16220kV输电线路距离保护设计2.doc
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1、 1 / 23微机继电保护微机继电保护课程设计课程设计论文论文题目:题目:220kV220kV 输电线路距离保护设计输电线路距离保护设计22 课程设计课程设计论文论文报告的容与其文本格式报告的容与其文本格式1、课程设计论文报告要求用 A4 纸排版,单面打印,并装订成册,容包括:封面包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生、指导教师、起止时间等设计(论文)任务与评语中文摘要 黑体小二,居中,不少于 200 字目录正文设计计算说明书、研究报告、研究论文等参考文献2、课程设计论文正文参考字数:2000 字周数。3、封面格式4、设计论文任务与评语格式5、目录格式标题“目录小二号、黑体、居中章标题小四号
2、字、黑体、居左节标题小四号字、宋体页码小四号字、宋体、居右6、正文格式页边距:上 2.5cm,下 2.5cm,左 3cm,右 2.5cm,页眉 1.5cm,页脚 1.75cm,左侧装订;字体:一级标题,小二号字、黑体、居中;二级,黑体小三、居左;三级标题,黑体四号;正文文字,小四号字、宋体;行距:20 磅行距;页码:底部居中,五号、黑体;7、参考文献格式标题:“参考文献,小二,黑体,居中。示例:五号宋体期刊类:序号作者 1,作者 2,作者 n.文章名.期刊名版本.出版年,卷次期次:页次.图书类:序号作者 1,作者 2,作者 n.书名.版本.出版地:,出版年:页次. 1 / 23课程设计课程设计
3、论文论文任务与评语任务与评语院系:电气工程学院 教研室:电气工程与其自动化学 号130303016学生高逸飞专业班级电气 131 班课程设计论文题目220kV 输电线路距离保护设计2课程设计论文任务系统接线图如图:课程设计的容与技术参数参见下表设计技术参数工作量线路每公里阻抗为 Z1=0.38/km,线路阻抗角为 L=64,AB、BC 线路最大负荷电流为 800A,负荷功率因数为cosL=0.9,8 . 0IrelK。电源电势为8 . 0relK35. 0relKE=230kV, ZsAmax=13,ZsAmin=8,ZsBmax=30,ZsBmin=15。归算至 230kV 的各变压器阻抗为
4、156,容量 ST 为 30MVA。其余参数如下图。一、整定计算1.计算保护 1 距离保护第段的整定值和灵敏度。2.计算保护 1 距离保护第段的整定值和灵敏度。3.计算保护 1 距离保护第段的整定值和灵敏度。4.分析系统在最小运行方式下振荡时,保护 1 各段距离保护的动作情况。5.当距保护 1 出口 20km 处发生带过渡电阻Rarc=12 的相间短路时,保护 1 的三段式距离保护将作何反响设 B 母线上电源开路?二、硬件电路设计包括 CPU 最小系统、电流电压数据采集、开关设备状态检测、控制输出、报警显示等局部。三、软件设计说明设计思想,给出参数有效值计算与故障判据方法,绘制流程图或逻辑图。
5、四、仿真验证给出仿真电路与仿真结果,分析仿真结果同理论计算结果的异同与原因。stOP5 . 08stOP178E6562km38km2174330kmDCBA系统接线图 2 / 23续表进度计划第一天:收集资料,确定设计方案。 第二天:距离保护 I 段、II 段、III 段的整定计算。第三天:系统振荡和过渡电阻的影响分析。 第四天:硬件电路设计最小系统、数据采集、状态检测局部 。第五天:硬件电路设计控制输出、报警显示局部 。 第六天:软件设计有效值计算、故障判据 。第七天:软件设计绘制流程图或逻辑图第八天:仿真验证与分析。 第九天:撰写说明书。第十天:课设总结,迎接辩论。指导教师评语与成绩平时
6、: 论文质量: 辩论:总成绩: 指导教师签字: 年 月 日注:成绩:平时20% 论文质量60% 辩论20% 以百分制计算 3 / 23摘 要随着现代电网技术的改良,现代电网环境能很好满足输电线路的电压电流保护构成简单或者没有特殊要求的的中低压电网。但是随着人们用电量和对电网保护灵敏度的提升,再者对保护计算要求的简单化,这使得普通保护在 35KV 与以上的复杂网络中很难适用,因此本文设计了性能较为优越的输电线路保护方案。本文主要设计是针对 220kV 输电线路距离保护,按招保护要求照躲开下一条线路出口处短路的原那么计算保护 1 距离保护第段、第段、第段的整定值和灵敏度。分析系统在最小运行方式下振
7、荡时,保护 1 各段距离保护在电压电流互感器采集到电压电流值之后经模数转换送到 CPU,然后 CPU 经过数据的判断来发出信号控制动作情况。并且分析在具体故障点给定后,保护 1 的三段式距离保护的反响。并且对设计的距离保护进展了建模和详细的分析,并且采用 MATLAB 建立电力系统三段式距离保护的模型,进展仿真分析。最后对本课设的设计过程进展了总结和分析。关键词:三段式距离保护;MATLAB 仿真;灵敏度校验目 录第 1 章 绪论 11.1 距离保护概述.11.2 本文研究容.1第 2 章 输电线路功率方向保护整定计算.22.1 保护 1 距离保护的 段整定计算.22.2 保护 1 距离保护的
8、段的整定.22.3 保护 1 距离保护的段整定.32.4 系统振荡和短路的影响分析 4第 3 章 硬件电路设计 53.1 单片机最小系统设计 53.2 报警电路设计 8 4 / 233.3 模拟量检测电路 83.4 开关量输入输出电路 93.4.1 开关量输入电路 .93.4.2 开关量输出电路 .9第 4 章 软件设计 114.1 主程序流程图 114.2 模拟量采集流程图设计 12第 5 章 实验验证与分析 135.1 MATLAB 软件简介 135.2 距离保护仿真波形与分析 14第 6 章 课程设计总结 16参考文献 17 1 / 23第 1 章 绪论1.1 距离保护概述电力是如今社会
9、开展所缺少的主要能源,其应用广泛,地位重要。电力系统的稳定安全以与经济性,对人民的生活乃至社会稳定都有着极影响。其中在输电线路上的保护尤为重要,我们一般使用作用于断路器的过电流继电器对线路进展保护,达到反响快,误差小,精度快等优点。使用距离保护时应该注意:任何阻抗继电器均需克制机械阻力或阈电压才能动作,所以输入继电器的电流不能太小。输入继电器的电流较小时,继电器的起动阻抗将下降,使距离继电器的实际保护围缩短,这将影响到与相邻线路距离元件的配合,甚至引起非选择性动作。为把起动阻抗的误差限制在一定围,规定了准确工作电流这一指标。当输入电流等于阈电压时,继电器的起动阻抗下降到整定值的 90%;当输入
10、电流大于阈电压时,就可保证起动阻抗的误差在 10%以。因此准确工作电流愈小,那么继电器愈灵敏。当系统发生振荡时,靠近系统振荡中心处的距离保护所测得的电压很低、电流很大,即阻抗很小。为防止在系统振荡时距离保护装置误动作,应加设振荡闭锁装置。在电压互感回路断线时也将造成距离保护误动作,也应增设闭锁元件。距离保护采用的阻抗继电器的接线方式一般为,对相间保护,用 0 度接线方式;对接地距离保护采用带零序电流补偿的接线方式。1.2 本文研究容 本文主要对电力系统中,220kV 输电线路距离保护进展设计。 其主要容如下:(1) 首先对系统中保护 1 的各段整定值和灵敏度进展了整定计算。(2) 分析了系统在
11、最小运行方式下振荡时,保护 1 各段距离保护的动作情况。(3) 分析其在距离发电机一定距离的故障点处保护 1 的三段式距离保护的动作情况。(4) 分析各段保护的动作过程,并且采用 MATLAB 建立简单电力系统三段式距离保护的模型,进展仿真分析。 2 / 236955.113838. 08 . 03BCrelsetZKZ第 2 章 输电线路功率方向保护整定计算2.1 保护 1 距离保护的 段整定计算距离 I 段的整定方法按照躲开下一条线路出口处短路的原那么整定其中=0.8,通过该公式计算距离保护第段动作阻抗IrelK确定动作 t=0s整定阻抗角与线路阻抗角相等,而保护区域为被保护线路全长的 8
12、0%。2.2 保护 1 距离保护的段的整定AB 线路的断保护与相邻线路 BC 的 I 段保护相配合。当 1QF 护第段与 BC 线段第段配合时,有:)(3min1setbABrelsetZKZKZ65. 1303038. 08111maxminminsBABsAABBABBABABBCbZZZIIIIIIIK3QF的段保护为故6437.246455.1165. 13038. 08 . 01setZ灵敏度校验: 满足要求。动作 t=0.5sABIrelIopZKZ1 .12. 93038. 08 . 01 .ABIresIopZKZ1.5、1.326. 26 .1257.281 .ABIIopI
13、IsenZZK 3 / 236485.186238. 08 . 04CDrelsetZKZ2.3 保护 1 距离保护的段整定 在本设计中保护元件采用的为方向保护元件,因此段保护要躲过最小负荷阻抗并且与相邻线路的段保护相配合。一躲过最小负荷阻抗,即:)cos(9 . 031max1LsetLerelsetIUKZ 由题意知:,即,而9 . 0cosL8 .25L 64set故6453.66)8 .2564cos(4 . 09 . 035. 031151setZ按与相邻距离保护第段动作时间配合,第段距离保护的动作时间为:stop5 . 21 二与相邻线距离保护第段配合,即:,3min1setbre
14、lABrelsetZKKZKZ8 . 0relrelKK,4min3setbBCrelsetZKZKZ65. 1minbK6443.3685.1865. 13838. 08 . 03setZ21.5743.3665. 138. 0308 . 08 . 03min1)(setbABsetZKZZ应取为相间距离保护第段的整定值。6421.571setZ按与相邻距离保护第段配合,第段距离保护的动作时间为:stop5 . 21进展距离保护第段的灵敏度校验:当作为近后备时,5 . 101. 53038. 021.571ABsetsenZZK当作为远后备时, 4 / 2314. 138. 03868. 2
15、3038. 021.57max1BCbABsetsenZKZZK动作时间为stop5 . 212.4 系统振荡和短路的影响分析当系统发生振荡时,系统的三相对称,因此可研究一相从而得出其余两项的情况。当不考虑振荡同时发生短路时,振荡中心的位置在全系统纵向阻抗的中点。两侧电源电势和电势相等,相角差为系统中各元件阻抗角均相ME.NE.)3600(等,以表示不考虑负荷电流的影响,不考虑振荡同时发生短路。当 dNMEE.且系统中各元件阻抗角相等时,那么系统在最小运行方式下振荡时,其阻抗值大于I 段保护的电阻而小于 II 段保护的电阻,因此相间距离保护 I 段不动作但是 II 段动作。又由于动作时间大于
16、III 段保护动作的时间,所以相间距离保护 III 段不动作。 当系统当距保护 1 出口 20km 处发生带过渡电阻 Rarc=12 的相间短路时,由于在 AB 段的百分之八十以,所以相间距离保护 I 段动作而 II 段和 III 段由于有延时不动作。第 3 章 硬件电路设计3.1 单片机最小系统设计 CPU 的选择本次程设计选择 89C51 单片机为中央处理器CPU ,AT89C51 可靠性高、实时性好、速度快、系统掉电后重要数据和状态信息不会丢失 , 其性能价格比远高于同 5 / 23类芯片,并且其与各大公司的 MC-51 系列单片机兼容。9C51 部资源:1面向控制的 8 位 CPU2一
17、个片振荡器和时钟产生电路,振荡频率为 0 到 24MHz3片 4KB Flash ROM 程序存储器。4128B 片数据存储器。5可寻址 64KB 的片外程序存储器和片外存储器控制电路62 个 16 位的定时/计数器。7有 4 个并行 I/O 接口分别为 P0、P1、P2 和 P3 口,共 32 条可单独编程的I/O 线。 85 个中断源,2 个中断优先级。9 一个全双工的异步串行口1021 个特殊功能存放器11具有节电工作模式,即休闲方式和掉电保护方式89C51 引脚可分为 3 类: 1电源与时钟引脚:VCC、VSS、XTAL1、XTAL2。2控制信号引脚:、ALE、RESETRST 。PS
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- 16220 kV 输电 线路 距离 保护 设计
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