电力继电保护课程设计指导手册

电力继电保护课程设计指导手册课程设计指导手册
兰州交通大学
自动化学院电气工程系
2010-2-14
继电爱护原理课程设计
学院：自动化学院适用专业：电气工程及其自动化
课程设计名称：继电爱护原理课程设计课程代码：
学分数：1 学时数：16
一、课程设计目的
本课程设计是学生在学完«电力系统继电爱护原理»课程之后、进行的一个综合性的教学实践环节。

通过本课程设计一方面使学生获得综合运用学过的知识进行电力变电所、牵引变电所各要紧元件的爱护设计及整定和爱护设备的选型的差不多能力，另一方面能巩固与扩大学生的电气综合设计知识，为毕业设计做预备，为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。

通过本课程设计，学生能运用电气基础课程中的差不多理论和实践知识，正确地解决电力变电所、牵引变电所的要紧元件爱护设计等问题。

通过对电力变电所或牵引变电所的某一要紧设备的爱护设计的运算、整定及爱护的具体接线训练，能够提高学生继电爱护的设计能力，学会使用相关的手册及图册资料：
1．把握继电爱护爱护方案的确定原那么，整定运算的一样步骤，了解系统运行方式的确定，爱护整定系数的分析与应用，前后级整定配合的差不多原那么；
2．把握爱护、操纵、测量、信号回路阅读和设计差不多方法。

3．学习相关爱护设备的选择和一样的爱护。

二、课程设计的要求
学生要按照课程设计指导书的要求，依照题目所给原始参数进行设计。

本课程设计的差不多步骤是：
1、能依照提供网络以及条件，按照部颁继电爱护和自动装置整定运算的规范进行设计。

2、通过学习应熟悉电力系统继电爱护设计与配置的一样规定；
3、正确明白得继电爱护整定运算的差不多任务；
4、把握整定运算的步骤；熟悉主爱护、后备爱护和辅助爱护在电力系统中的应用；
5、对继电爱护差不多要求之间，能分别地进行综合考虑；
6、把握整定运算对系统运行方式的选择以及短路类型、短路点的确定；
7、把握整定系数的分析与应用；把握整定运算配合的原那么。

三、课程设计的要紧内容及本卷须知
〔一〕要紧内容：
1、爱护的配置及选择；
2、短路电流运算及残余电压的运算〔系统运行方式的考虑、短路点的考虑、短路类型的考虑〕；
3、爱护配合及整定运算；
4、爱护原理展开图的设计；
5、对爱护的评判。

〔二〕本卷须知：
１、短路电流及残余电压运算
在决定爱护方式前，必须较详细地运算各短路点短路时，流过有关爱护的短路电流和爱护安装处的残余电压。

然后依照运算结果，在满足〝继电爱护和自动装置技术规程〞和题目给定的要求条件下，尽可能采纳简单的爱护方式。

其运算步骤及本卷须知如下。

〔1〕系统运行方式的考虑
除考虑发电厂发电容量的最大和最小运行方式外，还必须考虑在设备检修或故障切除的情形下，发生短路时流过爱护装置的短路电流最大和最小的系统运行方式，以便运算爱护的整定值和爱护灵敏度。

在需采纳电流电压联锁速断爱护时，还必须考虑系统的正常运行方式。

〔2〕短路点的考虑
求不同爱护的整定值和灵敏度时，应注意短路点的选择。

假设要绘制短路电流、电压与距离的关系曲线，每一条线路上的短路点至少要取三点，即线路的始端、中点和末端三点。

〔3〕短路类型的考虑
相间短路爱护的整定运算应取系统最大运行方式下三相短路电流，以作动作电流整定之用；而在系统最小运行方式下运算两相短路电流，以作运算灵敏度之用。

的运算选用三相短路或两相短路进行运算均可，因为对爱护所取的残余而言，三相短路和两相短路的残余数值相同。

假设采纳电流电压联锁速断爱护，系统运行方式应采纳正常运行方式下的短路电流和电压的数值作为整定之用。

〔4〕短路电流和残余电压列表
为了便于整定运算时查考每一点的短路时爱护安装处的短路电流和残余电压，将运算结果列成表格。

流过爱护安装处的短路电流应考虑后备爱护的运算需要，即列出本线路各短路点短路时流过爱护安装处的短路电流，还要列出相邻线路各点短路时流过爱护安装处的短路电流。

爱护安装处的残余电压列表与短路电流相似。

运算短路电流和残余电压时，用标么值或用有名值均可，可依照题目的数据，用较简单的方法运算。

电压一律用平均电压。

２、爱护方式的考虑及整定运算
采纳什么爱护方式，要紧视其能否满足规程的要求。

能满足要求时，所采纳的爱护就可采纳；不能满足要求时，就必须采取措施使其符合要求或改用其他爱护方式。

选用爱护方式时，第一考虑采纳最简单的爱护，以便提高爱护的可靠性。

当采纳简单爱护不能同时满足选择性、灵敏性和速动性要求时，那么可采纳较复杂的爱护方式。

选用爱护方式时，可先选择主爱护，然后选择后备爱护。

通过整定运算，检验能否满足灵敏性和速动性的要求。

当采纳的爱护不能专门好地满足选择性或速动性的要求时，承诺采纳自动重合闸来校正选择性或加速爱护动作。

当灵敏度不能满足要求时，在满足速动性的前题下，可考虑利用爱护的相继动作，以提高爱护的灵敏性。

在用动作电流、电压或动作时刻能保证选择性时，不要采纳方向元件以简化爱护。

后备爱护的动作电流必须配合，要保证较靠近电源的上一元件爱护的动作电流大于下一元件爱护的动作电流，且有一定的裕度，以保证选择性。

３、绘制爱护原理接线图
要求绘制单线原理接线图及某一元件爱护原理展开图。

４、说明书
说明书应有以下内容：
〔1〕题目
〔2〕爱护整定运算结果，运算结果用表格列出。

必须说明系统运行方式、短路点与短路类型的决定原那么或依据，以及运算时考虑的其他因素。

〔3〕爱护方式的选择及整定运算结果
要求说明选用爱护方式的原那么，各爱护的整定运算条件，并用表格列出整定运算结果。

整定运算时所采纳的公式及各种系数的数值也应列出。

〔4〕对爱护的评判
要紧依照〝继电爱护和自动装置技术规程〞及题目给定的要求，从选择性、灵敏性和速动性、可靠性四个方面来评判所采纳爱护的质量。

当某一方面不能满足要求时，要分析它可能产生的后果，并提出补救措施。

四、考核评估
通过运算、总结报告和学习态度综合考评，并结合学生的动手能力，独立分析解决问题的能力和创新精神。

成绩分优、良、中、及格和不及格五等。

考核标准包括：
1、课程设计的正确性。

2、学生的工作态度、动手能力、创新精神。

3、总结报告。

总成绩评定：总分值为100分，总分=第一项成绩×50%+第二项成绩×20%+第三项成绩×30% 90-100分为优秀，80-89分为良好，70-79分为中等，60-69分为及格，60分以下为不及格。

成绩单上按优秀、良好、中等、及格和不及格填写。

五、设计时刻安排
本次课程设计安排1周的时刻，具体安排如下：
六、课程设计实习题
1、如以下图所示网络，系统参数为：
E φ=115/√3kV,X G1=15Ω、X G2=10Ω、X G3=10Ω,L 1=L 2=60km 、L 3=40km,L B−C =
50km , L C−D =30km , L D−E =20km ,线路阻抗0.4Ω/km,K rel Ⅰ
=1.2、K rel Ⅱ
=K rel Ⅲ
=1.15,I B−C.max =300A 、I C−D.max =200A 、I D−CEmax =150A ,K SS =1.5 K re =0.85
A
B
试
对线路BC 、CD 、DE 进行电流爱护的设计。

2、 系统接线图如以下图，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。

参数为：
E φ=115/√3kV ,X 1.G1=X 2.G1=X 1.G2=X 2.G2=5Ω、X 1.G3=X 2.G3=X 1.G4=X 2.G4=8Ω、X 1.T1～X 1.T4=5ΩX 0.T1～X 0.T4=15Ω,X 1.T5=X 1.T6=15Ω、X 0.T5=X 0.T6=20Ω,L A−B =60km , L B−C =
40km ,线路阻抗Z 1=Z 2=0.4Ω/km,Z 0=1.2Ω/km 、K rel Ⅰ=1.2、K rel Ⅱ
=1.15,
T6
试
对1、2、3、4进行零序爱护的设计。

3、如以下图所示系统中，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。

参数为：
E φ=115/√3kV,X 1.G1=X 2.G1=X 1.G2=X 2.G2=15Ω、X 1.G3=X 2.G3=X 1.G4=X 2.G4=10Ω、X 1.T1～X 1.T4=10Ω,X 0.T1～X 0.T4=30Ω,X 1.T5=X 1.T6=20Ω、X 0.T5=X 0.T6=40Ω,L A−B =60km , L B−C =
40km ,线路阻抗Z 1=Z 2=0.4Ω/km,Z 0=1.2Ω/km 、线路阻抗角均为75°，I A−B.Lmax =I C−B.Lmax =300A ,负荷功率因数角为30°；K SS =1.2,K re =1.2.K rel Ⅰ
=0.85,K rel Ⅱ
=0.75，变压器均装有快速差动爱护。

T6
试
对1、2、3、4进行距离爱护的设计。

4、 一台双绕组降压变压器的容量为15MV A ，电压比为35±2×2.5%/6.6kV ，Y ，d11接线；采纳BCH-2
型继电器。

求差动爱护的动作电流。

：6.6kV 外部短路的最大三相短路电流为9420A ；35kV 侧电流互感器变比为600/5，35kV 侧电流互感器变比为1500/5；可靠系数取K rel =1.3。

试对变压器进行相关爱护的设计。

5、如以下图所示网络，系统参数为：
E φ=115/√3kV,X G1=15Ω、X G2=10Ω、X G3=10Ω,L 1=L 2=60km 、L 3=40km,L B−C =
50km , L C−D =30km , L D−E =20km ,线路阻抗0.4Ω/km,K rel Ⅰ
=1.2、K rel Ⅱ
=K rel Ⅲ
=1.15,I B−C.max =
300A 、I C−D.max =200A 、I D−CEmax =150A ,K SS =1.5 K re =0.85
A
B
试
对线路L1、L2、L3进行距离爱护的设计。

6、一台双绕组牵引变压器的容量为15MV A ，电压比为110±2×2.5%/27.5kV ，Y ，d11接线；：27.5kV 外部短路的最大短路电流为2400A 、最小短路电流为2000A ，110kV 侧电流互感器变比为300/5，27.5kV 侧电流互感器变比为900/5；可靠系数取K rel =1.3。

试对牵引变压器进行相关爱护的设计。

7、某牵引变电所甲采纳直截了当供电方式向复线区段供电，牵引变压器类型为110/27.5kV ，三相平稳接线，两供电臂电流归算到27.5kV 侧电流如下表所示。

8、某牵引变电所甲采纳直截了当供电方式向复线区段供电，牵引变压器类型为110/27.5kV ，三相平稳接线，两供电臂电流归算到27.5kV 侧电流如下表所示。

线路阻抗0.6Ω/km
试对该牵引变电所牵引馈线进行相关爱护设计。

9、教师自定综合设计题目
七、教材与参考书
使用教材：
1、«电力系统继电爱护原理»张保会主编电力出版社
要紧参考书：
2、«电气化铁道设计手册：牵引供电系统»铁道部电气化工程局电气化勘测设计院编中国铁道出版社
3、«电气化铁道施工手册：牵引变电所»铁道部电气化工程局第一工程处编中国铁道出版社
4、
5、
附设计格式模板
封面格式：
电力系统继电爱护课程设计
题目：
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
设计时刻：
目录采纳三级名目
设计正文内容格式
1设计原始资料：
1.1具体题目
1.2要完成的内容
书写格式说明：
标题〝设计原始资料〞选用模板中的样式所定义的〝标题1〞，再居中；或者手动设置成字体：黑体，居中，字号：小三，1.5倍行距，段后11磅，段前为0。

正文选用模板中的样式所定义的〝正文〞，每段落首行缩进2字；或者手动设置成每段落首行缩进2字，字体：宋体，字号：小四，行距：多倍行距 1.25，间距：段前、段后均为0行，取消网格对齐选项。

2分析要设计的课题内容〔爱护方式的确定〕2.1设计规程
2.2本设计的爱护配置
2.2.1主爱护配置
2.2.2后备爱护配置
3短路电流及残压运算
3.1等效电路的建立
书写说明：
图在正文中的格式例如如图3.1所示。

图3.1 样式
图3.1显示了论文模板中所定义的样式选择方法。

使用鼠标选择相应的样式，对应的文字格式就发生相应改变。

(1) 图的绘制方法
①论文中的图不能直截了当粘贴自其它文献，必须自己画。

②简单文字图可用WORD直截了当绘制。

(2) 图的位置
①图居中排列。

②图与上文应留一行空格。

③图中假设有附注，一律用阿拉伯数字和右半圆括号按顺序编排，如注1〕，附注写在图的下方。

3.2爱护短路点的选取
3.3短路电流的运算
3.3.1最大方式短路电流〔或残压〕运算
书写说明：
由于一样的文献资料中所给出的载荷和抗力的统计参数要紧为变异系数，为便于讨论，定义公式形式如下：
2
21/1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=S R s R LRI δδμμ (3.1) 其中，μR ，μS 分别为抗力和载荷效应的均值，……。

(1) 公式要居中。

较长的公式，如必须转行时，最好在等号处转行，如做不到这一点,要在+，-，×，÷等数学符号处转行。

数学符号应写在转行处的行首，上下式尽可能在等号〝＝〞处对齐。

(2) 公式序号应按章编号，公式编号在行末列出，如(3.1)、(3.2)。

(3) 公式位置：公式之间及上下文间设置半行间距或者6磅，作者可依照情形适当调整，以保证格式和谐和美观。

(4) 公式说明不缩进。

(5) 公式的字体大小不能大于正文字体。

(6) 公式和图中的变量第一次显现应在文中有说明。

3.3.2最小方式短路电流〔或残压〕运算
书写说明：
课程设计中的表格要求尽可能用三线表〔两边线型为1磅，中间1/2磅〕，表在正文中的常用格式如表3.1所示，请参考使用。

物流的概念和范畴如表3.1表述。

表3.1 物流的概念和范畴
本质
过程 途径或方法
规划、实施、操纵 处理对象
原材料、在制品、产成品、相关信息 范畴
从原点〔供应商〕到终点〔最终顾客〕 目的或目标
适应顾客的需求〔产品、功能、数量、质量、时刻、价格〕
4爱护的配合及整定运算
4.1主爱护的整定运算
4.1.1动作值〔如动作电流〕4.1.2动作时刻
4.1.3灵敏度校验
4.2后备爱护的整定运算4.2.1动作值〔如动作电流〕4.2.2动作时刻
4.2.3灵敏度校验
5继电爱护设备的选择
5.1互感器的选择
5.2继电器〔或微机爱护装置、测控爱护单元〕的选择
6二次展开原理图的绘制6.1爱护测量电路
6.2爱护跳闸电路
7爱护的评判〔结论〕
书写格式说明：
标题〝结论〞选用模板中的样式所定义的〝标题1〞，再居中；或者手动设置成字体：黑体，居中，字号：小三，1.5倍行距，段后11磅，段前为0。

结论正文选用模板中的样式所定义的〝正文〞，每段落首行缩进2字；或者手动设置成每段落首行缩进2字，字体：宋体，字号：小四，行距：多倍行距 1.25，间距：段前、段后均为0行。

结论是理论分析和实验结果的逻辑进展，是整篇论文的归宿。

结论是在理论分析、试验结果的基础上，通过分析、推理、判定、归纳的过程而形成的总观点。

结论必须完整、准确、鲜亮、并突出与前人不同的新见解。

该部分的写作内容一样应包括以下几个方面：①本文设计结果说明了什么问题，能够达到什么样的目标或目的，具有什么样的作用等；②对前人有关的看法作了哪些修正、补充、进展、证实或否定。

③本文设计〔研究〕的不足之处或遗留未予解决的问题，以及对解决这些问题的可能的关键点和方向。

参考文献
引用的文献在正文中用方括号和阿拉伯数字按顺序以右上角标形式标注在引用处。

标题中不能显现引用。

(1) 参考文献按照在正文中引用的顺序进行编码。

(2) 作者一律姓前名后(外文作者名应缩写)，作者间用〝,〞间隔。

作者少于3人应全部写出，3人以上只列出前3人，后加〝等〞或〝et al〞。

(3) 标题〝参考文献〞选用模板中的样式所定义的〝标题1”，再居中；或者手动设置成字体：黑体，居中，字号：小三，1.5倍行距，段后11磅，段前为0。

(4) 参考文献正文汉字设置为字体：宋体，居左，字号：五号，多倍行距1.25行，段后、段前均为0。

参考文献正文英文设置为字体：Times New Roman，居左，字号：五号，多倍行距1.25行，段后、段前均为0。

(5) 按照引用的文献类型不同使用不同的表示方法。

①专著(注意应标明出版地及所参阅内容在原文献中的位置)，表示方法为：
[序号] 作者.书名［M］.版本(第一版).出版地：出版者，出版年.
②期刊，表示方法为：
[序号] 作者.题名［J］.刊名，出版年，卷(期)：起止页码..
③会议论文，表示方法为：
[序号] 作者.题名［A］.见(In):编者.论文集名［C］.出版地：出版者，出版年.起止页码.
④电子文献，表示方法为：
[序号]作者.题名[电子文献载体类型].出版地:出版者,发表或更新日期.
⑤学位论文，表示方法为：
[序号] 作者.题名［D］.储存地点：储存单位，年份.
⑥专利文献，表示方法为：
[序号] 专利申请者.题名[ P].专利国别,专利文献种类,专利号,出版日期.
⑦技术标准，表示方法为：
[序号]技术标准标准编号,标准名称[S] .。