科技大学电力系统继电保护课程设计题 目：35kV输电线路距离保护设计学生**：学 号：专 业：班 级：完成时间:. z.-目录**科技大学课程设计任务书2摘要………………………………………………………………………………………………………………………….5前言………………………………………………………………………………………………………………………….6第一章概述71.1继电保护的基本概念71.2继电保护的基本任务71.3电力系统对继电保护的基本要求71.4继电保护发展历史8第二章设计内容及过程102.1 电力系统距离保护10距离保护概念及适用范围10距离保护的时限特性102.2 阻抗继电器10阻抗继电器的动作特性11阻抗继电器的实现方法112.3 距离保护的整定的计算142.3.1 35KV双回路线路的继电保护的原理图14距离保护的整定142.4本设计的具体计算18距离保护Ⅰ段的整定计算18距离保护Ⅱ段的整定计算和校验18距离保护Ⅲ段的整定计算和校验19第三章总结203.1距离保护的优缺点和应用范围203.2设计心得20参考文献22**科技大学课程设计任务书课程名称电力系统继电保护原理设计题目35kV输电线路距离保护设计指导教师时间1周一、教学要求电力系统继电保护课程设计是培养学生应用理论知识的一种综合训练。
本课程设计教学要求是：（1）理论联系实践；（2）深入学习电力系统保护中距离保护的基本原理与实现方法；（3）训练学生熟练制电气技术原理图的常用方法；（4）学习传统的继电保护配置原则、整定方法、灵敏系数要求以及校验准则通过课程设计这一教学任务的实施，使学生系统地掌握电力系统继电保护的历史、现状和发展前景，对现有保护方法的学习具有一定的指导意义；（5）要求在查阅大量文献、资料的基础上阐述距离保护的优点及适用范围分析阻抗继电器的使用方法，指出目前可能存在的保护不足，提出自己的创新观点二、设计资料及参数（一）设计原始资料1、电压等级及相数：35kV三相2、输电距离：50km3、线路单位阻抗0.4欧/km三、设计要求及成果1、深入分析现有距离保护的思路方法，对书本理论知识进行灵活运用，切忌机械地搬套与拼凑，提出自己的新观点或可行性方案、绘制具体原理图2、独立思考，在课程设计过程中对距离保护的工作原理、动作值的整定、动作时限的整定均做详细的分析说明，同时对输电线路的特殊情况加以阐述3、认真细致，在课程设计中应养成认真细致的工作作风，克服马虎潦草不负责的弊病，为今后的工作岗位上担当建设任务打好基础4、按照任务书规定的内容和进度完成。
四、进度安排1、讲解设计目的、要求、方法、任务分工2小时）2、查阅资料，熟悉用户任务要求，（0.5天）3、设计保护方案，提出可行性报告（1天）4、查阅图书、资料、产品手册和工具书进行设备校验，绘制继电保护二次展开图（1天）5、撰写设计说明书（2天）五、评分标准课程设计成绩采用非百分制记法主要注重量化过程考核，创新能力考核，评分内容和标准如下：(1) 设计态度20%遵守劳动纪律和安全文明实训，准时上下课，不大声喧哗，不随意走动，不做与课程设计无关的事认真查找资料，主动提出问题，分析问题，解决问题服从管理，按时完成设计任务2) 实践能力占20%继电保护装置满足规程要求，可靠性高，设备选择得当，计算、保护、整定等满足要求保护屏安装规范，布置美观设计过程有创新，故障判断准确，短路电流计算正确3) 方案设计40%课程设计报告包含两部分，设计说明书和图纸设计说明书要求内容完整，文字流畅，字迹端正，图纸规范，尤其要突出设计创新，采用新方法，新工艺，新设备设计论证充分，可靠性高设备选择正确合理，设计心得体会真实可信4) 课题说明书20%对课题考核重点理解深刻，能正确、全面地回答问题若发现有抄袭或请别人代做者，取消参加考核的资格，成绩以零分记录。
最后总评以优、良、中、及格、不及格记六、建议参考资料1．*保会．电力系统继电保护［M］，：中国电力第二版，20052．贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理［M］，：中国电力第二版，19943．杨奇逊．微机型继电保护基础［M］，：中国电力19884．王维俭．电力系统继电保护原理［M］，：清华大学，19925．校园网知网数据库论文摘 要：电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源之一，电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置电力系统继电保护的基本作用是：全系统范围内，按指定分区实时地检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警信号等措施，以求最大限度地维持系统的稳定、保持供电的连续性、保障人身的安全、防止或减轻设备的损坏随着电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力随着电力系统的迅速发展大量机组、超高压输变变电的投入运行，对继电保护不断提出新的更高要求。
继电保护是电力系统的重要组成部分，被称为电力系统的安全屏障，同时又是电力系统事故扩大的根源，做好继电保护工作是保证电力系统安全运行的必不可少的重要手段，电力系统事故具有连锁反应、速度快、涉及面广、影响大的特点，往往会给国民经济和人民生活造成社会性的灾难本次毕业设计的题目是35kv线路继电保护的设计主要任务是为保证电网的安全运行,需要对电网配置完善的继电保护装置.根据该电网的结构、电压等级、线路长度、运行方式以及负荷性质的要求，给35KV的输电线路设计合适的继电保护关键词：35kv继电保护、整定计算、故障分析、设计原理前言电力系统是由发电、变电、输电、供电、配电、用电等设备和技术组成的一个将一次能源转换为电能的统一系统电能是现代社会中最重要、也最为方便的能源而发电厂正是把其他形式的能量转换为电能，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为适合用户需要的其他形式的能量再输送电能的过程中，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:继电保护运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、距离保护的整定计算和校正、零序电流保护整定计算和校正、对所选择的保护装置进行综合评价第一章 继电保护概述1.1继电保护的基本概念在电力系统运行中，外界因素（如雷击、鸟害等）、内部因素（绝缘老化， 损坏等）及操作等，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障有：单相接地；三相接地；两相接地；相间短路；短路等电力系统非正常运行状态有：过负荷，过电压，非全相运行，振荡，次同步谐振，同步发电机短时失磁异步运行等电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，消除不正常状况的重要自动化技术和设备电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时，他们能及时发出告警信号，或直接发出跳闸命令以终止事件1.2 继电保护的基本任务继电保护的基本任务是：电力系统发生故障时，自动、快速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证非故障设备继续运行，尽量缩小停电范围;电力系统出现异常运行状态时，根据运行维护的要求能自动、及时、有选择地发出告警信号或者减负荷、跳闸1.3对电力系统继电保护的基本要求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。
d3点短路：6动作：有选择性； 5动作：无选择性如果6拒动，5再动作：有选择性(5作为6的远后备保护) d1点短路：1、2动作：有选择性； 3、4动作：无选择性后备保护（本元件主保护拒动时）： (1)由前一级保护作为后备叫远后备. (2)由本元件的另一套保护作为后备叫近后备. 速动性继电保护的速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度切除故障设备故障后,为防止并列运行的系统失步,减少用户在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度，应尽量地快速切除故障快速保护:几个工频周期，微机保护：30ms以下)故障切除总时间等于保护装置和断路器动作时间之和一般快速保护的动作时间为0.06-0.12s,最快的可达0.02-0.04s;一般断路器动作时间为，最快的有灵敏性继电保护的灵敏性是指保护装置对于其应保护的范围内发生故障的反应能力保护不该动作情况与应该动作情况所测电气量相差越大→灵敏度↑）一般用灵敏系数Klm来衡量灵敏度可靠性继电保护的可靠性是指保护装置在电力系统正常运行时不误动;再规定的保护范围内发生故障时，应可靠动作;而在不属于该保护动作的其他任何情况下，应可靠的不动作主保护对动作快速性要求相对较高；后备保护对灵敏性要求相对较高。
1.4继电保护技术发展简史上世纪90年代出现了装于断路器上并直接作用于断路器的一次式的电磁型过电流继电器，本世纪初，随着电力系统的发展，继电器才开始广泛应用于电力系统的保护这个时期可认为是继电保护技术发展的开端1901年出现了感应型过电流继电器1908年提出了比较被保护元件两端的电流差动保护原理1910年方向性电流保护开始得到应用，在此时期也出现了将电流与电压比较的保护原理，并导致了本世纪29年代初距离保护的出现随着电力系统载波通讯的发展，在1927年前后，出现了利用高压输电线上高频载波电流传送和比较输电线两端功率或相位的高频保护装置在50年代，微波中继通讯开始应用与电力系统，从而出现了利用微波传送和比较输电线两端故障电气量的微波保护早在50年代就出现了利用故障点产生的行波实现快速继电保护的设想经过20余年的研究，终于诞生了行波保护装置显然，随着光纤通讯将在电力系统中的大量采用，利用光纤通道的继电保护必将得到广泛的应用以上是继电保护原理的发展过程与此同时，构成继电保护装置的元件、材料、保护装置的结构型式和制造工艺也发生了巨大的变革.50年代以前的继电保护装置都是由电磁型感应型或电动型继电器组成的这些继电器统称为机电式继电器.本世纪50年代初由于半导体晶体管的发展开始出现了晶体管式继电保护装置称之为电子式静态保护装置.70年代是晶体管继电保护装置在我国大量采用的时期满足了当时电力系统向超高压大容量方向发展的需要.80年代后期标志着静态继电保护从第一代(晶体管式)向第二代(集成电路式)的过渡.目前后者已成为静态继电保护装置的主要形式.在60年代末有人提出用小型计算机实现继电保护的设想由此开始了对继电保护计算机算法的大量研究对后来微型计算机式继电保护(简称微机保护)的发展奠定了理论基础.70年代后半期比较完善的微机保护样机开始投入到电力系统中试运行.80年代微机保护在硬件结构和软件技术方面已趋于成熟并已在一些国家推广应用这就是第三代的静态继电保护装置.微机保护装置具有巨大的优越性和潜力因而受到运行人员的欢迎.进入90年代以来它在我国得到了大量的应用将成为继电保护装置的主要型式.可以说微机保护代表着电力系统继电保护的未来将成为未来电力系统保护控制运行调度及事故处理的统一计算机系统的组成部分.第二章 设计内容及过程2.1 电力系统距离保护 距离保护概念及适用范围距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗）。
并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置该装置的主要元件为距离（阻抗）继电器，它可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了保护有选择性地切除故障线路用电压与电流的比值(即阻抗)构成的继电保护，又称阻抗保护，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与 电流的比值：U/I=Z，也就是短路点至保护安装处的阻抗值因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护距离保护分为接地距离保护和相间距离保护等距离保护分的动作行为反映保护安装处到短路点距离的远近与电流保护和电压保护相比，距离保护的性能受系统运行方式的影响较小距离保护分为接地距离保护和相间距离保护等距离保护适用于35kv及以上的电压等级电路 距离保护的时限性距离保护一般都作成三段式，第1段的保护范围一般为被保护线路全长的80％～85％，动作时间tⅠ为保护装置的固有动作时间第Ⅱ段的保护范围需与下一线路的保护定值相配合，一般为被保护线路的全长及下一线路全长的30％～40％，其动作时限tⅡ要与下一线路距离保护第1段的动作时限相配合，一般为0．5s左右。
第Ⅲ段为后备保护，其保护范围较长，包括本线路和下一线路的全长乃至更远，其动作时限tⅢ按阶梯原则整定2.2 阻抗继电器阻抗继电器针对的是线路的阻抗而言，故而分析线路阻抗是非常必要的通常起动元件采用过电流继电器或阻抗继电器为了提高元件的灵敏度,也可采用反应负序电流或零序电流分量的复合滤过器来作为起动元件阻抗继电器的动作特性阻抗继电器的实现方法2.3 距离保护的整定的计算2.3.1 35KV双回路线路的继电保护的原理图距离保护的整定（1）距离I段的整定距离保护Ⅰ段无延时的速动段它应该只反映本线路的故障，下级出口处发生短路故障时应可靠不动作，所以测量元件的阻抗整定应该躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定即其中<1因为距离保护是欠量保护，考虑到继电器误差、互感器误差和参数测量等误差等因素一般取0.8~0.85是被保护线路的长度是被保护线路单位长度的正序阻抗（2） 距离Ⅱ段的整定1、分支电路对测量阻抗的影响在距离保护Ⅱ段整定时，类同于电流保护，应考虑分支电路对测量阻抗的影响，如图所示 （a）助增分支电路对测量阻抗的影响 （b）外汲分支电路对测量阻抗的影响图中k1点发生三相短路时，保护1处的测量阻抗为式中：母线B与短路点之间线路的正序阻抗；：分支系数。
在助增分支电路和外汲分支电路中不同2、Ⅱ段的整定阻抗距离保护Ⅱ段的整定阻抗，应按照以下两个原则进行计算1）与相邻线路距离保护Ⅰ段相配合距离Ⅱ段的整定阻抗为：式中，为可靠系数，一般取0.8；（2）与相邻变压器的快速保护相配合距离Ⅱ段的整定阻抗为：式中式中，为可靠系数，考虑变压器阻抗误差较大，一般取0.7～0.75当被保护线路末端母线上既有出线又有变压器时，距离Ⅱ段的整定阻抗应分别按上述两种情况计算，取其中的较小者作为整定阻抗3、灵敏度校验距离保护Ⅱ段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度考虑到各种误差因素，要求灵敏系数应满足如果不满足要求，则距离保护1的Ⅱ段应改为与相邻元件的保护Ⅱ段相配合，计算方法与上面类似4、动作时间的整定距离保护Ⅱ段的动作时间，应与之配合的相邻元件保护动作时间大一个时间级差，即式中为与本保护配合的相邻元件保护段（*为Ⅰ或Ⅱ段）最大的动作时间3）距离Ⅲ段的整定1、Ⅲ段的整定阻抗距离保护第Ⅲ段的整定阻抗，按以下几个原则计算：（1）按与相邻下级线路距离保护Ⅱ段配合时，Ⅲ段的整定阻抗为可靠系数的取法与Ⅱ段整定中类似，分支系数应取各种情况下的最小值如果与相邻下级线路距离保护Ⅱ段配合灵敏系数不满足要求，则应改为与相邻下级线路距离保护的Ⅲ段相配合。
2）按与相邻下级变压器的电流、电压保护配合整定定值计算为式中为电流、电压保护的最小保护范围对应的阻抗值3）按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定当线路上的负荷最大且母线电压最低时，负荷阻抗最小，其值为式中为正常运行母线电压的最低值；为被保护线路最大负荷电流；为母线额定电压参照过电流保护的整定原则，考虑到电动机自启动的情况下，保护Ⅲ段必须立即返回的要求，若采用全阻抗特性，则整定值为式中为可靠系数，一般取1.2~1.25；为电动机自启动系数，取1.5~2.5；为阻抗测量元件（欠量动作）的返回系数，取1.15~1.25若采用方向圆特性，必须考虑动作阻抗随阻抗角的变化，由躲开的负荷阻抗换算成整定阻抗值，整定阻抗可由下式给出式中为整定阻抗的阻抗角；为负荷阻抗的阻抗角按上述三个原则进行计算，取其中的较小者作为距离Ⅲ段的整定阻抗2、灵敏度校验距离保护的Ⅲ段，既作为本线路Ⅰ、Ⅱ段保护的近后备，又作为相邻下级设备保护的远后备，灵敏度应分别进行校验作为近后备时，按本线路末端短路校验，计算式为作为远后备时，按相邻设备末端短路校验，计算式为式中为相邻设备（线路、变压器等）的阻抗；为分支系数最大值，以保证在各种运行方式下保护动作的灵敏性。
3、动作时间的整定距离保护Ⅲ段的动作时间，应比与之配合的相邻设备保护动作时间大一个时间级差，但考虑到距离Ⅲ段一般不经历震荡闭锁，其动作时间不应小于最大的震荡周期（1.5~2s）2.4本设计的具体计算距离保护I段的整定计算(1) 动作阻抗对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定则取=0.85，所以=0,85*50*0.4=17Ω(2)动作时限距离保护І段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即=0s 距离保护II段的整定计算和校验(1)动作阻抗：按下列三个条件选择①与相邻线路34的保护的І段配合式中，取=0.85, =0 .8，为保护2的І段末端发生短路时对保护2而言的最小分支系数当保护2的І段末端发生短路时，分支系数为：=I12/I34=1于是Ω(2)动作时间，与相邻保护2的І段配合，则 t1"=t2'+Δt=0.5 s它能同时满足与相邻线路34保护配合的要求3) 灵敏性校验：/=27.2/17=1.6>1.5, 满足要求 距离保护III段的整定计算和校验(1)动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定；Kzq=1,=1.15,=0.83， =1.5，I =1.75KAZL·min=0.9Ue/1.732If·ma*=0.9×35/1.732×1.75=10.39Ω于是=（ ZL·min）/ ( Kzq)=(0.83*10,39) /(1.5*1.15)=5Ω(2)动作时间：断路器1的动作时间为：= +Δt=1.5+0.5=2 s断路器2的动作时间为：t2= +Δt=2.0+0.5=2.5 s取其中较长者，于是 断路器1的动作时间为：t1= +Δt=2.0+0.5=2.5 s(3)灵敏性校验：① 本线路末端短路时的灵敏系数为：/Z12=5/0=∞>1.5 ，满足要求第三章 总结3.1距离保护的优缺点和应用范围主要优点：能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求；阻抗继电器是同时反应电压的降低和电流的增大而动作的，因此距离保护较电流保护有较高的灵敏度。
其中Ⅰ段距离保护基本不受运行方式的影响，而Ⅱ、Ⅲ段受系统运行变化的影响也较电流保护要小一些，保护区域比较稳定主要缺点：不能实现全线瞬动对双侧电源线路，将有全线的30﹪～40﹪的第Ⅱ段时限跳闸，这对稳定有较高要求的超高压远距离输电系统来说是不能接受的阻抗继电器本身较长复杂，还增设了振荡闭锁装置，电压断线闭锁装置，因此距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对低些应用范围：对不要求全线速动的线路，可作为主保护，否则，可作为相间或接地故障的后备保护3.2设计心得本次设计是针对35KV输电线路在双回路情况下进行的分析计算和整定的在进行设计时首先要设计线路图然后根据设计要求进行距离保护的整定，并且对其进行灵敏度较验我认为，在这次的课程设计中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我通过查找大量资料，与同学探讨，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高更重要的是，通过本次课程设计，我学会了很多学习的方法而这是日后最实用的，真的是受益匪浅要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践此次课程设计能顺利的完成与同学和老师的帮助是分不开的，在对*些知识模棱两可的情况下，多亏有同学的热心帮助才可以度过难关；更与老师的悉心教导分不开，在有解不开的难题时，多亏老师们的耐心指导才使设计能顺利进行。
很感谢学校和老师给我们安排了这次课程设计，让我真正感受到的是合作的重要，许多时候都是组员的讨论，老师的指导中的一句半句启发了我，就出现的让人欣喜的结果；理论知识同样很重要，有些问题都是由于基础知识掌握不好才出现的在此衷心再次感谢老师的悉心教导和各位同学的帮助！参考文献[1] *保会,电力系统继电保护[M]，:中国电力，2005，第二版[2] 贺家李，宋从矩,电力系统继电保护原理[M],：中国电力，1994，第二版[3] 许**,继电保护整定计算,中国水利水电[4] 孙国凯 霍利民 柴玉华,电力系统继电保护原理[M],中国水利水电[5] 尹项根，曾克娥（上册）,电力系统继电保护原理与应用[M],华中科技大学，[6]电力系统继电保护实用技术问答(第二版)[M] [7]唐玲宏,110kV电网距离保护整定[J],电气开关，2014,04:49-52[8]许正亚,输电线路新型距离保护[M],中国水利水电[9]杨奇逊，微型机继电保护基础[M],:水利电力，1992[10]黄守盟,电力系统继电保护信号处理[M],:水利电力,1993[11]*颜华,周双喜,马维新等,110kV电网距离保护整定专家系统[J],电力自动化备,2001,2(7):7－11．[12]韩学军,朱涛,韩学山,供电网继电保护可视化整定计算与动作仿真系统［J］.电网技术,2004,28(14):28－31．[13]王星华,石东源,段献忠等,基于多层结构和组件技术的保护装置整定计算系统研究[J].继电器2007,35(7):6－10．[14]李蒙,220kV电网线路保护方案设计[J],中国电力教育,2010(S2)[15]陶宁平,小电流接地系统电压不平衡现象简析[J],**电力,2007(03)[16]唐建华，短线路距离保护动作特性的分析[D],华东电力，1999(12)[17]翁子文,串联补偿线路的继电保护[D],**电机工程,1997(2)[18]翁子文,关于串联电容补偿线路保护接用PT位置的问题,**电机工程,1997(6)[19]李长益,串联补偿线路的继电保护, **电机工程,1997(2)[20]王希武,330kV线路串补电容引起的保护问题,**电机工程,1997(6)[21]金建源,高压输电线路高频保护,:水利电力,1987[22]A.T. Johns, S.K. Salman. Digital Protection for Power System. Peregrinus Ltd. On behalf of The Institute of Electrical Engineers. 1995[23]A.G. Phadke, J.S. Thorp. puter Relaying for Power System. NewYork: Research Study Press, 1988[24]REL 531 Line Distance Protection Terminal. ABB[25]A.R.Van C. Warrington. Protective Relays Their and Practice. Norwich, Great Britain: Fletcher & Son Ltd, 1977. z.。