输电线路方向电流保护设计

XXXX 大大 学学电力系统继电保护电力系统继电保护课程设计（论文）课程设计（论文）题目：输电线路方向电流保护设计题目：输电线路方向电流保护设计院（系）：院（系）： 专业班级：专业班级：学学 号：号：学生姓名：学生姓名：指导教师：指导教师：起止时间：起止时间：课程设计（论文）任务及评语课程设计（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 目输电线路方向电流保护设计课程设计（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 ,20,3/1151GXkVE ,12,1232GGXX L1=L2=60km,L3=50km,LB-C=40km, LC-D=50km,LD-E=20km,线路阻抗 0.4/km, ,2 . 1I relK relK15. 1 relK 最大负荷电流 IB-C.Lmax=360A, IC-D.Lmax=210A, ID- E.Lmax=110A, 电动机自启动系数 Kss=1.5，电流 继电器返回系数 Kre=0.85。最大 运行方式：三台发电机及线路 L1、L2、L3 同时投入运行；最小 运行方式：G2、L2 退出运行。1.等值电抗计算、短路电流计算。 2. 整定保护 4、5 的电流速断保护 定值，并尽可能在一端加装方向元 件。 3确定保护 5、7、9 限时电流速断 保护的电流定值，并校验灵敏度。 4确定保护 4、5、6、7、8、9 过 电流保护的时间定值，并说明何处 需要安装方向元件。 5绘制方向过电流保护的原理接线 图。并分析动作过程。 6、采用 MATLAB 建立系统模型进行 仿真分析。BAG 1123L3L2L1EDCG 2G 3987654系统接线图1续表进度计划第一天：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：整定保护 4、5 的电流速断保护定值，并尽可能在一端加装方向元件。第四天：确定保护 5、7、9 限时电流速断保护的电流定值，并校验灵敏度。第五天：确定保护 4、5、6、7、8、9 过电流保护的时间定值，说明何处需安装方向元件。 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2摘 要电力系统的输、配线路因各种原因可能 会发生相间或相地短路故障,因此,必须有相应的保护装置来反映这些故障，方向保护是利用电压和电流的乘积判明电流流向（相位）的继电保护。以判明短路故障位于保护装置处的正向或反向。本设计题目为输电线路方向电流保护设计，经过 保护 4、5 的 段动作电流的整定、灵敏度的校验、动作时间的整定 、保护 5、7、9 方向电流段的整定计算和方向电流段动作时间整定计算 ，绘制方向电流保护原理图 ，并对动作过程进行分析。利用 MATLAB 软件建立系统仿真模型，根据给定参数对电气元件设定，对仿真结果分析，符合设计要求。关键词：电力系统；电流保护；方向保护；方向元件3目 录第 1 章 绪论 .41.1 输电线路电流保护概述.41.2 本文主要内容.4第 2 章 输电线路方向电流保护整定计算 .62.1 方向电流 段整定计算.62.1.1 保护 4、5 的 段动作电流的整定 .62.1.2 灵敏度校验 .72.1.3 动作时间的整定 .72.2 保护 5、7、9 方向电流段整定计算.82.3 方向电流段动作时间整定计算及方向元件的安装 .9第 3 章 方向电流保护原理图的绘制与动作过程分析 .103.1 保护原理图.103.2 动作过程分析.12第 4 章 MATLAB 建模仿真分析.13第 5 章 课程设计总结 .16参考文献 .174第 1 章 绪论1.1 输电线路电流保护概述电力系统的输、配线路因各种原因可能 会发生相间或相地短路故障,因此,必须有相应的保护装置来反映这些故障,并控制故障线路的断路器,使其跳闸以切除故障.对各种不同电压等级的线路应该装设不同的相间短路和接地短路的保护。对于 3KV及以上的电力设备和线路的短路故障，应有主保护和后备保护，对于电压等级在220KV 及以上的线路，应考虑或者必须装设双重化的主保护，对于整个线路的故障，应无延时控制其短路器跳闸。线路的相间短路、接地短路保护有：电流电压保护，方向电流电压保护，接地零序流电压保护，距离保护和纵联保护等。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。1.2 本文主要内容通过对保护段的 段动作电流的整定 、灵敏度的校验、动作时间的整定 、方向电流段的整定计算和方向电流段动作时间整定计算 ，绘制方向电流保护原理图，并对动作过程进行分析。在对电流保护段来说，因为反方向短路时功率方向测量元件不动作，其整定值就只需躲过正方向线路末端短路电流最大值，而不必躲过反方向短路的最大短路电流，因而提高了灵敏度。这种增加了功率方向测量元件的电流保护即为方向电流保护。在双电源网络或其他复杂网络中，可以采用带方向的三段式电流保护，以满足保护的各种性能要求。方向电流保护用于双电源网络和单电源环形网络时，在构成、整定、相互配合等问题上还有以下特点：在保护构成中增加功率方向测量原件，并与电流测量元件共同判别是否在保护线路的正方向上发生故障。方向电流保护第段，即无时限方向电流速度保护的动作电流整定可以不必躲过反方向外部最大短路电流；第段电流保护动作电流还应考虑躲过反向不对称短路时，流过非故障相的电流，这样可防止在反方向发生不对称故障时非故障线功率方向测量元件误动作而造成的保护误动作；在环网和双电源网中，功率方向可能相同的电流保护第段的动作电流之间和动作时5间之间应相互配合，以保证保护的选择性。本次设计包含了运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。6第 2 章 输电线路方向电流保护整定计算2.1 方向电流 段整定计算2.1.1 保护 4、5 的 段动作电流的整定根据任务书中的系统接线图计算各段线路的阻抗。=60*0.4=24 =50*0.4=20 =40*0.4=161LX2LX3LXBCX =50*0.4=20 =20*0.4=8CDXDEX 由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，可计算：保护 4= 1.668kA X)X(X )(L3L2G211)3( maxLGKAXXEI 2024)(12 )2420(3115=1.2 1.668=2.002kA)3( max4KAI relI OPIKI保护 5kAXEIGKB075. 220123115XL33)3( maxkAIKIKBI relI OP49. 2075. 22 . 1)3( max5因为 ，所以在 4QF 加方向元件。)3( max4KBI OPII2.1.2 灵敏度校验校验，应按电流、电压元件中保护范围小的元件确定，整定值满足可靠系I senK数的要求。314min134min 4lxlx llKI sen保护 4 的灵敏度校验：=-20=8.72I OPmin142I3SElxmaxsX002. 223/1153 7=2424+20=3231lx3214/LLLOPXXXX/=100%=27.25%>15% senK4min1OPXlx 3272. 8满足灵敏度要求，所以合格。保护 5 的灵敏度校验：315min135min 5lxlx llKI sen=7.09maxmin1523 x OPSXIElx3 1153162 2.49 =2031lx 35LOPXX=100%=35.45%>15% senK315min1 lxlx 2009. 7满足灵敏度要求，所以合格。2.1.3 动作时间的整定因为无时限电流速断保护不必外加延时元件即可保证保护的选择性，所以电流保护第 I 段的动作时间为 0，即 t=t=0。 4op 5op2.2 保护 5、7、9 方向电流段整定计算无时限电流速断保护在任何情况下只能切除本线路上的故障，外部短路故障应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整定为。保护 5段与保护 3 配合= 5opIbOPrelKK/IB-C.Lmax=360A OP:分支系数=流过故障线电流/流过保护线电流。bK=1+=1+=1.42bKABB II3311LGSLGS XXE XXE =/1.42=291.54A bOPrelKIK 5OPI36015. 18kA=1796.875A33)2( KB23ILGS XXE20123115 23 =6.16>1.4 所以满足灵敏度要求。 senK5)2(OPKB II 54.29175.81796与相邻保护 3段配合=1+=1+=1.42bKABB II3311LGSLGS XXE XXE 5OP2) KB II（ senKIC-D.Lmax=210A 2OPI分支系数=流过故障线电流/流过保护线电流，且两电流相等。所以：=14bK=/=264.5A