三段式電流保護(hù)整定計(jì)算和建模仿真詳解

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目三段式電流保護(hù)整定計(jì)算和建模仿真指導(dǎo)教師劉健辰院（系、部）電控學(xué)院專業(yè)班級智能電網(wǎng)信息工程學(xué)號1305080116姓名蘇小平日期2017.1.9課程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)評分模板課程設(shè)計(jì)成績評定表學(xué)期2016/2017第1學(xué)期姓名專業(yè)班級課程名稱電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目三段式電流保護(hù)整定計(jì)算和建模仿真成績評分項(xiàng)目優(yōu)良中及格/、及格設(shè)計(jì)表現(xiàn)1.設(shè)計(jì)態(tài)度非常認(rèn)真認(rèn)真較認(rèn)真一般不認(rèn)真2.設(shè)計(jì)紀(jì)律嚴(yán)格遵守遵守基本遵守少量違反嚴(yán)重違反3.獨(dú)立工作能力強(qiáng)較強(qiáng)能獨(dú)立設(shè)計(jì)完成基本獨(dú)立設(shè)計(jì)完成不能獨(dú)立設(shè)計(jì)完成4.上交設(shè)計(jì)時(shí)間提早或按時(shí)按時(shí)退交半天退交一天退交一天以上設(shè)計(jì)

2、說明書5.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)思路清晰，結(jié)構(gòu)方案良好，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇正確，條理清楚，內(nèi)容完整，結(jié)果正確設(shè)計(jì)思路清晰，結(jié)構(gòu)方案合理，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇正確，條理清楚，內(nèi)容較完整，極少量錯(cuò)誤設(shè)計(jì)思路較清晰，結(jié)構(gòu)方案基本合理，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇基本正確，調(diào)理清楚，內(nèi)容基本完整，有少量錯(cuò)誤設(shè)計(jì)思路基本清晰，結(jié)構(gòu)方案基本合理，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇基本正確，調(diào)理清楚，內(nèi)容基本完整，有些錯(cuò)誤設(shè)計(jì)思路不清晰，結(jié)構(gòu)方案不合理，關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)選擇肩錯(cuò)誤，調(diào)理清楚，內(nèi)容不完整，有明顯錯(cuò)誤6.設(shè)計(jì)書寫、字體、排版規(guī)范、整潔、有條理，排版很好較規(guī)范、整潔、有條理，個(gè)別排版有問題基本規(guī)范、整潔、有條理，個(gè)別排版有問題基本規(guī)范、整潔、有條理，排版有問題較

3、多不規(guī)范、不整潔、無條理，排版有問題很大7.封面、目錄、參W義獻(xiàn)完整較完整基本完整缺項(xiàng)較多不完整圖紙8.繪圖效果很出色較出色一般較差很差9.布局合理、美觀較合理基本合理有些混亂布局混亂10.繪圖工程標(biāo)準(zhǔn)符合標(biāo)準(zhǔn)較符合標(biāo)準(zhǔn)基本符合標(biāo)準(zhǔn)個(gè)別不符合標(biāo)準(zhǔn)完全不符合標(biāo)準(zhǔn)評定說明：不及格標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)內(nèi)容一項(xiàng)否決制，即5為不及格，整個(gè)設(shè)計(jì)不及格，其他4項(xiàng)否決；優(yōu)、良、中、及格標(biāo)準(zhǔn)：以設(shè)計(jì)內(nèi)容為主體，其他項(xiàng)超過三分之一為評定標(biāo)準(zhǔn)，否則評定為下一等級；如優(yōu)秀評定，設(shè)計(jì)內(nèi)容要符合5,其余九項(xiàng)要有4項(xiàng)符合才能評定為優(yōu)，否則評定為良好，以此類推。最終成績:評定教師簽字:電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書本次課程設(shè)計(jì)的目的在

4、于通過對于一個(gè)簡單電網(wǎng)進(jìn)行三段式電流保護(hù)的整定計(jì)算和建模仿真，鞏固和運(yùn)用三段式電流保護(hù)理論知識，熟悉Matlab仿真軟件的使用方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際工程問題的能力。簡單電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如下：系統(tǒng)參數(shù)如下:G1：E115/扼kV,；G2：E115/V3kV,；G3：E115/73kV,；線路阻抗0.4/km,30kmLde20km,L1L260km,L340km,LCDKel1.2,K*lK；l1.15,、C.lmax300A,IcD.lmax200A,IdE.lmax150A,Kss1.5,K；e0.85。XG1,XG2,XG3,LBC見班級數(shù)據(jù)表;系統(tǒng)運(yùn)行方式：發(fā)電機(jī)最多三臺并聯(lián)運(yùn)行，最少一

5、臺，線路最多三條運(yùn)行，最少一條。設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容：1、任務(wù)書2、確定保護(hù)3在系統(tǒng)最大、最小運(yùn)行方式下的等值阻抗。3、整定保護(hù)1、2、3的電流速斷整定值，并計(jì)算各自的最小保護(hù)范圍。4、整定保護(hù)2、3的限時(shí)電流速斷整定值，并校驗(yàn)靈敏度要求(Ksen1.2)o5、整定保護(hù)1、2、3的過電流整定值，假定母線E過電流動作時(shí)限為0.5s，校驗(yàn)保護(hù)1作為近后備，保護(hù)2和3作為遠(yuǎn)后備的靈敏度。6、仿真驗(yàn)證保護(hù)3的三段保護(hù)動作情況(設(shè)置短路點(diǎn)在線路首段、末端和下級線路出口處，仿真計(jì)算短路電流，比較整定值，分析保護(hù)動作情況)。7、結(jié)論電網(wǎng)13-1班數(shù)據(jù)組號姓名Xg1Xg2XG3G3Lbckm115108501121

6、51084522315108403341210850445121084555612108406678101250778陳靚81012408單夕冉8蘇小平8張萌說明：1)17組每組3人；第8組4人2)將自己姓名填入表中目錄一課程設(shè)計(jì)目的1二課設(shè)內(nèi)容11最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下的等效阻抗12整定保護(hù)1、2、3的電流速斷整定12.1對于保護(hù)1,母線E最大運(yùn)行方式下短路電流22.2對于保護(hù)2,母線E最大運(yùn)行方式下短路電流22.3對于保護(hù)3,母線E最大運(yùn)行方式下短路電流33整定保護(hù)2、3的限時(shí)電流速斷整定33.1整定保護(hù)2的限時(shí)電流速斷43.2整定保護(hù)3的限時(shí)電流速斷44整定保護(hù)1、2、3的過電流整

7、定45仿真驗(yàn)證6三設(shè)計(jì)總結(jié)8參考文獻(xiàn)9一課程設(shè)計(jì)目的繼電保護(hù)的基本要求：可靠性、選擇性、速動性、靈敏性。這四個(gè)基本特性是評價(jià)繼電保護(hù)性能的基礎(chǔ)，在他們之間，既有矛盾的一面，乂要根據(jù)被保護(hù)元件在電力系統(tǒng)中的作用，使以上四個(gè)基本要求在所配置的保護(hù)中得到統(tǒng)一。繼電保護(hù)的科學(xué)研究、設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行的大部分工作也是圍繞如何處理好這四者的辯證統(tǒng)一關(guān)系進(jìn)行的。相同原理的保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)不同位置的元件上如何配置和配合，相同的電力元件在電力系統(tǒng)不同位置安裝時(shí)如何配置響應(yīng)的繼電保護(hù)，才能最大限度地發(fā)揮被保護(hù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行效能，充分體現(xiàn)著繼電保護(hù)工作的科學(xué)性和繼電保護(hù)工程時(shí)間段技術(shù)性。通過做此次三段式電流保護(hù)的課

8、設(shè)，可以讓我們更加活除明白電流速斷、限時(shí)速斷、過電流保護(hù)的原理與整定原則還有適用場合。在做課設(shè)的過程中，肯定會收獲很多，不僅對書本內(nèi)容的理解更為深刻，同時(shí)鍛煉我們學(xué)會應(yīng)用自己所學(xué)到的知識來解決實(shí)際問題。二內(nèi)設(shè)內(nèi)容由已知可得：XliXl20.46024Xl30.44016Xbc0.44016Xcd0.43012XDE0.42081最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下的等效阻抗1.1最大運(yùn)行方式下等效阻抗：Xmin(Xg1|Xg2X|Xl2)(Xg3Xl3)Xmin(4.4412)(1216)10.361.2最小運(yùn)行方式下等效阻抗：XmaxXg2Xl2Xmax1024342整定保護(hù)1、2、3的電流速斷整定

9、值，并計(jì)算各自的最小保護(hù)范圍最大短路電流：速斷定值:I.K,I.setrelK.max最小保護(hù)范圍:Iset2ZS.maxZLminLmin3-2ZS.maxIsetZi2.1對丁保護(hù)1,母線E最大運(yùn)行方式下短路電流為:1K.E.max1相應(yīng)的速斷定值為:最小保護(hù)范圍計(jì)算式為:LminXs.minIset1XBCKrelISetXCDXDEIK.E.max1.21.43kA10.36161281.431.716kA2ZS.maxZLmin3E_2_Iset.1ZS.maxZ11152(341612)1.71671.23km0.4即1處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下沒有保護(hù)區(qū)。2.2對丁保護(hù)2,

10、母線E最大運(yùn)行方式下短路電流為:IK.D.max-Xs.minXBCXCD115<31.73kA10.361612相應(yīng)的速斷定值為:Iset.2%IK.D.max伐1.732.08kA最小保護(hù)范圍計(jì)算式為:3ELmin1set.2Zs.max1152(3416)2.0810.455.89km即2處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下沒有保護(hù)區(qū)。2.3對丁保護(hù)3,母線E最大運(yùn)行方式下短路電流為:IK.E.maxXs.minXbc115.310.36162.52kA相應(yīng)的速斷定值為:Iset.3KrelIK.C.max1.22.523.02kA最小保護(hù)范圍計(jì)算式為:Lmin2Iset.3ISetZ

11、S.max2ZS.maxZ1LminZi3437.4km3.020.4即3處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下沒有保護(hù)區(qū)。上述計(jì)算表明，在運(yùn)行方式變化很大的情況下，電流速斷保護(hù)在較小運(yùn)行方式下可能沒有保護(hù)區(qū)。3整定保護(hù)2、3的限時(shí)電流速斷整定值，并校驗(yàn)靈敏度要求（Ksen1.2）限時(shí)電流速斷定值:UtKurelIset.1線路末端最小運(yùn)行方式兩相短路電流:K.min靈敏度:KSetk.minI°Iset3.1整定保護(hù)2的限時(shí)電流速斷定值為:I"一KnIset.2relset.11.151.7161.97kAD處最小運(yùn)行方式兩相短路電流為:1K.D.min.32XS.maxXBC

12、Xcd1153_1.07kA341612保護(hù)2處靈敏度:Kset.2k.D.minIst.21.071.970.54即不滿足Ksen1.2的要求3.2整定保護(hù)3的限時(shí)電流速斷定值為:/.3KlIset.21.152.082.392kAC處最小運(yùn)行方式兩相短路電流為:IK.C.min2XS.maxXbc1153.31.33kA23416保護(hù)3處靈敏度:KSet.3k.C.minTi71.330.562.392即不滿足Ksen1.2的要求可見，由丁運(yùn)行方式變化太大,2、3兩處的限時(shí)電流速斷保護(hù)靈敏度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足相應(yīng)要求。4整定保護(hù)1、2、3的過電流整定值，假定母線E過電流動作時(shí)限為0.5s，校驗(yàn)

13、保護(hù)1作為近后備,保護(hù)2和3作為遠(yuǎn)后備的靈敏度。IsetIreKre過電流整定值計(jì)算公式:K皿KI.relsslL.maxKre所以有:mset.1K/KssIdE.Lmax1.151.51500.852.03150304.5A同理，得:lSet.22.03200406AlSet.32.03300609A最小運(yùn)行方式下流過保護(hù)元件的最小短路電流公式:Ik.min2ZS.maxZl所以有:IE.min115、31000821.43A23416128ID.min11533416121000927.42AIC.min、31153341610001150A11Kset.2所以由靈敏度公式Ik.D.mi

14、n可知,保護(hù)1作為近后備的靈敏度為:Ks¥t.3IE.minImIset.1821.43304.52.71.5滿足近后備保護(hù)靈敏度要求。保護(hù)2作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為:Kset2IuE.min工Iset.2821.434062.021.2滿足遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度要求。保護(hù)3作為近后備的靈敏度為:Kset3D.minIs：t.3927.426091.521.2滿足近后備保護(hù)靈敏度要求保護(hù)動作時(shí)間:tm110.50.51smmt2t10.51.5st3t20.52s5仿真驗(yàn)證保護(hù)3的三段式電流保護(hù)的整定值分別為：3020A,1330A,609A1）系統(tǒng)模型:Three-PhaseFaultCAB

15、C圖1系統(tǒng)模型a短路點(diǎn)在本級線路末端:00.20.40.60.811.21.41.61.82Ib:Three-PhaseFault/FaultC20001000.000.20.40.60.811.21.41.61.82圖2三相短路電流三段式電流保護(hù)的動作情況:圖3三段式電流保護(hù)動作b.短路點(diǎn)在下級線路出口處:故障出三相電流:圖4三相短路電流三段式電流保護(hù)的動作情況:圖5三段式電流保護(hù)動作0.5s處動作，由于限時(shí)速斷段的動作時(shí)由圖2可知，三段式電流保護(hù)的動作情況為：斷路器在時(shí)間為間為0.5s，而故障開始時(shí)間為0.2s,所以在二段動作時(shí)間范圍內(nèi)，即當(dāng)下級線路出口處發(fā)生三相短路故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置3

16、的限時(shí)速斷段動作切除故障線路。比較短路點(diǎn)在下級線路出口處和本線路末端，二者在短路發(fā)生后，三段式電流保護(hù)的動作情況是一致的。c短路點(diǎn)在本級線路的首端：Ib:Three-PhaseFault/FaultA50000-500000.20.40.60.811.21.41.61.8200.20.40.60.811.21.41.61.82圖6三相短路電流TofmiilfF圖7三段式電流保護(hù)動作由圖6可以看出，相比于短路點(diǎn)在下級線路和本級線路的末端而言，短路變流變大，而且大出很多，同時(shí)觀察圖7可以看出三段式電流保護(hù)在時(shí)間不到0.1s處便動作了，而且動作時(shí)間極短，大致低于0.06s因此可知，當(dāng)線路首端發(fā)生短路故障時(shí)，由三段式電流保護(hù)的速斷段動作將故障線路切除。三設(shè)計(jì)總結(jié)1 相間短路的三段式電流保護(hù)，利用短路故障時(shí)電流顯著增大的故障特征，形成判據(jù)構(gòu)成保護(hù)，其中，速斷段按照躲開本級線路末端最大短路電流整定，保護(hù)本線路的一部分，限時(shí)速斷保護(hù)按照躲開下級速斷保護(hù)短路整定，保護(hù)本線路全長，速斷和限時(shí)速斷