继电保护课程设计输电线路电流电压保护设计第1章绪论 (1)第2章设计的原始资料 (2)2.1题目内容 (2)2.2课程设计的内容及技术参数参见下表 (2)2.3 工作计划： (3)2.4设计需要考虑的问题 (3)2.5保护方式的选取及整定计算 (3)第3章输电线路电流保护整定计算 (4)3.1保护3在最大、最小运行方式下的等值阻抗 (4)3.2保护3在最小运行方式下G2退出运行，L2退出运行等值电路 (4)3.3进行C母线、D母线、E母线相间短路的最大、最小短路电流的计算 (5)3.4整定保护1、2、3的电流速断保护定值，并计算各自的最小保护范围 (6)3.5整定保护2、3的限时电流速断保护定值，并校验灵敏度 (7)3.6整定保护1、2、3的过电流保护定值 (8)第4章电流保护原理图的绘制与动作过程分析 (9)4.1电流三段式保护原理图 (9)4.2电流三段式原理展开图 (10)第5章MATLAB建模仿真分析 (12)5.1 MATLAB的概述 (12)5.2 仿真设计 (13)5.3仿真结果 (13)5.4结果分析 (15)第6章课程设计总结与心得 (16)参考文献 (16)第1章绪论继电保护装置是指能反应电力系统中电气元件发生的故障或不正常远行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
它的基本任务是：（1）自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。
（2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。
一般情况下不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的程度经一定的延时动作于信号。
目前，继电保护装置是以各电气元件作为保护对象的，其切除故障的范围是断路器之间的区段。
反应整个被保护元件上的故障，并能以最短的延时有选择性地切除故障的保护称为主保护；当主保护或断路器拒绝动作时，用来切除故障的保护称为后备保护。
电力系统对动作于跳闸的继电保护装置提出了四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
这四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础，在它们之间，既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。
除了以上四个基本要求以外，选用保护装置时还应该考虑经济性。
在保证电力系统安全运行的前提下，尽可能采用投资少、维护费用低的保护装置。
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；第二，带时限电流速断保护；第三，定时限过电流保护。
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。
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章设计的原始资料2.1题目内容系统接线图如图：2.2课程设计的内容及技术参数参见下表2.3 工作计划：第一天：收集资料，确定设计方案。
第二天：等值电抗计算、短路电流计算。
第三天：电流I段整定计算及灵敏度校验。
第四天：电流II段整定计算及灵敏度校验。
第五天：电流III段整定计算及灵敏度校验。
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。
2.4设计需要考虑的问题（1）系统运行方式的考虑除考虑发电厂发电容量的最大和最小运行方式外，还必须考虑在设备检修或故障切除的情况下，发生短路时流过保护装置的短路电流最大和最小的系统运行方式，以便计算保护的整定值和保护灵敏度。
在需采用电流电压联锁速断保护时，还必须考虑系统的正常运行方式。
（2）短路点的考虑求不同保护的整定值和灵敏度时，应注意短路点的选择。
（3）短路类型的考虑相间短路保护的整定计算应取系统最大运行方式下三相短路电流，以作动作电流整定之用；而在系统最小运行方式下计算两相短路电流，以作计算灵敏度之用。
短路的计算选用三相短路或两相短路进行计算均可，因为对保护所取的残余而言，三相短路和两相短路的残余数值相同。
2.5保护方式的选取及整定计算采用什么保护方式，主要视其能否满足规程的要求。
能满足要求时，所采用的保护就可采用；不能满足要求时，就必须采取措施使其符合要求或改用其他保护方式。
选用保护方式时，首先考虑采用最简单的保护，以便提高保护的可靠性。
当采用简单保护不能同时满足选择性、灵敏性和速动性要求时，则可采用较复杂的保护方式。
选用保护方式时，可先选择主保护，然后选择后备保护。
通过整定计算，检验能否满足灵敏性和速动性的要求。
当采用的保护不能很好地满足选择性或速动性的要求时，允许采用自动重合闸来校正选择性或加速保护动作。
第3章 输电线路电流保护整定计算3.1保护3在最大、最小运行方式下的等值阻抗保护3的最大运行方式：三台发电机及线路L1、L2、L3同时投入运行，等效电路图如图3.1XX X X G1L1CD DE ....图3.1 最大运行方式 在最大运行方式下，短路电流最大，阻抗最小如图所示，根据任务书所给参数可以计算出：Ω=151G X ，Ω=202G X ，Ω=103G XΩ=⨯=204.0501L X ，Ω=⨯=204.0502L X ，Ω=⨯=164.0403L XΩ=⨯=124.030BC X ，Ω=⨯=204.050CD X ，Ω=⨯=124.030DE X可得：Ω=++=++=83.10)1610//()20//2020//15()//()////(332121min 3L G L L G G X X X X X X X3.2保护3在最小运行方式下G2退出运行，L2退出运行等值电路保护3在最小运行方式下G2退出运行，L2退出运行等效电路图如图3.2.XX X X G1L1CD DE....图3.2 最小运行方式同理，最小运行方式下，短路电流最小，阻抗最大Ω=++=92.14)//()(3311max 3L G L G X X X X X3.3进行C 母线、D 母线、E 母线相间短路的最大、最小短路电流的计算当系统在最小运行方式下运行时C 母线短路，此处有最大的短路电流为：KA BCX X E I kc 9.2)1283.10(3/115min 3max =+=+Φ=当系统在最大运行方式下运行时C 母线短路,此处有最小的短路电流为：KA BCX X E I kc 14.2)(2max 33min =+Φ=对于D 、E 母线发生相间短路的最大,最小短路电流计算,同样的道理：KA CD X X BC X E I kd 55.1min 3max =++Φ=KA CDX X BC X E I kDmxin 42.1max 3=++Φ= KADEX X CD X BC X E I ke 13.1max 3min =+++Φ=KA DEX X CD X BC X E I ke 21.1min 3max =+++Φ=3.4整定保护1、2、3的电流速断保护定值，并计算各自的最小保护范围由于电流速断保护的动作电流应躲过本线末端的最大短路电流I k m ax ，故应考虑最小运行方式下的三相短路电流.故有，保护1、2、3的第Ⅰ段的动作电流为：当最小灵敏度大于0015时,满足保护设计要求,经计算都满足。
0015006.75%100*161.12001003min 33>==⨯l BC X l X KA kE I rel K op I 45.121.1*2.1)3(max 111===KA kD I rel K op I 70.142.1*2.1)3(max 112===KA kC I rel K op I 48.39.2*2.1)3(max 113===Ω=-=--=65.52165.26max 31123min11Xbd S X OP I E l x φΩ=--=--=82.4161382.3323max 312min 22Xbc X I E l x S OP φ00150017.40%100*1282.4001002min 22>==⨯l X CDl X Ω=-=-=1.121310.25max 31323min 33S X OP I E l x φ3.5整定保护2、3的限时电流速断保护定值，并校验灵敏度由于无时限电流速断保护只能保护线路的一部分,而该线路的剩下部分的短路故障必须依靠另外一种电流保护,即带时限的电流速断保护。
对于此种保护的动作电流和动作时间的整定分别为:其中t ∆为时限阶段,它与短路器的动作时间,被保护线路的保护的动作时间误差等因素有关.这里我们取t ∆=0.5S ,所以对于保护3的电流保护的第Ⅱ段的动作电流应与相邻线路电流保护的第Ⅰ段相配合, 分支系数为:k b min =1即KA k b I op rel op 64.2min /2K ñI ñ3=•=所以该处电流保护的第Ⅱ段的灵敏度为:08.12min =I =op I I kc K sen <1.3故不满足灵敏度的要求。
断路器3QF 处电流保护的第Ⅱ段与相邻线路电流保护的电流保护的第Ⅱ段相配合。
即有此时的灵敏度: <1.3 不满足要求。
此时断路器3QF 处电流保护的第Ⅱ段动作时间和断路器2QF 处电流保护的第Ⅱ段动作时间相配合：对于保护2QF 的电流保护的第Ⅱ段与相邻线路1QF 电流保护的电流保护的第Ⅰ段相配合。
KA k b I op rel op 14.2m in /1K ñI ñ2=•= 此时的灵敏度75.02min ==I op I ke K sen 〈1.3不满足要求。
k b I op rel op m in /2K ñI ñ1•=tt t op t op ∆=∆+=21k b I op rel op min /2K ñI ñ3•=KAk b I op rel op 98.1m in /1K ñI ñ2=•=75.0min ==I op I kc K sen s t t op t op 123=∆+=3.6整定保护1、2、3的过电流保护定值整定保护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。