继电保护课程设计距离保护
电力系统继电保护课程设计三段式距离保护
电力系统继电保护课程设计三段式距离保护集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]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天津理工大学目录一、选题背景选题意义随着电力系统的发展，出现了容量大，电压高，距离长，负荷重，结构复杂的网络，这时简单的电流，电压保护已不能满足电网对保护的要求。
在高压长距离重负荷线路上，线路的最大负荷电流有时可能接近于线路末端的短路电流，所以在这种线路上过电流保护是不能满足灵敏系数要求的。
另外对于电流速断保护，其保护范围受电网运行方式改变的影响，保护范围不稳定，有时甚至没有保护区，过电流保护的动作时限按阶梯原则来整定，往往具有较长时限，因此，满足不了系统快速切除故障的要求。
对于多电源的复杂网络，方向过电流保护的动作时限往往不能按选择性要求来整定，而且动作时限长，不能满足电力系统对保护快速性的要求。
设计原始资料ϕ=E ,112G Z =Ω、220G Z =Ω、315G Z =Ω，12125L L km ==、370L km =，42B C L km -=，25C D L km -=，20D E L km -=，线路阻抗0.4/km Ω，' 1.2relK = 、''''' 1.15rel rel K K ==，.max 150B C I A -= ，.max 250C D I A -=，.max 200D E I A -=， 1.5ss K = ，0.85re K =A BL1、L3进行距离保护的设计。
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）对保护的评价。
二、分析要设计的课题内容设计规程在距离保护中应满足一下四个要求，即可靠性、选择性、速动性和灵敏性。
继电保护 第3章 电网的距离保护
图3－4 全阻抗继电器的动作特性
第3章 电网距离保护
比较两电压量幅值的全阻抗继电器的电压形成回路：
B
TA TX
.
TV
Im
& I m Zset = A
.
TM Um
&B
图3—5 全阻抗继电器幅值比较电压形成回路
第3章 电网距离保护
（2）相位比较 相位比较的动作特性如图3-6 所示，继电器的动作与边界条件为 Z set − Z m与 Z set + Z m 的夹角小于等于 90o ，即 Z − Zm − 90o ≤ arg set = θ ≤ 90o Z set + Z m & & & 两边同乘以电流量得 U set − U m D o − 90 ≤ arg = arg = θ ≤ 90o & & & U set + U m C
第3章 电网距离保护
二、测量阻抗与故障距离
正常运行时保护安装处测量到的阻抗为负荷阻抗，即
Z
m
U& m = = Z I& m
L
& 式中U m ——被保护线路母线的相电压，测量电压； & I m ——被保护线路的电流，测量电流； Z m ——测量电压与测量电流之比，测量阻抗。
在被保护线路任一点发生故障时，保护安装处的测量电压为 U m = U k ， & 测量电流为故障电流 I k ，这时的测量阻抗为保护安装处到短路点的 短路阻抗 Z k ， & & Um Uk Zm = = = Zk & & Im Ik
m
方向阻抗继电器相位比较的电压形成回路，如图3-10所示。
电力系统继电保护-距离保护概述
2、距离保护的基本原理
距离保护是反应保护安装处至 短路点之间的距离，并根据短路点 至保护安装处的距离确定动作时限 的一种保护。
故障点离保护安装处越近，保 护动作时间越短；反之越长。
故障点总是由离故障点近的 保护首先动作切除故障，从而保 证了保护动作的选择性。
Im
K
ZUmຫໍສະໝຸດ Z set当在保护区末端短路时，测量阻 抗为 Um Im Zset
工作电压为
Uop ImZm ImZset 0
Im
K2 Z
K1
Um
Zm
保护区外K1点短路，有
Zm ＞ Zset
Uop Im (Zm Zset ) ＞0 保护区内K2点短路，有
Zm ＜ Zset
Uop Im (Zm Zset ) ＜0
教学内容：输电线路距离保护
4.1 距离保护概述 1、距离保护的作用 2、距离保护的基本原理 3、距离保护时限特性 4、距离保护的构成
教学要求：通过学习要求 理解距离保护的作用、距 离基本工作原理、距离保 护的时限特性及距离保护 的构成。
1、距离保护的作用
原因：电流、电压保护其保护范 围随系统运行方式的变化影响很 大，很难满足长距离、重负荷线 路灵敏性常常不能满足要求。
距离保护的核心元件：阻抗继 电器。
要求：测量元件应能正确测量 故障点至保护安装处的距离。 方向阻抗继电器还应具有测量 故障点方向。
测量故障点至保护安装处的 阻抗，实际上也测量故障点至 保护安装处的距离。
Im
K1
Um
测量阻抗为：Zm
Um Im
（设变比为1）
设阻抗继电器工作电压为：
继电保护课程设计--110kV电网距离保护设计
继电保护课程设计--110kV电网距离保护设计
一、课程介绍
本课程设计是针对110kV电网中的距离保护进行设计的，旨在使学生了解距离保护的基本原理、组成部分、应用场景以及调试方法等方面的知识，能够独立设计和调试110kV电网距离保护系统。
二、设计内容
1. 距离保护的基本原理及分类
了解距离保护的基本原理，包括电气距离原理、I-V特征法和角度特征法等，以及距离保护的分类。
2. 距离保护的组成部分
了解距离保护的组成部分，包括主保护、备用保护、监控装置和负载切换等，并掌握各个组成部分的功能和特点。
3. 距离保护的应用场景
了解距离保护在电网中的应用场景，包括线路距离保护、变压器距离保护和母线距离保护等，并掌握不同应用场景下距离保护的设计要求和调试方法。
4. 距离保护系统的设计
根据实际需求，独立设计110kV电网距离保护系统，包括选型、接线、参数设置和调试等，实现对电网故障的保护和自动切除。
5. 距离保护系统的调试
针对设计的距离保护系统进行调试，包括模拟故障、检查保护动作、检查自动切除等，保证距离保护系统的稳定可靠性。
三、设计要求
1. 设计过程需结合实际电网，在电网拓扑结构、线路参数、变压器参数和母线参数等方面进行适当调整和设计。
2. 设计过程中需加强安全意识，确保操作过程安全可靠。
3. 设计报告中需详细说明设计思路、参数设置、故障模拟和调试等过程，保证报告清晰明了。
继电保护课程设计--距离保护
电力系统继电保护课程设计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:3115=ϕE kV ,Ω=151G X 、Ω=102G X 、Ω=103G X ，6021==L L km 、403=L km ，50=-C B L km 、30=-D C L km 、30=-E D L km ，线路阻抗/4.0Ωkm ,2.1=ⅠrelK 、15.1K ==ⅢⅡrel rel K ，300max =-C B I A 、200max =-D C I A 、150max =-E C I A ，5.1=ss K ，85.0=re K试对线路L1、L2、L3进行距离保护的设计。
1.2 要完成的内容本文要完成的内容是对线路的距离保护原理和计算原则的简述，并对线路各参数进行分析及对线路L1、L2、L3进行距离保护的具体整定计算并注意有关细节。
距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
2 分析要设计的课题内容2.1 设计规程根据继电保护在电力系统中所担负的任务，一般情况下，对动作于跳闸的继电保护在技术上有四条基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。
这几个之间，紧密联系，既矛盾又统一，必须根据具体电力系统运行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每个电力原件的继电保护。
充分发挥和利用继电保护的科学性、工程技术性，使继电保护为提高电力系统运行的安全性、稳定性和经济性发挥最大效能。
(1)可靠性可靠性是指保护该动作时应动作，不该动作时不动作。
为保证可靠性，宜选用性能满足要求、原理尽可能简单的保护方案。
(2)选择性选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。
为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件（如起动与跳闸元件、闭锁与动作元件），其灵敏系数及动作时间应相互配合。
继电保护(距离保护)
对于相间短路，故障环路为相—相故障环路，取测量电 压为保护安装处两故障相的电压差，测量电流为两故障相的 电流差，称为相间距离保护接线方式，能够准确反应两相短 路、三相短路和两相接地短路情况下的故障距离。
LINYI UNIVERSITY
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UB = z1 l k B 、 C 相 测 量 I B + K3I 0
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三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
U A = U kA + (I A + K3I 0 )z1 l k U B = U kB + (I B + K3I 0 )z1 lk U = U + (I + K3I )z l kC C 0 1 k C
增大，短路阻抗比正常时测量到的阻抗大大降低。
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二、测量阻抗及其与故障距离的关系
Um Zm = = z1 l k Im Z set = z1 l set
♣ 距离保护反应的信息量测量阻抗在故障前后变化比电流变 化大，因而比反应单一物理量的电流保护灵敏度高。 ♣ 距离保护的实质是用整定阻抗 Zset 与被保护线路的测量阻 抗 Zm 比较： 当短路点在保护范围以内时，Zm<Zset，保护动作； 当短路点在保护范围以外时，Zm>Zset时，保护不动作。 因此，距离保护又称低阻抗保护。
U kA = 0
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三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
U A = U kA + (I A + K3I 0 )z1 l k U B = U kB + (I B + K3I 0 )z1 lk U = U + (I + K3I )z l kC C 0 1 k C
继电保护距离保护
距离保护核心元件
阻抗继电器 测量故障点至保护 安装处的距离。
方向阻抗继电器不仅能测量阻抗的大小， 而且还应能测量出故障点的方向。 原理：护安装处的线路距离。
假设：电压、电流互感器变比等于1。 I 加入继电器电压、电流为 U m 、 。
2、距离保护的基本原理
工作原理：距离保护是反应故障点至保护安 装处之间的距离，并根据该距离的大小确定 动作时限的一种继电保护装置。 特点：故障点距保护安装处越近时，保护的 动作时限就越短；反之，故障点距保护安装 处越远时，保护的动作时限就越长。 故障点总是由离故障点近的保护首先动作切 除，从而保证了在任何形状的电网中，故障 线路都能有选择性的被切除。
3.1 距离保护概述
1、距离保护的作用
电流保护区随系统运行方式而变化，有时 电流速断保护或限时电流速断保护的保护 范围将变得很小，甚至没有保护区。 原 因 对长距离、重负荷线路，线路的最大负荷 电流可能与线路末端短路时的短路电流相 差甚微，采用过电流保护，其灵敏性也常 常不能满足要求。 在高电压、结构复杂的电网中，自适应电 流保护的优点还不能得到充分发挥。
Um
同相位，以
U op
U pol
90
U op
270
90
270
结论：极化电压只作相位参考量，不参 与阻抗测量，任何时候其值不能为零。
U op 90 arg 270 U
pol
动作 方程
或
U op 90 arg 90 U
pol
极化电压是按相位比较原理工作 的方向阻抗继电器工作所必须 。 数值过大或过小都是不适宜的。 极化 电压 作用 可保证方向阻抗继电器正、反向出 口短路故障时有明确的方向性 。 根据比相原理的阻抗继电器性能特 点的要求，极化电压有不同的构成 方式，可获得阻抗继电器的不同功 能，改善阻抗继电器性能。
继电保护技术培训(距离保护)
Kb
ZsMZMNZsN ZsN
四川能投集团继保培训
距离保护整定计算
二、相间距离保护的整定计算公式
分支系数的计算： B、汲出分支(保护安装处至故障点有负荷引出，保护测量阻抗将减小) 汲出系数是小于1的数值
Kb
ZNP 1ZNP2Zset ZNP 1ZNP2
Z NP 1 ——引出负荷线路全长阻抗 Z NP 2 ——被影响线路全长阻抗 Z set ——被影响线路距离Ⅰ段保护整定阻抗
解： 1）求最大分支系数
最大助增系数 K b .m a Z s x .M m Z a Z sM .x m N Z N is n .m N i2 n 4 5 1 0 0 .4 5 1 5 3 5 .93
最大汲出系数 最大汲出系数为1。
总的最大分支系数为 K b .m aK x b 助 K b 汲 3 .9 1 3 3 .93
C、助增分支、汲出分支同时存在时 总分支系数为助增系数与汲出系数相乘
四川能投集团继保培训
距离保护整定计算
二、相间距离保护的整定计算公式
分支系数计算举例：
已知：线路正序阻抗0.45Ω/KM ，平行线路70km、MN线路为40km，距离Ⅰ段保护可靠系数 取0.85。M侧电源最大阻抗Zs.M.max25Ω、最小等值阻抗为 Zs.M.min20Ω, N侧电源 最大 、最小等值阻抗分别为 Zs.N.max25Ω、 Zs.N.min15Ω，试求MN线路M侧距离保 护的最大、最小分支系数。
动作阻抗为：Z o I.1 Ip K r Ie I Z A l BK r e K b l.mZ io In .2 p
式中：
K b. m in ——最小分支系数。
K
Ⅱ rel
——可靠系数，一般取0.8。
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电力系统继电保护课程设计评语：成绩具体题目如下图所示网络，系统参数为E 115 3 kV, X GI 15、X G 2 10 、 X G 3 10， L i L ?70 km 、L 340km, L B C 50km L c D30km L D E 30km,线路阻抗 o.4 /km,K；I1.2、K re 0.85试对线路L1、L2、L3进行距离保护的设计要完成的内容本文要完成的内容是对线路的距离保护原理和计算原则的简述，并对线路各参数进行分析及对线路 L1、L2、L3进行距离保护的具体整定计算并注意有 关细节。
距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流 的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
2分析要设计的课题内容设计规程根据继电保护在电力系统中所担负的任务，一般情况下，对动作于跳闸的 继电保护在技术上有四条基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。
这几 个之间，紧密联系，既矛盾又统一，必须根据具体电力系统运行的主要矛盾和 矛盾的主要方面，配置、配合、整定每个电力原件的继电保护。
充分发挥和利 用继电保护的科学性、工程技术性，使继电保护为提高电力系统运行的安全性、 稳定性和经济性发挥最大效能。
(1) 可靠性可靠性是指保护该动作时应动作，不该动作时不动作。
为保证可靠性，宜 选用性能满足要求、原理尽可能简单的保护方案。
(2) 选择性选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵 保护切除故障。
为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保 护内有配合要求的1设计原始资料n reKrel1.15, IB C max300 A 、I C D max200A 、C E max150 A , K ss 1.5 ,两元件(如起动与跳闸元件、闭锁与动作元件)，其灵敏系数及动作时间应相互配合。
(3)灵敏性灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生故障时，保护装置具有的正确动作能力的裕度，灵敏性通常用灵敏系数或灵敏度来衡量，增大灵敏度，增加了保护动作的信赖性，但有时与安全性相矛盾。
对各类保护的的灵敏系数的要求都作了具体规定，一般要求灵敏系数在之间。
⑷速动性速动性是指保护装置应能尽快地切除故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围。
110kV及以上电压等级的线路，由于其负荷电流大，距离长，用电流保护往往不能满足技术要求，而需要采用距离保护。
这是因为与电流保护相比，距离保护有以下优点：①灵敏度较高。
因为阻抗Z U I，阻抗继电器反映了正常情况与短路时电流、电压值的变化，短路时电流I增大，电压U降低，阻抗Z减小得多。
②保护范围与选择性基本上不受系统运行方式的影响。
由于短路点至保护安装处的阻抗取决于短路点至保护安装处的电距离，基本上不受系统运行方式的影响，因此，距离保护的保护范围与选择性基本上不受系统运行方式的影响。
③迅速动作的范围长。
距离保护第一段的保护范围比电流速断保护范围长，距离保护第二段的保护范围比限时电流速断保护范围长，因而距离保护迅速动作的范围较长。
距离保护比电流保护复杂，投资多。
但由于上述优点，在电流保护不能满足技术要求的情况下应当采用距离保护。
本设计的保护配置主保护配置距离保护I段和距离保护U段构成距离保护的主保护。
(1)距离保护的I段图距离保护网络接线图瞬时动作，t］是保护本身的固有动作时间。
保护1的整定值应满足：Z setl Z AB考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差，引入可靠系数K rei ( —般取一，贝V(2-1)同理，保护2的I段整定值为：Z set2 K rel Z BC(2-2)如此整定后，保护的I段就只能保护线路全长的80%—85%这是一个严重的缺点。
为了切除本线路末端15%—20%范围以内的故障，就需要设置距离保护第U段。
⑵距离U段整定值的选择和限时电流速断相似，即应使其不超出下一条线路距离I 段的保护范围，同时带有高出一个t的时限，以保证选择性，例如在图1中，当保护2第I段末端短路时，保护1的测量阻抗为：Z m Z AB Z set2(2-3)引入可靠系数K rei( 一般取，则保护1的U段的整定阻抗为：Z set1 K rel(Z AB Z set2) 0.8Z AB (0.8 ~ 0.85)Z BC (24)后备保护配置为了作为相邻线路的保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，同时也作为距离I段与距离U段的后备保护，还应该装设距离保护第川段。
距离川段：整定值与过电流保护相似，其启动阻抗要按躲幵正常运行时的负荷阻抗来选择，动作时限还按照阶梯时限特性来选择，并使其比距离川段保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个t。
3 保护的配合及整定计算线路L1 距离保护的整定与校验线路L1 距离保护第I 段整定(1) 线路L1 的I 段的整定阻抗为Z set K rel L1Z1(3-1)II seKrel (L 1Z 1Krel K b.min乙 L B C ) (3-2)K b.min —线路L BC 对线路L1的最小分支系数，其求法如下图等效电路图-23124 16Z乙 9.6 24 '''b.minI0.286Iset800.8560 0.4 0.85 3.5 0.450 80 K sen3.33 1.25Z L 160 0.4ZLminZ 皿set Z Lmin皿ZLminU 1 min0.9 110 J ~190.53K 皿Krel1.15 K R1.2Krel KR KssIL max3 0.37IIIi92 一K ss1.5 Kset3.84 1.5ZL160 0.492.04II- _K2.09 1.2 Z setKrel L 2Z 1Z set L 2 Z 1 K0.8560 0.4 0.85 3.5 0.4 50 ZLminZ 皿setZLminZLminU2 minKrel K R KssIL maxZ=92.04 K ss1.5 Kset3.84 ZL2600.4Z 川set92.0480KsenZset80 3.33 1.25 L B CZ L 260 0.40.9 110190.53K 皿rel1.15 K R1.23 0.31.52.091.2 Z setKrel L 3Z 1Z $et L3 乙 K^ix 60 x式中 Z Set —距离I 段的整定阻抗；L i —被保护线路L1的长度；乙一被保护线路单位长度的阻抗；K rel —可靠系数；(2)动作时间t 10s (第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间)线路L1距离保护第U 段整定(1)与相邻线路L B C 距离保护I 段相配合，线路L1的U 段的整定阻抗为I24 16Z9.6I n relL1 0sL B t Imax B CK rel (L 2 Z 1b 。
C Z s ；ZL1Kb 。
max Z B C 24120CL B C Z netKrel Kb.min Z1 LB C)Kb.min LBUA?UI m Z D UD- 90oarg 90° 2ZKJ 3ZKJ Y Y 2「 U DT 1 JZ 2ZKJ 3ZKJ Y 1 Y 2 H JZ 路电力与牵引供电系统继电保护 [M].成都：西南交通大学出版社，2006.[2] 李俊年主编.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，1993. [3] 尹项根主着.电力系统继电保护原理与应用[M].武汉：华中科技大学出版 社，2004.[4] 都洪基主编.电力系统继电保护原理[M].南京：东南大学出版社，2007.t 10sL B C zset Krel (L 3Z 1 KZ 乙乙24 24 2424I 3—亠IZ Z316 12K b.minI■丄 Z s etI 3 0.4310.85 60 0.4 0.85 2.3 0.4 5053.6KsenZset53.6 40 0.43.35 1.25 L B CZLminK ssKsenZLminKrel KR Kss z”i setz IIIsetZL3 Kb。
max ZB CZ s e tZLminU1 min IL max0.9 110 ..3 0.3190.53K r e l1.15 K R1.21.5 K sen40 5.75 0.492.04 16 1 201.52.56 1.2U c U e 110I le I gmaxU g U g U NU g -9°o吨m Z AIm I m ZA UAIm ZBU BU g U N U g H0Z mUBZm Z m Z m ZB90OI m I m Z C U C⑸ 张保会主编.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2005.。