30零序保護(hù)設(shè)計(jì)(5)正文

PAGE本科生課程設(shè)計(jì)（論文）遼寧工業(yè)大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)（論文）題目：輸電線路零序電流保護(hù)設(shè)計(jì)（5）院（系）：電氣工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：電氣學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：（簽字）起止時(shí)間：本科生課程設(shè)計(jì)（論文）PAGE9課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電氣工程學(xué)院教研室：電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)電氣課程設(shè)計(jì)（論文）題目輸電線路零序電流保護(hù)設(shè)計(jì)（5）課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)ZTZT4=60ΩZT3=60ΩZT2=10ΩZG2=18ΩZT1=10Ω321ZG1=18ΩZ1.CD=40ΩZ0.CD=80ΩZ1.BC=20ΩZ0.BC=40ΩZ0.AB=40ΩAZ1.AB=20ΩDCB課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及技術(shù)參數(shù)參見下表設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)工作量,,系統(tǒng)中各元件及線路的負(fù)序阻抗與正序阻抗相同,其他參數(shù)見圖。計(jì)算最大和最小零序電流，應(yīng)根據(jù)當(dāng)Z1∑＜Z0∑時(shí)，則有；反之，當(dāng)Z1∑＞Z0∑時(shí)，則有。1．計(jì)算B母線、C母線、D母線處正序（負(fù)序）及零序綜合阻抗Z1∑、Z0∑。2．計(jì)算B母線、C母線、D母線處發(fā)生單相或兩相接地短路時(shí)出現(xiàn)的最大、最小零序電流。3．整定保護(hù)1、2、3零序電流I段的定值，并計(jì)算各自的最小保護(hù)范圍。4．當(dāng)B母線上負(fù)荷變壓器始終保持兩臺(tái)中性點(diǎn)都接地運(yùn)行時(shí)，整定保護(hù)1、2零序Ⅱ定值，并校驗(yàn)靈敏度。5．整定保護(hù)1零序Ⅲ段定值，假定母線D零序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0.5s，確定保護(hù)1、2、3零序過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限，校驗(yàn)保護(hù)1零序Ⅲ段的靈敏度。5．繪制零序三段式電流保護(hù)的原理接線圖。并分析動(dòng)作過(guò)程。6.采用MATLAB建立系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真分析。續(xù)表進(jìn)度計(jì)劃第一天：收集資料，確定設(shè)計(jì)方案。第二天：綜合阻抗Z1∑、Z0∑計(jì)算。第三天：計(jì)算最大、最小零序電流。第四天：整定保護(hù)1、2、3零序電流I段。第五天：整定保護(hù)1、2零序Ⅱ段。第六天：整定保護(hù)1零序Ⅲ段定值第七天：繪制保護(hù)原理圖。第八天：MATLAB建模仿真分析。第九天：撰寫說(shuō)明書。第十天：課設(shè)總結(jié)，迎接答辯。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)平時(shí)：論文質(zhì)量：答辯：總成績(jī)：指導(dǎo)教師簽字：年月日注：成績(jī)：平時(shí)20%論文質(zhì)量60%答辯20%以百分制計(jì)算摘要電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、限制電力系統(tǒng)大面積停電事故最基本和最有效的技術(shù)手段。零序電流保護(hù)廣泛地作為電力系統(tǒng)接地短路的保護(hù)，根據(jù)接地短路時(shí)零序電流的出現(xiàn)和大小作為故障特征量，變壓器接地方式、非全相運(yùn)行、單相自動(dòng)重合閘等因素對(duì)零序電流保護(hù)的運(yùn)行產(chǎn)生重要的影響，必要時(shí)需要采取相應(yīng)閉鎖裝置。本文主要是研究輸電線路零序電流保護(hù)設(shè)計(jì)，主要是設(shè)計(jì)輸電線路各母線上綜合阻抗與零序電流的計(jì)算、參數(shù)整定和靈敏度校驗(yàn)。本設(shè)計(jì)過(guò)程如下，首先對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并繪制各序序網(wǎng)圖，然后選擇合理的運(yùn)行方式，計(jì)算各母線發(fā)生各種金屬性短路故障時(shí)通過(guò)線路保護(hù)裝置的短路電流，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)及所選的運(yùn)行方式選擇最佳的配合保護(hù)，并對(duì)各保護(hù)進(jìn)行分析和整定計(jì)算，確定零序電流保護(hù)的整定值。關(guān)鍵詞：零序電流；電力系統(tǒng)；整定計(jì)算

目錄TOC\o"1-3"\f\h\z第1章緒論 41.1本課題研究的背景及意義 4第2章輸電線路零序電流保護(hù)整定計(jì)算 52.1零序阻抗及短路電流計(jì)算 52.2靈敏度校驗(yàn) 92.3動(dòng)作時(shí)限 10第3章零序保護(hù)原理圖的繪制與動(dòng)作過(guò)程分析 113.1電流三段式保護(hù)原理接線圖 113.2電流三段式原理展開圖 11第4章MATLAB建模仿真分析 144.1MATLAB仿真分析 14第5章課程設(shè)計(jì)總結(jié) 16參考文獻(xiàn) 17

第1章緒論1.1本課題研究的背景及意義中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，接地故障占故障總次數(shù)的絕大多數(shù)，一般在90%以上。線路的電壓等級(jí)越高，所占的百分比越大。母線故障、變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)高壓配電裝置故障的情況也類似，一般占70%~80%。接地保護(hù)是高壓電網(wǎng)中最重要的一種。該電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)，對(duì)于系統(tǒng)中發(fā)生的接地故障，必須配置相應(yīng)的保護(hù)裝置。一般裝設(shè)多段式零序電流方向保護(hù)，根據(jù)重合閘方式的不同，零序電流方向保護(hù)可采用三段式或四段式，根據(jù)非全相運(yùn)行時(shí)，線路零序電流大小的不同，零序電流保護(hù)可能有兩個(gè)一段或兩個(gè)二段。對(duì)重要線路，零序電流保護(hù)的第二段在動(dòng)作時(shí)限和靈敏度系數(shù)上均應(yīng)滿足一定要求。當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)，運(yùn)行方式變化又很大時(shí)，零序保護(hù)的靈敏度可能變壞，應(yīng)考慮選擇接地保護(hù)，以改善接地保護(hù)性能，但是為了保護(hù)經(jīng)高阻接地故障時(shí)相鄰線路有較多的后備保護(hù)作用，同時(shí)也為選擇性的配合，在裝設(shè)接地保護(hù)的線路仍設(shè)有多段式零序電流方向保護(hù)。因此合理配置與正確使用零序保護(hù)裝置，是保障電網(wǎng)運(yùn)行地重要條件。從電網(wǎng)安全運(yùn)行地角度出發(fā)，電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)裝置提出了嚴(yán)格地“四性”要求，即選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性；因此，電網(wǎng)中繼電保護(hù)定值的整定計(jì)算工作，一直是繼電保護(hù)人員的一項(xiàng)重要工作，它直接關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行的安全，做好這項(xiàng)工作是電網(wǎng)安全運(yùn)行的必要條件。本文任務(wù)如下：1．計(jì)算B母線、C母線、D母線處正序（負(fù)序）及零序綜合阻抗Z1∑、Z0∑。2．計(jì)算B母線、C母線、D母線處發(fā)生單相或兩相接地短路時(shí)出現(xiàn)的最大、最小零序電流。3．整定保護(hù)1、2、3零序電流I段的定值，并計(jì)算各自的最小保護(hù)范圍。4．當(dāng)B母線上負(fù)荷變壓器始終保持兩臺(tái)中性點(diǎn)都接地運(yùn)行時(shí)，整定保護(hù)1、2零序Ⅱ定值，并校驗(yàn)靈敏度。5．整定保護(hù)1零序Ⅲ段定值，假定母線D零序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0.5s，確定保護(hù)1、2、3零序過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限，校驗(yàn)保護(hù)1零序Ⅲ段的靈敏度。5．繪制零序三段式電流保護(hù)的原理接線圖。并分析動(dòng)作過(guò)程。6.采用MATLAB建立系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真分析。第2章輸電線路零序電流保護(hù)整定計(jì)算2.1零序阻抗及短路電流計(jì)算1、當(dāng)G1,T1,G2,T2,T3,T4都投入運(yùn)行時(shí)，B,C,D母線的零序阻抗及短路電流分別為：圖2-1G1、T1、G2、T2、T3、T4全部投入運(yùn)行時(shí)等值序網(wǎng)絡(luò)圖2、當(dāng)G1,T1,G2,T2,T3投入運(yùn)行時(shí)，B,C,D母線的零序阻抗及短路電流分別為：圖2-2G1、T1、G2、T2、T3投入運(yùn)行時(shí)等值序網(wǎng)絡(luò)圖3、當(dāng)G1,T1,T3,T4投入運(yùn)行時(shí)，B,C,D母線的零序阻抗及短路電流分別為：圖2-3G1、T1、T3、T4投入運(yùn)行時(shí)等值序網(wǎng)絡(luò)圖4、當(dāng)G1,T1,T3,投入運(yùn)行時(shí)，B,C,D母線的零序阻抗及短路電流分別為：圖2-4G1、T1、T3投入運(yùn)行時(shí)等值序網(wǎng)絡(luò)圖2.2靈敏度校驗(yàn)當(dāng)G1,T1,T3,T4運(yùn)行時(shí)，可求得：2.3動(dòng)作時(shí)限

第3章零序保護(hù)原理圖的繪制與動(dòng)作過(guò)程分析3.1電流三段式保護(hù)原理接線圖圖3.1電流三段式保護(hù)原理接線圖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(guò)電流值下，設(shè)置不同的延時(shí)動(dòng)作時(shí)間來(lái)規(guī)避工作尖峰電流和使發(fā)生短路故障時(shí)，只有事故點(diǎn)最近的斷路器動(dòng)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、3.5、3.6所示。圖3.2保護(hù)1交流回路展開圖圖3.3保護(hù)1直流回路展開圖圖3.4保護(hù)2交流回路展開圖圖3.5保護(hù)2直流回路展開圖圖3.6信號(hào)回路展開圖第4章MATLAB建模仿真分析4.1MATLAB仿真分析根據(jù)線路三段式保護(hù)的原理以及各段保護(hù)之間的配合模擬各段保護(hù)的動(dòng)作情況。（1）模擬電流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)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(gè)較大的短路電流，之后經(jīng)過(guò)一個(gè)很小的延時(shí)0.001s，斷路器1跳閘。電流Ⅰ段成功按時(shí)動(dòng)作。圖4.1電流Ⅰ段仿真波形圖2）模擬電流Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作，在電流Ⅱ段的范圍內(nèi)設(shè)置故障，由于本設(shè)計(jì)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(lái)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Ⅱ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(gè)較大的短路電流，之后經(jīng)過(guò)預(yù)先設(shè)置的延時(shí)0.5s，斷路器1在0.55s跳閘。電流Ⅱ段成功按時(shí)動(dòng)作。3）模擬電流Ⅲ段保護(hù)動(dòng)作，在電流Ⅲ段的范圍內(nèi)設(shè)置故障，由于本設(shè)計(jì)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(lái)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Ⅲ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(gè)較大的短路電流，之后經(jīng)過(guò)預(yù)先設(shè)置的延時(shí)1.0s，斷路器1在1.05s跳閘。電流Ⅲ段成功按時(shí)動(dòng)作。第5章課程設(shè)計(jì)總結(jié)根據(jù)對(duì)系統(tǒng)原始材料的分析，最大運(yùn)行方式、最小運(yùn)行方式的短路計(jì)算，求出零序電流的整定基本符合靈敏度要求，必要時(shí)也可以增設(shè)或改用接地保護(hù)加以改善。本零序電流保護(hù)設(shè)計(jì)作為220V電網(wǎng)線路的后備保護(hù)，采用了三相重合閘的方式，大大提高了電網(wǎng)的保護(hù)性能。各段保護(hù)裝置的方向性是從母線流向線路，降低了重合閘的誤動(dòng)性。零序方向元件在零序電流保護(hù)中是個(gè)判別功能元件，要它比零序電流保護(hù)有較高的靈敏度。故采用了按零序電流保護(hù)中最后一段保護(hù)的保護(hù)范圍末端進(jìn)行校驗(yàn)，并成功保證了靈敏度。隨后又給出了三段式電流保護(hù)的原理接線圖及展開圖，并進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，與計(jì)算結(jié)果一致。

參考文獻(xiàn)[1]陳堂等編著《配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)》中國(guó)電力出版社2004.8[2]趙晶主編《