電力線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、一 我國(guó)繼電保護(hù)的發(fā)展歷程和前景1.1 我國(guó)繼電保護(hù)的發(fā)展歷程電網(wǎng)繼電保護(hù)是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行和電能質(zhì)量的重要自動(dòng)裝置之一，繼電保護(hù)技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的，它與電力系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行可靠性要求的不斷提密切相關(guān)。我國(guó)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段，繼電保護(hù)裝置經(jīng)歷了機(jī)電式 整流式、晶體管式、集成電路式、微處理機(jī)式等不同的發(fā)展階段。50年代，我國(guó)工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收掌握了國(guó)外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備的性能和運(yùn)行技術(shù)，阿城繼電器廠引進(jìn)了當(dāng)時(shí)國(guó)外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù)，建立了我國(guó)自己的繼電器制造業(yè)。因而，60年代是我國(guó)機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時(shí)代，為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。我國(guó)從70

2、年代末即已開(kāi)始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究， 1984年原東北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過(guò)鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，揭開(kāi)了我國(guó)繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁(yè)，為微機(jī)保護(hù)的推廣開(kāi)辟了道路在主設(shè)備保護(hù)方面。此后，這項(xiàng)技術(shù)不斷發(fā)展，可以說(shuō)我國(guó)的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)從上世紀(jì)90年代開(kāi)始進(jìn)入到微機(jī)保護(hù)的時(shí)代，我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。1.2 繼電保護(hù)未來(lái)的發(fā)展前景1.2.1 計(jì)算機(jī)化 隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。繼電保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)基本功能外還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間、快速的數(shù)據(jù)處理功能、

3、強(qiáng)大的通信功能與其他保護(hù)控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以供享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力、高級(jí)語(yǔ)言編程等這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)的功能。在計(jì)算機(jī)保護(hù)發(fā)展初期，曾設(shè)想過(guò)用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)作成繼電保護(hù)裝置由于當(dāng)時(shí)小型機(jī)體積大成本高可靠性差，這個(gè)設(shè)想是不現(xiàn)實(shí)的現(xiàn)在，同微機(jī)保護(hù)裝置大小相似的工控機(jī)的功能速度存儲(chǔ)容量大大超過(guò)了當(dāng)年的小型機(jī)，因此，用成套工控機(jī)作成繼電保護(hù)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。1.2.2 網(wǎng)絡(luò)化 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱，它深刻影響著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，也為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通信手段 因繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制

4、事故影響范圍 這是首要任務(wù) ，還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行 這就要求每個(gè)保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行 顯然，實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái)，亦即實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化，這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全可能的。1.2.3 智能化 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展及計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法不斷被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)中，近年來(lái)人工智能技術(shù)如專(zhuān)家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊邏輯、小波理論等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，從而使

5、繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展，出現(xiàn)了引人注目的新趨勢(shì)。例如電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)故障類(lèi)型的判別，故障距離的測(cè)定、方向保護(hù)、主設(shè)備保護(hù)等。在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角度擺開(kāi)情況下發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻的短路就是一非線性問(wèn)題，距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動(dòng)或拒動(dòng)，如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過(guò)大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時(shí)都可正確判別。1.2.4 保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化 在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置實(shí)際上就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī)，是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端，它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)

6、行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端因此，每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無(wú)故障正常運(yùn)行情況下還可完成測(cè)量控制數(shù)據(jù)通信功能，亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化。二 目前常用的幾種線路保護(hù)1、 三段式電流保護(hù)1.1 三段式電流保護(hù)的原理當(dāng)保護(hù)線路上發(fā)生短路故障時(shí)，其主要特征為電流增加和電壓降低。根據(jù)這一特征，當(dāng)確定故障線路上的電流大于某一“規(guī)定值”或保護(hù)安裝處母線電壓小于某一個(gè)規(guī)定值時(shí)，保護(hù)將跳開(kāi)故障線路上的斷路器而將故障線路切除，“規(guī)定值”就是電流、電壓保護(hù)的整定值，它是能使電流保護(hù)動(dòng)作的最小電流和使電壓保護(hù)動(dòng)作的

7、最大電壓。根據(jù)電流整定值選取的原則不同電流保護(hù)可分為：無(wú)限時(shí)電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。電流速斷、限時(shí)電流速斷、過(guò)電流保護(hù)都是反映電流升高而動(dòng)作的保護(hù)裝置。它們之間的區(qū)別主要在于按照不同的原則來(lái)選擇啟動(dòng)電流。速斷是按照躲開(kāi)某一點(diǎn)的最大短路電流來(lái)整定，限時(shí)電流速斷是按照躲開(kāi)下一級(jí)相鄰元件電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流整定，而過(guò)電流保護(hù)則是按照躲開(kāi)最大負(fù)荷電流來(lái)整定。但由于電流速斷不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，限時(shí)電流速斷又不能作為相鄰元件的后備保護(hù)，因此，為保證迅速而有選擇地切除故障，常將電流速斷、限時(shí)電流速斷和過(guò)電流保護(hù)組合在一起，構(gòu)成三段式電流保護(hù)。具體應(yīng)用時(shí)，可以只采用速斷加過(guò)電流保護(hù)，

8、或限時(shí)電流速斷加過(guò)電流保護(hù)，也可以三者同時(shí)采用。1.2 電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算動(dòng)作電流的整定（根據(jù)躲過(guò)最大運(yùn)行方式下本線路末端發(fā)生三相短路的最大短路電流來(lái)整定）即，其中 （3-1）繼電器二次動(dòng)作電流： （3-2）保護(hù)范圍校驗(yàn)，其中， （3-3）1.3 限時(shí)電流速斷保護(hù)整定計(jì)算段與下一級(jí)線路的段保護(hù)有重疊，為了保證選擇性，段保護(hù)延時(shí)。保護(hù)段動(dòng)作電流整定（保護(hù)段的保護(hù)范圍不能超過(guò)下一條線路電流速斷的保護(hù)范圍）即。 ，其中取1.11.2 （3-4） 帶分支電路存在分支系數(shù) 則， （3-5）動(dòng)作時(shí)限： （3-6）靈敏系數(shù)校驗(yàn)（最小運(yùn)行方式下，本線路末端兩相短路流過(guò)的短路電流來(lái)校驗(yàn)）： （3-7）當(dāng)靈敏

9、系數(shù)不滿足時(shí)， （3-8）1.4 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)保護(hù)段動(dòng)作電流整定（按躲過(guò)最大負(fù)荷電流來(lái)整定） （3-9）繼電器二次動(dòng)作電流：（3-10）動(dòng)作時(shí)間的整定（按階梯原則）：向電源側(cè)逐級(jí)至少增加一個(gè)，這樣才能保證選擇性。靈敏度校驗(yàn)（最小運(yùn)行方式下，本線路末端發(fā)生兩相短路的短路電流來(lái)校驗(yàn)）： ，其中（3-11）2、 輸電線路距離保護(hù)距離保護(hù)就是指反應(yīng)保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離，并根據(jù)這一距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)限的一種保護(hù)裝置。距離保護(hù)的原理就是利用保護(hù)安裝處的測(cè)量阻抗在正常和短路時(shí)的幅值、阻抗角的不同來(lái)判斷是否發(fā)生了故障，它同時(shí)利用了故障電壓和電流的變化，反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離而工作，又稱(chēng)低阻抗

10、保護(hù)。3、 輸電線路差動(dòng)保護(hù)電流差動(dòng)保護(hù)是繼電保護(hù)中的一種保護(hù)。正相序是A超前B,B超前C各是120度。反相序（即是逆相序）是A超前C,C超前B各是120度。有功方向變反只是電壓和電流的之間的角加上180度，就是反相功率，而不是逆相序。差動(dòng)保護(hù)是根據(jù)“電路中流入節(jié)點(diǎn)電流的總和等于零”原理制成的。差動(dòng)保護(hù)把被保護(hù)的電氣設(shè)備看成是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，那么正常時(shí)流進(jìn)被保護(hù)設(shè)備的電流和流出的電流相等，差動(dòng)電流等于零。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，流進(jìn)被保護(hù)設(shè)備的電流和流出的電流不相等，差動(dòng)電流大于零。當(dāng)差動(dòng)電流大于差動(dòng)保護(hù)裝置的整定值時(shí)，上位機(jī)報(bào)警保護(hù)出口動(dòng)作，將被保護(hù)設(shè)備的各側(cè)斷路器跳開(kāi)，使故障設(shè)備斷開(kāi)電源。三 各種線路

11、保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)1、 三段式電流保護(hù)：優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、工作可靠，在35kV及以下電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)是保護(hù)范圍、靈敏系數(shù)等都直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，在35kV以上電壓等級(jí)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，很難滿足選擇性、靈敏性、速動(dòng)性的要求。2、 距離保護(hù)：、段能在任何形狀的多電源網(wǎng)絡(luò)中保證選擇性，比電流電壓保護(hù)的靈敏度高。其中，段的保護(hù)范圍不受運(yùn)行方式的影響，、段雖然受影響、但仍?xún)?yōu)于電流電壓保護(hù)，多用于110kV及以上電網(wǎng)中。缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，裝置本身元件多可靠性較低、接線復(fù)雜維護(hù)較難。3、 差動(dòng)保護(hù)： 優(yōu)點(diǎn)：1）以基爾霍夫電流定律為判斷故障的依據(jù)，原理簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作速度快。2）具有天然的選相能力。3）不受系統(tǒng)振蕩、非全相運(yùn)行的影響，可以反映各種類(lèi)型的故障，是理想的線路主保護(hù)。 缺點(diǎn)：1）要求保護(hù)裝置通過(guò)光纖通道所傳送的信息具有同步性。2）對(duì)于超高壓長(zhǎng)距離輸電線路，需要考慮電容電流的影響。3）線路