前言
《电力系统继电保护》作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要部分。在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，本专业特安排了本次课程设计。电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。
{
1 所做设计要求
（2）发电厂的最大发电容量为（2×25+50）ＭＷ，最小发电容量为2×25ＭＷ； （3）网络的正常运行方式为发电厂发电容量最大且闭环运行； （4）允许的最大故障切除时间为； |
（5)线路AC 、BC 、AB 、CD 的最大负荷电流分别为250、150、230和140Ａ，负荷自起动系数5.1 ss K ；
（6）时间阶梯△t ＝；
（7）线路正序电抗每公里为Ω；
任务
1、k I 计算结果，计算结果用表格列出。必须说明系统运行方式、短路点与短路类型的决定原则或依据，以及计算时考虑的其他因素。
2、保护方式的选择及整定计算结果
要求
要求说明选用保护方式的原则，各保护的整定计算条件，并用表格列出整定计算结果。整定计算时所采用的公式及各种系数的数值也应列出。
2 运行方式的选择
运行方式的选择原则
￥
发电机、变压器运行方式选择的原则
(1)一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，一台检修，另一台故障；当有三台以上机组时，则选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。对水电厂，还应根据水库运行方式选择。
(2)一个发电厂、变电站的母线上无论接几台变压器，一般应考虑其中容量最大的一台停用。
变压器中性点接地选择原则
(1)发电厂、变电所低压侧有电源的变压器，中性点均要接地。
(2)自耦型和有绝缘要求的其它变压器，其中性点必须接地。
(3)T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。
(4)为防止操作过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后，
再断开，这种情况不按接地运行考虑。
线路运行方式选择原则
(1)一个发电厂、变电站线线上接有多条线路，一般考虑选择一条线路检修，另一条线路又故障的方式。
(2)双回路一般不考虑同时停用。
流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择
(1)相间保护
对单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大短路电流出现在最大运行方式；而最小短路电流，则出现在最小运行方式。
对于双电源的网络，一般（当取Z1=Z2时）与对侧电源的运行方式无关，可按单侧电源的方法选择。
*
对于环状网络中的线路，流过保护的电大短路电流应选取开环运行方式，开环点应选在所整定保护线路的相邻下一线线路上。而对于电小短路电流，则应选闭环运行方式，同时再合理停用该保护背后的机组、变压器及线路。
(2)零序电流保护
对于单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大零序短路电流与最小零序电流，其选择方法可参照相间短路中所述，只需注意变压器接地点的变化。
对于双电源的网络及环状网，同样参照相间短路中所述，其重点也是考虑变压器接地点的变化。
选取流过保护的最大负荷电流的原则
选取流过保护的最大负荷电流的原则如下：
(1)备用电源自动投入引起的增加负荷。
(2)并联运行线路的减少，负荷的转移。
(3)环状网络的开环运行，负荷的转移。
(4)对于双侧电源的线路，当一侧电源突然切除发电机，引起另一侧增加负*
荷。
本次设计的具体运行方式的选择
电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能。因此，在对继电保护进行整定计弊之前，首先应该分析运行方式。这里要着重说明继电保护的最大运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最大，继电保护的最小运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最小。因此，系统的最大运行方式不一定就是保护的最大运行方式；系统的最小运行方式也不一定就是保护的最小运行方式。
现结合本次设计具体说明如下，系统的最大运行方式是所有设备全部投入运行；系统的最小运行方式为发电机G1和G2投入，发电机G3停运。对保护1而言，其最大运行方式应该是在系统最大运行方式下线路L1回路断开，其他设备全投；保护1的最小运行方式应该是：在系统的最小运行方式下线路L1+L2与L3并联运行。
3 电网各个元件参数计算及负荷电流计算
基准值选择
基准功率：S B=100MV·A，基准电压：V B=115V。基准电流：I B=S B/ V B=100×103/×115=；基准电抗：Z B=V B/ I B=115×103/×502=Ω；电压标幺值：E=E(2)=
电网各元件等值电抗计算
输电线路等值电抗计算
(1) 线路L1等值电抗计算
》
正序以及负序电抗：X L1= X1L1=×50=20Ω
X L1*= X L1/ Z B=20/=
零序电抗：X L10= X0L1= 3X1L1=3××50=60Ω
X L10*= X L10/ Z B=60/=
(2) 线路L2等值电抗计算
正序以及负序电抗：X L2= X1L2=×40=16Ω
X L2*= X L2/ Z B=16/=
零序电抗：X L20= X0L2= 3X1L2=3××40=48Ω
X L20*= X L20/ Z B=48/=
(3) 线路L3等值电抗计算
？
正序以及负序电抗：X L3= X1L3=×90=36Ω
X L3*= X L3/ Z B=36/=
零序电抗：X L30= X0L3= 3X1L3=3××90=108Ω
X L30*= X L30/ Z B=108/=
(4) 线路L4等值电抗计算
正序以及负序电抗：X L4= X1L4=×25=10Ω
X L4*= X L4/ Z B=10/=
零序电抗：X L40= X0L4= 3X1L4=3××25=30Ω
X L40*= X L40/ Z B=30/=
—
变压器等值电抗计算
(1) 变压器T1、T2等值电抗计算
X T1= X T2=(U K %/100)×(V N 2×103/ S N )≈Ω X T1*= X T2*=X T1/ Z B ==
(3) 变压器T4、、T6、等值电抗计算
X T4==X T6==(U K %/100)×(V N 2×103/ S N )≈Ω X T6*= X T7* = X T4*= X T5*=
发电机等值电抗计算
(1)发电机G1、G2电抗标幺值计算
X G1* = X G2*=X d1S B / S G1= X d1S B COS φ/ P G1=×100×25=
&
(2)发电机G3电抗标幺值计算
X G3*=X d3S B / S G3= X d3S B COS φ/ P G3=×100×50=
最大负荷电流计算
(1) B 、C 母线最大负荷电流计算 最大负荷电流计算(拆算到110KV) I fhB ·max = I fhC ·max = P fhBmax V av 2 / U COS φ
=20×103/×115×≈；
各线路运行方式下流过断路器的最大负荷电流
(2) 保护2的最大运行方式：发电机Fl 、P2、F3全投入，断开L3回路；通 过保护2最大负荷电流为A I fh 34179131131max =++=?。保护2的最小运行方式；F3停，线路全部运行。 )
(3) 保护4的最大运行方式：Fl 、F 2、F3全投，继开线路L3；通过保护4
的最大负荷电流为A I fh 21079131max =+=?。保护4的最小运行方式：F3停，线路全部运行。
(6) 保护6因正常运行时不可能有正向电流通过，要是有正向电流
通过，一定是线路发生故障。为此，在保护3和保护7上只需判别电流(功率)的
方向即可，故不用分析保护3和保护6的运行方式。
4短路电流计算
电网等效电路图
由于短路电流计算是电网继电保护配置设计的基础,因此分别考虑最大运行方式(三台发电机全部投入,系统环网取开网运行)时各线路未端短路的情况,最小运行方下(三台中最小的一台投入,系统按环网计算)时各线路未端短路的情况。电网等效电路图如图所示
图电网等效电路图
短路电流计算
…
d1点发生短路时流过断路1
(1) d1点短路最大运行方式下等值图如图
短路时最大运行方式下的等值电路图
进一步简化后得图简化图
X GT=(X G1+X T1)×(X G2+X T2)/(X G1+X T1+X G2+X T2)=
X GT3=X G3+X T3=+=
X L=X L1+X L2+X L3=++=
图正序短路电路图其中：X dT=X GT×X GT3/(X GT+X GT3)=×+=
…
X ff1=X dT+X L=+=
I d1·max*=E/X ff1=≈
I d1·max=I d1·max*I B=×≈
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
X ff1=X d1+X T1＋X L=++=
X ff1(2)(2)=X ff1
I fa(1)(2)=V f(0)/(X ff1＋X ff1(2)(2))=V f(0)/2X ff1=2×=
I f(2)*=(1)(2)=×=
I f(2)=I f(2)*I B=×=
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流.
@
图零序短路电路图
X TT(0)=X T1(0) /2=
X T(0) =×+=+×++=
X TL(0) =+×++=
X TLB(0) =+×++ =
X ff1(0)=X L3(0)+X TLB(0)=＋=
I ff1(0)*=E(0)/X ff1(0)==
I ff1(0)=I ff1(0)*I B=×=
d2发生短路时流过断路2
；
(1)最大运行方式正序短路电流
X ff2=X dT+X L3=+=
I d2·max*=E/X ff2=≈
I d2·max=I d2·max*I B=×≈
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
X2 =(X L1+X L2)×X L3/( X L1+X L2+ X L3)= X L3/2=
X ff2=X d1+X2=+=
I f(3)*= E/2X ff1=2×=
I f(3)=I f(3)*I B=×=
I f(2)*=4X ff1=×4×=
%
流过断路器1、2、3、4、5和6的短路电流为：
I f(2)=I f(2)*I B=×=
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流,如图示
图短路等值电路X BL(0) =X L1(0)×X TB(0)/(X L1(0))+X TB(0))=×+=
X TL(0) =(X L4(0)+X T8(0))×X TC(0)/(X L4(0)+X T8(0)+X TC(0))=
X LB(0) =(X L2(0)+X BL(0))×X TL(0)/(X L2(0)+X TBL(0)+X TC(0))=
X ff2(0) =(X L3(0)+X T(0))×X LB(0)/(X L3(0)+X T(0))+X LB(0))=
I ff2(0)*=E(0)/X ff2(0)==
[
I ff2(0)=I ff2(0)*I B=×=
d3发生短路时流过断路2
(1)最大运行方式正序短路电流
X ff3=X dT+X L=+=
I d3·max*=E/X ff3=≈
I d3·max=I d3·max*I B=×≈
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
X ff3=X d1+X T1＋X L=++=
I f(2)*=2X ff1=×2×=
I f(2)=I f(2)*I B=×=
-
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流,如图示
图短路等值电路X TL4(0)=(X L4(0) +X T8)×(X L3(0) +X T)/(X L4(0) +X T8+X L3(0) +X T) =+×+/+++
=
X TL2(0) =(X L2(0)+X TC)×X TB/(X L2(0)+X TC+X TB)
=+×++
=
X BL(0) =X TL4(0)×X TL2(0)/(X TL4(0)+X TL2(0))=×+
!
=
X ff3(0)=X L1(0)+X BL(0)=＋=
I ff3(0)*=E(0)/X ff3(0)==
I ff3(0)=I ff3(0)*I B=×=
d4点发生短路时流过断路1
(1)最大运行方式正序短路电流
X ff4=X dT+X L1=+=
I d4·max*=E/X ff4=≈
I d4·max=I d4·max*I B=×≈
(2)最小运行方式短路正序短路电流
:
X3 =(X L3+X L2)×X L1/( X L1+X L2+ X L3)
=+×++
=
X ff2=X d1+X3=+=
I f(3)*= E/X ff1==
I f(3)=I f(3)*I B=×=
流过断路器1、4、5的三相短路电流为：
I f(3)1= I f(3)×X L1/( X L1+X L2+ X L3)
=×++
=
>
流过断路器2、3的三相短路电流为：
I f2(3)=I f(2)*－I f1(2)= I f(2)*×X L1/( X L1+X L2+ X L3)
=×++
=
流过断路器1、4、5的短路电流为：
I f1(2)=I f(2)*I B=×=
流过断路器2、3的短路电流为：
I f2(2)=I f(2)*－I f1(2)= 最大运行方式两相短路零序短路电流
图短路等值电路
%
X2(0) =(X L4(0)+X T8)×X TC/(X L4(0)+X T8+X TC)
=+×++
=
X1(0) =(X L1(0)+X T)×X TB/(X L1(0)+X T+X TB)
=+×++
=
X ff4(0) =X1(0)×(X2(0)+X L2(0))/(X1(0)+X L2(0)+X2(0))
=×+/++
=
￥
I ff4(0)*=E(0)/X ff4(0)==
I ff4(0)=I ff4(0)*I B=×=
d4点发生短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
其中：X ff5=X dT+X L3+X L2=++=
I d5·max*=E/X ff5=≈
I d5·max=I d5·max*I B=×≈
(2)最小运行方式短路正序短路电流
X3 =(X L3+X L2)×X L1/( X L1+X L2+ X L3)
=+×++
,
=
X ff2=X d1+X3=+=
I f(3)*= E/X ff1==
I f(3)=I f(3)*I B=×=
流过断路器1、4、5的三相短路电流为：
I f(3)1= I f(3)×X L1/( X L1+X L2+ X L3)
=×++
=
流过断路器2、3的三相短路电流为：
I f2(3)=I f(2)*－I f1(2)= I f(2)*×X L1/( X L1+X L2+ X L3)
。
=×++
=
流过断路器1、4、5的短路电流为：
I f1(2)=I f(2)*I B=×=
流过断路器2、3的短路电流为：
I f2(2)=I f(2)*－I f1(2)= 最大运行方式两相短路零序短路电流
图短路等值电路
X50(0) =(X L4(0) +X T8)×(X L3(0) +X T)/(X L4(0) +X T8+X L3(0) +X T) =+×+/+++
【
=
X32(0) =X50(0)×X TC /(X50(0)+X TC)=×+ =
I ff5(0)*=E(0)/X ff5(0)==
I ff5(0)=I ff5(0)*I B=×=
d5点发生短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
其中：X ff6=X dT+X L1+X L2=++=
I d6·max*=E/X ff6=≈
I d6·max=I d6·max*I B=×≈
、
(2)最小运行方式短路正序短路电流
X2 =(X L1+X L2)×X L3/( X L1+X L2+ X L3)= X L3/2=
X ff6=X d1+X2=+=
I f(3)*= E/2X ff1=2×=
流过断路器1、2、3、4、5和6的三相短路电流为：I f(3)=I f(3)*I B=×=
I f(2)*=4X ff1=×4×=
流过断路器1、2、3、4、5和6的二相短路电流为：
I f(2)=I f(2)*I B=×=
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
、
图短路等值电路
X2(0) =(X L4(0)+X T8)×X TC/(X L4(0)+X T8+X TC)=
X1(0) =(X L1(0)+X T)×X TB/(X L1(0)+X T+X TB) =
I ff6(0)*=E(0)/X ff5(0)==
I ff6(0)=I ff5(0)*I B=×=
d6点发生短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
其中：X ff7=X dT+X L1+X L2+X L4=+++=
：
I d6·max*=E/X ff7=≈
I d7·max=I d7·max*I B=×≈
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
X2 =(X L1+X L2)×X L3/( X L1+X L2+ X L3)= X L3/2=
X ff2=X d1+X2+X L4=++=
I f(2)*=4X ff1=×4×=
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：I f(2)=I f(2)*I B=×=
I f(2)=I f(2)*I B=×=
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
&
图短路等值电路
X1(0) =(X L1(0)+X T)×X TB/(X L1(0)+X T+X TB)
=+×++
=
X3(0) =(X L2(0)+X2(0))×X TC/(X L2(0)+X2(0)+X TC)
=+×+1654+
=
X ff7(0) =(X L4(0)+X3(0))×X T8/(X L4(0)+X3(0)+X T8)
=+×++
:
=
I ff7(0)*=E(0)/X ff7(0)==
I ff7(0)=I ff7(0)*I B=×=
d6点发生短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
其中：X ff8=X dT+X L3+X L4=++=
I d8·max*=E/X ff8=≈
I d8·max=I d8·max*I B=×≈
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
)
X2 =(X L1+X L2)×X L3/( X L1+X L2+ X L3)= X L3/2=
X ff2=X d1+X2+X L4=++=
I f(2)*=4X ff1=×4×=
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
I f(2)=I f(2)*I B=×=
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图短路等值电路
X4(0)=(X L2(0) +X TB)×(X L3(0) +X T)/(X L2(0) +X TB+X L3(0) +X T) =+×+/+++
(
=
X5(0) =X4(0)×X TC/(X4(0)+X TC)=×+=
X ff8(0) =(X L4(0)+X5(0))×X T8/(X L4(0)+X5(0)+X T8)
=+×++
=
I ff8(0)*=E(0)/X ff8(0)==
I ff8(0)=I ff8(0)*I B=×=
d8点发生短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为：
-
图正序短路电路图
图正序短路电路图其中：X T45=X T4×X T5/(X T4+X T5)=X T4/2=2=
X ff9=X dT+X L1+X T45=++=
I d9·max*=E/X ff9=≈
I d9·max=I d9·max*I B=×≈
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
;
图短路等值电路
X3 =(X L3+X L2)×X L1/( X L1+X L2+ X L3)
=+×++
=
X ff2=X d1+X3+X TB=++=
I f(2)*=2X ff1=×2×=
I f(2)=I f(2)*I B=×=
I f(2)1*= I f(2)*×X L1/( X L1+X L2+ X L3)=×++
=
流过断路器1、4、5、6的的短路电流为：
'
I f1(2)=I f(2)*I B=×=
流过断路器2、3的的短路电流为：
I f2(2)=I f(2)*－I f1(2)= 最大运行方式两相短路零序短路电流
图短路等值电路
X6(0) =(X L4(0)+X T8)×X TC/(X L4(0)+X T8+X TC)
=+×++
=
X7(0 )=(X L2(0) +X6(0))×(X L1(0) +X T)/(X L2(0) +X6(0)+X L1(0) +X T) =+×+/+++
^
=
X ff9(0) =X TB+X7(0)=+=
I ff9(0)*=E(0)/X ff9(0)==
I ff9(0)=I ff9(0)*I B=×=
d8点发生短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为：
图短路电路图
其中：X ff10=X dT+X L1+X T45=+++=
—
I d10·max*=E/X ff10=≈
I d10·max=I d10·max*I B=×≈
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
图短路电路图
X3 =(X L3+X L2)×X L1/( X L1+X L2+ X L3)
=+×++
=
X ff2=X d1+X3+X TB=++=
I f(2)*=2X ff1=×2×=
|
I f(2)=I f(2)*I B=×=
I f(2)1*= I f(2)*×X L1/( X L1+X L2+ X L3)
=×++
=
流过断路器1、4、5、6的的短路电流为：
I f1(2)=I f(2)*I B=×=
流过断路器2、3的的短路电流为：
I f2(2)=I f(2)*－I f1(2)= (3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图短路电路图
！
X8(0 )=(X L4(0) +X T8)×(X L3(0) +X T)/(X L4(0) +X T8+X L3(0) +X T) =+×+/+++
=
X9(0) =X8(0)×X TC/(X8(0)+X TC)=×+=
X ff10(0) =X TB+X L2(0)+X9(0)=++=
I ff10(0)*=E(0)/X ff10(0)==
I ff10(0)=I ff10(0)*I B=×=
d9点短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为：
*
图短路电路图(a)
图短路电路图(b) 其中：X T67=X T6×X T6/(X T6+X T7)=X T6/2=2=
X ff11=X dT+X L1+X L2+X T67=+++=
I d110·max*=E/X ff11=≈
I d11·max=I d11·max*I B=×≈
电力系统继电保护 董双桥 2005年9月
第一部分电力系统继电保护的基本知识 电力系统：由发电电厂中的电气部分，变电站，输配电线路，用电设备等组成的统一体：它包括发电机、变压器、线路、用电设备以及相应的通信，安全自动装置，继电保护，调调自动化设备等。 电力系统运行有如下特点： 1、电能的生产，输送和使用必须同时进行。 2、与生产及人们的生活密切相关。 3、暂态进程非常短，一个正常运行的系统可能在几分钟，甚致几秒钟内瓦解。 电力系统继电保护的作用。 电力系统在运行中，可能由于以下原因，发生故障或不正常工作状态。 1、外部原因：雷击，大风，地震造成的倒杆，绝缘子污秽造成污闪，线路覆冰造成冰闪。 2、内部原因：设备绝缘损坏，老化。 3、系统中运行人员误操作。 电力系统故障的类型： 1、单相接地故障D（1） 2、两相接地故障D（1.1） 3、两相短路故障D（2） 4、三相短路故障D（3） 5 线路断线故障 以上故障单独发生为简单故障。在不同地点同时发生两个或以上称为复故障。 电力系统短路故障的后果： 1、短路电流在短路点引起电弧烧坏电气设备。 2、造成部分地区电压下降。 3、使系统电气设备，通过短路电流造成热效应和电动力。 4、电力系统稳定性被破坏，可能引起振荡，甚至鲜列。 不正常工作状态有：电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏，但未发展成故障。 不正常工作状态有： 1）电力设备过负荷，如：发电机，变压器线路过负荷。 2）电力系统过电压。 3）电力系统振荡。
4）电力系统低频，低压。 电力系统事故：电力系统中，故障和不正常工作状态均可能引起系统事故，即系统全部或部分设备正常运行遭到破坏，对用户非计划停电、少送电、电能质量达不到标准（频率，电压，波形）、设备损坏等。 继电保护的作用，就检测电力系统中各电气设备的故障和不正常工作状态的信息，并作相应处理。 继电保护的基本任务： 1）将故障设备从运行系统中切除，保证系统中非故障设备正常运行。 2）发生告警信号通知运行值班人员，系统不正常工作状态已发生或自动调整使系统恢复正常工作状态。 电力系统对继电保护的基本要求（四性） 1）选择性：电力系统故障时，使停电范围最小的切除故障的方式 2）快速性：电力系统故障对设备、人身、系统稳定的影响与故障的持续时间密切相关，故障持续时间越长，设备损坏越严重；对系统影响也越大。因此，要求继电保护快速的切除故障。 电力系统对继电保护快速性的要求与电网的电压等级有关。 35kV及以下保护动作时间工段60-80ms 110kV 工段40-60ms 220kV 高频保护20-40ms 500kV 20-40ms 快速切除故障，可提高重合闸成功率，提高线路的输送容量。 3）灵敏性：继电保护装置在它的保护范围内发生故障和不正常工作状态的反应能力（各种运行方式，最大运行方式，最小运行方式），故障时通人保护装置的故障量与保护装置的整定值之比，称为保护装置的灵敏度。 4）可靠性： ①保护范围内发生故障时，保护装置可靠动作切除故障,不拒动。 ②保护范围外发生故障和正常运行时，保护可靠闭锁,不误动。 在保护四性中：重要的是可靠性，关键是选择性，灵敏性按规程要求,快速性按系统要求。
2．对本元件主保护起后备作用的保护称为近后备保护。 3．在两相星形接线的中性线上接入一个继电器是为了提高保护的灵敏系数。 4.功率方向继电器用90°接线方式，若，则= Uab 。 5、为保证选择性,过电流保护的动作时限应按阶梯原则整定,越靠近电源处的保护,时限越长 7、距离I段和距离II 8.方向所占面积大的动作特性的阻抗继电器。 、目前在电力系统中，自动重合闸与继电保护配合的方式主要有两种：即 2.简述瞬时电流速断保护的优缺点。 优点：简单可靠、动作迅速。 缺点：不能保护本线路全长，故不能单独使用，另外，保护范围随运行方式和故障类型而变化。 4.纵联保护根据通信通道的不同可分为哪几类保护？ 1、电力线载波纵联保护(简称高频保护)。 2、微波纵联保护(简称微波保护)。 3、光纤纵联保护(简称光纤保护)。 4、导引线纵联保护(简称导引线保护)。 3、、定时限过流保护的特点是什么? 2、何谓继电保护装置的可靠性? 3、什么叫重合闸后加速? 4、相间方向电流保护中，功率方向继电器一般使用的内角为多少度?采用90°接线方式有什么优点?
1. 电力系统运行状态：是指电力系统在不同运行条件下的系统与设备的工作 状态； 2. 短路故障类型：三相故障、两相故障、两相短路接地、单相接地故障 ● 常见故障单相接地故障 3. 负荷电流与供电电压之间的相位角就是通常所说的功率因数角，一般小于 030 4. 电流速断保护：优点：简单可靠、动作迅速；缺点：不可能保护线路的全长，并且保护范围直接受运行方式变化的影响。 5. 限时电流保护：增加一段带时限动作的保护，用来切除本线路速段保护范围以外的故障，同时也能作为速断保护的后备。 6. 定时限过电流保护：保护启动后出口动作时间的固定的整定时间 7. 电流保护的接线方式 是指保护中的电流继电器与电流互感器之间的连接方式。有两种：三相星型接线、两相星型接线 8. 方向性电流保护的主要特点：在原有电流保护的基础上增加一个功率方向判断元件，以保证在反方向故障时把保护闭锁使其不致误动作。 用以判断功率方向或测定电电压间相位角的元件（继电器）称为 功率方向元件（功率方向继电器） 9. 零序电流保护主要由零序电流(电压)滤过器、电流继电器和零序方向继电器三部分组成 10. 整定阻抗 1set set Z z L =，1z 为单位长度线路的复阻抗；set L 整定长度 11. 距离保护一般由启动、测量、振荡闭锁、电压回路断线闭锁、配合逻辑和出口等几部分组成。 12. 电压形式相位比较方程： 0090arg 90C D U U -≤≤ 13. 只有实际测量电流在最小和最大精确工作电流之间、测量电压在最小精确工作电压以上时，三段式距离保护才能准确地配合工作，其误差已被考虑在可靠系数中。最小精确工作电流是距离保护测量元件的一个重要参数，越小越好。 14. 纵联保护：将线路一侧电气量信息传到另一侧去，安装于线路两侧的保护对两侧的电气量同时比较、联合工作，就是说在线路两侧之间发生纵向的联系 15. 纵联保护按4种：导引线纵联保护；电力线载波纵联保护；微波纵联保护；光纤纵联保护。 16.电力载波通道的优点：无中继通信距离长；经济、使用方便；工地施工比较简单。缺点：通信速率低；抗干扰能力低。 光纤通信组成发射机、光纤、中继器和光端接收机 前加速优点：（1）能够快速地切除瞬时故障，（2）提高重合闸的成功率；能保证发电厂和重要变电所的母线电压在0.6~0.7倍额定电压以上，从而保证厂用电和重要用户的电能质量；（4）只需装设一套重合闸装置，简单经济。 ●前加速的缺点：（1）断路器工作条件恶劣，动作次数较多；（2）重合于永久性故障上时，故障切除的时间可能较多；（3）如果重合闸装置或断路器QF3拒绝合闸，则将扩大停电范围。
继电保护原理课程设计报告评语： 考勤（10） 守纪 （10） 设计过程 （40） 设计报告 （30） 小组答辩 （10） 总成绩 （100） 专业：电气工程及其自动化 班级：电气1004 姓名：王英帅 学号：201009341 指导教师：赵峰 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2013年7月18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： 3115/E =? kV ，G115X =Ω、G310X =Ω,160L =km ，340L =km ，B-C 50L =km ， C-D 30L =km ，D-E 20L =km ，线路阻抗0.4Ω/km ， I rel 1.2K =、III rel rel 1.15K K II ==,A 300I m ax C.-B =、C-D.max 200A I =、D-E.max 150A I =，SS 1.5K =，re 0.85K = G1 G3 98 4 51 2 3 A B C D E L1L3 1.2 要完成的任务 我要完成的是对保护5和保护3进行三段电流保护的整定设计，本次课程设计通过对线路的主保护和后备保护的整定计算来满足对各段电流及时间的要求。 2 设计的课题内容 2.1 设计规程 根据规程要求110kV 线路保护包括完整的三段相间距离保护、三段接地距离保护、三段零序方向过流保护和低频率保护，并配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能，跳合闸操作回路。在本次课程设计中涉及的是三段过流保护。其中，I 段、II 段可方向闭锁，从而保证了保护的选择性。 2.2 本设计保护配置 2.2.1 主保护配置 主保护：反映整个保护元件上的故障并能最短的延时有选择的切出故障的保护。在本设计中，I 段电流速断保护、II 段限时电流速断保护作为主保护。 2.2.2 后备保护配置
与发电机型式和冷却方式有关的A参数，随着发电机机组容量的增大而： A. 成周期性变化； B. 恒定不变； C. 逐步减小； D. 逐步增大； 回答错误!正确答案：C 正常、过激运行的发电机失磁后，机端测量阻抗的变化轨迹应该是 A. 从第Ⅰ象限到第Ⅳ象限 B. 从第Ⅰ象限到第Ⅲ象限 C. 从第Ⅰ象限到第Ⅱ象限 D. 从第Ⅳ象限到第Ⅱ象限 回答错误!正确答案：A 闭锁式方向纵联保护中，闭锁信号是： A. 由短路功率为正的一侧发出的 B. 由短路功率为负的一侧发出的
C. 只在负半周发信 D. 只在正半周发信 回答错误!正确答案：B 对自动重合闸前加速而言，下列叙述哪个是不正确的： A. 保护第一次切除故障可能有选择性 B. 保护第一次动作可能有延时 C. 保护第二次切除故障一定有选择性 D. 保护第二次动作可能有延时 回答错误!正确答案：B 距离Ⅲ段的灵敏度校验中应采用。 A. 最大分支系数 B. 过激分支系数 C. 最小分支系数 D. 正常分支系数 回答错误!正确答案：A
在不需要动作时保护不误动，保护范围内发生应该动作的故障时不拒动的特性是指保护的。 A. 可靠性 B. 速动性 C. 灵敏性 D. 选择性 回答错误!正确答案：A 汽轮发电机失磁后是否继续运行主要取决于下列哪个因素？ A. 系统的运行方式； B. 发电机自身的状态； C. 系统的无功储备； D. 负荷需求； 回答错误!正确答案：C 自动重合闸后加速一般适用于下列哪种情况？ A. 110kV及以上电压等级线路； B. 35kV及以下电压等级线路；
C. 系统发生永久性故障； D. 系统发生瞬时性故障； 回答错误!正确答案：A 纵联电流相差动保护中，保护装置本身的最大角度误差是多少度？ A. 0.06 B. 22 C. 15 D. 7 回答错误!正确答案：C 故障切除时间等于： A. 保护装置和断路器动作时间的总和 B. 保护的固有动作时间 C. 保护的整定时间 D. 断路器的动作时间 回答错误!正确答案：A
第一章、绪论 1、电力系统运行状态概念及对应三种状态： 正常（电力系统以足够的电功率满足符合对电能的需求等）不正常（正常工作遭到破坏但还未形成故障，可继续运行一段时间的情况）故障(电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路，断线等故障) 2、电力系统运行控制目的： 通过自动和人工的控制，使电力系统尽快摆脱不正常运行状态和故障状态，能够长时间的在正常状态下运行。 3、电力系统继电保护： 泛指继电保护技术和由各种继电保护装置组成的继电保护系统。 4、事故： 指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户停电或少送电或电能质量变坏到不能允许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏的事件。 5、故障： 电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路，断线等。 6、继电保护装置： 指能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并动作与断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。 7、保护基本任务： 自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使元件免于继续遭到损坏，保障其它非故障部分迅速恢复正常运行；反应电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。 8、保护装置构成及作用： 测量比较元件（用于测量通过被保护电力元件的物理参量，并与其给定的值进行比较根据比较结果，给出“是”“非”“0”“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应启动）、逻辑判断元件（根据测量比较元件输出逻辑信号的性质、先后顺序、持续时间等，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否该使断路器跳闸、发出信号或不动作，并将对应的指令传给执行输出部分）、执行输出元件（根据逻辑判断部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作） 9、对电力系统继电保护基本要求： 可靠性（包括安全性和信赖性；最根本要求；不拒动，不误动）；选择性；速动性；灵敏性 10、保护区件重叠： 为了保证任意处的故障都置于保护区内。区域越小越好，因为在重叠区内发生短路时，会造成两个保护区内所有的断路器跳闸，扩大停电范围。 11、故障切除时间等于保护装置（0.06-0.12s，最快0.01-0.04s）和断路器动作时间（0.06-0.15，最快0.02-0.6）之和。 12、①110kv及以下电网，主要实现“远后备”-一般下级电力元件的后备保护安装在上级（近电源侧）元件的断路器处；②220kv及以上电网，主要实现“近后备”-，“加强主保护，简化后备保护” 13、电力系统二次设备： 对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备。
目录 电力系统继电保护课程设计任务书 (1) 一、设计目的 (1) 二、课题选择 (1) 三、设计任务 (1) 四、整定计算 (1) 五、参考文献 (2) 输电线路三段式电流保护设计 (3) 一、摘要 (3) 二、继电保护基本任务 (3) 三、继电保护装置构成 (4) 四、继电保护装置的基本要求 (4) 五、三段式电流保护原理及接线图 (6) 六、继电保护设计 (7) 1.确定保护3在最大、最小运行方式下的等值电抗 (7) 2.相间短路的最大、最小短路电流的计算 (8) 3.整定保护1、2、3的最小保护范围计算 (8) 4.整定保护2、3的限时电流速断保护定值，并校验灵敏度 (9) 5.保护1、2、3的动作时限计算 (11) 参考文献： (12)
电力系统继电保护课程设计任务书 一、设计目的 1、巩固和加深对电力系统继电保护课程基础理论的理解。 2、对课程中某些章节的内容进行深入研究。 3、学习工程设计的基本方法。 4、学习设计型论文的写作方法。 二、课题选择 输电线路三段式电流保护设计 三、设计任务 1、设计要求 熟悉电力系统继电保护、电力系统分析等相关课程知识。 2、原理接线图 四、整定计算 ,20,3/1151Ω==G X kV E φ
,10,1032Ω=Ω=G G X X L1=L2=60km ,L3=40km, LB-C=30km,LC-D=30km, LD-E=20km,线路阻抗0.4Ω/km, 2.1=I rel K ,=∏rel K 15.1=I ∏rel K , 最大负荷电流IB-C.Lmax=300A, IC-D.Lmax=200A, ID-E.Lmax=150A, 电动机自启动系数Kss=1.5，电流继电器返回系数Kre=0.85。 最大运行方式：三台发电机及线路L1、L2、L3同时投入运行；最小运行方式：G2、L2退出运行。 五、参考文献 [1] 谷水清．电力系统继电保护（第二版）[M]．北京：中国电力出版社，2013 [2] 贺家礼．电力系统继电保护[M]．北京：中国电力出版社，2004 [3] 能源部西北电力设计院．电力工程电气设计手册（电气二次部分）．北京： 中国电力出版社，1982 [4] 方大千．实用继电保护技术[M]．北京：人民邮电出版社，2003 [5] 崔家佩等．电力系统继电保护及安全自动装置整定计算[M]．北京：水利电 力出版社，1993 [6] 卓有乐．电力工程电气设计200例[M]．北京：中国电力出版社，2002 [7] 陈德树．计算机继电保护原理与技术[M]．北京：水利电力出版社，1992
1 绪论 1.1电力系统如果没有配备完善的继电保护系统，想象一下会出现什么情景？ 答：现代的电力系统离开完善的继电保护系统是不能运行的。当电力系统发生故障时，电源至故障点之间的电力设备中将流过很大的短路电流，若没有完善的继电保护系统将故障快速切除，则会引起故障元件和流过故障电流的其他电气设备的损坏；当电力系统发生故障时，发电机端电压降低造成发电机的输入机械功率和输出电磁功率的不平衡，可能引起电力系统稳定性的破坏，甚至引起电网的崩溃、造成人身伤亡。如果电力系统没有配备完善的继电保护系统，则当电力系统出现不正常运行时，不能及时地发出信号通知值班人员进行合理的处理。 1.2继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么? 答:继电保护装置就是指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.它的作用包括:1.电力系统正常运行时不动作;2.电力系统部正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行;3.电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备,并向故障点与电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网的其他部分隔离。 1.3继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能,各环节的作用是什么? 答:继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断和执行输出三个部分完成预定的保护功能。测量比较环节是册来那个被保护电器元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判别保护装置是否应该启动。逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸。执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。 1.4 依据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量复制差异，已经构成哪些原理的保护，这些保护单靠保护整定值能求出保护范围内任意点的故障吗？ 答：利用流过被保护元件电流幅值的增大，构成了过电流保护;利用短路时电压幅值的降低，构成了低电压保护；利用电压幅值的异常升高，构成了过电压保护；利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大，构成了低阻抗保护。单靠保护增大值不能切除保护范围内任意点的故障，因为当故障发生在本线路末端与下级线路的首端出口时，本线路首端的电气量差别不大。所以，为了保证本线路短路时能快速切除而下级线路短路时不动作，这种单靠整定值得保护只能保护线路的一部分。 1.5依据电力元件两端电气量在正常工作和短路状态下的差异，可以构成哪些原理的保护？ 答：利用电力元件两端电流的差别，可以构成电流差动保护；利用电力元件两端电流相位的差别可以构成电流相位差动保护；利两侧功率方向的差别，可以构成纵联方向比较式保护；利用两侧测量阻抗的大小和方向的差别，可以构成纵联距离保护。 1.6 如图1-1所示，线路上装设两组电流互感器，线路保护和母线保护应各接哪组互感器？ 答：线路保护应接TA1，母线保护应接TA2。因为母线保护和线路保护的保护区必须重叠，使得任意点的故障都处于保护区内。 母线 线路 TA1TA2 图1-1 电流互感器选用示意图 1.7 结合电力系统分析课程的知识，说明加快继电保护的动作时间，为什么可以提高电力系统的稳定性？ 答：由电力系统分析知识可知，故障发生时发电机输出的电磁功率减小二机械功率基本不变，从而使发电机产生加速的不平衡功率。继电保护的动作时间越快，发电机加速时间越短，功率角摆开幅度就越小，月有利于系统的稳定。 由分析暂态稳定性的等面积理论可知，继电保护的动作速度越快，故障持续的时间就越短，发电机的加速面积就约小，减速面积就越大，发电机失去稳定性的可能性就越小，即稳定性得到了提高。 1.8后备保护的作用是什么？阐述远后备保护和近后备保护的优缺点。 答：后备保护的作用是在主保护因保护装置拒动、保护回路中的其他环节损坏、断路器拒动等原因不能快速切除故障的情况下，迅速启动来切除故障。 远后备保护的优点是：保护范围覆盖所有下级电力元件的主保护范围，它能解决远后备保护范围内所有故障元件由任何原因造成的不能切除问题。 远后备保护的缺点是：（1）当多个电源向该电力元件供电时，需要在所有的电源侧的上级元件处配置远后备保护；（2）动作将切除所有上级电源测的断路器，造成事故扩大；（3）在高压电网中难以满足灵敏度的要求。近后备保护的优点是：（1）与主保护安装在同一断路器处，在主保护拒动时近后备保护动作；（2）动作时只能切除主保护要跳开的断路器，不造成事故的扩大；（3）在高压电网中能满足灵敏度的要求。 近后备保护的缺点是：变电所直流系统故障时可能与主保护同时失去作用，无法起到“后备”的作用；断路器失灵时无法切除故障，不能起到保护作用。 - 1 -
继电保护及课程设计_第二次作业 36. 电力系统发生故障时,继电保护装置应将故障部分切除 ,电力系统出现不正常工作时，继电保护装置一般应发出信号。 37. 继电保护的可靠性是指保护在应动作时不拒动 ,不应动作时不误动。 38. 本线路限时电流速断保护的保护范围一般不超出相邻下一线路电流速 断保护的保护范围，故只需带0.5s 延时即可保证选择性。 39. 检验电流保护灵敏系数时，最小短路电流I d.min是指在被保护范围末端，在最小运行方式下的两相短路电流。40. 为保证选择性，过电流保护的动作时限应按阶梯原则整定，越靠近电源处的保护，时限越长。 41. 电流继电器的返回系数过低，将使过电流保护的动作电流增 大，保护的灵敏系数降低。 42. 电流保护的接线系数定义为流过继电器的电流与电流互感器二次电 流之比，故两相不完全星形接线的接线系数 为 1 。 43. 中性点不接地电网发生单相接地后，将出现零序电压U0，其值为故障前相电压 值，且电网各处零序电压相等。44. 绝缘监视装置给出信号后，用依次断开线路方法查找故障线路，因此该装置适用于出线较少的情况。 45. 阻抗继电器根据比较原理的不同分为幅值比较式和相位比较式两类。 46. 当保护范围不变时，分支系数越大（小），使保护范围越小（大），导致灵敏性越低（高）。 47. 阻抗继电器的执行元件越灵敏，其精确工作电流越小。 48. 三种圆特性的阻抗继电器中，方向阻抗继电器受过渡电阻的影响最大，全阻抗继电器受过
渡电阻的影响最小。 49. 阻抗继电器受系统振荡影响的程度取决于两个因素，即保护的安装地点和阻抗继电器的特性。 50. 闭锁式高频方向保护在故障时启动发信，而正向元件动 作时停止发信，其动作跳闸的基本条件是正向元件动作且收不到闭锁信号。 51. 方向高频保护是比较线路两侧端功率方向，当满足功率方向同时指向线路条件时，方向高频保护动作。 52. 线路纵联保护载波通道的构成部件包括输电线 路、高频阻波器、耦合电容器、结合滤波器、高频电缆、保护间隙、接地刀闸和收发信机。 53. 相差高频保护是比较线路两端电流的相位，当满足电流相位同相条件时，相差高频保护动作。54. 高频保护启动发信方式有保护启 动、远方启动和手动启动。 55. 具有同步检定和无电压检定的重合闸，在线路一侧，当线路无电压时，允许该端线路的重合闸重合；而在另一侧，需检测母线电压和线路电压满足同期 条件时允许重合闸重合。 56. 在变压器的励磁涌流中，除有大量的直流分量外，还有大量的高次谐波分量，其中以二次谐波为主。 57. 对于变压器纵差动保护，在正常运行和外部故障时，流入差动继电器的电流为零（理论值）。 58.名词解释：选择性 答：选择性——是指首先由故障设备的保护切除故障，系统中非故障部分仍继续运行，以尽量缩小停电范围。当保护或断路器拒动时，才由相邻设备的保护或断路器失灵保护切除故障。 59.名词解释：速动性 答：速动性——是指保护装置应尽可能快的切除短路故障。 60.名词解释：灵敏性 答：灵敏性——是指在设备的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有的反应能力。 61.名词解释：系统最大（小）运行方式
第一章 I. 电力系统的正常工作状态、不正常工作状态和故障状态（填空） 2 .一般将电能通过的设备称为电力系统的一次设备。 3. 对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备，称为电力系统的二次设备。 4. 所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约束条件不满足但又不是故障的电力系统工作 状态，称为不正常运行状态。 电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计制造缺 陷等原因会发生如短路、断线等故障。（选择） 5. 电力系统继电保护的基本任务：（1）自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切 除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行； （2）反应电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。 6. 保护类型：过电流保护、低电压保护、距离保护、电流差动保护、瓦斯保护、过热保护 7. 继电保护装置组成由测量比较元件、逻辑判断元件和执行输出元件。 8. 电流互感器TA将一次额定电流变换为二次额定电流5A或1A，测量电流二次侧绝不开路 电压互感器TV二次测绝不短路，输出100KV以下电流。 9. 电力元件配备两套保护：主保护、后备保护。 安装位置不同，选近后备/远后备 10. 继电保护基本要求：可靠性、选择性、速动性和灵敏性 II. 四个基本要求关系：四个特性即相互统一，又相互矛盾，要根据实际情况考虑。继电保 护的科学研究、设计、制造和运行的大部分工作也是围绕如何处理好这四者的辩证统一关系 进行的。相同原理的保护装置在电力系统的不同位置的元件上如何配置和配合，相同的电力 元件再电力系统不同位置安装时如何配置相应的继电保护，才能最大限度地发挥被保护电力 系统的运行效能，充分体现着继电保护工作的科学性和继电保护工程实际的技术性。 第二章 1. 无论启动和返回，继电器的动作都是明确干脆的，不可能停留在某一个中间为位置，这种 特性称为"继电特性” 2. 返回电流与启动电流的比值称为继电器的返回系数Kre=Ire/Iop过电流继电器的返回系数恒小于1 3. 在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最大，对继电保护而言称为系统最大运行方式。 4. 对于反应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。 5. 电流速断保护的优点是简单可靠、动作迅速，因而获得广泛的应用。缺点是不可能保护线路的全长，而且保护范围直接受运行方式的影响。 6. 灵敏度最高III段，最低1段。 7. 使用1段、II段或III段组成的阶段式电流保护，其主要优点是简单、可靠 8. 电流保护的
1. 前言 《电力系统继电保护》作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要部分。在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，本专业特安排了本次课程设计。电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。本次110kv电网继电保护设计的任务主要包括了五大部分，运行方式的分析，电路保护的配置和整定，零序电流保护的配置和整定，距离保护的配置和整定，原理接线图及展开图。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。
2. 运行方式分析 电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能，因此，在对继电保护进行整定计算之前，首先应该分析运行方式。需要着重说明的是，继电保护的最大运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最大，继电保护的最小运行方式是指网在某种连接情况下通过保护的电流值最小。 图1 110kV电网系统接线图 系统接线图如图1所示，发电机以发电机—变压器组方式接入系统，最大开机方 式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台 也可能1台运行。参数如下： 电动势：E = 115/3kv； 发电机：= = = = 5 + (15 5)/14=， = = = = 8 + (9 8)/14=； 变压器：~ = 5 + (10 5)/14=， ~ = 15 + (30 15)/14=.， = = 15 + (20 15)/14=， = = 20 + (40 20)/14=； 线路：L A-B = 60km，L B-C = 40km，线路阻抗z1 = z2 = /km，z0 = /km， =60km× /km=24，=40km×/km=16； =60km×/km=72，=40km×/km=48； = = 300A； K ss = ，K re = ； 电流保护：K I rel = ，K II rel = ， 距离保护：K I rel = ，K II rel = 负荷功率因数角为30，线路阻抗角均为75，变压器均装有快速差动保护。
《电力系统继电保护》课程教学大纲 一、课程简介 课程名称：电力系统继电保护 英文名称：Principles of Power System Protection 课程代码：0110355 课程类别：专业课 学分：4 总学时：52（52理论+12实验） 先修课程：电路、电子技术、电机学、电力系统分析 课程概要： 《电力系统继电保护》是理论与实践并重的一门课程，是从事电力系统工作的人员必须掌握的一门专业课程，主要介绍电力系统继电保护的构成原理、运行特性及分析方法。其目的和任务是使学生掌握电力系统继电保护的基本原理、整定计算及其运行分析方法，为学生毕业后从事电力系统及相关领域的设计制造、运行维护和科学研究工作打下理论及实践基础。 二、教学目的及要求 本课程的教学目的是：本课程是在分析复杂的电力系统故障状态的前提下讲述保护构成原理、配置及动作行为的，并配以一定的实验。故而是一门理论与实践并重的学科。使学生深刻理解继电保护在电力系统中所担负的任务，并通过本课程学习，掌握电力系统继电保护的基本原理，基本概念，考虑和解决问题的基本方法及基本实验技能，为毕业后从事本专业范围内的各项工作奠定专业基础。 通过本课程的学习要求同学们掌握电力系统的基本知识；通过课程教学，使学生掌握电流保护、方向性电流保护、距离保护和差动保护等几种常用保护的基本工作原理、实现方法和应用范围、整定计算的基本原则和保护之间的配合关系；使学生了解电力系统各主要一次主设备（发电机、变电器、母线、送电线路）的故障类型，不正常运行状态及各自的保护方式；使学生了解各种继电器（电流、方向、阻抗）的构成原理、实现方法、动作特性和一般调试方法，熟悉常用继电保护的实验方法。 三、教学内容及学时分配 第一章绪论（4学时） 掌握电力系统继电保护的任务、基本原理、基本要求及发展概况。 重点：继电保护的任务、对继电保护的基本要求。
继电保护课程设计
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电力系统继电保护原理 课程设计 班级：2008级生信1班 学号：20085097 姓名：曹学博 专业：电气工程及其自动化 指导老师：王牣 评分：A（优），B（良），C(中)，D（合格），E(不合格) 项目学生自评指导老师评定 设计内容完整性 计算公式准确性 计算数据正确性 绘图质量 文档规范性 综合评定 教师签名（盖章）： 日期：年月日
目录 第一节设计任务书 (1) 1、继电保护课程设计的目的 (1) 2、原始数据 (2) 2.1 基础数据 (2) 2.2 系统接线图 (3) 3、课程设计要求 (4) 3.1 需要完成的设计内容 (4) 3.2 设计文件内容 (5) 第二节馈线保护配置与整定计算 (6) 1、馈线保护配置 (6) 2、馈线保护整定计算 (6) 2.1 电流速断定值计算 (6) 2.2 阻抗I段定值计算 (6) 2.3 阻抗II段定值计算 (7) 2.4 过电流定值计算 (7) 第三节变压器保护配置与整定计算 (8) 1、变压器保护配置 (8) 2、变压器电量保护整定计算 (8) 2.1 差动速断保护 (8) 2.2 二次谐波制动的比率差动保护 (8) 2.3 三相低电压过电流保护 (9) 2.4 单相低电压过电流保护 (9) 2.5 零序过电流保护 (10) 2.6 过负荷保护 (10) 3、变压器非电量计算 (10) 3.1 瓦斯保护整定计算 (10) 3.2 主变过热整定计算 (10) 第四节并联电容补偿装置配置与整定计算 (11) 1、并联补偿装置保护配置 (11) 2、并联补偿装置整定计算 (11) 2.1 电流速断保护 (11) 2.2 差流保护 (11) 2.3 过电流保护 (12) 2.4 高次谐波过流保护 (12) 2.5 差压保护 (13) 2.6 低电压保护 (14) 2.7 过电压保护 (14) 第五节 B相馈线保护原理接线图和展开图 (15) 1、电流保护 (15) 2、阻抗保护 (16)
4.2什么是采样定理？其有何意义？ 答：采样定理：采样率f s应大于输入信号的最高频率f mas的2倍，即f s＞2f mas,这样就是采样定理。 意义：是保证采样后不丢失其中信息的充分必要条件；由采样值能完整、正确和唯一地恢复输入连续信号的充分必要条件。 4.6微机保护的硬件由那几个部分组成？各部分的作用是什么？ 答：组成部分：①数据采集系统；作用：将来自TA二次侧电流，TV二次侧电压这类模拟信号转为相应的微机系统能接收的数字信号。 ②微机系统；作用:分析计算电力系统的有关电量和判定系统是否发生故 障后决定是否发出跳闸信号。 ③开关输入﹨输出回路；作用：完成各种保护的出口跳闸、信号警报。 ④人机对话回路；作用：用于人机对话。 ⑤微机保护的电源；作用：为微机保护装置提供电源。 4.7微机保护数据采集系统有哪几部分组成？各部分的原理如何？ 答：组成部分：电压形成回路、前置模拟低通滤波器、采样保护电路、多路转换开关、模数转换器 原理： 4.12开关量输入电路中，装置内接点输入电路与装置外接点输入电路有何不同？为什么？开关量输出电路接线有何特点？光电隔离电路的作用是什么？它是如何工作的？ 答：不同： 因为： 特点： 工作： 4.13什么是开关输入量？什么是开关输出量？ 答：开关输入量：来自保护装置外部的接点，供保护装置使用。 开关输出量：保护装置向外部提供的接点，供给外部设备。 6.1距离保护的工作原理是什么？其与电流电压保护相比有哪些优点？ 答：工作原理： 优点： 6.2什么是阻抗继电器的测量阻抗.整定阻抗和起动阻抗？ 答：测量阻抗：被保护线路始端电压和线路电流的比值；即 整定阻抗：动作阻抗的整定值 起动阻抗：阻抗继电器刚好动作时的测量阻抗 6.4距离保护有哪几种组成元件？起动元件应满足哪些要求？ 答：组成元件：起动元件、时间元件、方向元件、阻抗测量元件、出口元件起动元件应满足的要求： 6.6试说明全阻抗继电器、方向阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器的动作特性。 答：全阻抗继电器：以保护安装点为圆心，以整定阻抗Zset为半径所做的一个圆，园内为动作区，圆周是动作边界。 方向阻抗继电器：以整定阻抗Zset为直径并且圆周经过坐标原点的一个圆，圆内为动作区，圆外为非动作区。圆周是动作边界。 偏移阻抗继电器：当正方向的整定阻抗为Zset时，同时相反方向偏移一个aZset,其中0＜a＜1，园内为动作区，圆外为非动作区，圆周是动作边界。
电力系统继电保护原理课程设计 姓名：邓义茂 班级：电气1班 学号： 201028009 2013年12月
《电力系统继电保护原理课程设计》 任务书 一、课程设计的目的 课程设计是本课程的重要实践环节，安排在理论教学结束后进行。搞好课程设计，对巩固所学知识，提高实际工作能力具有重要作用。经过设计、使学生掌握电力系统继电保护的方案设计、整定计算、设备选型、资料整理查询和电气绘图等使用方法，安排在理论教学结束后进行。搞好课程设计，对巩固所学知识，提高实际工作能力具有重要作用。通过本课程设计，使学生掌握新型继电保护设计的内容，步骤和方法，提高学生编写技术文件的技能，锻炼学生独立思考，运用所学知识分析和解决生产实际问题的能力。 二、原始资料 某企业供电系统如图所示： 图1.1 某企业供电系统图 三、设计要求 1)AB段设三段式保护（速断、限时速断、过流），BC段设两段式保护（速断、 过流），CD段设过流保护； 2)计算出各保护的整定值，校验其保护范围和灵敏度系数是否符合要求，并完 成主要电气设备的型号选择。 3)画出A段和B段的保护接线原理图和展开图。 四、原始参数 1)速断可靠系数取1.2 2)限时速断可靠系数取1.1 3)过流可靠系数取1.2 4)接线系数取1 5)返回系数取0.85 6)自起动系数取1
7)线路均阻抗Km = z/ 4.0Ω 课程设计时间分为二周，合计共10个工作日，时间分配可参考如下； 参考文献： 〈1〉《电力系统继电保护和自动装置设计规范》GB50062—922； 〈2〉《电力工程设计手册》二册； 〈3〉《电力系统继电保护原理及新技术》第二版，李佑光主编，科学出版社； 〈4〉《电力系统分析》，于永源,杨绮雯，北京：中国电力出版社，2007 〈5〉《供变电工程》第二版，翁双安，北京：机械工业出版社,2012 五、设计效果评价与考核 设计成绩按学生在课程设计中的表现，对知识的掌握程度，分析问题和解决问题的能力及创新能力，完成任务的质量，课程设计成果及设计等综合评定，共分五级评定。设计成绩综合后按优秀(90- 100分)，良好(80-90分)，中等(70一79)，及格(60～69分)，不及格(60分以下)五级计分制评定。 六、备注 最终成绩按照平时表现和设计说明书为主要参考依据，最后总评以优、良、中、及格、不及格记。若发现有抄袭，取消参加考核的资格，成绩以零分记录。
精心整理第一章、绪论 不正常运行状态： 1、负荷潮流超过额定上限造成电流升高（过负荷） 2、系统出现功率缺额导致频率降低 3、发电机甩负荷引起发电机频率升高 4、中性点不接地或者非有效接地系统中单相接地引起非接地相对地电压升高 5、电力系统振荡 1 2 3 4 1 2、单相接地时，相当于故障点产生与故障前相电压等大反向的零序电压，全系统出现零序电压 3、非故障线路零序电流为线路本身的电容电流，容性无功由母线流向线路 4、故障线路零序电流等于全系统非故障元件对地电容电流之和，容性无功由线路流向母线 第三章、距离保护 距离保护的构成：启动部分、测量部分、振荡闭锁部分、电压回路断线部分、配合逻辑部分、出口部分（P-68）距离保护优点：同时利用电压电流特征，保护区稳定，灵敏度高，受运行方式影响小，在复杂网络中使用，可作为变压器发电机后备保护。
缺点：只利用一侧短路电压电流特征，保护I段整定范围80%-85%，在双侧电源中有30%-40%范围故障时，只一侧无延时动作，另一侧延时跳闸；220KV及以上线路，无法满足快速切除故障要求，还应配备全线快速切除的纵联保护；构成接线算法复杂，可靠性差。 电力系统振荡与短路时电气量差异（P-101） 距离保护振荡闭锁措施： 1、全相非全相振荡时，不应误动作 2、全相非全相振荡时，发生不对称故障，应选择性跳闸 3、全相振荡，再发生三相故障，应可靠动作跳闸，允许短延时 克服过渡电阻影响措施（P-108） 减小串补电容影响措施（P-109） 衰减直流分量对距离保护影响及克服措施（P-110） 1 2 3 4 5 双侧电源重合闸特点P-152 1、存在两侧电源是否同步，是否允许非同步合闸的问题 2、两侧保护可能以不同时限跳闸，为保证电弧熄灭绝缘强度恢复，应在两侧都跳闸后重合 双侧电源重合闸主要方式P-152 1、快速自动重合闸 2、非同期重合闸 3、检同期的自动重合闸 单侧电源三相重合闸整定原则P-156 双侧电源三相重合闸最小时间P-156 双侧电源三相重合闸最佳重合时间P-156
继电保护及课程设计 四、主观题(共26道小题) 32.继电保护的选择性是指继电保护动作时,只能把故障元件从系统中切除无故障部分继续运行。 33.电力系统切除故障的时间包括时间和的时间。 参考答案：电力系统切除故障的时间包括继电保护动作时间和断路器跳闸的时间。 34.继电保护装置一般是由、和组成。 参考答案： 继电保护装置一般是由测量比较元件、逻辑判断元件和执行输出元件组成。 35. 电流速断保护的动作电流按大于本线路末端整定，其灵敏性通常 用表示。 参考答案： 电流速断保护的动作电流按大于本线路末端最大短路电流整定，其灵敏性通常用保护范围的大小表示。 36.中性点直接接地电网发生接地短路时，零序电流的大小和分布主要取决于变压器接地中性点 的和。 参考答案：中性点直接接地电网发生接地短路时，零序电流的大小和分布主要取决于变压器接地中性点 的数目和分布。 37.中性点不接地电网发生单相接地后，可继续运行，故保护一般作用 于。 参考答案：中性点不接地电网发生单相接地后，可继续运行一段时间，故保护一般作用于发信号。 38.距离保护是反应的距离，并根据距离的远近确定 的一种保护。 参考答案：距离保护是反应故障点到保护安装处的距离，并根据距离的远近确定动作时间的一种保护。 39. I、II、III段阻抗元件中，段元件可不考虑受振荡的影响，其原因 是。 参考答案：I、II、III段阻抗元件中， III 段元件可不考虑受振荡的影响，其原因是靠时间整定躲过振荡周期。 40.纵联保护的通道主要有以下几种类 型、、和。参考答案： 纵联保护的通道主要有以下几种类型电力线载波、微波、光纤和导引线。 41.高频保护通道传送的信号按其作用不同，可分为信号、信号、
什么是采样定理？其有何意义？ 答：采样定理：采样率f s应大于输入信号的最高频率f mas的2倍，即f s＞2f mas,这样就是采样定理。 意义：是保证采样后不丢失其中信息的充分必要条件；由采样值能完整、正确和唯一地恢复输入连续信号的充分必要条件。 微机保护的硬件由那几个部分组成？各部分的作用是什么？ 答：组成部分：①数据采集系统；作用：将来自TA二次侧电流，TV二次侧电压这类模拟信号转为相应的微机系统能接收的数字信号。 ②微机系统；作用:分析计算电力系统的有关电量和判定系统是否发生故 障后决定是否发出跳闸信号。 ③开关输入﹨输出回路；作用：完成各种保护的出口跳闸、信号警报。 ④人机对话回路；作用：用于人机对话。 ⑤微机保护的电源；作用：为微机保护装置提供电源。 微机保护数据采集系统有哪几部分组成？各部分的原理如何？ 答：组成部分：电压形成回路、前置模拟低通滤波器、采样保护电路、多路转换开关、模数转换器 原理： 开关量输入电路中，装置内接点输入电路与装置外接点输入电路有何不同？为什么？开关量输出电路接线有何特点？光电隔离电路的作用是什么？它是如何工作的？ 答：不同： 因为： 特点： 工作： 什么是开关输入量？什么是开关输出量？ 答：开关输入量：来自保护装置外部的接点，供保护装置使用。 开关输出量：保护装置向外部提供的接点，供给外部设备。 距离保护的工作原理是什么？其与电流电压保护相比有哪些优点？ 答：工作原理： 优点： 什么是阻抗继电器的测量阻抗.整定阻抗和起动阻抗？ 答：测量阻抗：被保护线路始端电压和线路电流的比值；即 整定阻抗：动作阻抗的整定值 起动阻抗：阻抗继电器刚好动作时的测量阻抗 距离保护有哪几种组成元件？起动元件应满足哪些要求？ 答：组成元件：起动元件、时间元件、方向元件、阻抗测量元件、出口元件起动元件应满足的要求： 试说明全阻抗继电器、方向阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器的动作特性。 答：全阻抗继电器：以保护安装点为圆心，以整定阻抗Zset为半径所做的一个圆，园内为动作区，圆周是动作边界。 方向阻抗继电器：以整定阻抗Zset为直径并且圆周经过坐标原点的一个圆，圆内为动作区，圆外为非动作区。圆周是动作边界。 偏移阻抗继电器：当正方向的整定阻抗为Zset时，同时相反方向偏移一个aZset,其中0＜a＜1，园内为动作区，圆外为非动作区，圆周是动作边界。