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1、辽宁工业大学电力系统继电爱护课程设计（论文）题目：输电线路零序电流爱护设计（4）院（系电气工程学院专业班级：电气091学号：学生姓名：指导老师：（签字）起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化学号学生姓名专业班级电气091课程设计（论文）题目输电线路零序电流爱护设计（4）课程设计(论文)任务系统接线图如图：AZgi=20Zti=IOeye-Ze。工1Zo.b=4OZg2=20Z2=lOAJW；课程设计的内容及技术参数参见下手3Zi.bc=20CZi.cd=40D2Zo.bc=4OI3Zo.cd=6OI,y-斗Zt4=60设计技术参数工作量4=115/
2、圆匕K1.=1.2,*1.1,系统中各元件及线路的负序阻抗与正序阻抗相同,其他参数见图。计算最大和最小零序电流，应依据当ZlEVZOz时,则有/给钾;反之，当ZhZ0z时，则有7（）/r（Il）lO.ktO.k。1.计算B母线、C母线、D母线处正序（负序）及零序综合阻抗ZlZ0o2.计算B母线、C母线、D母线处发生单相或两相接地短路时出现的最大、最小零序电流。3 .整定爱护1、2、3零序电流I段的定值，并计算各自的最小爱护范围。4 .当B母线上负荷变压器始终保持两台中性点都接地运行时，整定爱护1、2零序11定值，并校验灵敏度。5 .整定爱护1零序In段定值，假定母线D零序过电流爱护动作时限为0
3、.5s,确定爱护1、2、3零序过电流爱护的动作时限，校验爱护1零序In段的灵敏度。6 .绘制零序三段式电流爱护的原理接线图。并分析动作过程。7 .采纳MAT1.AB建立系统模型进行仿真分析。续表进度安排第一天：收集资料，确定设计方案。其次天：综合阻抗ZlE、ZOE计算。第三天：计算最大、最小零序电流。第四天：整定爱护1、2、3零序电流I段。第五天：整定爱护1、2零序II段。第六天：整定爱护1零序HI段定值第七天：绘制爱护原理图。第八天：MAT1.AB建仿照真分析。第九天：撰写说明书。第十天：课设总结，迎接答辩。指导老师评语及成果平常：论文质量：答辩：总成果：指导老师签字：年月日注：成果：平常2
4、0%论文质量60%答辩20%以百分制计算电力系统继电爱护课程是电气工程及其自动化专业的主要专业课程之一，电力系统继电爱护的发展经验了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段微机继电爱护的发展史微机继电爱护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电爱护。本文主要是探讨输电线路零序电流爱护设计，主要是设计输电线路各母线上综合阻抗与零序电流的计算、参数整定和灵敏度校验。本设计过程如下，首先对电力系统网络的参数进行计算，并绘制各序序网图，然后选择合理的运行方式，计算各母线发生各种金属性短路故障时通过线路爱护装置的短路电流，依据所得的数据及所选的运行方式选择最佳的协作爱护，并对各爱护进行分
5、析和整定计算，确定零序电流爱护的整定值。关键词：电力系统继电爱护；零序；输电线；电流第1章绪论4第2章输电线路零序电流爱护整定计算52.1 零序电流I段整定计算52.1.1零序电流I段动作电流的整定（1）5零序电流I段动作电流的整定（2）6零序电流I段动作电流的整定（3）8零序电流I段动作电流的整定（4）92.2 零序电流11段灵敏度的校验102.3 3零序电流In段整定时间计算11第3章零序爱护原理图的绘制与动作过程分析12第4章MAT1.AB建仿照真分析14第5章课程设计总结16参考文献17第1章绪论电力系统继电爱护的发展经验了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段后，现在发展到了微
6、机爱护阶段。微机继电爱护的发展史微机继电爱护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电爱护。它起源于20世纪60年头中后期，是在英国、澳大利亚和美国。电力系统继电爱护的发展经验了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段后，现在发展到了微机爱护阶段。电力系统继电爱护的发展经验了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段微机继电爱护的发展史微机继电爱护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电爱护。它起源于20世纪60年头中后期，是在英国、澳大利亚和美国。微机继电爱护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电爱护。是在英国60年头中期，有人提出用小型计算机实现继
7、电爱护的设想，但是由于当时计算机的价格昂贵，同时也无法满意高速继电爱护的技术要求，因此没有在爱护方面取得实际应用，但由此起先了对计算机继电爱护理论计算方法和程序结构的大量探讨，为后来的继电爱护发展奠定了理论基础。计算机技术在70年头初期和中期出现了重大突破，大规模集成电路技术的飞速发展，使得微型处理器和微型计算机进入了好用阶段。价格的大幅度下降，牢靠性、运算速度的大幅度提高，促使计算机继电爱护的探讨出现了高潮。在70年头后期，出现了比较完善的微机爱护样机，并投入到电力系统中试运行。80年头，微机爱护在硬件结构和软件技术方面日趋成熟，并已在一些国家推广应用。90年头，电力系统继电爱护技术发展到了
8、微机爱护时代，它是继电爱护技术发展历史过程中的第四代。第2章输电线路零序电流爱护整定计算2.1 零序电流I段整定计算零序电流I段动作电流的整定（1）D-正序（负序）图2.1G1、T1、G2、T2、T3、T4全部投入运行时等值序网络图（一）、B母线上的综合阻抗与零序电流的计算ZIEB=(Zg+Z7)/(Zg2+Z2)+Ziab(20+10)/(20+10)+20=35()Zoz/(Z7Z72+Z0aJ/Zzo.7(1)r(ll)1OKDZiOKD，OKD11532Z1Ee+Zob2x95+138=0.202(KA)/鼠=K*x30mnm=1.2x3x0.202=0.727(口)零序电流I段动作电
9、流的整定（2）D-正序（负序）图2.2G1、T1、G2、T2、T3投入运行时等值序网络图一）、B母线上的综合阻抗和零序电流的计算Z=(ZGI+Zn)/(Zg2+Zt2)+Zxab=35()Zqib=(Z71/Zr2)+ZOAB1/Zn=(1010)+4060=25.71()nZE8Zob.7(1.Drd)1153=0.255(KA),1OKB：1OKBZyA+2Z0gA35+2x25.71I1.dU2.0J=/(1.I)XT30“电HZ+ZOGllZT30.26-(10/10+40)/60=0.61(KA)（二）、C母线上的综合阻抗与零序电流的计算Zic=Zib+Zlc=35+20=55()Z
10、oEC=ZoZB+ZoBC=25.71+40=65.71()nZozcZiZC./(I)r(ll)1OKC/1OKCr(l)OKC2Zzc+Z0c11532x55+65.71=0.378(必)/鼠=C3除rnJ2X3X0.387=1.393(KA)（三）、D母线上的综合阻抗和零序电流的计算Z1d=Z1c+ZTCD=55+40=95()Zod=Zoc+ZOCD=65.71+80=145.71()nZ()EDZD./(I)f(ll),lQKDf1OKDrd)OKOE中二115/62Zzo+Z0eo295+145.70=0.2(KA)心=K)x30mM=I.2x3x0.2=072(M)零序电流I段动
11、作电流的整定（3）图2.3G1、TKT3、T4投入运行时等值序网络图（负序）（一）、B母线上的综合阻抗和零序电流的计算Ze=zg+Zr+Zu=20+10+20=50()ZoS=(Z71+ZoAB)/(Z73/Z74)=(20+40)/(60/60)=20()nZE8Z()E8.F(l.l)7(1)1OKB/1OKBr(.l)OKB%7+27115350+2x20=0.738(KA)/-0-)2O-IOKB入7/Z(Z7+Z0A8)/(Z73/Z74)=0.73860/60(1040)(6060)18(KA)（二）、C母线上的综合阻抗和零序电流的计算Z1=Zsij+Z1r=50+20=70()I
12、24vIoCzZoXC=ZOxSZ08C=20+40=60()nZzcZOEC,r(l.l)r(l),1oc1oc7(i.i)_EocZic2Zoc115370+2x60=0.349(C4)(三)、D母线上的综合阻抗和零序电流的计算Z1d=Z1c+Zicd=70+40=110()=+Zocd=6O+8O=14O()nZ（）Drd)/(1.1)0KD/1OKDrd)OKD11532Zz)+ZogQ2110+1400.184(4)2.1.4零序电流I段动作电流的整定（4）D-正序（负序）图2.4G1、T1、T3投入运行时等值序网络图图示为不同运行方式时的正序（负序）、零序等值序网络图（一）、B母线
13、上的综合阻抗和零序电流的计算Z1l=Zc1+Zr+Zlz4ff=20+10+20=50()Zob=(Zr+Zqab)Zt3=(10+40)/60=27.27()r()/(OUKBKB115/6=0.64(必)Zg+2ZoEB50+227.27(二)、C母线上的综合阻抗和零序电流的计算Zic=Zll+Zc=50+20=70()ZoEC=o+ZOBC=27.27+40=67.27()11532Zic+Zoc2x70+67.27=0.320(KA)(三)、D母线上的综合阻抗和零序电流的计算Z1d=Z1c+ZICD=70+40=110()Zo=ZOED+Zocd=67.27+80=147.27(0)I
14、D(1.1)115/62,Z.ynnyn2110+147.27I乙UVZ1.z=0.181(KA)2.2零序电流Il段灵敏度的校验一口段的灵敏度校验%=K1X&2/劭/P2=KrdX31OKCmsxZlEC=(ZGl+Z)/(Zg2+Z2)+Zab+Zpc=55()ZOEC=(Z7/Z72+Zab)/(Z3/Zt4)+ZoBC=60(C)nZEcZ,1C(1.1)OKC比C=行月尸=0405(必)zzIIC+zoc&2=Kx3OKCmaX=1.230.405=1.62(KA)Kb=2IACIopi=KlXI/Kb=1.1X1.62X0.8=2.23(AA)二灵敏度:最小运行方式Gl、TET3、
15、T4运行ZOEB=20(C)=50()nZE8Z()E8.7(1.)r(l)1OKBZiOKB)OKB1153,minKSen2Z8+OB250+20Z/3/Zr4=0.55(C4)(Zn+Zob)/(Zr3/Z7,4)3pmi113x0.88OP12.231.31.5不合格0.5560/60(1040)/(60/60)=0.88(G4)2.3零序电流III段整定时间计算整定时间:td=0.5St3=IS芍=15sG=2s第3章零序爱护原理图的绘制与动作过程分析图3.1零序三段式电流爱护原理接线图线路三段式零序电流爱护的构成及动作过程三段式零序电流爱护的原理接线如图14,在被爱护线路的三相上分
16、别装设型号和变比完全相同的电流互感器，将它们的二次绕组相互并联，然后接至电流继电器的线圈。当正常运行和发生相间故障时，电网中没有零序电流，故IR=0,继电器不动作，只有发生接地故障时，才出现零序电流，如其值超过整定值，继电器就动作。实际工作中，由于三只电流互感器的励磁特性不一样，当发生相间故障时，会造成较大的不平衡电流。为了使爱护装置在这种状况下不误动作，通常将爱护的动作电流按躲过最大不平衡电流来整定。与相间短路的电流爱护相同，零序电流爱护也采纳阶段式爱护，通常采纳三段式。目前的四统一爱护屏则采纳四段式。图14为三段式零序电流爱护的原理接线图。瞬时零序电流速断（零序I段有，由KAI、KM和KS
17、7构成），一般取爱护线路末端接地短路时，流过爱护装置3倍最大零序电流3Iom的1.3倍，爱护范围不小于线路全长的15犷25%零序11段（由KA3、KT4和KS8构成）的整定电流，一般取下一级线路的零序I段整定电流的1.2倍，时限0.5s,保证在本线末端单相接地时，牢靠动作。零序IlI段（由KA5、KT6和KS9构成）的整定电流可取零序H（或11I）段整定的1.2倍，或大于三相短路的最大不平衡电流，其灵敏性要求下一级末端故障时，能牢靠动作。第4章MAT1.AB建仿照真分析依据线路三段式爱护的原理以及各段爱护之间的协作模拟各段爱护的动作状况。（1）模拟电流I段爱护动作执行仿真后，仿真结果如下图4.
18、1所示：由图可以看出线路在0.05s发生了故障，产生一个较大的短路电流，之后经过一个很小的延时0.001s,断路器1跳闸。电流I段胜利按时动作。-20000IbBreakerl20000o04060812-1UbThree-PhaseFault/FaultA00204060810x1010220000lb:Three-PhaseFault/FaultA20000020406081图4.1电流I段仿真波形图2）模拟电流II段爱护动作，在电流II段的范围内设置故障，由于本设计是模拟线路不同段发生故障，所以就可以干脆变更线路1的值来模拟线路不同段的故障。将线路1的值设置为IoC,线路0、2分别为0.
19、3、3.5o仿真参数同1）,执行仿真后，仿真结果如下图4.2所示：线路不同段发生故障，所以就可以干脆变更线路1的值来模拟线路不同段的故障。将线路1的值设置为1O,线路0、2分别为0.3、3.5o仿真参数同1),执行仿真后，仿真结果如下图4.2所示：1O图4.3电流Ill段仿真波形图由图可以看出线路在0.05s发生了故障，产生一个较大的短路电流，之后经过预先设置的延时1.Os,断路器1在1.05s跳闸。电流HI段胜利按时动作。第5章课程设计总结三段式零序电流爱护一般由无时限零序电流速断爱护（I段）、带时限零序电流速断爱护（II段）和零序过电流爱护（HI段）相互协作构成整套爱护。其构成和爱护范围与
20、三段式电流爱护类似。主要区分是测量元件接在零序电流滤过器的出口。同样也能加装方向元件构成零序方向电流爱护，用于困难电网。35kv以下的线路用三段式电流爱护，零序电流爱护只反映单线接地故障，而35kV及及以下系统中是中性点不接地系统，发生单相接地时可以短时间运行，不跳开断路器，中性点干脆接地系统中的相间短路和三相短路故障运用相间距离爱护反应的，发生相间短路或是三相短路故障时距离爱护动作跳闸，零序爱护不动作。IlOkV及以上系统是中性点干脆接地系统，三段式电流爱护不能反映大电流接地系统中的零序电流，所以对单相接地故障没有灵敏性。是在学习看法上，这次课设是对我的学习看法的一次检验。对于这次电力系统继
21、电爱护综合课程实习，我的第一大心得体会就是作为一名工程技术人员，要求具备的首要素养肯定应当是严谨。我们这次实习所遇到的多半问题多数都是由于我们不够严谨。在做人上，我相识到，无论做什么事情，只要你足够坚毅，有足够的毅力与决心，有足够的挑战困难的志气，就没有什么办不到的。在这次难得的课程设计过程中我熬炼了自己的思索实力和动手实力。通过题目选择和设计电路的过程中，加强了我思索问题的完整性和实际生活联系的可行性。在方案设计和选择上，培育了我们综合实力。还熬炼我们个人的查阅技术资料的实力，动手实力，发觉问题，解决问题的实力。并且我们娴熟驾驭了有关器件的性能及测试方法。参考文献1陈堂等编著配电系统及其自动
22、化技术中国电力出版社2004.8赵晶主编Protel99高级应用,人民邮电出版社,2000.18.253何仰赞等编著电力系统分析武汉：华中理科技学出版社，2002.34于海生编著微型计算机限制技术清华高校出版社2003.45王士政主编电网调度自动化与配网自动化技术中国水利水电出版社2007.36梅丽凤等编著单片机原理及接口技术清华高校出版社2009.77许建安编著电力系统微机继电爱护中国水利水电出版社2003.68尹项根曾克娥.电力系统继电爱护原理与应用.武汉：华中科技高校出版社,20019张保会尹项根.电力系统继电爱护.北京：中国电力出版社,200510韩笑.电气工程专业毕业设计指南继电爱护分册.北京：中国水利水电出版社，2003
