做繼電保護開題報告

一、文獻綜述

35kV變電站主要用於大城市中大工業企業內部及農村網絡，具有極其重要的作用，它的安全穩定運行直接影響着其下一級變電站與所掛大型用户的正常工作。

變電站的基本設計方法主要通過以下三個步驟：①瞭解所設計變電站的基本情況，分析其在系統中的地位與作用。②正確選擇變電站的控制方式，對35kV變電站宜採用無人值班形式。③通過電氣主接線圖正確選擇電氣設備。④對目標變電站繼電保護和自動裝置的規劃、選擇及校驗。⑤繪製二次側的繼電保護原理圖。

繼電保護及自動裝置屬於二次部分，它對電力系統的安全穩定運行起着至關重要的作用。

繼電保護整定的基本任務就是要對各種繼電保護給出整定值，而對電力系統中的全部繼電保護來説，則需要編出一個整定方案。整定方案通常可按電力系統的電壓等級或者設備來編制，並且還可按繼電保護的功能劃分小方案分別進行。例如：35kV變電站繼電保護可分為：相間短路的電壓、電流保護，單相接地零序電流保護，短線路縱聯差動保護等。

整定計算一般包括動作值的整定、靈敏度的校驗和動作時限的整定三部分。並且分為：①無時限電流速斷保護的整定。②動作時限的整定。③帶時限電流速斷保護的整定。

對繼電保護裝置的基本要求有四點：即選擇性、靈敏性、速動性和可靠性

(1)選擇性

當供電系統中發生故障時，繼電保護裝置應能有選擇性地將故障部分切除。也就是它應該首先斷開距離故障點最近的斷路器，以保證系統中其它非故障部分能繼續正常運行。系統中的繼電保護裝置能滿足上述要求的，就稱為有選擇性;否則就稱為沒有選擇性。

主保護和後備保護：

35kV供電系統中的電氣設備和線路應裝設短路故障保護。短路故障保護應有主保護、後備保護，必要時可增設輔助保護。

當在系統中的同一地點或不同地點裝有兩套保護時，其中有一套動作比較快，而另一套動作比較慢，動作比較快的就稱為主保護;而動作比較慢的就稱為後備保護。即：為滿足系統穩定和設備的要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設備和線路故障的保護，就稱為主保護;當主保護或斷路器拒動時，用以切除故障的保護，就稱為後備保護。

後備保護不應理解為次要保護，它同樣是重要的。後備保護不僅可以起到當主保護應該動作而未動作時的後備，還可以起到當主保護雖已動作但最終未能達到切除故障部分的作用。除此之外，它還有另外的意義。為了使快速動作的主保護實現選擇性，從而就造成了主

保護不能保護線路的全長，而只能保護線路的一部分。也就是説，出現了保護的死區。這一死區就必須利用後備保護來彌補不可。

近後備和遠後備：

當主保護或斷路器拒動時，由相鄰設備或線路的保護來實現的後備稱為遠後備保護;由本級電氣設備或線路的另一套保護實現後備的保護，就叫近後備保護;

輔助保護：

為補充主保護和後備保護的性能或當主保護和後備保護退出運行而增設的簡單保護，稱為輔助保護。

(2)靈敏性

靈敏性指繼電保護裝置對故障和異常工作狀況的反映能力。在保護裝置的保護範圍內，不管短路點的位置如何、不論短路的性質怎樣，保護裝置均不應產生拒絕動作;但在保護區外發生故障時，又不應該產生錯誤動作。保護裝置靈敏與否，一般用靈敏係數來衡量。保護裝置的靈敏係數應根據不利的運行方式和故障類型進行計算。靈敏係數Km為被保護區發生短路時，流過保護安裝處的最小短路電流與保護裝置一次動作電流Idz的比值，

即: Km=

靈敏係數越高，則反映輕微故障的能力越強。各類保護裝置靈敏係數的大小，根據保護裝置的不同而不盡相同。對於多相保護，Idz取兩相短路電流最小值Idz(2);對於10kV不接地系統的單相短路保護取單相接地電容電流最小值 。

(3)速動性

速動性是指保護裝置應能儘快地切除短路故障。

縮短切除故障的時間，就可以減輕短路電流對電氣設備的損壞程度，加快系統電壓的恢復，從而為電氣設備的自啟動創造了有利條件，同時還提高了發電機並列運行的穩定性。

所謂故障的切除時間是指保護裝置的動作時間與斷路器的跳閘時間之和。由於斷路器一經選定，其跳閘時間就已確定，目前我國生產的斷路器跳閘時間均在0.02s以下。所以實現速動性的關鍵是選用的保護裝置應能快速動作。

(4)可靠性

保護裝置應能正確的動作，並隨時處於準備狀態。如不能滿足可靠性的要求，保護裝置反而成為了擴大事故或直接造成故障的根源。為確保保護裝置動作的可靠性，則要求保護裝置的設計原理、整定計算、安裝調試要正確無誤;同時要求組成保護裝置的各元件的質量要可靠、運行維護要得當、系統應儘可能的簡化有效，以提高保護的可靠性。

繼電保護的基本原理：

(1)電力系統故障的特點

電力系統中的故障種類很多，但最為常見、危害的應屬各種類型的短路事故。一旦出現短路故障，就會伴隨其產生三大特點。即：電流將急劇增大、電壓將急劇下降、電壓與電流之間的相位角將發生變化。

(2)繼電保護的類型

在電力系統中以上述物理量的變化為基礎，利用正常運行和故障時各物理量的差別就可以構成各種不同原理和類型的繼電保護裝置。如：

反映電流變化的電流保護，有定時限過電流保護、反時限過電流保護、電流速斷保護、過負荷保護和零序電流保護等;

反映電壓變化的電壓保護，有過電壓保護和低電壓保護;既反映電流的變化又反映電壓與電流之間相位角變化的方向過電流保護;

反映電壓與電流之間比值，也就是反映短路點到保護安裝處阻抗的距離保護;反映輸入電流與輸出電流之差的差動保護，其中又分為橫聯差動和縱聯差動保護;

用於反映系統中頻率變化的周波保護;

專門用於反映變壓器內部故障的氣體保護(即瓦斯保護)，其中又分為輕瓦斯和重瓦斯保護;

專門用於反映變壓器温度變化的温度保護等。

在電力系統中，大型變壓器是屬於一種比較重要和比較昂貴的設備。如果一台變壓器故障為了減少故障的損壞程度必須儘快把變壓器切除，損壞的變壓器的維修費用不僅非常昂貴而且對電力系統的損失很大，可達幾百萬美元。因此，減少變壓器故障的次數和停電時間是很重要。所以，要求變壓器保護更為可靠和安全，包括對保護不拒動(可靠性)，不誤動(安全性)以及快速動作(切除故障時間短)的要求。然而，由於變壓器複雜的運行工況，保護變壓器不是一件容易的事，可以説，在電力系統中，保護變壓器對繼電保護是一種挑戰。

繼電保護髮展現狀，電力系統的飛速發展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發展又為繼電保護技術的發展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護技術得天獨厚，在40餘年的時間裏完成了發展的4個歷史階段。

繼電保護的未來發展，繼電保護技術未來趨勢是向計算機化，網絡化，智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化發展。微機保護技術的發展趨勢：①高速數據處理芯片的應用②微機保護的網絡化③保護、控制、測量、信號、數據通信一體化④繼電保護的智能化。

二、論文提綱

1 緒論

1.1 變電站繼電保護的發展

1.2 繼電保護裝置的基本要求

1.3 繼電保護整定

1.4 本文的主要工作

2 設計概述

2.1 設計依據

2.2 設計規模

2.3 設計原始資料

3 電氣主接線的選擇與負荷計算

3.1 主接線設計要求

3.2 變電站主接線的選擇原則

3.3 主接線方案選擇

3.4 35kV變電所主接線簡圖

3.5 負荷計算

4 短路電流的計算

4.1 引言

4.2 基準參數選定

4.3 阻抗計算

4.4 短路電流計算

4.5 短路電流計算結果

5 變電所繼電保護及故障分析

5.1本系統故障分析

5.2 線路繼電保護裝置

5.3 主變壓器繼電保護裝置設置

5.4 本設計繼電保護裝置原理概述

6 主變壓器繼電保護整定計算及繼電器的選擇

6.1 概述

6.2 瓦斯保護

6.3 差動保護

6.4 過電流保護

6.5 過負荷保護

6.6 冷卻風扇自起動

7 線路的保護整定計算

7.1 概述

7.2 線路保護的原理

7.3 35kV線路三段式電流保護整定計算

7.4 10kV線路保護整定計算

8 結論

三、文獻綜述

1.王梅義.高壓電網繼電保護運行技術[S].北京:電力工業出版社，1981

2.熊為羣.陶然.繼電保護自動裝置及二次接線(第二版). 中國電力出版社.20xx

3.楊奇遜.微型機繼電保護基礎[S].北京:水利電力出版社.1988

4.吳斌.劉沛.陳德樹.繼電保護中的人工智能及其應用[S].電力系統自動化.1995(4)

5.韓笑.電氣工程專業畢業設計指南——繼電保護分冊[S].北京:中國水利水電出版社，20xx

6.崔家佩.孟慶炎.熊炳耀.電力系統繼電保護與安全自動裝置整定計算[S].北京:水利水電出版社.20xx年.

7.許建安.連晶晶.繼電保護技術[S].北京:中國水利水電出版社.20xx.

8.李火元.電力系統繼電保護與自動裝置(第二版)[S].北京:中國電力出版社.20xx

9.尹項根.曾克娥.電力系統繼電保護原理與應用(上冊)[S].武漢.華中科技大學出版社，20xx

10.賀家李.宋從矩.電力系統繼電保護原理[S].北京:水利電力出版社.1985

11.何仰贊.温增銀.電力系統分析(上)[S].華中理工大學出版社.1996年7月

12.西安交通大學.李光琦.電力系統暫態分析(第二版)[S].北京:中國電力出版社.1995年5月.

13.芮靜康.現代工業與民用供配電設計手冊[S].中國水利水電出版社.20xx. 178～221.222～321

14.江蘇省電力公司.電力系統繼電保護原理與實用技術[S].中國電力出版社.20xx

15.中國航空工業規劃設計研究院等.現代工業與民用供配電設計手冊(第二版)[S].水利電力出版社.1994

16.江蘇省電力設計院.35～110kV無人值班變電所典型方案設計[S].中國電力出版社.20xx

17.國家標準GB50062-92：電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規範 [S].北京：中國計劃出版社，1992

做繼電保護開題報告範文二：

一 我國繼電保護的發展歷程和前景

1.1 我國繼電保護的發展歷程

電網繼電保護是保證電力系統安全運行和電能質量的重要自動裝置之一，繼電保護技術是隨着電力系統的發展而發展的，它與電力系統對運行可靠性要求的不斷提密切相關。我國電力系統繼電保護技術經歷了四個發展階段，繼電保護裝置經歷了機電式 整流式、晶體管式、集成電路式、微處理機式等不同的發展階段。

50年代，我國工程技術人員創造性地吸收掌握了國外先進的繼電保護設備的性能和運行技術，阿城繼電器廠引進了當時國外先進的繼電器製造技術，建立了我國自己的繼電器製造業。因而，60年代是我國機電式繼電保護繁榮的時代，為我國繼電保護技術的發展奠定了堅實基礎。我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究， 1984年原東北電力學院研製的輸電線路微機保護裝置首先通過鑑定，並在系統中獲得應用，揭開了我國繼電保護髮展新的一頁，為微機保護的推廣開闢了道路在主設備保護方面。此後，這項技術不斷髮展，可以説我國的電力系統繼電保護從上世紀90年代開始進入到微機保護的時代，我國繼電保護技術進入了微機保護的時代。

1.2 繼電保護未來的發展前景

1.2.1 計算機化

隨着計算機硬件的迅猛發展，微機保護硬件也在不斷髮展。繼電保護裝置的計算機化是不可逆轉的發展趨勢。電力系統對微機保護的要求不斷提高，除了保護基本功能外還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間、快速的數據處理功能、強大的通信功能與其他保護控制裝置和調度聯網以供享全系統數據、信息和網絡資源的能力、高級語言編程等這就要求微機保護裝置具有相當於一台PC機的功能。在計算機保護髮展初期，曾設想過用一台小型計算機作成繼電保護裝置由於當時小型機體積大成本高可靠性差，這個設想是不現實的現在，同微機保護裝置大小相似的工控機的功能速度存儲容量大大超過了當年的小型機，因此，用成套工控機作成繼電保護的時機已經成熟，這將是微機保護的發展方向之一。

1.2.2 網絡化

計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱，它深刻影

響着各個工業領域，也為各個工業領域提供了強有力的通信手段 因繼電保護的作用不只限於切除故障元件和限制事故影響範圍 這是首要任務 ，還要保證全系統的安全穩定運行 這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作，確保系統的安全穩定運行 顯然，實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡聯接起來，亦即實現微機保護裝置的網絡化，這在當前的技術條件下是完全可能的。

1.2.3 智能化

隨着計算機技術的飛速發展及計算機在電力系統繼電保護領域中的普遍應用，新的控制原理和方法不斷被應用於計算機繼電保護中，近年來人工智能技術如專家系統、人工神經網絡、遺傳算法、模糊邏輯、小波理論等在電力系統各個領域都得到了應用，從而使繼電保護的研究向更高的層次發展，出現了引人注目的新趨勢。例如電力系統繼電保護領域內出現了用人工神經網絡來實現故障類型的判別，故障距離的測定、方向保護、主設備保護等。在輸電線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動，如果用神經網絡方法，經過大量故障樣本的訓練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發生任何故障時都可正確判別。

1.2.4 保護、控制、測量、數據通信一體化

在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下，保護裝置實際上就是一台高性能、多功能的計算機，是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端，它可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據，也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端因此，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量控制數據通信功能，亦即實現保護、控制、測量、數據通信一體化。

二目前常用的幾種線路保護

1、 三段式電流保護

1.1 三段式電流保護的原理

當保護線路上發生短路故障時，其主要特徵為電流增加和電壓降低。根據這一特徵，當確定故障線路上的電流大於某一“規定值”或保護安裝處母線電壓小於某一個規定值時，保護將跳開故障線路上的斷路器而將故障線路切除，“規定值”就是電流、電壓保護的整定值，它是能使電流保護動作的最小電流和使電壓保護動作的電壓。根據電流整定值選取的原則不同電流保護可分為：無電流速斷保護、電流速斷保護和定時限過電流保護。

電流速斷、電流速斷、過電流保護都是反映電流升高而動作的保護裝置。它們之間的區別主要在於按照不同的原則來選擇啟動電流。速斷是按照躲開某一點的短路電流來整定，電流速斷是按照躲開下一級相鄰元件電流速斷保護的動作電流整定，而過電流保護則是按照躲開負荷電流來整定。但由於電流速斷不能保護線路全長，電流速斷又不能作為相鄰元件的後備保護，因此，為保證迅速而有選擇地切除故障，常將電流速斷、電流速斷和過電流保護組合在一起，構成三段式電流保護。具體應用時，可以只採用速斷加過電流保護，或電流速斷加過電流保護，也可以三者同時採用。

1.2 電流速斷保護的整定計算

動作電流的整定(根據躲過運行方式下本線路末端發生三相短路的

I短路電流來整定)即Iset.1?

IIIIset.1?，其中Krel?1.2~1.3(3-1) 繼電器二次動作電流：Iop?IIKnset

TAcon(3-2)

保護範圍校驗

L50%，L15% 其中，Lmax1?E?1?EI??，Lmin2II? Z0?IsetZ?

0set

(3-3)

1.3 電流速斷保護整定計算

Ⅱ段與下一級線路的Ⅰ段保護有重疊，為了保證選擇性，Ⅱ段保護延時?t。 保護Ⅱ段動作電流整定(保護Ⅱ段的保護範圍不能超過下一條線路電流速斷的保護範圍)即Iset.1set.2I。

Iset.1KrelIset.2，其中Krel取1.1~1.2 (3-4)

帶分支電路存在分支系數Kb

Kb?故障線路流過的短路電流?1 前一級保護所在線路上流過的短路電流

則，Iset.1?I(3-5) Krel

b?set.2

動作時限：t1?t2t(3-6)

靈敏係數校驗(最小運行方式下，本線路末端兩相短路流過的短路電流來校驗)：Ksen?

set.1?1.3~1.5(3-7)

當靈敏係數不滿足時，t1?t2t(3-8)

1.4 定時限過電流保護

保護Ⅲ段動作電流整定(按躲過負荷電流來整定)

9)

繼電器二次動作電流：

IIIIop?IIIIsetIIIKss1IIIKrel?Ire?reKre(3-IKKssKconKcon?TAKrenTAIIIsetIIIrel

10) (3-

動作時間的整定(按階梯原則)：

向電源側逐級至少增加一個?t，這樣才能保證選擇性。

靈敏度校驗(最小運行方式下，本線路末端發生兩相短路的短路電流來校驗)： IIIIIKsen?III ，其中Ksen?1.3~1.5Iset

(3-11)

2、輸電線路距離保護

距離保護就是指反應保護安裝處至故障點的距離，並根據這一距離的遠近而確定動作時限的一種保護裝置。

距離保護的原理就是利用保護安裝處的測量阻抗在正常和短路時的幅值、阻抗角的不同來判斷是否發生了故障，它同時利用了故障電壓和電流的變化，反應故障點到保護安裝處的距離而工作，又稱低阻抗保護。

3、輸電線路差動保護

電流差動保護是繼電保護中的一種保護。正相序是A超前B,B超前C各是120度。反相序(即是逆相序)是A超前C,C超前B各是120度。有功方向變反只是電壓和電流的之間的角加上180度，就是反相功率，而不是逆相序。

差動保護是根據“電路中流入節點電流的總和等於零”原理製成的。

差動保護把被保護的電氣設備看成是一個節點，那麼正常時流進被保護設備的電流和流出的電流相等，差動電流等於零。當設備出現故障時，流進被保護設備的電流和流出的電流不相等，差動電流大於零。當差動電流大於差動保護裝置的整定值時，上位機報警保護出口動作，將被保護設備的各側斷路器跳開，使故障設備斷開電源。

三 各種線路保護的優缺點

1、三段式電流保護：優點是簡單、經濟、工作可靠，在35kV及以下電網中得到了廣泛應用。缺點是保護範圍、靈敏係數等都直接受系統運行方式的影響，在35kV以上電壓等級的複雜網絡中，很難滿足選擇性、靈敏性、速動性的要求。

2、距離保護：Ⅰ、Ⅱ段能在任何形狀的多電源網絡中保證選擇性，比電流電壓保護的靈敏度高。其中，Ⅰ段的保護範圍不受運行方式的影響，Ⅱ、Ⅲ段雖然受影響、但仍優於電流電壓保護，多用於110kV及以上電網中。缺點是不能實現全線速動，裝置本身元件多可靠性較低、接線複雜維護較難。

3、差動保護：

優點：1)以基爾霍夫電流定律為判斷故障的依據，原理簡單可靠，動作速度快。

2)具有天然的選相能力。3)不受系統振盪、非全相運行的影響，可以反映各種類型的故障，是理想的線路主保護。

缺點：1)要求保護裝置通過光纖通道所傳送的信息具有同步性。2)對於超高壓長距離輸電線路，需要考慮電容電流的影響。3)線路經大電阻接地或重負荷、長距離輸電線路遠端故障時，保護靈敏度會降低。

四 總結

在幾種保護中，差動保護具有的可靠性，但是結構複雜、造價高，適用於重要電力線路或短電力線路的保護，所以我們在此並不採用。而距離保護適用於110kv以上電路且接線複雜，所以我們選擇三段式電流保護來對電力線路進行保護。而關於三段式電流保護的可行性，已經在介紹三段式電流保護時驗證過了。