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1、华北理工大学轻工学院Qing Gong College North China University of Science and Technology毕业设计说明书设计题目：110kv输电线路继电保护系统设计 学生姓名：学 号:专 业：电气工程及其自动化班 级：17级电气工程及其自动化6班所属学院：电气信息学院指导教师：（副教授）2021 年5 月4 日摘 要摘 要随着经济社会的飞速发展以及科学技术水平的不断攀升，整个国际市场中的电力系统有着不可估量的价值。与此同时，电力系统的广泛使用不得不引起了广大工业企业内部人员对其继电保护方面的改善与优化，尤其是计算机技术、通信技术与电子技术等的技术创
2、新给予整个继电保护系统的研究赋予新的生命力。纵观整个科研市场的实际情况以及现实需求，大可相信在以后的社会生活中，网络化、计算化、估测、保护、智能化、数据化必定为整个继电保护系统的发展方向奠定基础。整篇课题将继电保护系统装置作为研究的核心内容，将110kV的输电线作为主要的研究对象，主要采取以下几个步骤：首先，开篇并对该研究对象进行了较为全面地概述；其次，对输电线路故障与保护配置进行分析，从故障引起的原因到危害再到解决办法，分析输电线路保护主要形式，分为电流保护、电压保护、距离保护、差动保护，运用差动保护使电流在过程中加大电流差；再对短路电流计算及运行方式进行分析，短路电流计算的最大最小运行方式
3、在本设计中通过等效电路图体现出来；再者对输电线路的保护纵联差动保护进行分析，输电线路最终的保护程度是纵联差动保护，通过计算纵联差动保护的整定计算来加强；同时，对110KV输电线路的后备保护距离保护进行分析，运用三段保护，分为相间距离保护和接地距离保护。最后，是对线路等设备型号的确定，当其运用相应的公式计算时，其选择的相应对象都为情形恶劣并且其电流为最大值的背景下造成，简而言之，尽可能的充分发挥其各自优势，将工作效率发挥到最大化，从而更好的保护系统装置，保证其简单可靠。关键词 继电保护；短路电流；整定计算；距离保护IIAbstractAbstract With the rapid develop
4、ment of economy and society and the rising level of science and technology, the power system in the whole international market has inestimable value. At the same time, the extensive use of power system has to cause the improvement and optimization of relay protection and optimize their relay protect
5、ion, especially the technological innovation of computer technology, communication technology and electronic technology to give new vitality to the research of the whole relay protection system. Looking at the actual situation of the whole research market and the actual demand, it is believed that i
6、n the future social life, networking, computation, estimation, protection, intelligence and data will certainly lay the foundation for the development direction of the whole relay protection system. As the core of the research, the 110 KV transmission line is taken as the main research object, and t
7、he following steps are taken: Firstly, the research object is summarized at the beginning; Secondly, the fault and protection configuration of transmission line are analyzed, from the cause of the fault to the harm to the solution, and the main forms of transmission line protection are analyzed, whi
8、ch are divided into current protection, voltage protection, distance protection, differential protection, and differential protection;Then the calculation and operation mode of short circuit current are analyzed, the maximum and minimum operation mode of short circuit current calculation is reflecte
9、d by equivalent circuit diagram in this design; At the same time, the backup protection distance protection of 110 KV transmission lines is analyzed, and three sections of protection are used, which are divided into interphase distance protection and grounding distance protection. Finally, it is to
10、determine the type of transformer, line and other equipment, when it uses the corresponding formula calculation, the corresponding object of its selection is caused by the background of bad situation and its current is the maximum value. In short, to maximize their respective advantages, to maximize
11、 the efficiency of work, so as to better protect the system device, to ensure its simplicity and reliability.Keywords Relay protection; Short circuit current; Setting calculation; Distance protection目 录目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论- 1 -1.1 选题背景- 1 -1.1.1 作用- 1 -1.1.2 基本任务- 1 -1.1.3 基本要求- 2 -1.1.4 设计原则- 4
12、-1.1.5 继电保护装置的构成- 5 -1.2 输电线路保护的现状及发展- 5 -1.3 毕设主要内容- 6 -第2章 输电线路故障分析与保护配置- 7 -2.1故障分析- 7 -2.1.1输电线路常见故障- 7 -2.1.2故障状态及其危害- 8 -2.1.3 短路简介及类别- 9 -2.2输电线路保护主要形式- 10 -2.2.1电流保护- 10 -2.2.2电压保护- 10 -2.2.3距离保护- 10 -2.2.4差动保护- 10 -第3章 短路电流计算及运行方式确定- 12 -3.1 短路电流计算原则- 12 -3.3 最大运行方式- 13 -3.4 最小运行方式- 14 -第4章
13、 输电线路的主保护纵联差动保护- 16 -4.1 纵联电流差动保护原理- 16 -4.1.1纵联电流差动保护的工作原理- 16 -4.1.2纵联电流差动保护特性分析- 18 -4.2纵联差动保护整定计算- 19 -4.2.1 AC段线路纵联差动保护- 19 -4.2.2 BC段线路纵联差动保护- 19 -4.2.3 AB段线路纵联差动保护- 20 -第5章 输电线路的后备保护距离保护- 21 -5.1 距离保护的基本原理和构成- 21 -5.1.1 距离保护的基本原理- 21 -5.1.2 距离保护的构成- 22 -5.2 距离保护的三段式配置方式- 23 -5.2.1 距离I段距离保护- 2
14、3 -5.2.2 距离段距离保护- 23 -5.2.3 距离III段距离保护- 23 -5.3 三段式距离保护整定计算- 24 -5.3.1 QF6的距离保护- 25 -5.3.2QF4的距离保护- 25 -5.3.3QF2的距离保护- 26 -第6章 输电线路型号的确定- 28 -6.1 输电线路参数的计算与选择- 28 -结 论- 30 -参考文献- 31 -致 谢- 32 -IV第1章 绪论第1章 绪论1.1 选题背景 通常许多线路分布在室外环境中，而这些都是架空线路。当这些元件正常工作时，可能会发生某些事故并导致电路故障1。因此必须提高警惕，以确保正常运行。有必要进行充分的检测和保护，
15、尤其是在常规维护设备下达到尽可能高的水平。经过社会研究表明，高压电缆进入系统进入继电保护系统具有各种故障的潜在风险，这在一定程度上直接阻碍了继电保护系统的工作过程。简而言之，对于整个课题的主要研究目标，最重要的环节是控制继电保护系统的质量和安全性，如果运用到部分的高压电不能够正常进行时，将其有效的合理进行操作。为了实现保护，并且只有这种操作才能达到安全保障效果，报警系统才能更加灵敏。1.1.1基本任务为了保证电力系统的安全、稳定的运行，首先需要做好的就是电力系统中继电器装置的安全保护，一旦电力系统发生运行故障问题，继电器装置就能够尽快查找出故障原因，并缩小出现故障的范围，同时还会向工作人员发出
16、报警信号，以便工作人员快速解决问题3。在二十一世纪，想要维持电力系统的安全运行管理，需要对继电器装置进行相关保护管理，才能够降低电力系统出现故障的概率，如下所示：（1） 电力系统中的继电装置可以快速找寻出出现故障的组件，并有选择的切除故障组件，保证了电力系统的安全运行。（2）电力系统中的继电装置可以根据相关设备规格或者设备承载力来发出警报，一旦发现部分元器件出现异常问题，会及时发出警报，保证在整个电力系统当中的相关负载程度减弱。（3）在店里系统当中势必会安装一些有效的电气装置，而这些电气装置必须要能够保证在正常运行过程当中加强安全作用。提高警醒装置，并且保证在一部分用电需求时能够达到相应的解决
17、。在条件允许时，可以采取预先设定的措施。单侧电源环形网络如图1.1所示图1.1 单侧电源环形网络1.1.2 基本要求为了提高继电保护系统在能源系统中的安全性，必须严格遵守继电保护系统的四项技术要求: (1)选择性: 也就是说，保护装置在断电时只去除故障元件，代替故障元件正常运行，并使断电区域的性能最小化。图1.2 电力网络图在上图1.2所示的网络中，如果D1短路，则应通过最近的保护1和保护2的动作绕过D1，直到故障点，从而移除故障线路，并将故障程度降至最低。我们说，保护1，此时的2-作用是一种选择性作用，即满足选择性的要求。类似地，当D2是闭合短路时，它有选择地保护5和6动作不受5和6 qf和
18、6 qf的影响。当D3关闭时，6QF拒绝移动，保护5跳过5QF修复漏洞，停电时间延长。但是，如果保护5没有触发，则故障线路不能中断。因此，此时保护措施5是选择性的，保护5只是保护6的保护（保护是主保护或开关，其操作被相邻的电源或线路保护拒绝以实现保护）。如果保护6和6QF在释放过程中工作正常，且保护效果5qf5qf分离，则保护效果5不是选择性的，大多数人称之为跳跃解决方案。（2） 快速动作：指快速消除错误的保护性能。纠正错误的时间包括继电保护动作的时间和启动电源开关的时间。高速保护: 多个频率循环，危机保护: 总纠错时间为三十毫秒或以下的保护装置和电源开关的总使用寿命。 快速保护操作时间为零点
19、零六秒到零点一二秒，最快的是零点零一秒到零点零四秒，电源开关操作时间为零点零六秒到零点一五秒，最快的是零点零二到零点零六秒，如果系统出现故障，还有可能导致一些部分误差存在，尽可能的要减少甚至是磨灭，这些故障必须要能够保证在整个状态运行过程当中能够达到一定的均衡性，平稳性。保证用户在通过一些低电压操作时间尽可能的缩短，减少对误差元件的损坏，减少误差，避免误差的进一步扩大。（3） 灵敏度：灵敏度是指保护对特定保护区域内的错误作出响应的能力。无论短路的位置和类型如何，满足灵敏度要求的保护装置应对区域内的错误作出敏感反应。灵敏度通常用灵敏度系数来衡量。各继电保护装置应在规定的保护间隔内对短路故障具有一
20、定的灵敏度，以确保在短路计算中考虑故障后，试验设定保护动作值等。能在最不利的保护条件下可靠工作。计算保护灵敏度系数时，表1-1可考虑以下原则：表1-1 保护原则在可能的运行方式下，选择最不利于保护动作的运行方式；在所保护的短路类型中，选择最不利于保护动作的短路类型；在保护区内选择最不利于保护动作的那点作为灵敏度校验点。可靠性是指发生了属于它该动作的故障，它能可靠动作，即不发生拒绝动作（拒动）；而在不该动作时，它能可靠不动，即不发生错误动作（简称误动）。简单说就是该动则动，不该动则不动。1.1.3 继电保护装置的构成电力系统的继电保护装置是由信号、测量部分、逻辑部分、执行部分、输出信号等内容组成
21、，如图1.3所示。输出信号执行部分逻辑部分信号测量部分整定值图1.3 继电保护装置构成部分在这之中，整个保护装备的每一顺序当中需要进行合理的探测，加强其每一个部分输入电量的具体标准。以及信号纸的大小和最终的确定点故障和保护危险因素都能够具体的确定加强整个距离方向的描述。通过整个逻辑部分的相关测量标准以及测量的顺序、长度和具体输出的某些内容以及自身的形态等等内容来确定整个断路器的工作状态，是否处于发出或者绊倒。如果确定保护装置是按照顺序逻辑关系来实现运行管理的，那么可以直接通过继电保护装置发出的信号来传递相关命令。而继电保护装置的执行部分可以通过逻辑部分发送的信号来执行相关命令操作。一旦检测到系
22、统故障，那么执行部分就会直接驱动断路器，使得电力系统出现调跳闸现象。一旦系统运行过程中，出现异常情况，就会自动发出警报信号；反之，系统运行过程中没有异常，则不产生动作信号5。1.2 输电线路保护的发展状况随着科学技术的进步，输电线路继电保护技术也变得越来越成熟。在过去的50年中，我国输电线路的继电保护主要经历了四个发展阶段：1960年代中期至后期，整流型距离保护在电网中的使用不断增长，为快速发展奠定了坚实的基础。从1970年代中期到后期，晶体管型保护开始在电力系统中得到推广。在1980年代后期，集成电路变得更加完善。基于集成电路代表了一个相应的整体系统。自1990年代以来输电线路继电保护已经全
23、面发展，进入了微机自动化、数字化和网络保护的时代。回顾我国输电线路继电保护发展的历史，从模拟式到数字化，从电磁式保护装置到微机集成智能化信息化装置经历了四个发展阶段。1.3 本文主要内容在110KV输电线路设计过程中必须考虑到现实中的实际情况。（1）分析110kV能否在正常运行中起到一定的阻断作用，防止不必要的危险事故发生。 （2）有必要充分考虑电气系统在所有正常工作条件下的运行中将完成什么样的过程。 （3）应考虑到整体保护系统的相关距离通过哪些组件组成，以及实现方式和适用的相关范围。 （4）选择一条输电线路，并且知道其继电保护是怎样的。- 18 -第2章 输电线路故障分析与保护配置第2章 输
24、电线路故障分析与保护配置我国大部分架空线路就是分布在露天状态下的。因此在整个加工线路当中受到了一部分的环境影响以及部分的自然天气影响，需要根据之前的相关实践经验以及操作方案来合力完成。在整个运行过程当中不可能一帆风顺，肯定会存在一些或多或少的问题，经过相关整理分析可知，这些问题为大部分断层问题，究其根本原因在于气候条件引起的温度变化。也正因为如此，为了能够在此背景的影响下还能够更好的保证继电保护系统的正常运作，那所谓的定期维护与周期性检测工作更加不容忽视。鉴于此，大可总结得出：提前维护，定期检查，尽最大限度的做好防控工作，善于发现问题，规避问题，从而更好的解决问题。另外，在日常生活中大可将制约
25、继电保护系统内部线路正常工作的行为称之为故障。2.1故障分析2.1.1输电线路常见故障1.雷击从自然气候和环境的角度来看，雷电事故肯定会发生，主要是由于雷电活动各个区域的周期性变化。该国广泛分布在丘陵盆地或山区，经常发生雷暴，这将增加雷击的可能性和输电线路雷击的可能性。就地理环境而言，该国大多数地区的电阻率都较高，这是因为两极的电阻较大，这会导致线路跳闸。由于天气因素，中国许多山区的输电线路经常暴露大面积的导体电弧，这大大增加了雷击的可能性也增加了跳闸的可能性。2.覆冰覆冰问题可能直接导致倒塔和导线误动。覆冰会导致倒塔上的压力高于最大承载能力。这时电线杆倒塔或变形，因为它无法承受实际压力，这会
26、导致电气设备发生不必要的故障。 覆冰还会引起重力，导致电线杆严重变形。如果人为振动或温度升高会导致结冰脱落，则电线的弹性会逐渐变成电线的动能，这会导致电线跳动，从而使杆和电线严重摇晃并导致电线误动现象。 随着电线上的结冰量的不断增加，下垂和张力的变化也增加了，输电线路上的落冰也会引起更大范围的误动，从而导致严重的线路故障。3.风偏放电大部分输电线路中处于大风区域，在大风影响下输电线路会出现偏转或偏移，此外，在逐渐降低空气间隙和提高局部场强的时候，会促使电线杆和金具尖端出现局部高场强的现象，以至于导致输电线路十分容易出现放电问题。一般来说，在角铁边缘、脚钉、防震锤等位置容易出现风偏放电。4.污闪
27、输电线路绝缘子要求在大气过电压、内部过电压和长期运行电压下均能可靠的运行。但沉积在绝缘子表面上的污秽在雾、露、毛毛雨、融冰、融雪等气象条件的作用下，将使绝缘子的电气强度大大降低，从而使得输电线路在运行电压下发生污秽闪络事故。 5.外力违章施工作业。表现在一些单位和个人置电力设施安全不顾，在电力设施保护区内盲目施工，有的挖断电缆，有的撞断杆塔，有的高空抛物，有的围塘挖堰，在线下钓鱼等，导致线路跳闸。盗窃、破坏电力设施，危及电网安全。房障、树障、交叉跨越公路危害电网安全，清除步履艰难。一些单位和个人违反电力法律、法规，擅自在电力线路保护区内违章建房、种树、修路、挖堰，严重威胁着供电安全。输电线路下
28、焚烧农作物、山林失火及漂浮物(如放风筝、气球、白色垃圾)，导致线路跳闸。6.其他故障除了以上外还有洪水暴雨、本体缺陷等故障。雷雨季节、季节洪水冲刷杆塔基础，从而引起基础边坡塌方、塔基裂缝、沉降或是更严重的倒杆倒塔故障。由于线路如工艺问题、电气距离问题、材料质量等本体缺陷原因，在长时间受微风振动、气温变化的影响下也会造成线路故障。2.1.2故障状态及其危害凡造成电力系统运行不正常的任何连接或情况均称为电力系统的故障。短路故障可分为单相接地短路(简称单相短路)、两相短路、两相接地短路、三相短路。两相短路和两相接地短路是两类不同性质的短路故障，前者无短路电流流入地中，而后者有。三相短路时三相回路依旧
29、是对称的，故称为对称短路;其他几种短路均使三相回路不对称，因此称为不对称短路。短路故障一旦发生， 往往造成十分严重的后果，主要有:（1）电流急剧增大。短路时的电流要比正常工作电流大得多，严重时可达正常电流的十几倍。大型发电机出线端三相短路电流可达几万甚至十几万安培。这样大的电流将产生巨大的冲击力，使电气设备变形或损坏，同时会大量发热使设备过热而损坏。有时短路点产生的电弧可能直接烧坏设备。(2) 电压大幅度下降。三相短路时，短路点的电压为零,短路点附近的电压也明显下降，这将导致用电设备无法正常工作，例如异步电动机转速下降，甚至停转。(3)可能使电力系统运行的稳定性遭到破坏。电力系统发生短路后，发
30、电机输出的电磁功率减少，而原动机输入的机械功率来不及相应减少，从而出现不平衡功率，这将导致发电机转子加速。有的发电机加速快，有的发电机加速慢，从而使得发电机相互间的角度差越来越大，这就可能弓|起并列运行的发电机失去同步，破坏系统的稳定性，引起大片地区停电。(4)不对称短路时系统中将流过不平衡电流，会在邻近平行的通讯线路中感应出很高的电势和很大的电流，对通讯产生干扰，也可能对设备和人身造成危险。在以上后果中，最严重的是电力系统并列运行稳定性的破坏，被喻为国民经济的灾难，其次是电流的急剧增大。2.1.3 短路简介及类别电力系统的短路就是在回路中因为电阻降低而引起电流异常增大的一种现象。电力系统在运
31、行中，相与相之间或相与地(或中性线)之间发生非正常连接(即短路)时而流过非常大的电流。短路分为很多种情况，有单相接地短路，两相短路，两相短路接地, 三相短路等。相线俗称火线，三相就是三个火线，他们电压相等，频率相当，但是相序(时间)不同。如图2.1所示。 单相接地短路 两相短路 两相接地短路 三相短路图2.1 常见短路故障（1）单相接地短路。单相接地短路是指三相交流供电系统中一根相线与大地成等电位状态了，也就是该相线的电位与大地的电位相等，都是“零”，非故障两相电压接近正常电压，负荷电流接接近正常，故非故障相工作状态与正常负荷状态相差不大。概率最高，三相电压和为0，电流和为0。（2）两相短路。
32、两相短路任意两相导线，直接金属性连接或经过小阻抗连接在一起。非故障相电流为0，故障两相电压相同，电流大小相等方向相反。（3）两相短路接地。两相短路接地是指三相交流供电系统中两根相线与大地成等电位状态了，此时故障点处两接地相的电压都为零，非故障相电流为0。（4）三相短路。三相对称短路是指三相全部短路，三相对称性短路时，故障点处的各相电压相等，且在三相系统对称时均都为零。此种短路情况最为严重，对电力系统的损害极大。2.2输电线路保护主要形式2.2.1电流保护过电流保护就是当电流超过预定峰值时，使保护装置动作的一种保护方式。假定在线路上发生三相短路，从电源到短路点之间将流过很大的短路电流。当流过被保
33、护原件中的电流超过预先整定的某个数值时，保护装置启动，并用时限保证动作的选择性，使断路器跳闸或给出报警信号。2.2.2电压保护电压保护以保护装置安装处的被测电压为作用量的继电保护方式。利用电压的过低或过高所构成的继电保护，分别称为低电压保护和过电压保护。低电压保护又称失压保护和欠电压保护。电源电压消失或低于某一数值时，能自动断开电路的一种保护措施。其功能是避免电压恢复时，设备突然启动而造成事故; 同时避免因在低电压下勉强运行而遭损坏。过电压指峰值大于正常运行下最大稳态电压的相应峰值的任何电压。故障电压超过保护整定值时，发出跳闸命令或过电压信号。2.2.3距离保护该装置的主要元件为距离（阻抗）继
34、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。2.2.4差动保护纵联差动保护装置由变压器两侧的电流互感器和继电器等组成，两个电流互感器串联形成环路，电流继电器并接在环路上。因此，电流继电器的电流等于两侧电流互感器二次侧电流之差。在正常情况下，两侧电流互感器二次侧电流大小相等，相位相同，因此流经继电器的差电流为零，但如果在保护区内发生短路故障，流经继电器的差电流不再为零，因此继电器将动作，使断路器
35、跳闸，从而起到保护作用。第3章 短路电流计算及运行方式确定第3章 短路电流计算及运行方式确定3.1 短路电流计算原则在内部的相关原始数据计算过程当中，加强整个参考电路的一部分数值，而这不会手指被称作为电抗标幺值。在计算过程当中加强整个电路的相关运算方法，并且加强一部分的数值运算过程，在这一部分当中加强每一部分的短路电流，而且在最后过程当中还应该加强一定的保护性能防止其受到损害。而且在找到一些数值具体标准时，可以通过保护程度的具体数值确定程度下进行最终一步的确定，加强整个电流的保护设备装置。以及相关的测试方案。3.2 电力网络元件参数计算计算电力网络元件的基准电抗标幺值。选取： 发电机的基准电抗
36、标幺值： 变压器的基准电抗标幺值： 线路的基准电抗标幺值: 3.3 最大运行方式最大运行方式的等效电路如图3.1所示：图3.1 最大运行方式等效电路图 将环形网络在A点打开变换为开式网络则等效电路图如3.2所示：图3.2 开式网络等效图在最大运行方式下各点的基准电抗为：计算电抗值为： 3.4 最小运行方式最小运行方式的等效电路如图3.3所示：图3.3 最小运行方式等效电路图 将环形网络在A点打开变换为开式网络则等效电路图如3.4所示：图3.4 开式网络等效图 在最小运行方式下各点的基准电抗为：计算电抗值为： 最大运行方式下各点计算电抗和短路电流标幺值如表3-1所示：表3-1 最大运行方式下电网
37、各点短路电流数据ABCA计算电抗1.7320.9580.53090.264I00.951.081.924.15I0/KA0.8360.951.693.652在最小运行方式下的各点计算电抗和短路电流标幺值如表3-2所示：表3-2 最小运行方式下电网各点短路电流数据ABCA计算电抗1.3341.1160.6920.4251I00.750.91.482.55I0/KA0.660.7921.32.244第4章 输电线路的主保护纵联差动保护第4章 输电线路的主保护纵联差动保护电流保护、距离保护仅利用被保护元件( 如线路)一侧的电气量构成保护判据，这类保护不可能快速区分本线未端和对侧母线(或相邻线始端)故
38、障，因而只能采用阶段式的配合关系实现故障元件的选择性切除。这样导致线路末端故障需要II段延时切除，这在220kV及以上电压等级的电力系统中难于满足系统稳定性对快速切除故障的要求。研究和实践表明，利用线路两侧的电气量可以快速、可靠地区分本线路内部任意点短路与外部短路，达到有选择、快速地切除全线路任意点短路的目的。为此需要将线路侧电气量信息传到另一侧去安装于线路两侧的保护对两侧的电气量同时比较、联合工作，也就是说在线路两侧之间发生纵向的联系，以这种方式构成的保护称之为输电线路的纵联保护。按照保护动作原理，纵联保护可以分为两类。(1)方向比较式纵联保护。两侧保护装置将本侧的功率方向、测量阻抗是否在向
39、、区段内的判别结果传送到对侧，每侧保护装置根据两侧的判别结果，区分是区内故障还是区外故障。这类保护在通道中传送的是逻辑信号，而不是电气量本身，传送的信息量较少，但对信息可靠性要求很高。按照保护判别方向所用的原理可将方向比较式纵联保护分为方向纵联保护和距离纵联保护。(2)纵联电流差动保护。这类保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的波形和相位比较的结果区分是区内故障还是区外故障。可见这类保护在每侧都直接比较两侧的电气量，称为纵联电流差动保护。对于传送电流波形的纵联电流差动保护，由于信息传输量大，并且要求两侧信息同步采集，因而对通信通道有较高的要求。4.
40、1 纵联电流差动保护原理4.1.1纵联电流差动保护的工作原理电流差动保护原理建立在基尔霍夫电流定律的基础之上，具有良好的选择性，能灵敏、快速地切除保护区内的故障，被广泛地应用在能够方便地取得被保护元件两端电流的发电机保护、变压器保护、大型电动机保护中。输电线路的纵联电流差动保护是该原理应用的一个特例。以图4.1所示线路为例简要说明纵联电流差动保护的基本原理。图4.1 电流纵联差动保护区内、外短路示意图当线路MN正常运行以及被保护线路外部(如k2点)短路时，按规定的电流正方向看，M侧电流为正，N侧电流为负，两侧电流大小相等、方向相反，即。当线路内部短路(如k1点)时，流经输电线两侧的故障电流均为
41、正方向，且 (为kl点短路电流)。利用被保护元件两侧电流和在区内短路与区外短路时一个是短路点电流很大、一个几乎 为零的差异，构成电流差动保护;利用被保护元件两侧在区内短路时几乎同相、区外短路几乎反相的特点，比较两侧电流的相位，可以构成电流相位差动保护。在实际应用中，输电线路两侧装设特性和变比都相同的电流互感器(TA), 电流互感器的极性和连接方式如图4.1 (a)所示，即当电流互感器的一次侧同名端都接母线侧，二次侧同名端并联。图中KD为差动电流测量元件(差动继电器)。流过差动继电器的电流是电流互感器的二次侧电流之和，由于两个电流互感器总是具有励磁电流，且励磁特性不会完全相同，所以在正常运行及外
42、部故障时，流过差动继电器的电流不等于零，此电流称为不平衡电流。考虑励磁电流的影响，二次侧电流的数值应为 ； （4-1）式中 分别为两个电流互感器的励磁电流； 分别为两个电流互感器次电流；两电流互感器的额定变比。在正常运行及区外故障时，因此流过差动继电器的电流即不平衡电流为 （4.2）继电器正确动作时的差动电流，应躲过正常运行及外部故障时的不平衡电流，即（4-3）在工程上不平衡电流的稳态值采用电流互感器的10%的误差曲线按下式计算 （4-4）式中 电流互感器的同型系数，当两侧电流互感器的型号、容量均相同时取0.5，不同时取1；非周期分量系数；外部短路时穿过两个电流互感器的短路电流。4.1.2纵联
43、电流差动保护特性分析以下主要讨论输电线路纵联电流差动保护常用不带制动作用的动作判据，分析如下。不带制动特性的差动继电器特性。其动作方程为（4-5）式中 流人差动继电器的电流；差动继电器的动作电流整定值。值通常按以下两个条件来选取：（1）躲过外部短路时的最大不平衡电流，即（4-6）式中可靠系数，取1.21.3；非周期分量系数，当差动回路采用速饱和变流器时，为1；当差动回路是用串联电阻降低不平衡电流时，为1.52；电流互感器的10%误差系数；同型系数，在两侧电流互感器同型号时取0.5，不同型号时取1；外部短路时流过电流互感器的最大短路电流(二次值)。（2）躲过最大负荷电流。考虑正常运行时一侧电流互
44、感器二次断线时差动继电器在流过线路的最大负荷电流时保护不动作，即（4-7）式中 可靠系数，取1.21.3；线路正常运行时的最大负荷电流的二次值。取以上两个整定值中较大的一个作为差动继电器的整定值。保护应满足线路在单侧电源运行发生内部短路时有足够的灵敏度，即（4-8）式中 单侧最小电源作用且被保护线路末端短路时，流过保护的最小短路电流。4.2纵联差动保护整定计算根据110 kV输电线路的具体运行计算方法，有必要增强自身的相关满意度，改善整条线路的相对运动性均衡性，确保整个纵联差动保护自身的使用方法，并且将整个线路的描述方案作为一个主要的保护程度而存在。4.2.1 AC段线路纵联差动保护（1）AC
45、段：按躲过保护区外短路时的最大不平衡电流整定：（2）按躲过保护线路最大负荷电流整定：所以动作电流：最小灵敏度检验：合格4.2.2 BC段线路纵联差动保护（1）BC段: 按躲过保护区外短路时的最大不平衡电流整定：（3） 按躲过保护线路最大负荷电流整定：所以动作电流：最小灵敏度检验：不合格4.2.3 AB段线路纵联差动保护（1）AB段：按躲过保护区外短路时的最大不平衡电流整定（2） 按躲过保护线路最大负荷电流整定：所以动作电流：最小灵敏度检验：合格第5章 输电线路的后备保护距离保护第5章 输电线路的后备保护距离保护5.1 距离保护的基本原理和构成5.1.1 距离保护的基本原理在具体采用相关的操作性
46、能是主要加强一部分的操作。而对于电流电压的相关特点来讲，大多数所呈现的相关方法为比较简单以及均衡的，是具备着一定的经济效益。在很多电网当中所采用的相关距离保护都能够运用到相关范围当中，得到了大家的适用。对于部分的缺点来讲并不是很突出的，能够让更多的人去认可它，加强其自身的相关使用性能，并且满足各种人的相关需求方案，提高自身的整体使用效能，加强整体的优化效果。保证这个优化电路的自身相关创新性。进一步加强距离保护的相关使用状态，如果在电路运行过程当中发现任何的短路以及相关的不正常工作，尽可能地计算出两者的具体数值。在长期更新状态下，保证在整个计算过程当中的故障点与相关的保护安装点的距离所呈现出一定的具体标准。需要将其进行合理的参考以及探索检验。图5.1 距离保护作用原理根据上面的距离保护作用原理图可以充分看出每一部分都是通过具体的数值以及相关原理进行合理操作的，没有任何的。随意性都是比较固定的。它的阻抗是由一个比值表示，其实就是被保护线路最开始端的测量电压和测量电流的比值，也叫做测量阻抗。当输电线路正常工作的时候，它的测量阻抗，也叫做负荷阻抗，它是因为额定