继电保护课程设计报告--距离保护
距离保护课程设计
距离保护课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解距离保护的概念，掌握距离保护的基本原理；2. 学会计算并应用距离保护的动作时间和整定值；3. 了解距离保护在实际电力系统中的应用和重要性。
技能目标：1. 能够运用距离保护原理解决实际电力系统故障问题；2. 掌握距离保护的整定方法，具备独立进行距离保护装置调试的能力；3. 能够分析电力系统故障数据，判断故障类型及距离。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力系统的责任感，增强安全意识；2. 激发学生探索电力系统保护领域的兴趣，培养创新精神；3. 培养学生的团队合作精神，提高沟通与协作能力。
课程性质：本课程为电力系统保护领域的专业课程，具有理论联系实际的特点。
学生特点：学生为高中年级，具备一定的电力系统基础知识，具有较强的学习能力和探究欲望。
教学要求：1. 注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 通过案例分析，培养学生的故障分析和解决能力；3. 强化学生的安全意识，提高他们在实际工作中的责任心。
二、教学内容1. 距离保护原理：介绍距离保护的概念、工作原理及动作特性；分析距离保护的动作方程及整定原则。
教材章节：第二章第三节“距离保护的原理与动作特性”2. 距离保护整定计算：讲解距离保护整定值的计算方法，包括动作时间、整定电流及整定阻抗等。
教材章节：第二章第四节“距离保护的整定计算”3. 距离保护装置：介绍距离保护装置的组成、功能及分类；分析各类距离保护装置的特点及适用范围。
教材章节：第二章第五节“距离保护装置及其分类”4. 距离保护应用实例：分析实际电力系统故障案例，探讨距离保护在实际应用中的效果及注意事项。
教材章节：第二章第六节“距离保护的应用实例”5. 距离保护调试与维护：讲解距离保护装置的调试方法、步骤及注意事项；介绍距离保护的日常维护及故障处理。
教材章节：第二章第七节“距离保护装置的调试与维护”教学内容安排与进度：第一课时：距离保护原理第二课时：距离保护整定计算第三课时：距离保护装置第四课时：距离保护应用实例第五课时：距离保护调试与维护三、教学方法针对本课程的内容特点和学生实际情况，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：在讲解距离保护的基本原理、整定计算方法及装置组成等理论性较强的内容时，采用讲授法进行教学。
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。
电力系统继电保护原理课程设计--110kV电网距离保护设计-精品
电力系统继电保护原理课程设计设计题目110kV电网距离保护设计指导教师院（系、部）电气与控制工程学院专业班级学号姓名日期2015年1月24日电力系统继电保护原理课程设计任务书一、设计题目110kV电网距离保护设计二、设计任务根据所提供的110kV系统接线图及原始参数，完成以下设计任务：1. 线路上各保护的运行方式；2. 相间距离保护的配置和整定；3. 接地距离保护的配置和整定；4. 系统中线路上发生各种短路时保护的动作情况。
三、设计计划本课程设计时间为一周，具体安排如下：第1天：查阅相关材料，熟悉设计任务第2天：线路上各保护的运行方式分析第3天：配置相间距离保护第4天：配置接地距离保护第5天：线路上发生各种短路时保护的动作情况分析第6天：整理设计说明书第7天：答辩四、设计要求1. 按照设计计划按时完成，设计成果包括：设计说明书一份2. 设计说明书凡有雷同者，均视为不合格，包括在答辩结束完成后被发现的情形3. 不参加答辩者，视为自愿放弃成绩指导教师：教研室主任：时间：2015年1月19日原始数据系统接线图如下图所示，发电机以发电机—变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。
参数如下：Eϕ = 115/3kV，X1.G1 = X2.G1 = X1.G2 = X2.G2 = 15Ω，X1.G3 = X2.G3 = X1.G4 = X2.G4 = 10Ω，X1.T1 ~ X1.T4 = 10Ω，X0.T1 ~ X0.T4 = 30Ω，X1.T5 = X1.T6 = 20Ω，X0.T5 = X0.T6 = 40Ω，L AB = 60km，L BC = 40km，线路阻抗z1 = z2 = 0.4Ω/km，z0 = 1.2Ω/km，I AB.L.max = I CB.L.max = 300A，K ss = 1.2，K re = 1.2，K I rel = 0.85，K II rel = 0.75，K III rel = 0.83负荷功率因数角为30︒，线路阻抗角均为75︒，变压器均装有快速差动保护。
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。
继电保护原理课程设计--距离保护
继电保护原理课程设计--距离保护
距离保护是电力系统中常用的继电保护方式之一，其原理是根据故障点到保护点的距离来判断故障的发生位置，从而实现对电力系统的保护。
距离保护的基本原理是利用电力系统故障时的电流和电压特性来判断故障的位置。
在电力系统正常运行时，电流和电压的相位差是恒定不变的，而当发生故障时，故障点处的电流和电压相位差会发生变化。
通过测量故障点到保护点的电流和电压，然后根据相位差的变化来判断故障的位置，从而实现保护的目的。
距离保护的设计主要包括以下几个步骤：
1. 确定保护区域：根据电力系统的结构和保护要求，确定需要进行距离保护的区域。
2. 选择距离保护装置：根据保护区域的特点和要求，选择合适的距离保护装置。
常用的距离保护装置有整流器距离保护装置、比率距离保护装置和阻抗距离保护装置等。
3. 设置保护参数：根据电力系统的特点和距离保护装置的技术要求，设置保护参数，包括距离定标值、延时时间和动作特性等。
4. 进行仿真分析：利用电力系统仿真软件，对距离保护进行仿真分析，检验保护参数的正确性和合理性。
5. 确定保护动作准则：根据仿真分析的结果和电力系统的要求，确定保护动作的准则，即根据测量的电流和电压值来判断故障的位置，并进行相应的保护动作。
6. 进行测试和调试：对设计好的距离保护装置进行测试和调试，确保其可靠性和稳定性。
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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继电保护课程设计报告一距离保护继电保护原理课程设计报告专业： ____________________班级： __________________姓名： ____________________学号： ____________________指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院201年月曰继电保护原理课程设计报告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：E® =115/(3 kV, X GI=15C1、X G2=10Q . X(；3=10Q,Li=L2=60kiiix L3=40km, LB.c=50km, Lc.D=30km, Li).E=20km,线路阻抗0.4Q/km, =K "= Kj^O.85, lB-C.max=300A> IC-D.max=200A^ Il)-E.inax=150A, KsS=X.5> Kre=1.2oBG1G2L3G3图1线路网络图试对线路LI、L2、L3进行距离保护的设计（说明：可让不同的学生做1、2、3、4、5、6、8、9处一至二处保护设计）。
1.2要完成的内容对保护3和保护5进行距离保护设计。
其中包括距离保护I段、II段和in段的整定计算，及设备选型。
2设计分析2.1设计步骤其中包括四个步，第一步:保护3和保护5的I段的整定计算及灵敏度校验; 第二步：保护3和保护5的II段的整定计算及灵敏度的校验；第三部：保护3和保护5的m段的整定计算及灵敏度的校验；第四步：继电保护设备的选择和原理的分析。
继电保护原理课程设计报告2. 2本设计的保护配置距离保护在作用上分为主保护和后备保护，主保护用于对线路进行保护主要作用的装置当线路故障时，主保护首先动作。
当主保护由于故障拒动时就需要后备保护对线路起保护作用，后备保护用于对线路起后备保障作用。
线路主保护有距离保护的I段和II段保护，线路的后备是距离保护m段保护。
后备保护又分为近后备保护和远后备保护。
2. 2.1主保护配置距离保护的主保护是距离保护I段和距离保护II段。
(1)距离保护I段保护距离保护的第I段是瞬时动作的，它只反映本线路的故障，下级线路出口发生故障时，应可靠不动作。
以保护3为例，其启动阻抗的整定值必须躲开本线路末端短路的测量阻抗来整定。
同时，在考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差后，需要引入可靠系数Kk (一般取0.8〜0.85)以满足要求。
如此整定后，距离I段就只能保护本线路全长的80%〜85%,无法保证保护线路全长，这是一个缺点。
为了切除本线路末端15%〜20%范围以内的故障，就需设置距离保护第II段。
(2)距离保护的II段保护距离段整定值的选择应使其不超出相邻下级保护I段的保护范围，同时带有高出一个的时限，以保证选择性。
考虑到可能引起误差，需引入可靠系数K；：。
距离I段与II段配合工作构成本线路的主保护。
2. 2. 2后备保护配置距离保护的后备保护是距离保护的ni段保护，其可作为近后备保护也可作为远后备保护。
距离保护的m段保护当作为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作时的后备保护时，即为远后备保护；当作为本线路I、u段的后备保护时，即为近后备保护。
其作用是保证线路保护的完整性，防止出现线路全长没有保护到的现象。
3等效电路的建立及阻抗的计算3.1等效电路的建立3.1.1保护3等效电路建立2继电保护原理课程设计报告1保护3等效电路建立及短路点选取如图2所示。
3继电保护原理课程设计报告4图2保护3等效电路3.1.2保护5等效电路建立及阻抗计算(1)保护5与保护3配合时等效电路建立如图3所示。
图3保护5与保护3配合时等效电路(2)保护5与保护8配合时等效电路建立如图4所示。
图4保护5与保护8配合时等效电路3. 2基本阻抗的计算阻抗计算公式为：Z=Lx Z1(1)其中：L 一一为线路长度(km)；z/一一为线路单位长度上的阻抗(Q/km)。
将线路Li 的参数带入(1),算得线路Li 的阻抗值为：Z LI =60X 0>4=24 (Q) 将线路L3的参数带入(1),算得线路L3的阻抗值为:Z L 3=40X 0.4= 16 (Q)将线路B ・C 的参数带入(1),算得线路B-C 的阻抗值为: CD E0 0 回 7/G继电保护原理课程设计报告15Z B ・C =50X 0.4=20 (Q) 将线路C ・D 的参数带入(1),算得线路C ・D 的阻抗值为:Zc-o=30x0.4= 12 (Q)将线路D-E 的参数带入(1),算得线路D-E 的阻抗值为:Z I )-E =20X 0.4=8 (Q)4保护的配合及整定计算4.1主保护的整定计算4.1.1 I 段的整定计算(1) I 段保护的阻抗整定公式为： 式中z ；—一距离I 段保护的整定阻抗(Q )；K 為一距离I 段保护的可靠系数； 乙一一被保护线路的正序阻抗(Q )。
将保护3的参数得带入(2)得：Z ：3 =0.85X20二 17.0 (Q)将保护5的参数得带入(2)得：Z ；ef 5=0. 85X16=13.6 (Q)将保护1的参数得带入(2)得：Z ； ] =0. 85 X 8=6. 8 (Q)将保护2的参数得带入(2)得：2*«.2=0. 85X12=10.2 (Q)将保护8的参数得带入(2)得：Z ： 8 =0.85X24=20. 4 (Q)(2) I 段保护的时间整定保护3的I 段保护动作时间为：t ；=0(s)。
保护5的I 段保护动作时间为：t ；=0(s)。
继电保护原理课程设计报告保护2的I段保护动作时间为：t；=0(s)。
6保护8的I 段保护动作时间为：1=0⑸。
4.1.2 II 段的整定计算(1) II 段保护的阻抗整定公式为:式中Z 打一一距离II 段保护的整定阻抗(Q)；K 打一距离n 段保护的可靠系数；Zi ——保护安装段的线路正序阻抗(Q)；K/,.min ------------- 最小分支系数；z 爲——相邻下级保护的I 段保护阻抗整定值。
1) 将保护3与保护2的参数得带入(3)得：Z ； 3=0・ 85 X (20+10. 2) =25. 67 (Q)2) 保护5的II 段保护分为两种情况。
① 保护5与保护3配合时的II 段保护等效图如图3所示。
Kb= £1 =( X G \ / /X&2 ) + Z D + X G 2 +Z[3 —人-f )+Z “将保护5与保护3的相应参数带入(3)得：Z ；*15 =0. 85 X (16+1. 867X17. 0) =40. 59 (Q)②保护5与保护8配合时的II 段保护等效如图4所示。
将保护5与保护8的相应参数带入(3)得：Z ；*, 5 =0. 85 X (16+20. 4) =30. 94 (Q)取以上两个计算值中较小者为保护5的II 段整定值，即取Z 爲=30. 94 (Q)。
3) 保护2与保护1的参数带入⑶得：Z ； 2=0. 85 X (12+6. 8)=15. 98 (Q)(2) II 段保护的时间整定保护3的I 段保护的动作时间为：£—；+△/ =0.5 (s)<>保护5的I 段保护的动作时间为：(； = (； + △/ =0.5 (s)或 = l + 4 =0.5 (s)取其中较长者，即t 冷0.5(s)。
6 + 24 + 16 + 10 =1.867(3)II段保护的灵敏度校验II段保护的灵敏度校验依据为:Ksen=—^>1.25式中Ksen——灵敏系数;Z打一一距离II段的整定阻抗;ZL——被保护线路阻抗。
将保护3的相应参数带入(4)得：25.67 …Ksen.3= ----- =1.28>1.2520将保护3的相应参数带入(4)得：30 94Ksen.5=^—=1.934>1.2516所以保护3和保护5的II段保护整定值均满足要求。
4. 2后备保护的整定计算4. 2.1整定动作值(1)按与相邻下级线路距离保护II段配合时，m段的整定阻抗为：式中K期一一护in段的可靠系数；Z L一一阻抗测量元件返回系数；心丽一一最小分支系数；Z爲一一相邻下级保护的n段保护阻抗整定值。
1)将保护3和保护1的对应参数带入(5)得：Z：； =0.85x(20+15.98)=30.58 (Q)2)将保护5和保护3的对应参数带入(5)得：ylll曲=0.85 X (16+1.867 X 25.67)=54.34 (Q)(2)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小时，负荷阻抗最小，其值为:… Usn _ (0.9~ 0.95)"£L・min= ---- = ---------------------1 L.max I L.max式中t/Lnun——正常运行母线电压的最低值；I L.max " -一被保护线路最大负荷电流；U ・\——母线额定线电压。
考虑到电动机自启动的情况下，保护in 段必须立即返回的要求，则整定值为:式中K rd ——可靠系数；心一一电动机自启动系数；K re 一一阻抗测量元件的返回系数。
将保护3的参数带入(6)、(7)得：取其中较小者作为距离保护m 段的整定阻抗。
保护3的皿段的整定阻抗Z^L3 =30.58 (Q)。
保护5的m 段的整定阻抗Z ：严54.34 (Q)o 4. 2. 2动作时间(1) 保护3的m 段保，护动作时间：r]H =/!!+Ar=l (s)(2) 保护4的m 段后备保护动作时间：* =屮 + & =2 (s)或 * =£+△/=] (s)取其中较大者作为距离保护in 段的整定时间，所以r!!,=i (s),習“⑸。
4. 2. 3灵敏度校验(1)保护3的DI 段保护灵敏度校验。
1) 作为近后备时，按本线路末端短路校验，计算式为：7 HI Ksen(l)=^>1.5(8) 将保护3的参数带入(8)得：30.58 Ksen(l)= ------------- =1・53>1・520 满足要求。
2) 作为远后备时，按相邻设备末端短路校验，计算式为：O.9xllO/>/3xlO 3300 =190.53 (Q)z 曙=Ksen(2)= 7 ------- / 心 ―——>1.2 乙,+ ^b.nw^next 将保护3的参数带入(9)得：30.58Ksen(2^= ------------- =0.96<1.2 20 + 12所以不满足要求，保护2需要加近后备保护。
(2)保护5的皿段保护灵敏度校验。
1)作为近后备时，按本线路末端短路校验。
将保护5的参数带入(8)得：54 34s 尸盘亠。