110kV輸電線路電流電壓保護(hù)設(shè)計(共19頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計（論文）題目： 110kV輸電線路電流電壓保護(hù)設(shè)計（3）院（系）： 新能源學(xué)院 專業(yè)班級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （簽字）起止時間： 專心-專注-專業(yè)課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系）：新能源學(xué)院 教研室：電氣工程及其自動化學(xué) 號學(xué)生姓名專業(yè)班級課程設(shè)計（論文）題目110kV輸電線路電流電壓保護(hù)設(shè)計（3）課程設(shè)計（論文）任務(wù)BAG1123L3L2L1EDCG2G3987654系統(tǒng)接線圖系統(tǒng)接線圖如圖：課程設(shè)計的內(nèi)容及技術(shù)參數(shù)參見下表設(shè)計技術(shù)參數(shù)工作量L1=L2=60km,L3=40km,LB-C=40km,LC

2、-D=30km,LD-E=20km,線路阻抗0.4/km,最大負(fù)荷電流IB-C.Lmax=350A,IC-D.Lmax=200A, ID-E.Lmax=150A,電動機(jī)自啟動系數(shù)Kss=1.5，電流繼電器返回系數(shù)Kre=0.85。最大運(yùn)行方式：三臺發(fā)電機(jī)及線路L1、L2、L3同時投入運(yùn)行；最小運(yùn)行方式：G2、L2退出運(yùn)行。1.確定保護(hù)3在最大、最小運(yùn)行方式下的等值電抗。2.進(jìn)行C母線、D母線、E母線相間短路的最大、最小短路電流的計算。3.整定保護(hù)1、2、3的電流速斷保護(hù)定值，并計算各自的最小保護(hù)范圍。4.整定保護(hù)2、3的限時電流速斷保護(hù)定值，并校驗(yàn)靈敏度。5.整定保護(hù)1、2、3的過電流保護(hù)定值

3、，假定母線E過電流保護(hù)動作時限為0.5s，確定保護(hù)1、2、3過電流保護(hù)的動作時限，校驗(yàn)保護(hù)1作近后備，保護(hù)2、3作遠(yuǎn)后備的靈敏度。6繪制三段式電流保護(hù)原理接線圖。并分析動作過程。7、采用MATLAB建立系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真分析。續(xù)表進(jìn)度計劃第一天：收集資料，確定設(shè)計方案。 第二天：等值電抗計算、短路電流計算。第三天：電流I段整定計算及靈敏度校驗(yàn)。 第四天：電流II段整定計算及靈敏度校驗(yàn)。第五天：電流III段整定計算及靈敏度校驗(yàn)。 第六天：繪制保護(hù)原理圖。第七、八天：MATLAB建模仿真分析。 第九天：撰寫說明書。第十天：課設(shè)總結(jié)，迎接答辯。指導(dǎo)教師評語及成績平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指

4、導(dǎo)教師簽字： 年 月 日注：成績：平時20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計算摘 要電力系統(tǒng)的輸、配線路因各種原因可能會發(fā)生相間或相地短路故障因此必須有相應(yīng)的保護(hù)裝置來反映這些故障并控制故障線路的斷路器使其跳閘以切除故障.對各種不同電壓等級的線路應(yīng)該裝設(shè)不同的相間短路和接地短路的保護(hù)。針對電力系統(tǒng)的輸電線路進(jìn)行了繼電保護(hù)設(shè)計，采用了電流電壓保護(hù)方法，首先確定了在最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下的等值阻抗。并對其進(jìn)行了相間短路的最大、最小短路電流的計算。進(jìn)行了保護(hù)1、2、3的電流速斷保護(hù)定值的計算，同時也計算了各自的最小保護(hù)范圍。然后，對保護(hù)2、3進(jìn)行限時電流速斷保護(hù)的定值計算，并校驗(yàn)各保護(hù)

5、的靈敏度。接著，進(jìn)行了保護(hù)1、2、3的過電流保護(hù)定值計算，確定保護(hù)1、2、3過電流保護(hù)的動作時限。校驗(yàn)保護(hù)1作近后備，保護(hù)2、3作遠(yuǎn)后備的靈敏度。同時繪制電磁式三段式電流保護(hù)原理電路圖，并詳細(xì)的分析其動作過程。最后對整個電流電壓繼電保護(hù)系統(tǒng)采用MATLAB建立系統(tǒng)模型，并對其仿真所得的結(jié)果與運(yùn)算法所得結(jié)果進(jìn)行分析和比較。  關(guān)鍵詞：電流電壓保護(hù)；三段式電流保護(hù)；靈敏度；最大運(yùn)行方式目 錄第1章 緒論1.1繼電保護(hù)基本概念當(dāng)今世界最重要的專門技術(shù)之一就是繼電保護(hù)技術(shù)，使用最為廣泛、地位最為重要的能源，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對國民經(jīng)濟(jì)、人民生活乃至社會穩(wěn)定都有著極為重大的影響。

6、它要有一個專門保障體系，其中。電力系統(tǒng)斷電保護(hù)能在全系統(tǒng)范圍內(nèi)，按指定分區(qū)實(shí)時地檢測各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，快速及時地采取故障隔離或告警等措施，以求最限度地維持系統(tǒng)的穩(wěn)定、保持供電的連續(xù)性、保障人身的安全、防止或減輕設(shè)備的損壞。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計包括發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、電動機(jī)、電容器等元件的保護(hù)方案選擇，自動裝置的選擇及整定計算等等。電力系統(tǒng)非正常運(yùn)行狀態(tài)有：過負(fù)荷，過電壓，非全相運(yùn)行，振蕩，同步發(fā)電機(jī)短時失磁異步運(yùn)行等。 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動裝置是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運(yùn)行情況時，用于，消除不正常狀況的重要自動化技術(shù)和設(shè)備。電力系統(tǒng)發(fā)生故障或危及其安全運(yùn)行的事件時，他們能及時

7、發(fā)出告警信號，或直接發(fā)出跳閘命令以終止事件。1.2繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成繼電保護(hù)裝置構(gòu)成的方框圖。它內(nèi)測量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件所組成，測量元件將從被保護(hù)對象(輸電線路或其亡電氣設(shè)備)輸入的信息(如電流、電壓等)與預(yù)先給定的信息(稱為整定值)進(jìn)行比較，鑒別被保護(hù)設(shè)備有無故障或正常下作情況。并輸出相應(yīng)的信息。邏輯元件根據(jù)測量元件輸出的信息判斷保護(hù)裝置是否該動作于跳閘或動作干信號、是否需要帶延時跳間或延時給出信號輸出相應(yīng)的信息。執(zhí)行元件根據(jù)邏輯入件輸出的信息，送出跳問信息或報警信息予斷路器的控制回路或報警信號回。 繼電保護(hù)裝置構(gòu)成的方框圖1.3繼電保護(hù)裝置的基本要求1選擇性電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保

8、護(hù)的動作應(yīng)當(dāng)具有選擇件，它僅將故障部分切除能繼續(xù)運(yùn)行盡量縮小中斷供電的范圍。2動作迅速電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，要求繼電保護(hù)裝置盡快的動作切除故障部分，這樣做的好處(1)系統(tǒng)電壓恢復(fù)得快，減少對廣大用戶的影響。(2)電氣設(shè)備損壞程度減輕。(3)防止故障擴(kuò)大，對高壓電網(wǎng)來說，快速切除故障更為必要，否則會引起電力系統(tǒng)振蕩甚至失去穩(wěn)定。(4)有利于電弧閃絡(luò)處的絕緣強(qiáng)度恢復(fù)當(dāng)電源切除后又自動重新合上(即采用白動重合閘裝置)再送電時容易獲得成功(即提高了自動重合閘的成功率)。3靈敏性靈敏性是指繼電保護(hù)裝置反應(yīng)故障的能力，一般以靈敏系數(shù)的大小來衡量。4安全性和可靠性(1)選用確當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)原理，在可能條件下盡量簡化

9、接線，減少元器件的數(shù)量和觸點(diǎn)的數(shù)量。(2)提高保護(hù)裝置所選用的器件質(zhì)量和工藝水平，并有必要的抗干擾措施。(3)提高保護(hù)裝置安裝和調(diào)試的質(zhì)量，并加強(qiáng)維護(hù)和管理。除了上述四個方面基本要求之外，在選用繼電保護(hù)裝置時，還必須注意經(jīng)濟(jì)性，在保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，應(yīng)采用投資少、維護(hù)費(fèi)用較低的保護(hù)裝置。第2章 輸電線路電流保護(hù)整定計算2.1 電流段整定計算2.1.1 動作電流的整定，, 最大運(yùn)行方式等值阻抗所以，最大運(yùn)行方式的等值阻抗為：最小運(yùn)行方式等值阻抗所以，最小運(yùn)行方式的等值阻抗為：C母線最大短路電流為：C母線最小短路電流為：同理，D母線最大短路電流為：D母線最小短路電流為：E母線最大短路電流

10、為：E母線最小短路電流為：保護(hù)1，2，3的第I段動作電流分別為：2.1.2 靈敏度校驗(yàn)所以，不滿足靈敏度要求。，不滿足靈敏度要求。，滿足靈敏度要求。2.1.3 動作時間的整定由上述過程可知，保護(hù)1，2，3的I段動作時間分別為：，2.2 電流段整定計算對于保護(hù)2的電流保護(hù)II段動作電流應(yīng)與相鄰線路DE電流保護(hù)的I段配合，即，所以，不滿足靈敏度要求。所以斷路器2處電流保護(hù)II段與斷路器1處的II段配合，但因1處沒有保護(hù)II段，所以不滿足要求。對于保護(hù)3的電流保護(hù)的II段的動作電流應(yīng)與相鄰線路CD電流保護(hù)的I段配合，即，不滿足靈敏度要求。所以，斷路器3處電流保護(hù)II段與斷路器2處電流保護(hù)II斷配合，

11、即，不滿足靈敏度要求。2.3電流段整定計算整定保護(hù)1，2，3的過電流保護(hù)定值，假定母線E過電流保護(hù)動作電流時限為0.5s,確定保護(hù)1，2，3過電流保護(hù)的動作時限，校驗(yàn)保護(hù)1作近后備，保護(hù)2，3作遠(yuǎn)后備的靈敏度。因?yàn)樗砸驗(yàn)榧俣妇€E過電流保護(hù)動作的時限為0.5s,即，所以保護(hù)1，2，3整定時間分別為：，滿足靈敏度要求。，滿足靈敏度要求。，滿足靈敏度要求。第3章 電流保護(hù)原理圖的繪制與動作過程分析3.1電流三段式保護(hù)原理接線圖圖3.1 三段式電流保護(hù)原理接線圖圖中，1KA、2KA是A、C三相電流保護(hù)段的測量元件； 3KA、4KA是A、C三項(xiàng)電流保護(hù)段的測量元件； 5KA、6KA、7KA是A、C三

12、相電流保護(hù)段的測量元件； KM是中間繼電器；1KT、2KT是電流保護(hù)、段的邏輯延時元件；1KS、2KS、3KS是電流保護(hù)、段動作的報警用信號元件。在該保護(hù)的第段保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生AB兩項(xiàng)短路時，測量元件1、2、3、4、5、6都將動作，其中測量元件1、2直接啟動中間繼電器和信號元件，并使斷路器跳閘，切出故障。雖然測量元件3、4、5、6啟動了延時元件，但因故障切除后，故障電流已消失，所以所有測量元件和延時未到的延時元件，均將返回。電流保護(hù)的、段不會再輸出跳閘信號。同理，在線路末端短路時，只有延時元件動作以切出故障。3.2 電流三段式原理展開圖電網(wǎng)的三段式電流保護(hù)的作用，是利用不同過電流值下，設(shè)置不同的

13、延時動作時間來規(guī)避工作尖峰電流和使發(fā)生短路故障時，只有事故點(diǎn)最近的斷路器動作以減少斷電的影響范圍。三段式電流保護(hù)原理展開圖如圖3.2、3.3、3.4所示。圖3.2 交流回路展開圖圖3.3 直流回路展開圖圖3.4 信號回路展開圖第4章 MATLAB建模仿真分析利用Simulink中的SimPowerSystems工具箱構(gòu)建設(shè)計要求中給定的電力系統(tǒng)系統(tǒng)，并在Matlab環(huán)境中調(diào)試成功。再建立線路三段式電流保護(hù)模塊對各個部分參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。根據(jù)線路三段式保護(hù)的原理以及各段保護(hù)之間的配合模擬電流I、II、III段保護(hù)動作分別在電流I、II、III段的范圍內(nèi)設(shè)置故障進(jìn)行調(diào)試仿真。根據(jù)線路三段式保護(hù)的原理以

14、及各段保護(hù)之間的配合模擬各段保護(hù)的動作情況。（1）模擬電流段保護(hù)動作執(zhí)行仿真后，仿真結(jié)果如下圖4.1所示：由圖可以看出線路在0.05s發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個較大的短路電流，之后經(jīng)過一個很小的延時0.001s，斷路器1跳閘。電流段成功按時動作。圖4.1 電流段保護(hù)仿真波形圖（2）模擬電流段保護(hù)動作，在電流段的范圍內(nèi)設(shè)置故障，由于本設(shè)計是模擬線路不同段發(fā)生故障，所以就可以直接改變線路1的值來模擬線路不同段的故障。將線路1的值設(shè)置為10，線路0、2分別為0.3、3.5。仿真參數(shù)同1），執(zhí)行仿真后，仿真結(jié)果如下圖4.2所示:圖4.2 電流段保護(hù)仿真波形圖 由圖可以看出線路在0.05s發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個

15、較大的短路電流，之后經(jīng)過預(yù)先設(shè)置的延時0.5s，斷路器1在0.55s跳閘。電流段成功按時動作。 （3）模擬電流段保護(hù)動作，在電流段的范圍內(nèi)設(shè)置故障，由于本設(shè)計是模擬線路不同段發(fā)生故障，所以就可以直接改變線路1的值來模擬線路不同段的故障。將線路1的值設(shè)置為15.5，線路0、2分別為0.3、3.5。仿真參數(shù)同1），執(zhí)行仿真后，仿真結(jié)果如下圖4.3所示:圖4.3電流段仿真波形圖 由圖可以看出線路在0.05s發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個較大的短路電流，之后經(jīng)過預(yù)先設(shè)置的延時1.0s，斷路器1在1.05s跳閘。電流段成功按時動作。第5章 課程設(shè)計總結(jié)本文設(shè)計的是輸電線路電流電壓保護(hù)的設(shè)計。所以，在開始部分首先計

16、算并確定了系統(tǒng)在保護(hù)3最大、最小運(yùn)行方式下的等值阻抗，其次，對母線C、D、E相間短路的最大、最小的短路電流進(jìn)行計算，在滿足要求的情況下整定保護(hù)1、2、3的電流速斷保護(hù)定值，并通過計算確定它們各自的保護(hù)范圍。保護(hù)第段主要靠動作電流值來區(qū)分被保護(hù)范圍內(nèi)部和外部短路，而且具有選擇性。而電流保護(hù)第段和第段則應(yīng)由動作電流和動作時間二者相結(jié)合才能保證其選擇性，缺一不可。其次，進(jìn)行了保護(hù)1、2、3的過電流保護(hù)定值計算，確定保護(hù)1、2、3過電流保護(hù)的動作時限。校驗(yàn)保護(hù)1作近后備，保護(hù)2、3作遠(yuǎn)后備的靈敏度。通過查閱資料繪制電磁式三段式電流保護(hù)原理電路圖，并詳細(xì)的分析其動作過程。最后對整個電流電壓繼電保護(hù)系統(tǒng)采用MATLAB建立系統(tǒng)模型，并仿真出結(jié)果。 在本次課程設(shè)計中，遇到了諸多問題，如計算量較大，MATLAB軟件中元件查找不到，仿真出的波形震蕩大使得誤差變大，繪制三