輸電線路零序電流保護設計[共20頁]

《輸電線路零序電流保護設計[共20頁]》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《輸電線路零序電流保護設計[共20頁]（21頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、電力系統(tǒng)繼電保護電力系統(tǒng)繼電保護課程設計（論文）課程設計（論文）題目：輸電線路零序電流保護設計（題目：輸電線路零序電流保護設計（2 2）院（系）：院（系）： 電氣工程學院電氣工程學院 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 學學 號：號： 學生姓名：學生姓名： 指導教師：指導教師： （簽字）起止時間：起止時間： 本科生課程設計（論文）課程設計（論文）任務及評語課程設計（論文）任務及評語院（系）： 教研室： 學 號學生姓名專業(yè)班級課程設計（論文）題目輸電線路零序電流保護設計（2）本科生課程設計（論文）1課程設計（論文）任務系統(tǒng)接線圖如圖：課程設計的內容及技術參數(shù)參見下表設計技術參數(shù)工作量,3/115kVE ,2

2、. 1IrelKrelK1 . 1relK系統(tǒng)中各元件及線路的負序阻抗與正序阻抗相同,其他參數(shù)見圖。計算最大和最小零序電流，應根據(jù)當 Z1Z0時，則有；反之，當 Z1Z0時，)1 . 1(. 0)1(. 0kkII則有。)1 . 1(. 0)1(. 0kkII1計算 B 母線、C 母線、D 母線處正序（負序）及零序綜合阻抗Z1、Z0。2計算 B 母線、C 母線、D 母線處發(fā)生單相或兩相接地短路時出現(xiàn)的最大、最小零序電流。3整定保護 1、2、3 零序電流 I 段的定值，并計算各自的最小保護范圍。4當 B 母線上負荷變壓器始終保持兩臺中性點都接地運行時，整定保護 1、2 零序定值，并校驗靈敏度。5

3、整定保護 1 零序段定值，假定母線 D 零序過電流保護動作時限為0.5s，確定保護 1、2、3 零序過電流保護的動作時限，校驗保護 1 零序段的靈敏度。5繪制零序三段式電流保護的原理接線圖。并分析動作過程。6. 采用 MATLAB 建立系統(tǒng)模型進行仿真分析。續(xù)表ZT4=60ZT3=60ZT2=10ZG2=16ZT1=10321ZG1=16Z1.CD=40Z0.CD=80Z1.BC=20Z0.BC=40Z0.AB=40AZ1.AB=20DCB本科生課程設計（論文）2進度計劃第一天：收集資料，確定設計方案。 第二天：綜合阻抗 Z1、Z0計算。第三天：計算最大、最小零序電流。 第四天：整定保護 1、

4、2、3 零序電流 I 段。第五天：整定保護 1、2 零序段。 第六天：整定保護 1 零序段定值 第七天：繪制保護原理圖。 第八天：MATLAB 建模仿真分析。第九天：撰寫說明書。 第十天：課設總結，迎接答辯。指導教師評語及成績平時： 論文質量： 答辯： 總成績： 指導教師簽字： 年 月 日注：成績：平時20% 論文質量60% 答辯20% 以百分制計算本科生課程設計（論文）3摘 要本文是針對電力系統(tǒng)采用零序電流保護的方法進行的繼電保護設計。零序電流保護是利用接地時產生的零序電流使保護動作的裝置。零序電流一般分四段式，零序電流第、段為線路接地故障的主保護，而第、段為線路接地故障的后備保護。 在本設

5、計中，首先確定出最大、最小運行方式下的等值電抗及相間或接地短路的最大、最小短路電流，計算出保護 1、2、3 的無時限零序電流保護的動作電流和動作時限整定值，及各自的最小保護范圍。然后對保護 2、3 進行了帶時限零序電流速斷保護的整定值計算，并校驗了靈敏度。又通過對保護 1 的零序段整定計算，校驗其作為近后備及遠后備時的靈敏度，確定其動作時限，繪制出零序三段式電流保護的原理接線圖，并分析了動作過程。最后采用 MATLAB 建立系統(tǒng)模型進行零序電流保護的仿真分析。關鍵詞：零序電流；多段式保護；整定計算本科生課程設計（論文）4目 錄第 1 章 緒論 .4第 2 章 輸電線路零序電流保護整定計算 .5

6、2.1 零序電流 段整定計算.52.1.1 零序電流 段動作電流的整定 .92.1.2 靈敏度校驗 .102.1.3 動作時間的整定 .122.2 零序電流段整定計算.122.3 零序電流段整定計算 .13第 3 章 零序保護原理圖的繪制與動作過程分析 .14第 4 章 MATLAB 建模仿真分析.16第 5 章 課程設計總結 .17參考文獻 .18本科生課程設計（論文）5第 1 章 緒論在現(xiàn)代電網(wǎng)中，隨著超高壓、大容量、遠距離輸電線路的不斷增多，對電力系統(tǒng)的繼電保護裝置提出了更高、更嚴格和要求。目前我國 110KV 及以上電網(wǎng)都采用中性點直接接地的系統(tǒng)。現(xiàn)有的接地保護如果不計高頻保護在內，主

7、要有零序電流保護和接地距離保護。零序電流保護有結構簡單靈敏度高的優(yōu)點。利用接地時產生的零序電流使保護動作的裝置，叫零序電流保護。利用大接地電流系統(tǒng)中發(fā)生接地短路時出現(xiàn)零序電流等的特點，可以構成反映零序電流大小的多段式零序電流保護。零序電流一般分四段式，零序電流第、段為線路接地故障的主保護，而第、段為線路接地故障的后備保護。零序電流保護 的特點是中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路，將產生很大的零序電流，利用零序電流分量構成保護，可以作為一種主要的接地短路保護。零序電流保護有較好的靈敏度。但是其保護區(qū)域受運行方式的影響較大，靈敏度因此降低，特別是短距離線路上以及復雜的環(huán)網(wǎng)中，由于速動段的保護范圍太小，

8、甚至沒有保護范圍，致使零序電流保護各段的性能嚴重惡化，使保護動作時間很長，靈敏度很低。與相間短路相比，同一線路上的零序過電流保護動作時間比相間短路過電流保護動作時間小。零序電流各段保護的動作電流也比相間短路電流保護對應段的動作電流要小，因而用零序電流保護反映接地短路故障時的靈敏度要比用完全星形接線的相間短路電流保護反映接地短路時的靈敏度高。電力系統(tǒng)繼電保護的基本作用是，在全系統(tǒng)范圍內，按指定分區(qū)實時地檢測各種故障和不正常運行狀態(tài)，快速及時地采取故障隔離或告警等措施，以求最大限度地維持系統(tǒng)的穩(wěn)定、保持供電的連續(xù)性、保障人身的安全、防止或減輕設備的損壞。本科生課程設計（論文）6第 2 章 輸電線路

9、零序電流保護整定計算2.1 零序電流 段整定計算系統(tǒng)接線圖如圖所示： 圖 2.1 系統(tǒng)接線圖一、計算各母線處正序（負序）和零序綜合阻抗、1Z0Z（1）當、均投入運行時：1G1T2G2T3T4TG11A B1BC1CDT1G2T2ZABCDZZZZZZ圖 2.2、均投入運行時等值正序（負序）網(wǎng)絡圖1G1T2G2T3T4TT40A B0BC0CDT1T3T2ZABCDZZZZZZ圖 2.3、均投入運行時等值零序網(wǎng)絡圖1G1T2G2T3T4T本科生課程設計（論文）7B 母線： ABTGTGBZZZZZZ122111/3320)1016/()1016( 4030. 0210/TTABTTBZZZZZZ

10、18)60/60/()4010/10(C 母線：532033111BCBCZZZ584018000BCBCZZZD 母線：934053111CDCDZZZ1388058000CDCDZZZ（2）當、投入運行時:1G1T2G2T3TB 母線： 3320)1016/()1016(/122111ABTGTGBZZZZZZ 71.2560/)4010/10(/30210TABTTBZZZZZC 母線：532033111BCBCZZZ71.654071.25000BCBCZZZD 母線：934053111CDCDZZZ71.1458071.65000CDCDZZZG11A B1BC1CDT1G2T2ZA

11、BCDZZZZZZ圖 2.4、投入運行時等值正序（負序）網(wǎng)絡圖1G1T2G2T3T0A B0BC0CDT1T3T2ZABCDZZZZZ圖 2.5、投入運行時等值零序網(wǎng)絡圖1G1T2G2T3T（3）當、投入運行時1G1T3T4T本科生課程設計（論文）8G11A B1BC1CDT1ZABCDZZZZ圖 2.6、投入運行時等值正序（負序）網(wǎng)絡圖1G1T3T4TT40A B0BC0CDT1T3ZABCDZZZZZ圖 2.7、投入運行時等值零序網(wǎng)絡圖1G1T3T4TB 母線：462010161111ABTGBZZZZ 75.18)60/60/()4010(/4030010TTABTBZZZZZC 母線：

12、662046111BCBCZZZ75.584075.18000BCBCZZZD 母線：1064066111CDCDZZZ75.1388075.58000CDCDZZZ（4）當、投入運行時1G1T3TG11A B1BC1CDT1ZABCDZZZZ圖 2.8、投入運行時等值正序（負序）網(wǎng)絡圖1G1T3T0A B0BC0CDT1T3ZABCDZZZZ圖 2.9、投入運行時等值零序網(wǎng)絡圖1G1T3T本科生課程設計（論文）9B 母線：462010161111ABTGBZZZZ27.2760/)4010(/3010TABTBZZZZC 母線：662046111BCBCZZZ27.674027.27000B

13、CBCZZZD 母線：1064066111CDCDZZZ27.1478027.67000CDCDZZZ二、計算 B、C、D 母線處發(fā)生單相或兩相接地短路時出現(xiàn)的最大、最小零序電流（1）當、均投入運行時1G1T2G2T3T4TB 母線：KAZZEIBBsKB962. 0201)1 . 1(0KAZZEIBBsKB790. 0201)1(0C 母線：KAZZEICCsKC393. 0201)1 . 1(0KAZZEICCsKC405. 0201)1(0D 母線：KAZZEIDDsKD180. 0201)1 . 1(0KAZZEIDDsKD205. 0201)1(0（2）當、投入運行時1G1T2G2

14、T3TB 母線：KAZZEIBBsKB786. 0201)1 . 1(0KAZZEIBBsKB724. 0201)1(0C 母線：KAZZEICCsKC360. 0201)1 . 1(0KAZZEICCsKC387. 0201)1(0D 母線：KAZZEIDDsKD173. 0201)1 . 1(0KAZZEIDDsKD200. 0201)1(0（3）當、投入運行時1G1T3T4TB 母線：KAZZEIBBsKB795. 0201)1 . 1(0KAZZEIBBsKB599. 0201)1(0C 母線：KAZZEICCsKC362. 0201)1 . 1(0KAZZEICCsKC348. 02

15、01)1(0D 母線：KAZZEIDDsKD173. 0201)1 . 1(0KAZZEIDDsKD189. 0201)1(0（4）當、投入運行時1G1T3T本科生課程設計（論文）10B 母線：KAZZEIBBsKB660. 0201)1 . 1(0KAZZEIBBsKB557. 0201)1(0C 母線： KAZZEICCsKC331. 0201)1 . 1(0KAZZEICCsKC333. 0201)1(0D 母線：KAZZEIDDsKD166. 0201)1 . 1(0KAZZEIDDsKD185. 0201)1(02.1.1 零序電流 段動作電流的整定一、保護 1 零序電流 I 段（1

16、）、運行1G1T2G2T3T4T取兩相接地短路)1(0)1 . 1(0KBKBIIkAZZZZZZZIITTABTTTTKBB385. 04302143)1 . 1(00（2） 、運行1G1T2G2T3T取兩相接地短路)1(0)1 . 1(0KBKBIIkAZZZZZIITABTTTKBB449. 030213)1 . 1(00 最大運行方式為：、運行1G1T2G2T3T保護 1 的 I 段動作電流為：KAIKIBrelop6164.1449. 032 . 1301. 0二、保護 2 零序電流 I 段（1）、運行1G1T2G2T3T4T取單相接地短路)1(0)1 . 1(0KCKCIIkAII

17、KCC405. 0)1(00 （2） 、運行1G1T2G2T3T取單相接地短路)1(0)1 . 1(0KCKCIIkAIIKCC387. 0)1(00 最大運行方式為：、運行1G1T2G2T3T4T保護 2 的 I 段動作電流為：KAIKICrelop458. 1405. 032 . 1302. 0三、保護 3 零序電流 I 段（1） 、運行1G1T2G2T3T4T取單相接地短路)1(0)1 . 1(0KDKDIIkAIIKDD205. 0)1(00 （2） 、運行1G1T2G2T3T取單相接地短路)1(0)1 . 1(0KDKDIIkAIIKDD200. 0)1(00本科生課程設計（論文）1

18、1 最大運行方式為：、運行1G1T2G2T3T4T保護 3 的 I 段動作電流為：KAIKIDrelop738. 0205. 032 . 1303. 02.1.2 靈敏度校驗一、保護 1 的最小保護范圍計算設 （） ，則ABAKZZk11101 k,4040,40,20101011111kZkZkZBKAKAK(1)、運行1G1T3T4T8/ )4070)(41 ()()(2030114300101111111111kkZZZZZZkZZZZTTBKAKTKAKTGK 取單相接地短路)1(0)1 . 1(00111KBKBKKIIZZ8/ )4070)(41 ()2030(23/1152111

19、01)1(011kkkZZEIKKsKBKAIIkkkZZZZZZZIIOPKTTABTTTBKKBk5084. 1375.6870203/1158471. 001114301430)1(00111得，滿足靈敏度要求%15%7 .331k(2)、運行1G1T3T11/ )40100)(41 ()()(203011300101111111111kkZZZZZkZZZZTBKAKTKAKTGK 取單相接地短路)1(0)1 . 1(00111KBKBKKIIZZ11/ )40100)(41 ()2030(23/115211101)1(011kkkZZEIKKsKBKAIIkkkkZZZZZIIopK

20、TABTTBKKBK5084. 1311/ )40100)(41 ()2030(23/115114101. 00111130130)1(00111得，滿足靈敏度要求%15%37.401k 根據(jù)、，最小運行方式為：、運行1G1T3T4T 保護 1 的 I 段最小可以保護線路 AB 全長的 33.7%二、保護 2 的最小保護范圍計算本科生課程設計（論文）12設 （） ，則BCBKZZk22102 k202140,2022kZkZBKBK（1）、運行1G1T3T4T20430102111110475.18)()(20502222kZZZZZZkZZZZZBKTTABTKBKABTGK 取單相接地短路

21、)1(0)1 . 1(00122KCKCKKIIZZ2201)1(004075.18)2050(23/1152222kkZZEIIKKsKCK得，滿足靈敏度要求KAIIopK422. 132. 002%15%66.262k（2）、運行1G1T3T 203010211114027.27)(20502222kZZZZZkZZZZBKTABTKAKTGK 取單相接地短路)1(0)1 . 1(00122KCKCKKIIZZ2201)1(004027.27)2050(23/1152222KKZZEIIKKsKCK得，滿足靈敏度要求KAIIopK422. 132. 002%15%161k 根據(jù)、，最小運行

22、方式為：、運行1G1T3T 保護 2 的 I 段最小可以保護線路 BC 全長的 16%三、保護 3 的最小保護范圍計算設 （） ，則CDCKZZk33103 k303180,4033kZkZCKCK（1）、運行1G1T3T4T 3004301031111110875.58)()(40703333kZZZZZZZkZZZZZZCKBCTTABTKCKBCABTGK若 ,則取單相接地短路3301kKZZ)1(0)1 . 1(0KDKDII3301)1(008075.58)4070(23/1152333kkZZEIIKKsKDK得，滿足靈敏度要求KAIIopK7272. 033. 003%15%97

23、.463k本科生課程設計（論文）13此時，與矛盾326.96,788.883301KKZZ3301KKZZ所以，取兩相接地短路3301KKZZ)1(0)1 . 1(0KDKDII)8075.58(240703/11523301)1 . 1(00333kkZZEIIKKsKDKKAIIopK7272. 033. 003得，滿足靈敏度要求%15%20.433k（2）、運行1G1T3T300301031111118027.67)(40703333kZZZZZZkZZZZZZCKBCTABTKCKBCABTGK若 ,則取單相接地短路3301kKZZ)1(0)1 . 1(0KDKDII3301)1(00

24、8027.67)4070(23/1152333kkZZEIIKKsKDK得，滿足靈敏度要求KAIIopK7272. 033. 003%15%65.413k此時，與矛盾59.100,66.863301KKZZ3301KKZZ所以，取兩相接地短路3301KKZZ)1(0)1 . 1(0KDKDII)8027.67(240703/11523301)1 . 1(00333kkZZEIIKKsKDK得，滿足靈敏度要求KAIIopK7272. 033. 003%15%68.343k 根據(jù)（1） 、 （2） ，最小運行方式為：、運行1G1T3T 保護 3 的 I 段最小可以保護線路 CD 全長的 34.68

25、%2.1.3 動作時間的整定因為零序電流 I 段是無時限零序電流保護，不必加延時元件，所以其整定的動作延時為 0即，保護 1、2、3 的動作時間：stttIopIopIop0321本科生課程設計（論文）142.2 零序電流零序電流段整定計算保護 1 的段與保護 2 的 I 段配合，保護 1 的分支系數(shù)1minI2. 0II1. 0/bopIIrelopkIKI5 . 23075001minABBCbIIk KAIop626. 05 . 2/422. 11 . 1II1. 0靈敏度校驗：最小運行方式為、運行1G1T3T4T流過保護 1 的最小零序電流KAZZZZZZIITTABTTTKB2096

26、. 0430143)1(0min0 不滿足靈敏度要求3 . 1005. 1626. 02096. 0331. 0min01IIopIIsenIIK所以，保護 1 的段與保護 2 的段配合，保護 2 的分支系數(shù)1minII2. 0II1. 0/bopIIrelopkIKI12minbkKAkIKIbopIIrelop80. 01/7272. 01 . 1/2minI3. 0II2. 0KAIop352. 05 . 2/80. 01 . 1II1. 0滿足靈敏度要求3 . 179. 1352. 02096. 0331. 0min01IIopIIsenIIK所以，保護 1 的段動作電流：KAIop3

27、52. 0II1. 0保護 1 的段動作時間與保護 2 的段動作時間配合：sttttttIopIIopIIop0 . 15 . 05 . 003212.3零序電流零序電流段整定計算保護 1 的段與保護 2 的段配合KAkIKIbopIIIrelop352. 05 . 2/80. 01 . 1/1minII2. 0III1. 0靈敏度校驗：最小運行方式為、運行1G1T3T4T作為近后備：滿足靈敏度要求3 . 179. 1352. 02096. 0331. 0min01IIIopBIIIsenIIK作為遠后備：滿足靈敏度要求2 . 173. 2352. 0320. 0331. 0min01IIIo

28、pCIIIsenIIK本科生課程設計（論文）15已知母線 D 零序過電流保護動作時限為 0.5s所以保護 1 的段零序電流保護的動作時間與保護 2 的段動作時間配合：sttttttIIopIIopIIIop5 . 15 . 05 . 05 . 0321第 3 章 零序保護原理圖的繪制與動作過程分析如圖 3.1 所示是零序保護原理圖： 圖 3.1 三段式零序電流保護原理圖以保護 1 為例，三段式零序電流保護的展開圖如圖 3.2 所示其中為交流回路， 圖 3.3 為直流回路，圖 3.4 為信號回路。圖 3.2 三段式零序電流保護展開圖交流回路圖 3.3 三段式零序電流保護展開圖直流回路本科生課程設

29、計（論文）16圖 3.4 三段式零序電流保護展開圖信號回路各保護的動作過程分析：以線路 AC 為例，如圖所示已知各保護的保護范圍：1QF：I 段 AM，段 AP，段 C 母線以后2QF：I 段 BN，段、段 C 母線以后3QF： C 母線以后（1）故障發(fā)生在 AM 間時,由 1QF 的 I 段切除故障動作的繼電器：1QF：1KA、KM、1KS、2KA、3KA2QF、3QF：不動作（2）故障發(fā)生在 MB 間時,由 1QF 的段切除故障動作的繼電器：1QF： 2KA、1KT、2KS、3KA2QF、3QF：不動作（3）故障發(fā)生在 BP 間時,由 2QF 的 I 段切除故障動作的繼電器：1QF：2KA

30、、3KA 2QF：1KA、KM、1KS、2KA、3KA3QF：不動作（4）故障發(fā)生在 PN 間時,由 2QF 的 I 段切除故障動作的繼電器：2QF：1KA、KM、1KS、2KA、3KA1QF、3QF：不動作（5）故障發(fā)生在 NC 間時,由 2QF 的段切除故障動作的繼電器：2QF：2KA、1KT、2KS、3KA1QF、3QF：不動作本科生課程設計（論文）17第 4 章 MATLAB 建模仿真分析用 MATLAB 仿真分析系統(tǒng)的電流電壓變化過程：采用 MATLAB 軟件中的 Simulink工具箱，先進行圖形模塊的建立和聯(lián)接，連入測量元件示波器測量電流電壓，再運行程序進行波形仿真。模塊聯(lián)接及仿

31、真波形如圖 4.1 和圖 4.2 所示：圖 4.1MATLAB 仿真模塊聯(lián)接圖 4.2系統(tǒng)仿真波形 本科生課程設計（論文）18第 5 章 課程設計總結本次課程設計的是采用零序電流保護的電力系統(tǒng)繼電保護裝置，主要針對方向是輸電線路的零序保護。這對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性至關重要。本文包括緒論 、輸電線路零序電流保護整定計算、零序保護原理圖的繪制與動作過程分析、MATLAB 建模仿真分析、課程設計總結五個部分。系統(tǒng)在正常運行時，不可能總工作于最大運行方式相愛。因此當運行方式變小時，電流保護的保護范圍將縮短，靈敏度降低；零序保護廣泛應用于中性點直接接地的電網(wǎng)中作為接地短路保護。其中包括在每個保護上裝設三段式

32、電流保護裝置，經(jīng)零序電流濾過器獲得零序電流后測量其是否達到保護的動作電流已達到切除故障段的目的。其中在計算靈敏度的同時要注意的問題就是每個保護的動作時間要計算準確，這對后續(xù)的積善至關重要。靈敏度的計算同時也是很重要的一環(huán)，這能影響到計算所得的靈敏度是否滿足系統(tǒng)的要求。上述工作完成后接下來對設計提出的最小保護范圍和動作時間進行相應的計算分析，在計算中由于對概念和動作過程了解的不夠詳細，計算靈敏度的時候會也出現(xiàn)了錯誤。計算出來的數(shù)據(jù)一定要留出一定的裕量，方便實際中的斷路器和其他元件電氣參數(shù)的合理選取。本次課設讓我收獲了很多知識，也讓我懂得了一些理論數(shù)據(jù)在理論計算中可以成立，但是在實際的運行過程中還是需要進行一些調整以符合實際的運行狀態(tài)。本科生課程設計（論文）19參考文獻1 陳堂等編著 配電系統(tǒng)及其自動化技術 中國電力出版社 2004.8 2 趙晶 主編Prote199 高級應用 人民郵電出版社，2000：18-25 3 何仰贊等 編著 電力系統(tǒng)分析 武漢：華中理科技學出版社，2002.34 于海生 編著 微型計算機控制技術 清華大學出版社 2003.45 王士政主編 電網(wǎng)調度自動化與配網(wǎng)自動化技術中國水利水電出版社 2007.36 梅麗鳳等編著單片機原理及接口技術清華大學出版社 2009.7 7 許建安 編著 電力系統(tǒng)微機繼電保護中國水利水電出版社 2003.6