................74.2距离保护仿真波形及分析...........................................8第5章课程设计总结...................................................14第6章参考文献.......................................................15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顾名思义就是针对输电线路而设计的距离保护装置，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。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，而系统运行方式对保护的影响不大。在高压及以上电压等级电网中，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。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。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。同时使用距离保护还应该注意：任何阻抗继电器均需克服机械阻力或阈电压才能动作，所以输入继电器的电流不能太小。输入继电器的电流较小时，继电器的起动阻抗将下降，使距离继电器的实际保护范围缩短，这将影响到与相邻线路距离元件的配合，甚至引起非选择性动作。为把起动阻抗的误差限制在一定范围内,规定了精确工作电流这一指标。当输入电流等于阈电压时,继电器的起动阻抗下降到整定值的90%；当输入电流大于阈电压时,就可保证起动阻抗的误差在10%以内。因此精确工作电流愈小,则继电器愈灵敏。对于方向阻抗继电器，在近处发生短路时存在电压死区，即继电器拒绝动作。为了改善它的动作性能，常采用极化回路以消除电压死区。当系统发生振荡时，靠近系统振荡中心处的距离保护所测得的电压很低、电流很大，即阻抗很小。为避免在系统振荡时距离保护装置误动作，应加设振荡闭锁装置。在电压互感回路断线时也将造成距离保护误动作，也应增设闭锁元件。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。它可以做到简化硬件设计、提高硬件的可靠性，不管是经济还是安全方面都可以有很大的提高。本科生课程设计（论文）21.2本文研究内容而对于本次课程设计的研究，主要是针对题目给出的线路先计算出保护1的各段的整定值与灵敏度并判断其是否符合要求。再分析其在最小运行方式下在发生系统震荡时保护1的各段的动作情况。另外再假设线路上B母线电源开路时，当保护1出口20km处发生带过度电阻的相间短路时距离保护三段式都有什么反应。在计算完成之后绘制出流程图或原理框图。并运用MATLAB仿真软件对给出的系统接线图进行仿真绘制，并测出计算时所求出的各个数值与波形，观察测出的数值与波形是否与计算时预期的一致。本科生课程设计（论文）3第2章输电线路距离保护整定计算2.1距离Ι段整定计算整定距离保护Ι段的动作阻抗：距离保护I段的保护范围一般为线路的80%-85%。在此我们取：8.0IrelK带入已知数据可求得距离保护1第Ⅰ段动作阻抗同时可以得出保护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故可知它们的均为动作时限：t=0S2.2距离Ⅱ段整定计算距离保护II段则需要与相邻线路距离保护I段相配合，而对于有变压器的线路还要躲开线路末端变压器低压出口侧出口处短路时的阻抗值整定。（1）当保护II段与相邻线路第Ⅰ段配合。动作阻抗为：)(2opmin1opZKZKZbABrelⅡⅡ分支系数：53.1300245.07111maxminminsBABsAABBABBABABBCbZZZIIIIIIIK26.2150245.01011minmaxmaxsBABsAbZZZKABIresIopZKZ1.6.9304.08.01.ABIresIopZKZ本科生课程设计（论文）4带入之后可得：灵敏度校验：3.301.3-1.5故可知灵敏度满足要求。（2）当保护Ⅱ段与相邻线路变压器相配合时。87.574.4153.18.00245.08.0'min1TrelABrelsetZKKZKZⅡⅡⅡ而其中两台变压器时并联运行，则有：8.0'relⅡK，TTZZ21'53.1minbK带入求得：86.281ⅡsetZ此时的Ⅱ段保护的灵敏度为：24.30245.019.291opsenABZZKⅡⅡ3.241.5灵敏度满足要求。对于距离保护第Ⅱ段的动作时间，由于都是与相邻Ι段相配合，且灵敏度都符合要求。所以可知：stop5.01Ⅱ2.3距离Ⅲ段整定计算距离保护Ⅲ段的整定原则是按躲过最小负荷阻抗整定。动作阻抗：64.392.1547.28.0120.82.min.1.　ZKKZKZIopbrelABIIrelIIop30.31264.391.ABIIopIIsenZZKmax..min.39.0fhxefhIUZ73.170335.01159.09.0max..min.　IUZfhxefhssreⅢrelfhIIIsetKKKZZmin.1.本科生课程设计（论文）5整定阻抗为：而距离保护Ⅲ段作为后备保护分为远后备跟近后备。近后备时：灵敏度合格远后备时：线路BC远后备时：灵敏度合格。变压器远后备时：灵敏度合格。距离保护Ⅲ段的动作时间：2.5S1.51t371△OPOPtt2.4系统振荡及短路时有过渡电阻保护1各段保护动作情况2.4.1系统在最小运行方式下发生震荡特性根据要求需要求得系统在最小运行方式下振荡时最小测量阻抗minmZ。在系统振荡过程中，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