基于PLC实现的三段式过电流保护
用PLC实现三段式过电流保护
一、实验目的
通过实验，掌握PLC在实际中的应用，对继电保护有一个系统的认识，提高独立设计，独立编辑的工作能力
二、实验原理
1、三段式电流速断保护
当保护线路上发生短路故障时，其主要特征为电流增加和电压降低。电流保护主要包括：无限时电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护。电流速断、限时电流速断、过电流保护都是反映电流升高而动作的保护装置。它们之间的区别主要在于按照不同的原则来选择启动电流。速断是按照躲开某一点的最大短路电流来整定，限时电流速断是按照躲开下一级相邻元件电流速断保护的动作电流整定，而过电流保护则是按照躲开最大负荷电流来整定。但由于电流速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护，因此，为保证迅速而有选择地切除故障，常将电流速断、限时电流速断和过电流保护组合在一起，构成三段式电流保护。具体应用时，可以只采用速断加过电流保护，或限时电流速断加过电流保护，也可以三者同时采用。
电流速断部分由继电器1-3组成、限时电流速断部分由继电器4-6组成和过电流保护由继电器7-9组成。由于三段的启动电流和动作时间整定得均不相同，因此，必须分别使用三个电流继电器和两个时间继电器，而信号继电器3、6、9分别用以发出I、II、III段动作的信号。
使用I段、II段或III段组成的阶段式电流保护，起最主要的优点就是简单、可靠，并且在一般情况下也能够满足快速切除故障的要求。因此，在电网中特别是在35kV及以下的较低电压的网络中获得了广泛的应用。
2、PLC编程
PLC是按继电-接触线路原理设计的，其等效的内部电器与继电接线器线路相同，因此可以利用PLC的软件来实现一些硬件功能，节省成本，有点较多。
本实验是利用PLC实现电流继电器和信号发生器的功能，以实现三段式保护。
三、实验要求
1、各段保护动作，ZJ1为合闸出口执行元件，ZJ2为跳闸出口执行
元件。
2、故障时，故障指示灯准确无误，不允许几盏灯同时亮，通过手动
复位。
3、绘制系统原理图及接线图。
4、绘制各元器件、继电器与PLC的接线明细表、程序流程图。
5、计算短路电流，给出模拟保护范围，以最小的两相短路检验。
6、速断故障时，要求系统在5S钟后，三相重合闸一次；
系统手动合闸在故障时，自检合闸不成功，应自动跳闸；
7、下列情况不允许重合闸：
（1）手动合、跳闸时； （2）手动合闸在故障时；
（3）限时速断与过流保护系统动作时；
（4）一次重合闸后，10S 内不允许二次重合闸，若出现二次重
合闸信号，系统程序全部关断，不允许有任何误操作合闸信号，经复位后程序方可运行；
8、系统手动合闸、跳闸时，指示灯闪烁3S 后，才发出合、跳闸脉冲。
四、 整定计算
1、保护1的一段动作整定
整定电流：
AB
k B k k act x E K I K I ?')
3(max ..''1=
==22A
保护范围：
%15%71%100231%max .2.min >=??????
?
??-=S A act AB x I E x ?α 满足最小保护范围的要求
2、保护1的二段动作整定
整定电流：
'.''''.B act k A act I K I ==12.1A
灵敏度校验：
'
'.min
..A
act B k sen I I K =
=1.31>1.3,满足灵敏度的要求 动作时限：
t t t B A ?+='''=0.5s
3、保护1的三段动作整定 动作电流整定：
max .'
''.1
L re
zq rel re re A act I K K K I K I ==
=5.73A
灵敏度校验：
作近后备3.17.2>=Ksen
作远后备2.138.1>=Ksen ，均满足灵敏度的要求
动作时限： s t 1'''=
五、系统原理接线图
PLC接线明细表
IN口输入信号
00000 COM I段动作信号
00001 COM II段动作信号
00002 COM III段动作信号
00003 COM 手动合闸
00004 COM 手动分闸
00005 COM 复位
00006 COM 机械故障检测（常闭）OUT口输出信号
01002 COM3 合闸脉冲输出（ＺＪ1）
01003 COM3 分闸脉冲输出（ＺＪ2）
01100 COM5 合闸灯（红灯）
01101 COM5 分闸灯（绿灯）
01104 COM6 Ｉ段故障指示信号灯
01105 COM6 ＩＩ段故障指示信号灯
01106 COM6 ＩＩＩ段故障指示信号灯附：PLC输入输出接口命名
5
六、程序流程图
七、实验程序
八、实验步骤
1按设计电路将电路接好，将程序装载进PLC
2模拟各种相间短路故障，调试程序。
3记录实验现象，分析设计存在问题，优化程序，使程序可靠性更高。
九、实验中遇到的问题
1手动合闸于故障，5s后重合闸启动，使接触器二次合闸，与设计
要求不符
原因分析：正常运行时发生故障，若保护一段起动，起到保护作用，
经5s延时后，重合闸启动，系统重合闸，可以排除瞬时故障。但合
闸于故障时不允许重合闸，发生重合闸是因为程序判断故障发生后
发出跳闸命令却没有闭锁重合闸，导致重合闸能正常启动。解决方
法就是在判断出故障后同时闭锁重合闸，完全闭锁程序，只有通过
复位键才能起到复位作用。
2故障发生后，保护二段或三段动作，跳闸脉冲输出，断路器跳闸，
故障信号灯亮起。此时按合闸、跳闸按钮有合闸、跳闸脉冲输出，
给保护一、保护二故障信号有跳闸脉冲输出且故障指示灯亮起，不
能准确判断故障类型
原因分析：二段保护启动后，没有闭锁程序，导致外部干扰进来后
保护乱动作。解决方法就是二段保护启动后闭锁程序，只有通过复
位键才能起到复位作用。
继 电 保 护 习 题 第一章 绪 论 思 考 题 1.何为主保护？何为后备保护？ 2.何为近后备保护？何为远后备保护？ 3.电流互感器和电压互感器在作用原理上有什么主要差别？ 4.简述电流互感器、电压互感器的使用注意事项。 5.负序电压、负序电流是如何取得的？在继电保护中为什么要采用这些电气量？ 作 业 题 1.在电力系统中继电保护的作用是什么？（1） 2.电力系统对继电保护的基本要求是什么？如何处理这些要求之间的关系?（1） 3.电压变换器、电流变换器和电抗变换器的作用是什么？在使用上有什么差别？（2） 4.如图所示，已知系统电抗Ω=∑=∑1121X X ，Ω=∑220X ，电压互感器的变比1100=ΓT n 。试求：在变电所出线端K 点发生单相接地短路时，变电所测到的零序电压mnO U 是多少？（3） 5.某技术工作者在实现零序电压零序器接线时，将电压互感器付方开口三角形侧B 相绕组的极性接反了，若已知电压互感器的原方相间电压为110kV ，原方绕组与开口三角形绕组之间的变比为kV n pTO 1.0/)3/110(=，求正常情况下m 、n 两端的输出电压？（3） 110kV 0mn U K （1） 4题图
第二章 相间短路的电流保护和方向性电流保护 思 考 题 1.电磁型过电流继电器的动作电流与哪些因素有关？ 2.无时限电流速断保护为什么比带时限电流速断保护的灵敏度差？ 3.低电压继电器与过电压继电器有什么不同之处？这两种电压继电器能否互相代替？ 4.在电力系统中，能采用纯电压元件作为输电线路的保护吗？为什么？ 5.三段式电流保护中，那一段最灵敏？那一段最不灵敏？他们是采用什么措施来保证选择性的？ 6.过电流保护的时限是根据什么原则确定的？ 7.三段式电流保护的保护范围如何确定？在一条输电线路上是否一定要采用三段式电流保护？用两段行吗？为什么？ 8.在电流保护的整定计算中，采用了各种系数，如可靠系数k K ，灵敏系数m K 1，返回系数h K ，分支系数fz K ，自启动系数zq K ，接线系数jx K 等等，试说明它们的意义和作用。 9.在?/Y 接线的变压器后发生两相短路时，采用完全星型接线方式和不完全星型两继电器接线方式的电流保护，其灵敏度有什么不同？为什么采用不完全星型三继电器接线方式就能使它的灵敏度与完全星型接线相同？ 10.在什么情况下采用电流保护时必须要装设方向元件才能保证选择性？ 11.在输电线路上采用方向电流保护时，什么情况下会出现死区？ 12.不同的输电线路阻抗角是不同的，为什么功率方向继电器的内角α采用?30或?45，就能保证在不同线路阻抗角下使功率方向继电器工作在较灵敏状态？ 13.按?90接线的功率方向继电器在三相短路和两相短路时，会不会出现死区？为 mn U 5 题图
无时限电流速断保护(电流I段) 反应电流增大而能瞬时动作切除故障的电流保护，称为电流速断保护也称为无时限电流速断保护。 1.几个基本概念 （1）系统最大运行方式与系统最小运行方式 最大运行方式：就是在被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最小，而通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。 最小运行方式：就是在同样短路条件下，系统等值阻抗最大，而通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。 （2）最小短路电流与最大短路电流 在最大运行方式下三相短路时，通过保护装置的短路电流为最大，称之为最大短路电流。在最小运行方式下两相短路时，通过保护装置的短路电流为最小，称之为最小短路电流。（3）保护装置的起动值 对应电流升高而动作的电流保护来讲，使保护装置起动的最小电流值称为保护装置的起动电流。 （4）保护装置的整定 所谓整定就是根据对继电保护的基本要求，确定保护装置起动值，灵敏系数，动作时限等过程。 2、整定计算 （1）动作电流 为保证选择性，保护装置的起动电流应按躲开下一条线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定。即 Idz＞Id.max=KK Id.Bmax 式中可靠系数KK =1.2~1.3， 结论:电流速断保护只能保护本条线路的一部分，而不能保护全线路，其最大和最小保护范围Lmax和Lmin。 (2) 保护范围（灵敏度KLm）计算（校验） 《规程》规定，在最小运行方式下，速断保护范围的相对值Lb%＞（15%~20%）时，为合乎要求，即 （3）动作时限 无时限电流速断保护没有人为延时,在速断保护装置中加装一个保护出口中间继电器。一方面扩大接点的容量和数量，另一方面躲过管型避雷器的放电时间，防止误动作。t=0s 3、对电流速断保护的评价 优点：是简单可靠，动作迅速。 缺点：（1）不能保护线路全长； （2）运行方式变化较大时，可能无保护范围。 注意: (1) 在最大运行方式下整定后，在最小运行 方式下无保护范围。 二、限时电流速断保护(电流II段)的电流速断保护 限时电流速断保护：按与相邻线路电流速断保护相配合且以较短时限获得选择性的电流保护。 1、工作原理 （1）为了保护本条线路全长，限时电流速断保护的保护范围必须延伸到下一条线路中去。（2）为了保证选择性，就必须使限时电流速断保护的动作带有一定的时限。
2三段式电流保护的整定计算 1、瞬时电流速断保护 整定计算原则：躲开本条线路末端最大短路电流 整定计算公式： 式中： Iact——继电器动作电流 Kc——保护的接线系数 IkBmax——最大运行方式下，保护区末端B母线处三相相间短路时，流经保护的短路电流。 K1rel——可靠系数，一般取1.2～1.3。 I1op1——保护动作电流的一次侧数值。 nTA——保护安装处电流互感器的变比。 灵敏系数校验：
式中： X1— —线 路的 单位 阻抗， 一般 0.4Ω /KM； Xsmax ——系统最大短路阻抗。 要求最小保护范围不得低于15%～20%线路全长，才允许使用。 2、限时电流速断保护 整定计算原则： 不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。故： 式中： KⅡrel——限时速断保护可靠系数，一般取1.1～1.2； △t——时限级差，一般取0.5S； 灵敏度校验：
规程要求： 3、定时限过电流保护 定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备 以及相邻线路或元件的远后备。 动作电流按躲过最大负荷 电流整定。 式中： KⅢrel——可靠系数，一般 取1.15～1.25； Krel——电流继电器返回系数，一般取0.85～0.95； Kss——电动机自起动系数，一般取1.5～3.0； 动作时间按阶梯原则递推。 灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。 式中： Ikmin——保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。即：最小运行方式下，两相相间短路电流。 要求：作近后备使用时，Ksen≥1.3～1.5 作远后备使用时，Ksen≥1.2
学号 2010 《电力系统继电保护》 课程设计 （2010届本科） 题目：三段式电流保护课程设计 学院：物理与机电工程学院 专业：电气程及其自动化 作者姓名： 指导教师：职称：教授 完成日期：年12 月26 日
目录 1 设计原始资料........................................................................................................................................ - 3 - 1.1 具体题目..................................................................................................................................... - 3 - 1.2 要完成的内容............................................................................................................................. - 3 - 2 设计要考虑的问题................................................................................................................................ - 3 - 2.1 设计规程..................................................................................................................................... - 3 - 2.1.1 短路电流计算规程.......................................................................................................... - 3 - 2.1.2 保护方式的选取及整定计算 .......................................................................................... - 4 - 2.2 本设计的保护配置..................................................................................................................... - 5 - 2.2.1 主保护配置...................................................................................................................... - 5 - 2.2.2 后备保护配置.................................................................................................................. - 5 - 3 短路电流计算........................................................................................................................................ - 5 - 3.1 等效电路的建立......................................................................................................................... - 5 - 3.2 保护短路点及短路点的选取..................................................................................................... - 6 - 3.3 短路电流的计算......................................................................................................................... - 6 - 3.3.1 最大方式短路电流计算 .................................................................................................. - 6 - 3.3.2 最小方式短路电流计算 .................................................................................................. - 7 - 4 保护的配合及整定计算........................................................................................................................ - 8 - 4.1 主保护的整定计算..................................................................................................................... - 8 - 4.1.1 动作电流的计算............................................................................................................ - 8 - 4.1.2 灵敏度校验...................................................................................................................... - 9 - 4.2 后备保护的整定计算................................................................................................................. - 9 - 4.2.1 动作电流的计算.............................................................................................................. - 9 - 4.2.2 动作时间的计算............................................................................................................ - 10 - 4.2.3 灵敏度校验.................................................................................................................... - 10 - 5 原理图及展开图的的绘制.................................................................................................................. - 10 - 5.1 原理接线图............................................................................................................................... - 10 - 5.2 交流回路展开图........................................................................................................................- 11 - 5.3 直流回路展开图....................................................................................................................... - 12 - 6 继电保护设备的选择.......................................................................................................................... - 12 - 6.1 电流互感器的选择................................................................................................................... - 12 - 6.2 继电器的选择........................................................................................................................... - 13 - 7 保护的评价.......................................................................................................................................... - 14 -
实验三三段式电流保护实验 【实验名称】 三段式电流保护实验 【实验目的】 1.掌握无时限电流速断保护、限时电流速断保护及过电流保护的电 路原理，工作特性及整定原则； 2.理解输电线路阶段式电流保护的原理图及保护装置中各继电器 的功用； 3.掌握阶段式电流保护的电气接线和操作实验技术。 【预习要点】 1.复习无时限电流速断保护、限时电流速断保护及过电流保护相关 知识。 2.根据给定技术参数，对三段式电流保护参数进行计算与整定。【实验仪器设备】
【实验原理】 1．无时限电流速断保护 三段式电流保护通常用于3-66kV电力线路的相间短路保护。在被保护线路上发生短路时，流过保护安装点的短路电流值，随短路点的位置不同而变化。在线路的始端短路时，短路电流值最大；短路点向后移动时，短路电流将随线路阻抗的增大而减小，直至线路末端短路时短路回路的阻抗最大，短路电流最小。短路电流值还与系统运行方式及短路的类型有关。图3-1曲线1表示在最大运行方式下发生三相短路时，线路各点短路电流变化的曲线；曲线2则为最小运行方式下两相短路时，短路电流变化的曲线。 图3-1 瞬时电流速断保护的整定及动作范围 由于本线路末端f1点短路和下一线路始端的f2点短路时，其短路电流几乎是相等的（因f1离f2很近，两点间的阻抗约为零）。如果要求在被保护线路的末端短路时，保护装置能够动作，那么，在下一线路始端短路时，保护装置不可避免地也将动作。这样，就不能保证应有的选择性。为了保证保护动作的选择性，将保护范围严格地限制在本线路以内，就应使保护的动作电流I op1.1（为保护1的动作电流折算到一次电路的值）大于最大运行方式下线路末端发生三相短路时的短路电流I f.B.max，即 I op1.1 I f.b.max，I op1.1=K rel I f.b.max 式中，K rel—可靠系数，当采用电磁型电流继电器时，取K rel=1.2~1.3。 显然，保护的动作电流是按躲过线路末端最大短路电流来整定，可保证在其
实习(实训报告 实习(实训名称:电力系统继电保护课程设计学院: 专业、班级: 指导教师: 报告人: 学号: 时间: 2017年 1月 5日 目录 1设计题 目 ...............................................................................................................................3 2分
析设计要求 (4) 2.1设计规定 (5) 2.2本线路保护 计 .......................................................................................................................6 2.3 系统等效电路图.............................................................................. . (7) 3三段式零序电流保护整定计 算 ............................................................................................8 3.1 三段式零序电流保护中的原则 ...........................................................................................9 3.2 M侧保护 1零序电流保护Ⅰ段整定 (10) 3.3 N侧保护 1零序电流保护Ⅰ段整 定 (11) 4 零序电流保护评 价 ..............................................................................................................12 4.1原理与内容………………………………………………… . …………………………… .13 4.2零序电流保护的优缺点………………………………………………………………… ..13 5 总 结 (1) 4 参考文 献 .......................................................................................................................................... 15 1设计题目 如图 1所示为双电源网络中,已知线路的阻抗km X /4. 01Ω=, km X /4. 10Ω=,两侧系统等值电源的参数:
三段式电流保护的整定 及计算 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
2三段式电流保护的整定计算 1、瞬时电流速断保护 整定计算原则：躲开本条线路末端最大短路电流 整定计算公式： 式中： Iact——继电器动作电流 Kc——保护的接线系数 IkBmax——最大运行方式下，保护区末端B母线处三相相间短路时，流经保护的短路电流。 K1rel——可靠系数，一般取～。 I1op1——保护动作电流的一次侧数值。 nTA——保护安装处电流互感器的变比。 灵敏系数校验： 式中： X1——线路的单位阻抗，一般Ω/KM； Xsmax——系统最大短路阻抗。 要求最小保护范围不得低于15%～20%线路全长，才允许使用。 2、限时电流速断保护
整定 计算 原 则： 不超 出相 邻下 一元 件的 瞬时 速断 保护 范围。所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。故： 式中： KⅡrel——限时速断保护可靠系数，一般取～； △t——时限级差，一般取； 灵敏度校验： 规程要求： 3、定时限过电流保护 定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备 以及相邻线路或元件的远后备。
动作电流按躲过最大负荷 电流整定。 式中： KⅢrel——可靠系数，一 般取～； Krel——电流继电器返回 系数，一般取～； Kss——电动机自起动系数，一般取～； 动作时间按阶梯原则递推。 灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。 式中： Ikmin——保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。即：最小运行方式下，两相相间短路电流。 要求：作近后备使用时，Ksen≥～ 作远后备使用时，Ksen≥ 注意：作近后备使用时，灵敏系数校验点取本条线路最末端；作远后备使用时，灵敏系数校验点取相邻元件或线路的最末端； 4、三段式电流保护整定计算实例 如图所示单侧电源放射状网络，AB和BC均设有三段式电流保护。已知：1）线路AB长20km，线路BC长30km，线路电抗每公里欧姆；2)变电所B、C中变压器连接组别为Y，d11，且在变压器上装设差动保护；3）线路AB的最大传输功率为，功率因数，自起动系数取；4）T1变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为28欧；5）系统最大电抗欧，系统最小电抗欧。试对AB线路的保护进行整定计算并
三段式过电流保护： 第Ⅰ段―――电流速断保护 第Ⅱ段―――限时电流速断保护 第Ⅲ段―――过电流保护 ①电流速断保护： 电流速断保护按被保护设备的短路电流整定，当短路电流超过整定值时，则保护装置动作，断路器跳闸，电流速断保护一般没有时限，不能保护线路全长（为避免失去选择性），即存在保护的死区．为克服此缺陷，常采用略带时限的电流速断保护以保护线路全长．时限速断的保护范围不仅包括线路全长，而深入到相邻线路的无时限保护的一部分，其动作时限比相邻线路的无时限保护大一个级差。 特点： 1.没有时限。 2.不能保护线路全长（存在死区）（一般设定为保护线路全长的85%）。 ②限时电流速断保护： 电流速断保护不能保护线路全长，故需要增加一段新的保护，用以切除本线路上速断范围以外的故障，同时也作为电流速断保护的后备保护（电流速断保护拒动，可能原因主要有测量误差，非金属性短路）（非金属性短路即存在过渡电阻，此时短路电流比金属性短路电流小，可能达不到电流速断保护的整定值）。 特点： 1.有时限，一般比下一条线路的速断保护高出一个时间阶段△t，通常取0.5s。 2.能保护线路全长，要求灵敏度大于1.3～1.5。（灵敏度指保护长度比总长度，零度1即表示保护全长）。 3.电流速断保护与限时电流速断保护配合，构成一条线路的主保护，保证了全线路范围的故障都能在0.5秒内切除，在一般情况下都能满足速动要求。 ③过电流保护： 当电流超过预定最大值时，使保护装置动作的一种保护方式。一般可用熔断体（没有太大冲击电流时，即负荷中电动机容量较少）或断路器。 特点： 1.有时限。如果下一级有限时电流速断保护，则比限时电流速断保护高出一个时间 阶段（区别于定时限，过电流保护作为第三段保护时，可以使反时限：故障电流越大，动作时间越短）。 2.能保护线路全长。
第一章 1、继电保护在电力系统中的任务是什么? 答：（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行； （2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。 2、什么是故障、异常运行和事故？短路故障有那些类型？相间故障和接地故障在故障分量上有何区别？对称故障与不对称故障在故障分量上有何区别？ 答：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况下属于不正常运行状态。事故，就是指系统或其中一部分的工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。相间故障无零序分量。对称故障只有正序分量。 3、什么是主保护、后备保护？什么是近后备保护、远后备保护？在什么情况下依靠近后备保护切除故障？在什么情况下依靠远后备保护切除故障？ 答：当本元件的主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护作为后备保护，由于这种后备作用是在主保护安装处实现，因此，称之为近后备保护。在远处实现对相邻元件的后备保护，称为远后备保护。 4、简述继电保护的基本原理和构成方式。 答：基本原理：1、过电流保护2、低电压保护3、距离保护4、方向保护5、差动原理的保护6、瓦斯保护7、过热保护等。构成方式：1、测量部分2、逻辑部分3、执行部分 5、什么是电力系统继电保护装置? 答：继电保护装置，就是指能反应电力系统中元件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装置。 6、电力系统对继电保护的基本要求是什么? 答：1、选择性：继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。2、速动性：在发生故障时，力求保护装置能迅速动作切除故障，以提高电力系统并联运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。3、灵敏性：继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。4、可靠性：保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了他应该动作的故障时，他不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不该动作的情况下，则不应该误动作 第二章 1、何谓三段式电流保护？其各段是如何保证动作选择性的？试述各段的工作原理、整定原则和整定计算方法、灵敏性校验方法和要求以及原理接线图的特点。画出三段式电流保护各段的保护范围和时限配合特性图。 答：电流速断是按照躲开某一点的最大短路电流来整定，限时速断是按照躲开前方各相邻元件电流速断保护的动作电流整定，而过电流保护则是按照躲开最大负荷电流来整定。 2、在什么情况下采用三段式电流保护？什么情况下可以采用两段式电流保护？什么情况下可只用一段定时限过电流保护？Ⅰ、Ⅱ段电流保护能否单独使用？为什么？ 答：越靠近电源端，则过电流保护的动作时限就越长，因此一般都需要装设三段式的保护。线路倒数第二级上，当线路上故障要求瞬时切除时，可采用一个速断加过电流的两段式保护。保护最末端一般可只采用一段定时限过电流保护。I、II段电流保护不能单独使用，I 段不能保护线路的全长，II段不能作为相邻元件的后备保护。 3、如何确定保护装置灵敏性够不够？何谓灵敏系数？为什么一般总要求它们至少大于
三段式电流保护和零序电流保护习题 一、 简答题 1. 继电保护的基本任务和基本要求是什么，分别简述其内容。 2. 后备保护的作用是什么，何谓近后备保护和远后备保护。 3. 说明电流速断、限时电流速断联合工作时，依靠什么环节保证动作的选择性，依靠什么环节保证保护动作的灵敏性和速动性。 4. 功率方向继电器90度接线方式的主要优点。 5. 中性点不接地电网发生单相接地时有哪些特征。 6. 简述零序电流方向保护在接地保护中的作用。 二、计算题 1.如下图所示35kV 电网，图中阻抗是按37kV 归算的有名值，AB 线最大负荷9MW ，cos 0.9?=，自启动系数 1.3ss K =。各段保护可靠系数均取1.2（与变压器配合时取1.3），电流继电器返回系数为0.9，变压器负荷各自保护的动作时间为1s 。计算AB 线三段电流保护的整定值，并校验灵敏系数。 ~ S A B 6.39.4Ω Ω C 10Ω 30Ω 30Ω 12Ω 1 T 2 T D E 2. 如图所示35kV 单侧电源放射状网络，确定线路AB 的保护方案。变电所B 、C 中变压器连接组别为Ｙ，d11，且在变压器上装设差动保护，线路A 、B 的最大传输功率为MW P 9max =，功率因数为9.0cos =?，系统中的发电机都装设了自动励磁调节器。自起动系数取1.3。 3. 网络如图所示，已知：线路AB(A 侧)和BC 均装有三段式电流保护, 它们的最大负荷电流分别为120A 和100A ，负荷的自起动系数均为1.8；线路AB 第Ⅱ段保护的延时允许大于1s ；可靠系数2.1,15.1,25.1===I I I I I I rel rel rel K K K ，
第一章绪论 1.电力系统继电保护一般应满足速动性、灵敏性、选择性、可靠性四个基本要求。 2.继电保护的灵敏性是指其对保护范围内发生故障或不正常工作状态的反应能力。 3.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,使系统非故障部分继续运行。 4.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。 5.电力系统相间短路的形式有三相短路和两相短路。 6.电力系统发生短路故障后，总伴随有电流的增大、电压的降低、线路始端测量阻抗的减小和电压与电流之间相位角的变化。 7.电力系统发生故障时,继电保护装置应动作于断路器跳闸，电力系统出现不正常工作时, 继电保护装置一般应根据运行条件，发出告警信号，减负荷或跳闸。 8.电力系统最危险的故障是______。C （A）单相接地； （B）两相短路； （C）三相短路。 9.继电保护的基本任务？ 答：（1）自动、迅速、有选择性地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；（2）反应电力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。 10.对继电保护的基本要求？ 答：（1）选择性：仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，保证系统中非故障部分的正常工作。 （2）速动性：保护装置能迅速动作切除故障。 （3）灵敏性：指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。（4）可靠性：指对于该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时它不拒动，而在任何其它该保护不应动作的情况下，则不应误动。 第二章电流保护 1.在三段式电流保护中，电流I段又称为电流速断保护，电流II段又称为限时电流速断保护，电流III段又称为定时限过电流保护。 2.中性点经消弧线圈接地根据补偿程度可分为完全补偿、欠补偿和过补偿三种方 式，实际应用中都采用过补偿方式，其中 ∑∑ -= C C L I I I P称为过补偿度，一般取P=5%~10%。 3.线路装设过电流保护一般是为了作本线路的近后备保护及作相邻下一线路的远后备保护。
1、三段式电流保护的作用分别是什么？它们各自有什么优缺点？ 答：瞬时电流速断保护作为本线路首端的主保护。它动作迅速、但不能保护线路全长。 限时电流速断保护作为本线路首段的近后备、本线路末端的主保护、相邻下一线路首端的远后备。它能保护线路全长、但不能作为相邻下一线路的完全远后备。 定时限过电流保护作为本线路的近后备、相邻下一线路的远后备。它保护范围大、动作灵敏、但切除故障时间长。 2、影响距离保护正确动作的因素有哪些？ 答:(1)短路点的过渡电阻； (2)保护安装处与短路点间的分支线； (3)线路串补电容； (4)保护装置电压回路断线； (5)电力系统振荡。 3、图示单侧电源组成网络，线路1L 、2L 上均装设三段式电流保护，已知1L 正常运行时最大负荷电流为120A ；2L 的过电流保护的动作时限为2s 。计算线路1L 的三段式电流保护的动作电流、动作时限并校验保护的灵敏度。（保护I 的可靠系数取1.2，II 的可靠系数取1.1,III 段的可靠系数取1.2，自启动系数取 2.2） Ω=Ω ==1413 max .min ..S S S X X E 3 解： 1、计算短路电流： K1点的最大短路电流：)(475.180 4.0133/1151min .)3(max .1kA L x X E I AB S S K =?+=+= K1点的最小短路电流： )(250.180 4.0143/11523231max .)2(min .1kA L x X E I AB n S S K =?+?=+?= 同理可以得到： K2点的最大短路电流：)(862 .0)3(max .2kA I k = K2点的最小短路电流：)(737 .0)2(min .2kA I k = K3点的最大短路电流：)(609 .0)3(max .3kA I k =
第三章 中性点直接接地系统的零序电流保护 一、零序电流保护及其在系统中的作用 不对称短路的计算相当于在短路点增加了一个额外附加阻抗的三相短路如下: 可见零序电流的大小与系统运行方式有关。但零序电流在零序网罗中的分布只与零序网络的结构以及变压器中性点接地的数目和位置有关。 图3-31（ b ）为其短路计算的零序等效网络。 在零序等效网络中，零序电流看成是故障点F 出现一个零序电压U F0产生的，其方向取由母线流向故障点为正。零序电压的方向采用线路高于大地的电压为正。这样，A 母线的零序是电压表示为。 11)(oT o oA Z I U ??-= （3-48） 该处零序电压与零序电流之间的相位差是由Z 0T1的阻抗角决定的，与线路的零序阻抗无关，线路两端零序功率方向实际上都是由线路流向母线，与正序功率的方向相反
利用零序分量构成线路接地短路的继电保护装置，由于工作原理与结构简单，不受负荷电流影响，保护范围比较稳定，正确动作率高达97%等优点，在我国大接地电流系统的不同电压等级电网的线路上，广泛装设带方向性和不带方向性的多段式零序电流保护，作为反应接地短路的基本保护。 二、中性点直接接地系统变压器中性点接地原则 中性点直接接地系统发生接地短路时，线路上零序电流的大小和分布，主要决定于电网中线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗以及中性点接地变压器的数目和位置，对于变压器中性点接地的原则： （1）发电厂及变电站低压侧有电源的变压器，若变电站中只有单台变压器运行，其中性点应接地运行，以防止出现不接地系统的工频过电压。 （2）自耦变压器和有绝缘要求的其它变压器其中性点必须接地运行； （3）T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。当T接变压器低压侧有电源时，则应采取防止接地故障时产生工频过电压的措施，最好故障时将小电源解裂； （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，操作完毕后再将其断开。 （5）从保护的整定运行出发，还应做如下考虑：变压器中性点接地运行方式的安排，应尽量保持同一厂（站）内零序阻抗基本不变，如：有两台及以上变压器时，一般只将一台变压器中性点接地运行，当该变压器停运时，将另一台中性点不接地变压器中性点直接接地 运行，并把它们分别接于不同的母线上，当其中的一台中性点直接接地变压器停运时，将另
继电保护习题三 一．填空题 1.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__发出信号或跳闸_。 2.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_。 3.瞬时电流速断保护的动作电流按大于本线路末端的_最大短路电流_整定，其灵敏性通常 用_保护范围大小_来表示。 4.距离保护是反映_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。 5.偏移圆阻抗继电器、方向圆阻抗继电器和全阻抗继电器中，_方向圆阻抗继电器_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。 6.线路纵差动保护是通过比较被保护线路首末端电流的相位_和幅值的原理实现的，因此 它不反映_区外故障_。 7.对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足_选择性___、_灵敏性_、_可靠性__、_ 速动性_四个基本要求。 8.过电流继电器的启动电流_>_返回电流，其返回系数__<__1. 9.后备保护包括_近后备保护_和_远后备保护__。 10.运行中应特别注意电流互感器二次侧不能__开路__；电压互感器二次侧不能_短路_。 11.三段式电流保护中，_Ⅲ_段灵敏度最高，__Ⅰ_段灵敏度最低。 12.采用单相自动重合闸的线路上发生单相短路故障时，由继电保护动作跳开__故障相_， 经一定时间延时后重合_单相__，若不成功再跳开_三相_。 13.中性点直接接地系统发生断路故障后，_故障点_的故障分量电压最大，_中性点_的故障 分量为0。 14.继电保护装置一般由_测量比较元件__、_逻辑判断元件__、_执行输出元件_三部分组成。 15.单侧电源线路上发生短路故障时，过渡电阻的存在使方向阻抗继电器的测量阻抗_增大 _，保护范围_减小_。 二．选择题 1.电力系统最危险的故障时（ C ） A.单相接地 B.两相短路 C.三相短路 2.继电保护的灵敏系数Ksen要求（ C ） A.Ksen<1 B.Ksen=1 C.Ksen>1 3.定时限过电流保护需要考虑返回系数，是为了（ B ） A.提高保护的灵敏性 B.外部故障切除后保护可靠返回 C.解决选择性 4.三段式电流保护中，保护范围最小的是（ A ） A.瞬时电流速断保护 B.限时电流速断保护 C.定时限过电流保护 5.三种圆特性的阻抗继电器中，（ B ）既能测量故障点的远近，又能判别故障方向。 A.全阻抗继电器 B.方向圆阻抗继电器 C.偏移圆阻抗继电器 6.有一整定阻抗为Zset=4∠60°Ω的方向圆阻抗继电器，当测量阻抗Zm=2∠30°Ω时，该继电器处于（ A ）状态。 A.动作 B.不动作 C.临界动作 7.考虑助增电流的影响，在整定距离保护Ⅱ段的动作阻抗时，分支系数应取（ A ）
电力系统继电保护课程设计 题目：三段式电流保护的设计 班级：楼宇112 姓名： XXX 学号：2011XXXX 指导教师： 设计时间： 2013年5月14日 评语： 成绩
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： 35 3kV E ?=,111G Z =Ω、216G Z =Ω、312G Z =Ω错误!未找到引用源。 ，12120L L km ==、330L km =，40B C L km -=错误!未找到引用源。， 25C D L km -=，错误!未找到引用源。25D E L km -=错误!未找到引用源。，线路阻抗0.4/km Ω， ' 1.2rel K = 错误!未找到引用源。、''''' 1.15rel rel K K ==错误!未找到引用源。 ，.max 250B C I A -= ，.max 200C D I A -=，.max 100D E I A -=， 1.5ss K = ，0.85re K =错 误!未找到引用源。 G1 G2 G3 9 8 7 6 4 5 1 2 3 A B C D E L1 L2 L3 试对线路L1，L2，L3进行电流保护的设计。 1.2 要完成的内容 （1）保护的配置及选择； （2）短路电流计算（系统运行方式的考虑、短路点的考虑、短路类型的考虑）； （3）保护配合及整定计算； （4）保护原理展开图的设计； （5）对保护的评价。 2 设计要考虑的问题 2.1 设计规程
2.1.1 短路电流计算规程 在决定保护方式前，必须较详细地计算各短路点短路时，流过有关保护的短路电流，然后根据计算结果，在满足《继电保护和自动装置技术规程》和题目给定的要求条件下，尽可能采用简单的保护方式。其计算步骤及注意事项如下。 （1）系统运行方式的考虑 除考虑发电厂发电容量的最大和最小运行方式外，还必须考虑在设备检修或故障切除的情况下，发生短路时流过保护装置的短路电流最大和最小的系统运行方式，以便计算保护的整定值和保护灵敏度。在需采用电流电压联锁速断保护时，还必须考虑系统的正常运行方式。 （2）短路点的考虑 求不同保护的整定值和灵敏度时，应注意短路点的选择。若要绘制短路电流、电压与距离的关系曲线，每一条线路上的短路点至少要取三点，即线路的始端、中点和末端三点。 （3）短路类型的考虑 相间短路保护的整定计算应取系统最大运行方式下三相短路电流，以作动作电流整定之用；而在系统最小运行方式下计算两相短路电流，以作计算灵敏度之用。短路的计算选用三相短路或两相短路进行计算均可，因为对保护所取的残余而言，三相短路和两相短路的残余数值相同。 若采用电流电压连锁速断保护，系统运行方式应采用正常运行方式下的短路电流和电压的数值作为整定之用。 （4）短路电流列表 为了便于整定计算时查考每一点的短路时保护安装处的短路电流和，将计算结果列成表格。 流过保护安装处的短路电流应考虑后备保护的计算需要，即列出本线路各短路点短路时流过保护安装处的短路电流，还要列出相邻线路各点短路时流过保护安装处的短路电流。 计算短路电流时，用标幺值或用有名值均可，可根据题目的数据，用较简单的方法计算。 2.1.2 保护方式的选取及整定计算 采用什么保护方式，主要视其能否满足规程的要求。能满足要求时，所采用的保护就可采用；不能满足要求时，就必须采取措施使其符合要求或改用其他保护方式。 选用保护方式时，首先考虑采用最简单的保护，以便提高保护的可靠性。当采用简单保护不能同时满足选择性、灵敏性和速动性要求时，则可采用较复杂的保护方式。