模板 我的继电保护课程设计--距离保护
继电保护原理课程设计总结报告
题目：
专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：
总评成绩：
广西科技大学鹿山学院电气与计算机工程系
2015 年 12月 3日
1 设计原始资料
1.1 具体题目
如下图所示网络，系统参数为:
Eϕ=3kV,XG1=15Ω、XG2=10Ω、XG3=10Ω，L1=60⨯(1+0.29)km、
L3=40km，LB-C=50km、LC-D=30km、LD-E=30km，线路阻抗0.4Ω/km,KⅠrel=0.83、
Ⅲ
IB-Cmax=300A、IC-Dmax=200A、IC-Emax=150A，Kss=1.5，Kre=0.85 KⅡrel=Krel=1.15，
XG3.min=10Ω、XG2.min=10Ω、XG1.min=10Ω、XG2.max=15Ω、XG1.max=15Ω、XG3.max=15Ω。
试对线路L1、L3进行距离保护的设计。
1.2 要完成的内容
本文要完成的内容是对线路的距离保护原理和计算原则的简述，并对线路各参数进行分析及对线路L1、L3进行距离保护的具体整定计算并注意有关细节。距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
2 分析要设计的课题内容
2.1 本设计的保护配置
2.1.1 主保护配置
距离保护Ⅰ段和距离保护Ⅱ段构成距离保护的主保护。 2.1.2 后备保护配置
为了作为相邻线路的保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，同时也作为距离Ⅰ段与距离Ⅱ段的后备保护，还应该装设距离保护第Ⅲ段。
3 保护的配合及整定计算
3.1保护3的距离保护的整定与校验
3.1.1 保护3距离保护I段整定
无延时速断，只反应本线路故障，下级线路出口发生短路故障时，应可靠不动作。
(1) 保护3的I段的整定阻抗为
ΙΙ
Zset.3=KrelLB-CZ1 (3.1)
=1/1.2×50×0.4
=16.7Ω
I式中，Zset.3—保护2距离I段的整定阻抗；
LC-D—被保护线路C-D的长度； Z1—被保护线路单位长度的阻抗；
I Krel—可靠系数；
(2) 动作时间
tI=0s
3.1.2 保护3距离保护Ⅱ段整定
距离保护段的整定阻抗，有两个整定原则，以下按
(1) 与相邻线路距离保护I段相配合，保护3的Ⅱ段的整定阻抗为
ΙΙΙΙΙZset.3=Krel(LB-CZ1+Kb.minZset.2) (3.2)
此时Kb.min=1（为了确保各种运行方式下保护3的Ⅱ段范围不超过保护I的段范围）
II
Z=KLC-DZ1=1/1.2⨯30⨯0.4=10Ω setrel.2
(50⨯0.4+1⨯10)=26.1Ω 于是， ZⅡset.3=1/1.15
(2) 灵敏度校验
距离保护Ⅱ段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。考虑到各种误差因素，要求灵敏系数应满足
Ksen=
满足要求
26.1
=1.305>1.25
50⨯0.4
(3) 动作时间，与相邻保护2的I段保护配合，则
t3II=t2I+∆t=0.5s
它能同时满足与相邻保护以及与相邻变压器保护配合的要求。 3.1.3 保护3距离保护Ⅲ段整定 (1) 整定阻抗
ΙΙΙΙΙΙΙΙ
Zset)=31.5Ω (3.4) .3=Krel(LB-CZ1+Kb.minZset.2)=0.87⨯(20+16.23
ΙΙΙΙΙ ZsetΩ (3.3) .2=Krel(LC-DZ1+Kb.minZset.1)=0.87⨯(12+0.83⨯8)=16.23
(2) 灵敏度校验
距离保护Ⅲ段，即作为本线路I、Ⅱ段保护的近后备保护，又作为相邻下级线路的远后备保护，灵敏度应分别进行校验。
作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，计算式为
ΙΙΙ
Zset31.5===1.58>1.5 ZL160⨯(1+0.29)⨯0.4
Ksen
满足要求
作为远后备保护时，按相邻线路末端短路进行校验，计算式为
Ksen
不满足要求
ΙΙΙZset31.5
===0.617
3.2 保护9的整定与校验
3.2.1 保护9距离保护I段整定
无延时速断，只反应本线路故障，下级线路出口发生短路故障时，应可靠不动作。
(1) 保护9的I段的整定阻抗为
II
Zset=KrelL3Z1 (3.5) ⋅9
=1/1.2×40×0.4
=13.3Ω
I
式中，Zset—距离I段的整定阻抗； ⋅9
L3—被保护线路L3的长度； Z1—被保护线路单位长度的阻抗；
Ι Krel—可靠系数；
(2) 动作时间
I
=0s（第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间） t9。
3.2.2 保护9距离保护Ⅱ段整定
(1) 与相邻下级线路距离保护3的I段相配合，保护9的Ⅱ段的整定阻抗为
IIΙΙIZ=K(LZ+KZset.9rel11b.minset.3) (3.6)
II
Zset.3=KrelLB-CZ1=1/1.2⨯50⨯0.4=16.7Ω
Kb.min—线路LB-C对线路L3的最小分支系数，其求法如下:
Kb=
XG1+XG2XL1I=1++
(3.7)1(XG1+XG2)(XG3+XL)XG1+XL3
K=2.16Kb.max=2.375
b.min 此时，应取电源G3的最大运行方式下的等值阻抗XG3。min，而取电源G2和G1的最小运行方式下的等值阻抗XG1。max和XG2。max。
于是 ZⅡset.9=1/1.15⨯(31+2.16⨯16.7)=58Ω
(2) 与相邻下级线路距离保护4的I段相配合，保护9的Ⅱ段的整定阻抗为
II
Zset.4=KrelL3Z1=1/1.2⨯40⨯0.4=13.3Ω
ΙΙΙΙΙ
Z=K(LZ+Zset.9rel11set.4)=1/1.15⨯(60⨯1.29⨯0.4+13.3)=38.5Ω
取以上两个计算值中较小者为二段整定值，即取ZⅡset.9=38.5Ω (3) 灵敏度校验
距离保护II段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。考虑到各种误差因素，要求灵敏系数应满足
Zset38.5.9===1.26>1.25 ZL131
Ksen
满足要求
(4) 动作时间，与相邻线路LB-C距离I段保护配合，则
ΙΙΙ
t9=t9+∆t=0.5s
3.2.3 保护9距离保护Ⅲ段整定
(1) 按与相邻下级线路距离保护3的Ⅱ段相配合，保护9的Ⅱ段的整定阻抗为
ΙΙΙΙΙΙΙΙ
Z=K(LZ+Kb.minZset.3)=1/1.15⨯(31+1.6⨯26.1)=55.6Ω set.9rel11
ΙΙΙΙΙ
ZsetΩ .3=Krel(ZB-C+Zset.2)=1/1.15⨯(50⨯0.4+10)=26.1
Ⅲ其中，Krel=0.87
(2) 灵敏度校验
距离保护Ⅲ段，即作为本线路I、Ⅱ段保护的近后备保护，又作为相邻下级线路的远后备保护，灵敏度应分别进行校验。
作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，计算式为
Ksen
满足要求
ΙΙΙZset.9==31=1.79>1.5 ZL1
作为远后备保护时，按相邻线路末端短路进行校验，计算式为
Ksen
ΙΙΙZset55.6.9
===0.75
不满足要求 其中，Kb.max=2.375
此时，应取电源G3的最小运行方式下的等值阻抗XG3。max，而取电源G2和G1的最大运行方式下的等值阻抗XG1。min和XG2。min。
(3) 动作时间为
ΙΙΙΙΙΙ
t9=t3+∆t=2s
4 继电保护设备的选择
4.1 互感器的选择
4.1.1 电流互感器的选择
选型号为LCWB6-110W2屋外型电流互感器。 4.1.2 电压互感器的选择
根据电压等级选型号为为YDR-110的电压互感器。
4.2 继电器的选择
选用继电器：①继电器的主要技术性能，如触点负荷，动作时间参数，机械和电气寿命等，应满足整机系统的要求；②继电器的结构型式(包括安装方式)与外形尺寸应能适合使用条件的需要；③经济合理。
5 二次展开原理图的绘制
5.1 保护测量电路
可以用两种方法来实现距离保护。一种是首先精确地测量出Zm，然后再将它与事先确定的动作进行比较。当Zm落在动作区之内时，判为区内故障，给出动作信号；当Zm落在动作区之外时，继电器不动作。另一种方法不需要精确的测出Zm，只需间接地判断它是处在动作边界之外还是处在动作边界之内，即可确定继电器动作或不动作。
5.1.1 绝对值比较原理的实现
绝对值比较的一般动作表达式如式ZB≤ZA所示，绝对值比较式的阻抗元件，既可以用阻抗比较的方式实现，也可以用电压比较的方式实现。
该式两端同乘以测量电流Im，并令ImZA
件又可以表示为
B≤A
∙
∙
∙
∙
=UA，ImZB=UB，则绝对值比较的动作条
∙∙∙
(5.1)
式5.1称为电压形式的绝对值比较方程。电路图如图5.1所示。
图5.1 绝对值比较的电压形成
5.1.2 相位比较原理的实现
相位比较原理的阻抗元件动作条件的一般表达式如式-90 ≤arg
∙
∙
∙
∙
∙
ZC≤90
所示，相
D
角表达式的分子、分母同乘以Im，并令ImZC=UC，ImZD=UC，则相位比较的动作条件又可以表示为
-90o≤arg
UCUD
∙∙
≤90o (5.2)
式5.2称为电压形式相位比较方程,电路图如图5.2所示。
图5.2 相位比较的电压形成
5.2 保护跳闸回路
三段式距离保护主要由测量回路、起动回路和逻辑回路三部分组成，如图5.3所示。
5.2.1 起动回路
起动回路主要由起动元件组成，起动元件可由电流继电器、阻抗继电器、负序电流继电器或负序零序电流增量继电器构成。实践证明，负序零序电流增量继电器动作可靠、灵敏度高，同时还可兼起断线闭锁保护作用。正常运行时，整套保护处于未起动状态，即使测量元件动作也不会产生误跳闸。起动部分用来在短路时起动整套保护，即解除闭锁，允许1、2ZKJ和3ZKJ通过与门Y1和Y2去跳闸。起动部分启动后，起动时间电路T1，在0.1s时间内（开放时间内）允许距离Ⅰ段跳闸。超过0.1s时T1动作，一方面通过禁止门JZ闭锁距离Ⅰ段，另一方面起动切换继电器，对于各段或各相有公用阻抗继电器的距离保护装置，进行段别或相别切换。
图5.3保护跳闸回路
5.2.2 测量回路
测量回路的Ⅰ段和Ⅱ段，由公用阻抗继电器1、2ZKJ组成，而第Ⅲ段由测量阻抗继电器3ZKJ组成。测量回路是测量短路点到保护安装处的距离，用以判断故障处于那一段保护范围。 5.2.3 逻辑回路
逻辑回路主要由门电路和时间电路组成。与门电路包括与门Y1、Y2、或门H和禁止门JZ,用以分析判断是否应该跳闸。
6 保护的评价
通过距离保护的整定，可以得出如下几个主要的结论：
(1) 根据距离保护工作原理，它可以在多电源的复杂网络中保证动作的选择性。 (2) 距离I段是瞬时动作的，但是它只能保护线路全长的80%-85%，因此，两端合起来就使得在30%-40%线路长度内的故障不能从两端瞬时切除，在一端需经过0.5s的延时才能切除。在220kV及以上电压的网络中，这有时候不能满足电力系统稳定运行的要求，因而，不能作为主保护来应用。
(3) 由于阻抗继电器同时反应于电压的降低和电流的增大而动作，因此，距离保护较电流、电压保护具有较高的灵敏度。此外，距离I段的保护范围不受系统运行方式变化的影响，其它两段受到的影响也比较小，因此，保护范围比较稳定。
(4) 由于保护范围中采用了复杂的阻抗继电器和大量的辅助继电器，再加上各种必要
的闭锁装置，因此接线复杂，可靠性比电流保护低，这也是它的主要缺点。
参考文献
[1] 谭秀炳编.铁路电力与牵引供电系统继电保护[M].成都：西南交通大学出版社，2006. [2] 李俊年主编.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，1993.
[3] 尹项根主著.电力系统继电保护原理与应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2004. [5] 张保会主编.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2005.