电力系统继电保护课程设计专业：电气工程及其自动化班级：电气09姓名：学号：指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院2012 年 7月 7日1 设计原始资料1.1 具体题目如图1.1所示系统中，发电机以发电机-变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。

参数为：E ϕ=， 1.1 2.1 1.2 2.215G G G G X X X X ====Ω，1.1 1.410T T X X =Ω ，0.10.430T T X X =Ω ， 1.3 2.3 1.4 2.410G G G G X X X X ====Ω，1.5 1.620T T X X ==Ω， 0.50.640T T X X ==Ω，60km A B L -=，40km B C L -=，线路阻抗120.4Ωkm Z Z ==， 0 1.2km Z =Ω，线路阻抗角均为75°，m a x m a x ..300A A B L C B L I I --==，负荷功率因数角为30°； 1.2SS K =， 1.2re K =，0.85I rel K =，0.75II rel K =，变压器均装有快速差动保护。

试对1、2、3、4进行距离保护的设计。

图1.1 系统网路连接图1.2 完成内容我们要完成的内容是实现对线路的距离保护。

距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。

2 分析课题设计内容2.1 保护配置2.1.1 主保护配置距离保护的主保护是距离保护Ⅰ段和距离保护Ⅱ段。

(1) 距离保护第Ⅰ段距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，是保护本身的固有动作时间。

整定阻抗set Z <AB Z .考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差，需引入可靠系数k K ，（一般取0.8～0.85），则(0.8~0.85)set AB Z Z =(2.1)同理对保护1的第Ⅰ段整定值应为'10.80.85dZ BC Z Z =（～） (2.2)(2) 距离保护第Ⅱ段 距离Ⅱ段整定值的选择是类似于限时电流速断的，即应使其不超出下一条线路距离Ⅰ段的保护范围，同时带有高出一个△t 的时限，以保证选择性。

例如在图1.1单侧电源网咯中，当保护1第Ⅰ段末端短路时，保护2的测量阻抗2Z 为 '21AB dZ Z Z Z =+ (2.3)引入可靠系数k K ，保护2的启动阻抗为''21()0.80.80.85dZ k AB dZ AB BC Z K Z Z Z Z =+=+［（～）］ (2.4)距离Ⅰ段与Ⅱ段联合工作构成本线路的主保护。

2.1.2 后备保护配置距离保护第Ⅲ段，装设距离保护第Ⅲ段是为了作为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，同时也作为Ⅰ、Ⅱ段的后备保护。

3 短路电流及残压计算3.1 等效电路的建立由于短路电流计算是电网继电保护配置设计的基础,因此分别考虑最大运行方式下各线路未端短路的情况,最小运行方式下各线路未端短路的情况。

3.2 保护短路点的选取本设计中主要考虑母线、线路末端的短路故障。

3.3 短路电流的计算3.3.1 最大运行方式短路电流计算(1) 保护2的最大运行方式分析。

保护2最大运行方式就是指流过保护2的电流最大即两个发电机共同运行，则.min 1.3 1.311()(1010)10()22s G T Z X X =⨯+=⨯+=Ω (3.1).2.max .min 115 1.328(kA)102416k s AB BC E I Z Z Z ϕ===++++ (3.2)式中，.2.max k I 为流过保护2的最大短路电流。

(2) 保护4的最大运行方式分析。

保护4的最大运行方式就是指流过保护4的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器T5、T6两个都同时运行的运行方式，则 .min 1.3 1.311()(1010)10()22s G T Z X X =⨯+=⨯+=Ω (3.3).4.max .min 2.554(kA)k s BC E I Z Z ϕ===+ (3.4)式中，.4.max k I 为流过保护3的最大短路电流。

3.3.2 最小运行方式短路电流计算(1) 保护2的最小运行方式分析。

保护2的最小运行方式就是指流过保护2的电流最小即是在G3和G4只有一个工作时运行方式，则.max 1.3 1.3()(1010)20()s G T Z X X =+=+=Ω (3.5).2.min .max 0.958(kA)k s AB BC E I Z Z Z ϕ===++ (3.6) 式中，.2.min k I 为流过保护2的最小短路电流。

(2) 保护4的最小运行方式分析。

保护4的最小运行方式就是指流过保护4的电流最小即是在G3和G4只有一个工作，变压器T3、T4两个中有一个工作时的运行方式，则.max 1.3 1.3()(1010)20()s G T Z X X =+=+=Ω (3.7).4.min .max 1.042(kA)k s BC E I Z Z ϕ===+ (3.8) 式中，.4.min k I 为流过保护4的最小短路电流。

4 保护的配合及整定计算4.1 保护2距离保护的整定与校验4.1.1 保护2距离保护第I 段整定(1) 保护2的I 段的整定阻抗为.210.850.46020.4()I I set rel A B Z K z L -==⨯⨯=Ω (4.1)式中，set.2I Z 为保护2距离的I 段的整定阻抗。

(2) 动作时限20(s)I t =第I 段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。

4.2 保护4距离保护的整定与校验4.2.1 保护4距离保护第I 段整定(1) 保护4的I 段的整定阻抗为.410.850.44013.6()I I set rel B C Z K z L -==⨯⨯=Ω (4.2)式中，set.4I Z 为保护4距离I 段的整定阻抗。

(2) 动作时间40(s)I t =第I 段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。

4.2.2 保护4距离保护第II 段整定(1) 整定阻抗：按下面两个条件选择。

① 当与相邻下级线路距离保护I 段配合时，4.max 2.26b K =，4.min 1.41b K =，有.44min .2()0.75(16 1.4120.4)33.573()II II I set rel BC b set Z K Z K Z ⋅=+=+⨯=Ω (4.3)式中，set.4II Z 为保护4距离II 段的整定阻抗。

② 当与相邻变压器的快速保护相配合时，4.max 1.99b K =，4.min 1.53b K =，20t Z =Ω，有.44min ()0.75(16 1.5320)34.95()II II set rel BC b t Z K Z K Z ⋅=+=+⨯=Ω(4..4)所以取.433.573II set Z =Ω。

(2) 灵敏度校验.433.573 2.1 1.2516II set sen BC Z K Z ===> 满足灵敏度要求。

(3) 动作时限420.5(s)II I t t t =+∆= 与相邻保护2的I 段配合，它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。

4.2.3 保护4距离保护第III 段整定(1) 整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有.min min .max 190.53()L L L U Z I ⋅===Ω (4.5) .min .4cos()III L set rel ss re set L Z Z K K K ϕϕ=- (4.6)式中，set.4III Z 为保护4距离III 段的整定阻抗。

取0.83rel K =，2.1=rel K ， 1.2re K =和75o set ϕ=，30o L ϕ=,于是 .4190.53155.93()1.2*1.2*1.2*cos(7530)III set Z ==Ω- (4.7)(2) 灵敏度校验① 本线路末端短路时灵敏系数为.4(1)155.939.74 1.516III set sen BC Z K Z ===> 满足灵敏度要求。

② 相邻线路末端短路时灵敏系数。

经分析可得456.056.0056.034.1134.0012.012.034.0012.11121[(1)(1)31b AB AC BC BC K X X X X X X X X X X X =++⨯⨯++++++当12.1X 、56.0X 、分别取最小值，而34.1X 、12.0X 、34.0X 分别取最大值时，4b K 就取最大值，即当12.1mi n 12.5X =Ω，56.0min 20X =Ω，34.1max 20X =Ω，12.0max 30X =Ω，34.0max 30X =Ω，24next AB Z Z ==，有 4.max 11 2.212021207220[(1)(1)3048330303048112.5b K =+=+⨯⨯++++++ (4.8) .4(2)4.max 155.93 2.26 1.216 2.2124III set sen BC b next Z K Z K Z ===>++⨯ 灵敏度校验满足要求。

(3) 动作时限420.50.51(s)III III t t t =+∆=+=与相邻设备保护配合有它能满足与相邻线路保护和相邻变压器保护的要求。

5 继电保护设备选择本题中电流互感器的型号为LCWB6-110B 。

本题中电压互感器的型号为JDZJ-3。

6 二次展开原理图的绘制6.1 保护测量回路对于动作于跳闸的继电保护功能来说，最为重要的是判断出故障处于规定的保护区内还是保护区外，至于区内或区外的具体位置，一般并不需要确切的知道。

可以用两种方法来实现距离保护。

精确地测量出m Z ，然后再将它与事先确定的动作进行比较。

当m Z 落在动作区之内时，判为区内故障，给出动作信号；当m Z 落在动作区之外时，继电器不动作。

6.1.1 相位比较原理的实现 相位比较原理的阻抗元件动作条件的一般表达式如式o o 90arg 90-≤≤DC Z Z ,所示，相位比较的动作条件又可以表示为 o o 90arg 90-≤≤∙∙D CU U (6.1)式(6.2)称为电压形式相位比较方程。

电路图如图6.2所示。

图6.2 相位比较的电压形成7 对距离保护的评价从对继电保护所提出的基本要求来评价距离保护，可以得出如下几个主要的结论：(1) 根据距离保护工作原理，它可以在多电源的复杂网络中保证动作的选择性。