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电力系统继电保护课程设计选题标号：三段式距离保护班级： 14电气姓名：学号：指导教师：谷宇航日期： 2017年11月8日天津理工大学电力系统继电保护课程设计评语：平时考核（30）实验（20）答辩（40）出勤（10）天津理工大学目录一、选题背景 ..............................................................................................................1.1选题意义 ............................................................................................................1.2设计原始资料.....................................................................................................1.3要完成的内容.....................................................................................................二、分析要设计的课题内容 .........................................................................................2.1设计规程 ............................................................................................................2.2 保护配置 ...........................................................................................................2.2.1 主保护配置 .................................................................................................2.2.2 后备保护配置..............................................................................................三、短路电流、残压计算.............................................................................................3.1等效电路的建立..................................................................................................3.2保护短路点的选取..............................................................................................3.3短路电流的计算 (8)........................................................................................................................................................................................................................................................四、保护的配合...........................................................................................................4.1 线路L1距离保护的整定与校验 .........................................................................4.1.1 线路L1距离保护第Ⅰ段整定.........................................................................4.1.2 线路L1距离保护第Ⅱ段整定........................................................................4.1.3 线路L1距离保护第Ⅲ段整定.......................................................................4.2 线路L3距离保护的整定与校验 .........................................................................4.2.1 线路L3距离保护第I段整定 ...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................五、实验验证 ..............................................................................................................六、继电保护设备选择 ................................................................................................6.1互感器的选择.............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................6.2继电器的选择.............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. 错误！未定义书签。
线路微机继电保护中三段式距离保护原理与算法一、引言距离保护是电力系统继电保护中的一种重要类型，主要用于避免电网故障扩大，降低故障对电网的影响。
在微机继电保护中，三段式距离保护是一种常见的应用方式。
本论文将详细阐述三段式距离保护的原理及算法。
二、三段式距离保护原理三段式距离保护主要由近端保护、中端保护和远端保护三部分组成。
其基本原理是基于故障点到保护段的距离直接影响保护的动作时间。
当故障点靠近保护段时，响应时间应较长，反之则应较短。
这样就能根据故障点与保护段的距离来动态调整保护的响应时间，实现更好的保护效果。
三、微机实现方法在微机继电保护中，三段式距离保护的实现通常需要依靠微处理器或微控制器来完成。
根据距离测量结果和预设的保护段特性曲线，可以计算出对应的响应时间，并控制执行机构进行跳闸或隔离。
此外，微机还具有强大的数据处理能力和实时性，可以更精确地测量故障点到保护段的距离，从而提高保护的准确性。
四、算法分析三段式距离保护的算法主要包括故障点距离保护段的距离计算、响应时间的动态调整以及执行机构的控制等部分。
其中，距离计算通常采用测量值与预设阈值的比较，通过判断是否超过阈值来确定故障点到保护段的距离。
动态调整响应时间则需要根据实时测量的距离数据，通过算法计算出对应的响应时间，以适应不同距离的情况。
执行机构的控制则需要根据算法输出的跳闸或隔离指令，驱动相应的执行机构进行动作。
五、实际应用与优化在实际应用中，三段式距离保护需要考虑到各种可能的情况和影响因素，如线路阻抗变化、环境干扰等。
为了应对这些问题，需要进行相应的优化和调整。
例如，可以通过实时监测线路阻抗，调整保护段的特性曲线；可以通过优化算法，提高距离计算的准确性；可以通过加强硬件抗干扰能力，提高保护的稳定性等。
六、总结三段式距离保护是一种有效的电力系统继电保护方式，通过微机实现可以获得更高的精度和实时性。
在算法方面，需要根据实际情况进行优化和调整，以提高保护的准确性和稳定性。
一、实验目的1. 理解距离保护的基本原理和工作特性。
2. 掌握距离保护的调试方法和步骤。
3. 分析距离保护在不同故障情况下的动作行为。
4. 提高对电力系统保护装置的维护和管理能力。
二、实验原理距离保护是一种根据电力系统故障点的距离来判定故障位置并实施保护的继电保护装置。
它利用故障点距离保护装置的距离与系统各元件阻抗的关系，通过测量保护装置处的电压和电流，计算出故障点的距离，从而实现对故障的快速切除。
距离保护的基本原理如下：1. 利用故障点的电压和电流的相位差，确定故障点与保护装置之间的距离。
2. 根据距离计算结果，判断是否发出跳闸信号，实现对故障的切除。
三、实验仪器与设备1. 距离保护实验装置2. 电力系统模拟器3. 数字示波器4. 电流表5. 电压表6. 计算器四、实验步骤1. 熟悉实验装置的结构和原理，了解各部件的功能。
2. 将实验装置按照实验要求进行接线，确保接线正确无误。
3. 打开电力系统模拟器，设置实验参数，如故障类型、故障位置等。
4. 启动实验装置，观察保护装置的动作情况，记录相关数据。
5. 改变故障参数，重复步骤4，观察保护装置的动作行为。
6. 分析实验数据，验证距离保护的工作原理和特性。
五、实验内容1. 故障类型：短路故障、接地故障、过负荷故障。
2. 故障位置：线路末端、线路中部、保护装置附近。
3. 故障类型与位置组合：共9种组合。
六、实验结果与分析1. 短路故障：在故障点附近，距离保护装置能够迅速动作，切除故障；在故障点较远的位置，距离保护装置动作时间有所延迟。
2. 接地故障：距离保护装置对接地故障的灵敏度较高，能够迅速动作，切除故障。
3. 过负荷故障：距离保护装置对过负荷故障的灵敏度较低，不能有效切除故障。
七、实验结论1. 距离保护能够根据故障点的距离，实现对电力系统故障的快速切除。
2. 距离保护在不同故障类型和位置下的动作行为有所不同，需要根据实际情况进行调整和优化。
3. 距离保护在实际应用中，需要定期进行维护和校验，确保其可靠性和准确性。
实验三、距离保护及方向距离保护整定实验一、实验目的1．熟悉阶段式距离保护及方向距离保护的工作原理和基本特性。
2．掌握时限配合、保护动作阻抗（距离）和对DKB、YB的实际整定调试方法。
二、预习与思考1．什么是距离保护？距离保护的特点是什么？2．什么是距离保护的时限特性？3．什么是方向距离保护？方向距离保护的特点是什么？4．方向距离保护的Ⅰ段和Ⅱ段为什么在单电源或多电源任何形状的电网中都能够保证有选择性地切除故障线路？5．阶段式距离保护中各段保护是如何进行相关性配合的？6．在整定距离保护动作阻抗时，是否要考虑返回系数。
三、原理说明1．距离保护的作用和原理电力系统的迅速发展，使系统的运行方式变化增大，长距离重负荷线路增多，网络结构复杂化。
在这些情况下，电流、电压保护的灵敏度、快速性、选择性往往不能满足要求。
电流、电压保护是依据保护安装处测量电流、电压的大小及相应的动作时间来判断故障是否发生以及是否属于内部故障，因而受系统的运行方式及电网的接线形式影响较大。
针对被保护的输电线路或元件，在其一端装设的继电保护装置，如能测量出故障点至保护安装处的距离并与保护范围对应的距离比较，即可判断出故障点的位置从而决定其行为。
这种方式显然不受运行方式和接线的影响。
这样构成的保护就是距离保护。
以上设想，表示在图5-1中。
图中线路A侧装设着距离保护，由故障点到保护安装处间的距离为l，按该保护的保护范围整定的距离为l zd，如上所述，距离保护的动作原理可用方程表示：l≤l zd。
满足此方程时表示故障点在保护范围内，保护动作；反之，则不应动作。
图5-1 距离保护原理说明Z—表示距离保护装置距离比较的方程两端同乘以一个不为零且大于零的z1（输电线每千米的正序阻抗值）得到：Z d = z1l ≤ z1l zd ( 5-1 )式（5-1）称为动作方程或动作条件判别式。
表明距离保护是反应故障点到保护安装处间的距离（或阻抗）并与规定的保护范围（距离或阻抗）进行比较，从而决定是否动作的一种保护装置。
西华大学实验报告（理工类）开课学院及实验室： 实验时间 ： 年 月 日一、实验目的1)熟悉阻抗继电器原理、特性及调整整定值的方法。
2)掌握阻抗继电器在线路距离保护中的应用和实现方法，以及与重合闸继电器的配合方式。
3)了解不同的运行方式对距离保护的影响。
4)了解同一变电站阻抗保护各段之间配合的动作过程。
二、实验原理随着电力系统的发展，出现了容量大、电压高或结构复杂的网络，这时简单的电流、电压保护难于满足电网对保护的要求。
例如，对于高压、长距离、重负荷线路，由于负荷电流大，线路末端短路时，短路电流的数值与负荷电流相差不大，故电流保护往往不能满足灵敏度的要求；对于电流速断保护，其保护范围随电网运行方式的变化而改变，保护范围不稳定，某些情况下甚至无保护区。
所以，如何使继电保护的灵敏度不受（或少受）系统运行方式的影响，这就是系统发展对继电保护提出的新要求。
阻抗保护就是适应此要求的一种保护。
1) 阻抗保护的基本原理所谓阻抗保护，就是指反映保护安装处至短路故障点的距离，并根据这一距离的远近而确定是否动作的一种保护装置，其基本原理图右图所示。
系统正常工作时，保护安装处测量到的电压为w U ，它接近于额定电压。
保护安装处测量到的电流为负荷电流L I ，则比值wm L U Z I =，基本上是负荷阻抗L Z ，其值较大，负荷阻抗角1k ϕ较小（一般为30°~40°）。
当右图所示k1点短路时，保护安装处测量到的电压为k1点短路时的残压111k k k U Z I =，测量到的电流为1k I ，则比值111k k k U Z I =。
当k2点短路时，则有222222()k k AB k AB k k k U I Z Z Z Z I I +==+ 后两种状态下的阻抗值均较小，而阻抗角为k ϕ其值较大。
显然利用电压和电流的比值，不但能清楚地判断系统的正常工作状态和短路状态，还能反映短路点到保护安装处的电气距离。
实验三 输电线路的微机距离保护实验
（多边形阻抗保护动作特性实验）
一、 实验目的
1．熟悉阻抗继电器原理、特性及调整整定值方法。
2．根据实验数据确定I 段阻抗保护的动作区域，绘出动作区域简图。
二、 接线方式及微机保护相关事项
阻抗保护实验一次系统图如图1所示。
实验原理接线图如图2所示。
A相负载
B相负载
C相负载
图2实验原理接线图
微机的显示画面：画面切换——用于选择微机的显示画面。
微机的显示画面由正常运行画面、故障显示画面、整定值浏览和整定值修改画面组成，每按压一次“画面切换”按键，装置显示画面就切换到下一种画面的开始页，画面切换是循环进行的。
信号复位 —— 用于装置保护动作之后对出口继电器和信号指示灯进行复位操作。
主机复位 —— 用于对装置主板CPU 进行复位操作。
表1 微机保护装置故障显示项目
图1 阻抗保护实验一次系统图
图3 微机距离保护软件基本框图
为了提高耐过渡电阻的能力，以及提高躲负荷的能力，方向阻抗继电器的特性如图4所示较为理想。
图中A可以沿R移动，C点可沿jX轴移动，以改变保护动作区域范围。
本试验台微机阻抗保护部分的阻抗特性采用了图4的特性。
图4 多边形阻抗保护动作
图4 多边形阻抗保护动作
阻抗特性电阻分量r1（A点）,电抗分量H1（C点）是整定值，可以整定。
改变移相器的角度ϕ，相当于改变了线路阻抗角（测量电压与测量电流间的相角），不同移相角ϕ下，I段的保护范围Z I是不同的，如图4所示
三、实验内容与步骤
实验内容：多边形阻抗保护动作特性实验。
实验要求：调整移相器移相角，改变滑动变阻器阻值的大小（阻值为滑动变阻器刻度除以10）。
合上故障模拟断路器3KM，模拟系统发生三相短路故障。
将多边形阻抗保护特性实验数据记录于表3中（1表示动作，0表示不动作）。
通过在不同的移相角度和短路电阻下，经过多次实验，确定I段保护的动作区域。
四、实验过程及步骤
（1）按图2完成实验接线。
（2）合上三相电源开关和直流电源开关，合上模拟断路器1KM、2KM，调节调压器输出，使试验台微机保护单元电压显示值升到50V，负载灯全亮。
（3）合上微机装置电源开关，将微机阻抗保护整定值按表2进行整定。
整定值设置方法：
按压“画面切换”键，进入整定值修改显示画面“-------”，之后，通过同时按压触摸按键“▲”、“▼”可选择不同的整定项目，再通过按“▲”或“▼”选择准备修改的整定项目。
对投退型（或开关型）整定值，通过按压触摸按钮“+”可在投入/退出之间进行切换；对数值型整定时，通过触摸按钮“+”、“-”对其数据大小进行修改。
当整定值修改完成之后，按压“画面切换”触摸键进入定值修改保存询问画面，这时，选择按压触摸键“+”表示保存修改后的整定值；若选择按压触摸键“-”，则表示放弃保存修改后的整定值，仍使用上次设置的整定值参数。
例如，要修改微机距离保护相间距离II段保护动作延时时间为1.5秒，可依下面的步骤进行：
（1）按压“画面切换”键，进入整定值修改显示画面“-------”；
（2）同时按压触摸按键“▲”和“▼”直接进入整定值修改画面，这时显示画面应为“E1-OFF”；
（3）按压触摸按键“▼”，使显示画面为“t2-XXX”（XXX为上次设置的相间距离II段保护动作延时时间）；
（4）按压触摸按键“+”或“-”键，使显示画面中的XXX为1.5；
（5）按压触摸按键“画面切换”键，这时显示画面应该为“y n-”（它提醒操作人员：选择按压触摸按键“+”键，就可保存已经修改了的整定值；若选择按压触摸按键“-”键，则表示放弃当前对整定值参数所进行的修改，继续使用上次设置的整定值。
）；
（6）按压触摸按键“+”键，保存对整定值参数所作的修改。
整定值修改完成之后，可通过整定值浏览画面观察修改后的参数设置情况。
（4）将台面右上角的LP1（微机出口连接片）接通。
（5）合上模拟线路的SA、SB和SC短路模拟开关。
（6）合上故障模拟断路器3KM。
模拟系统发生三相短路故障。
此时负荷灯全熄灭，微机装置显示“11-XXX”（第一个“1”，表示I段保护动作，第二个“1”表示AB相短路;XXX为测量阻抗模值的大小），“I段动作”指示灯点亮，由I段保护动作跳开模拟断路器，从而实现保护功能。
（7）断开故障模拟断路器3KM，按微机保护的“信号复位”按钮，可重新合上模拟断路器2KM，负荷灯全亮，即恢复模拟系统无故障运行状态。
（8）以1Ω为步长，移动短路电阻滑动头，重复步骤（6）和（7），直到I段保护不动作，记下此时的短路电阻值。
滑动变阻器从1Ω开始往上调节，这样，如果1Ω时短路时不跳闸，说明I段整定阻抗大了，请将I段整定阻抗调小，并记录下I段整定阻抗值。
（9）按表3中给定的值将移相器调整到另一个角度，以1Ω为步长，移动短路电阻滑动头，重复实验步骤（6）至（8），将实验结果记录在表3中。
（10）实验结束后，将调压器输出调回零，断开各种短路模拟开关，断开模拟断路器，最后断开所有实验电源开关。
四、微机保护装置使用注意事项
（1）调整整定值参数时，应先确定是否运行在正确的程序中（可通过正常运行时的显示画面情况进行判定）。
（2）改变连接片状态（接通或断开）时，要先使微机的三段保护指示灯处在熄灭状态（通过按压触摸键“信号复位”键来完成）。
（3）做短路实验时，短路故障电流的持续时间不要过长。
（4）微机保护一旦动作后，必须先按微机保护装置上的“信号复位”按钮，才能重新合上模拟断路器。
（5）当使用微机保护装置上的合闸选控键进行合闸操作时，操作完毕后必须按“信号复位”按钮，否则回路被闭锁，保护分闸不能成功。
（6）在正常运行状态下，若面板左上角的“正常运行”指示灯闪烁规律不正确（每2秒钟变化一次），则需要按“复位”键对主机进行复位。
五、实验分析及结论
表3 多边形阻抗保护特性实验数据记录表（1表示动作，0表示不动作，对任一移相角ϕ，调节滑动变阻器的电阻从1开始往上调，动作时，记录下动作阻抗模值，即微机保护屏上
根据实验数据确定I段阻抗保护的动作区域，绘出动作区域简图。
绘出动作区域简图实例：假设从实验结果得出，对每一移相角ϕ，I段的保护范I。
