辽宁工业大学电力系统继电保护课程设计（论文）题目：输电线路电流电压保护设计（5）院（系）：电气工程学院专业班级：电气092学号：学生姓名：金指导教师：（签字）起止时间： 2012.12.-2013.1.11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续表注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要本任务书研究的是不带方向判别的相间短路电流电压保护。
该线路相间短路电流电压保护又称为三段式电流电压保护。
电流电压保护在单电源辐射网中一般有很好的选择性和灵敏度。
而且电流电压保护的电路构成、整定计算及调试维护都较简单，因此，它是最可靠的一种保护。
但是，三段式电流电压保护在多电源或单电源环网灯复杂网络中无法保证其选择性，另外在系统运行方式变化很大、线路很短和线路长而负荷重等情况下，其灵敏度可能不满足要求，甚至出现保护范围为零的情况。
因此主要用于 35kV 及以下单电源辐射网络作为线路保护，也可以作为电动机和小型变压器等元件的保护。
关键词：电流电压保护；三段式；选择性；灵敏度目录摘要 (III)第1章绪论 (1)1.1 电流电压保护概述 (1)1.1.1 电流电压保护概况 (1)1.1.2 电流电压保护的性能分析 (1)1.2 本文主要内容 (2)第2章输电线路电流保护整定计算 (3)2.1 电流Ι段整定计算 (3)2.1.1 保护3 在最大、最小运行方式下的等值电抗 (3)2.1.2 C 母线、D 母线、E 母线相间短路的短路电流 (4)2.1.3 整定计算1、2、3 的电流速断保护定值 (4)2.2 电流Ⅱ段整定计算 (5)2.3 电流Ⅲ段整定计算 (6)第3章电流保护原理图的绘制与动作过程分析 (7)3.1电流三段式保护原理图 (7)3.2 电流三段式保护展开图 (8)第4章 MATLAB 建模仿真分析 (10)4.1 电流Ⅰ段Ⅱ段保护模拟动作 (10)4.2 电流Ⅲ段的保护模拟动作 (11)第5章课程设计总结 (12)参考文献 (13)第1章绪论1.1 电流电压保护概述1.1.1 电流电压保护概况电力系统中线路的电流电压保护包括：带方向判别和不带方向判别的相间短路电流电压保护，带方向判别和不带方向判别的接地短路电流电压保护。
他们分别是用于双电源网络、单电源环形网络及单电源辐射网络的线路上切除相间或接地短路故障。
线路相间短路电流电压是根据输、配电线上发生相间短路时线路电流增加而母线电压下降的特征而设计的一种保护，主要用于 35kA 及以下的小接地电流系统中。
电流电压保护中有一种是以反应电流增大而动作的电流测量元件为基础构成的电流保护，另一种是以反应电流增大而动作的电流测量元件和反应电压下降而动作的电压测量元件为基础构成的电流电压保护。
为了实现保护之间的配合和保护的选择性，在这些保护中一般需要增加延时元件等逻辑元件才能形成一个完整的保护方案。
电流保护及电流电压保护的原理很简单，它们的关键在于如何选择保护的整定值，以及如何设计保护中各个元件间的逻辑关系。
1.1.2 电流电压保护的性能分析1) 电流电压保护的选择性电流电压保护在单电源辐射网中一般有很好的选择性。
电流（电压）保护第Ⅰ段主要靠动作电流值来区分被保护范围内部和外部短路而具有选择性。
而电流保护第Ⅱ段和第Ⅲ段则应由动作电流和动作时间二者相结合才能保证其选择性，缺一不可。
但在多电源或单电源环网等复杂网络中这种保护可能无法保证其选择性。
2) 电流电压保护的动作速度电流电压保护第Ⅰ段和第Ⅱ段共同作为线路的主保护，能满足《技术规程》关于 35kV 及以下网络主保护的速动性要求。
电流电压保护第Ⅲ段因为越接近电源，动作时间越长，有时候动作时间长达好几秒，因而一般情况下只能作为线路的后备保护。
3) 电流电压保护的灵敏度电流电压保护的灵敏度因系统运行方式的变化而变化。
一般情况下能满足灵敏度要求。
但在系统运行方式变化很大、线路很短和线路长而负荷重等情况下，其灵敏度可能不容易满足要求，甚至出现保护范围为零的情况。
这也是电流保护的主要缺点。
4) 电流电压保护的可靠性电流电压保护的电路构成、整定计算及调试维护都较简单，因此，它是最可靠的一种保护。
电流电压保护因为选择性、灵敏度和动作速度等方面都存在不足，故主要用于 35kV 及以下单电源辐射网络作为线路保护，也可电动机和小型变压器等元件的保护。
1.2 本文主要内容线路相间短路的电流电压保护有三种：第一，无时限电流速断保护或无时限电流电压联锁速断保护；第二，带时限电流速断保护或带时限电流电压联锁速断保护：第三，定时限过电流保护或低电压启动过电流保护。
这三种相间短路电流电压保护分别称为相间短路电流保护第Ⅰ段、第Ⅱ段和第Ⅲ段。
其中第Ⅰ段和第Ⅱ段作为线路主保护，第Ⅲ段作为本线路主保护的近后备保护和相邻线路或元件的远后备保护。
这第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段统称为线路相间短路的三段式电流电压保护。
第Ⅰ段称为无时限电流速断保护，该段动作时间快但是不能保护线路全长。
第Ⅱ段称为带时限电流速断保护，该段保护在任何情况下均能保护本线路的全长（包括线路末端），但是为了保证在相邻的下一个线路出口处短路时保护的选择性，必须和相邻的无时限电流速断保护配合。
第Ⅲ段称为定时限过电流保护，该段保护主要是作为本线路主保护的近后备保护和相邻下一线路（或元件）的远后备保护。
本文主要内容是研究在母线短路时，保护1、2、3 的第Ⅰ段、第Ⅱ段和第Ⅲ段的整定值，并检验它们的灵敏度确定它们是否能够保护线路。
第2章 输电线路电流保护整定计算2.1 电流Ι段整定计算2.1.1 保护3 在最大、最小运行方式下的等值电抗（1）最大运行方式：三台发电机及线路L1、L2、L3 同时投入运行，等效电路图如图2.1所示。
图 2.1 最大运行方式等值阻抗图Ω=151G X Ω=202G X Ω=103G XΩ=⨯==204.05021L L X X Ω=⨯=164.0403L X Ω=⨯=204.050CD X Ω=⨯==124.030BC DE X X()()Ω=++=745.3//////332121min 3L G L L G G X X X X X X X（2）最小运行方式：在最大运行方式基础上 G2、L2 退出运行，等效电路图 如图2.2.图 2.2 最小运行方式等值阻抗图()()Ω=++=92.14//3311max 3L G L G X X X X X2.1.2 C 母线、D 母线、E 母线相间短路的短路电流C 母线最大短路电流：()KA =+=+=22.41275.33/115min 33max BCKC X X E I φC 母线最小短路电流：()KA =+=+=47.21292.143/1152323max 32min BC KC X X E I φD 母线最大短路电流：()KA =++=++=86.1122075.33/115min 33max CDBC KD X X X E I φD 母线最小短路电流：()KA =++=++=32.1201292.143/1152323max 32min CD BC KD X X X E I φE 母线最大短路电流：()KA =+++=+++=39.120121275.33115min 33max DECD BC KE X X X X E I φE 母线最小短路电流:()KA =+++=+++=13.120121292.14311523min 32min DE CD BC KE X X X X E I φ2.1.3 整定计算1、2、3 的电流速断保护定值无时限电流速断保护依靠动作电流值来保证其选择性，被保护线路外部短路时流过该保护的电流总小于其动作值，不能动作；而只有在内部短路时流过该保护的电流有可能大于其动作值，使保护动作。
且无时限电流速断保护的作用是保证在任何情况下只切除本线路上的故障。
保护1：()A =⨯=⋅=I I K I K I KE rel op 67.139.12.13max 1 保护2：()KA =⨯=⋅=I I 23.286.12.13max 2KD rel op I K I 保护3：()KA =⨯=⋅=I I 06.523.42.13max 3KC rel op I K I无时限电流保护不能保护线路全长，应采用最不利情况下保护的保护范围来校验保护的灵敏度，一般要求保护的最小的线路长度不小于线路长度的15%。
保护1保护的最小范围：()Ω-=++-=I45.1223max 31min 11CD BC op X X X I E l x φ保护2保护的最小范围：()Ω-=+-=I11.123max 32min 22BC op X X I E l x φ保护3保护的最小范围：Ω-=-=I55.323max 33min 33X I E l x op φ因为%15min11<=I DEsen X l x K %15min22<=I CDsen X l x K %15min33<==I BCsen X l x K 所以灵敏度不合格。
2.2 电流Ⅱ段整定计算由于无时限电流速断保护只能保护线路的一部分，而该线路剩下的短路故障由能保护本线路全长的带时限电流速断保护（电流保护第Ⅱ段）来可靠切除。
带时限电流速断保护与无时限电流速断保护的配合能以尽可能快的速度，可靠并有选择性的切除本线路上任一处，包括被保护线路末端的相间短路故障。
保护2的Ⅱ段应与相邻线路的Ⅰ段配合即：KA =⨯==I ∏∏92.11/67.115.1/2min 12b op rel op K I K I灵敏度：()()5.13.181.092.155.122min -<===∏∏op KD senI I K所以不合格保护3的Ⅱ段与相邻线路的Ⅰ段配合即：KA =⨯==I∏∏56.21/23.215.1/3min 23b op rel op K I K I灵敏度：()()5.13.196.056.247.232min -<===∏∏op KC senI I K所以不合格保护3的Ⅱ段与相邻线路的Ⅱ段配合即：KA =⨯==∏∏21.21/92.115.1/3min 23b op rel op K I K I灵敏度：())5.13.1(11.121.245.232min -<===op KC senI I K所以不合格2.3 电流Ⅲ段整定计算整定保护1、2、3 的过电流保护定值，假定母线E 过电流保护动作时限为0.5s ，确定保护1、2、3 过电流保护的动作时限，校验保护1 作近后备，保护2、3 作远后备的灵敏度。
保护1的Ⅲ段：A =⨯⨯=⋅⋅=I I I I I I 04.48724085.05.115.1max 1LDE re ss rel op I K K K I保护2的Ⅲ段：A =⨯⨯=⋅⋅=I I I I I I56.73036085.05.115.1max 2LCD re ss rel op I K K K I保护3的Ⅲ段：A =⨯⨯=⋅⋅=I I I I I I 8.81140085.05.115.1max 3LBC re ss rel op I K K K I保护1作近后备的灵敏度：()3.128.204.487111012min ≥===I I II I I op KE senI I K所以合格 保护2作远后备的灵敏度：()2.152.156.730111022min ≥===I I II I Iop KE senI I K所以合格 保护3作远后备的灵敏度：()2.163.18.811132032min ≥===I I II I I op KD senI I K所以合格 假定母线E 过电流保护动作时限为0.5s ，即：s t OPE 5.0=I I I保护1的Ⅲ动作时间：s t t t OPE15.05.01=+=∆+=I I II I I 保护2的Ⅲ动作时间：s t t t 5.15.0112=+=∆+=I I I I I I保护3的Ⅲ动作时间：s t t t 25.05.123=+=∆+=I I I I I I第3章电流保护原理图的绘制与动作过程分析3.1电流三段式保护原理图-图3.1 三段式电流保护原理接线图图3.1 给出的是三段式电流电压保护的原理接线图，其中1KA、2KA、KM 和1KS 构成第Ⅰ段无时限电流速断保护；3KA、4KA、1KT 和2KS 构成第Ⅱ段带时限电流速断保护；5KA、6KA、7KA(采用两相三继电器式接线)、2KT 和 3KS 构成第Ⅲ段定时限过电流保护。