電力線路繼電保護設(shè)計開題報告

1、一 我國繼電保護的發(fā)展歷程和前景1.1 我國繼電保護的發(fā)展歷程電網(wǎng)繼電保護是保證電力系統(tǒng)安全運行和電能質(zhì)量的重要自動裝置之一，繼電保護技術(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)對運行可靠性要求的不斷提密切相關(guān)。我國電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)經(jīng)歷了四個發(fā)展階段，繼電保護裝置經(jīng)歷了機電式 整流式、晶體管式、集成電路式、微處理機式等不同的發(fā)展階段。50年代，我國工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收掌握了國外先進的繼電保護設(shè)備的性能和運行技術(shù)，阿城繼電器廠引進了當時國外先進的繼電器制造技術(shù)，建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。因而，60年代是我國機電式繼電保護繁榮的時代，為我國繼電保護技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。我國從70

2、年代末即已開始了計算機繼電保護的研究， 1984年原東北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應用，揭開了我國繼電保護發(fā)展史上新的一頁，為微機保護的推廣開辟了道路在主設(shè)備保護方面。此后，這項技術(shù)不斷發(fā)展，可以說我國的電力系統(tǒng)繼電保護從上世紀90年代開始進入到微機保護的時代，我國繼電保護技術(shù)進入了微機保護的時代。1.2 繼電保護未來的發(fā)展前景1.2.1 計算機化 隨著計算機硬件的迅猛發(fā)展，微機保護硬件也在不斷發(fā)展。繼電保護裝置的計算機化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。電力系統(tǒng)對微機保護的要求不斷提高，除了保護基本功能外還應具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間、快速的數(shù)據(jù)處理功能、

3、強大的通信功能與其他保護控制裝置和調(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、高級語言編程等這就要求微機保護裝置具有相當于一臺PC機的功能。在計算機保護發(fā)展初期，曾設(shè)想過用一臺小型計算機作成繼電保護裝置由于當時小型機體積大成本高可靠性差，這個設(shè)想是不現(xiàn)實的現(xiàn)在，同微機保護裝置大小相似的工控機的功能速度存儲容量大大超過了當年的小型機，因此，用成套工控機作成繼電保護的時機已經(jīng)成熟，這將是微機保護的發(fā)展方向之一。1.2.2 網(wǎng)絡(luò)化 計算機網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時代的技術(shù)支柱，它深刻影響著各個工業(yè)領(lǐng)域，也為各個工業(yè)領(lǐng)域提供了強有力的通信手段 因繼電保護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 ，還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行 這就要求每個保護單元都能共享全系統(tǒng)的運行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個保護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)動作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行 顯然，實現(xiàn)這種系統(tǒng)保護的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護裝置用計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，亦即實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡(luò)化，這在當前的技術(shù)條件下是完全可能的。1.2.3 智能化 隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展及計算機在電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域中的普遍應用，新的控制原理和方法不斷被應用于計算機繼電保護中，近年來人工智能技術(shù)如專家系統(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)各個領(lǐng)域都得到了應用，從而使

5、繼電保護的研究向更高的層次發(fā)展，出現(xiàn)了引人注目的新趨勢。例如電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)故障類型的判別，故障距離的測定、方向保護、主設(shè)備保護等。在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動，如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過大量故障樣本的訓練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時都可正確判別。1.2.4 保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化 在實現(xiàn)繼電保護的計算機化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)上的一個智能終端，它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運

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，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量控制數(shù)據(jù)通信功能，亦即實現(xiàn)保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化。二 目前常用的幾種線路保護1、 三段式電流保護1.1 三段式電流保護的原理當保護線路上發(fā)生短路故障時，其主要特征為電流增加和電壓降低。根據(jù)這一特征，當確定故障線路上的電流大于某一“規(guī)定值”或保護安裝處母線電壓小于某一個規(guī)定值時，保護將跳開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、電壓保護的整定值，它是能使電流保護動作的最小電流和使電壓保護動作的

7、最大電壓。根據(jù)電流整定值選取的原則不同電流保護可分為：無限時電流速斷保護、限時電流速斷保護和定時限過電流保護。電流速斷、限時電流速斷、過電流保護都是反映電流升高而動作的保護裝置。它們之間的區(qū)別主要在于按照不同的原則來選擇啟動電流。速斷是按照躲開某一點的最大短路電流來整定，限時電流速斷是按照躲開下一級相鄰元件電流速斷保護的動作電流整定，而過電流保護則是按照躲開最大負荷電流來整定。但由于電流速斷不能保護線路全長，限時電流速斷又不能作為相鄰元件的后備保護，因此，為保證迅速而有選擇地切除故障，常將電流速斷、限時電流速斷和過電流保護組合在一起，構(gòu)成三段式電流保護。具體應用時，可以只采用速斷加過電流保護，

8、或限時電流速斷加過電流保護，也可以三者同時采用。1.2 電流速斷保護的整定計算動作電流的整定（根據(jù)躲過最大運行方式下本線路末端發(fā)生三相短路的最大短路電流來整定）即，其中 （3-1）繼電器二次動作電流： （3-2）保護范圍校驗，其中， （3-3）1.3 限時電流速斷保護整定計算段與下一級線路的段保護有重疊，為了保證選擇性，段保護延時。保護段動作電流整定（保護段的保護范圍不能超過下一條線路電流速斷的保護范圍）即。 ，其中取1.11.2 （3-4） 帶分支電路存在分支系數(shù) 則， （3-5）動作時限： （3-6）靈敏系數(shù)校驗（最小運行方式下，本線路末端兩相短路流過的短路電流來校驗）： （3-7）當靈敏

9、系數(shù)不滿足時， （3-8）1.4 定時限過電流保護保護段動作電流整定（按躲過最大負荷電流來整定） （3-9）繼電器二次動作電流：（3-10）動作時間的整定（按階梯原則）：向電源側(cè)逐級至少增加一個，這樣才能保證選擇性。靈敏度校驗（最小運行方式下，本線路末端發(fā)生兩相短路的短路電流來校驗）： ，其中（3-11）2、 輸電線路距離保護距離保護就是指反應保護安裝處至故障點的距離，并根據(jù)這一距離的遠近而確定動作時限的一種保護裝置。距離保護的原理就是利用保護安裝處的測量阻抗在正常和短路時的幅值、阻抗角的不同來判斷是否發(fā)生了故障，它同時利用了故障電壓和電流的變化，反應故障點到保護安裝處的距離而工作，又稱低阻抗

10、保護。3、 輸電線路差動保護電流差動保護是繼電保護中的一種保護。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。差動保護是根據(jù)“電路中流入節(jié)點電流的總和等于零”原理制成的。差動保護把被保護的電氣設(shè)備看成是一個節(jié)點，那么正常時流進被保護設(shè)備的電流和流出的電流相等，差動電流等于零。當設(shè)備出現(xiàn)故障時，流進被保護設(shè)備的電流和流出的電流不相等，差動電流大于零。當差動電流大于差動保護裝置的整定值時，上位機報警保護出口動作，將被保護設(shè)備的各側(cè)斷路器跳開，使故障設(shè)備斷開電源。三 各種線路

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