电力系统继电保护课程设计——三段式电流保护的设计
(完整word版)三段式电流保护
三段式电流保护一、 电流速断保护（第I 段）图1 简单网络接线示意图对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护.为优先保证继电保护动作的选择性，就要在保护装置起动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动，这在继电保护技术中，又称为按躲过下一条线路出口处短路的条件整定。
以上图1所示的网络接线为例，假定每条线路上均装有电流速断保护，对于安装在A 母线处的保护1来讲，其起动电流'.1dz I 必须整定得大于d2点处短路时,可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下B 母线上三相短路时的电流..max d B I ，即：'.1..maxdz d B I I >（1—1）引入可靠系数' 1.2~1.3k K =，则上式即可写为： ''.1..max dz k d B I K I =•（1—2)当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在A 母线处的保护1就能起动，最后动作于跳断路器1对保护2来讲，按照同样的原则，其起动电流必须整定得大于d4点处短路时,可能出现的最大短路电流,即在最大运行方式下C 母线上三相短路时的电流..max d C I ，即：''.2..max dz k d C I K I =•（1—3）当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在B 母线处的保护2就能起动，最后动作于跳断路器2。
后面几段线路的电流速断保护整定原则同上。
电流速断保护的主要优点是：简单可靠,动作迅速，因而获得了广泛的应用。
但由于引入的可靠系数' 1.2~1.31k K =>,所以不难看出，电流速断保护的缺点是：不能保护本线路的全长，且保护范围直接受系统运行方式变化的影响。
运行实践证明，电流速断保护的保护范围大概是本线路的85％~90％。
二、 限时电流速断保护（第II 段）1、工作原理及整定计算的基本原则由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长,因此我们考虑增加一段新的保护，用来切除速断范围以外的故障,保护本线路的全长，同时也能作为电流速断保护的后备保护。
10电气《电力系统继电保护原理》课程设计
《电力系统继电保护原理》课程设计任务书1设计题目：微机自适应电流保护装置设计设计目的:了解电力系统基本概念、特点，三段式电流保护的原理,自适应保护的原理和方法。
熟悉工程设计的方法,学习微机保护的基本原理和应用。
设计内容：1、了解国内外输电线路保护的发展、最新技术，写出文献综述；2、阐述三段式电流保护的原理及整定方法；3、选择主芯片，设计保护装置主电路；4、设计软件流程图。
设计要求：1、查阅有关文献资料，撰写综述；2、语言通顺，图纸规范；3、方案合理、层次清楚；4、格式规范，正文不少于3000字。
5、按时独立完成设计任务。
指导教师签名：年月日《电力系统继电保护原理》课程设计任务书2设计题目：微机自适应距离保护装置设计设计目的:了解电力系统基本概念、特点，三段式距离保护的原理,自适应保护的原理和方法。
熟悉工程设计的方法,学习微机保护的基本原理和应用。
设计内容：1、了解国内外输电线路保护的发展、最新技术，写出文献综述；2、阐述三段式距离保护的原理及整定方法；3、选择主芯片，设计保护装置主电路；4、设计软件流程图。
设计要求：1、查阅有关文献资料，撰写综述；2、语言通顺，图纸规范；3、方案合理、层次清楚；4、格式规范，正文不少于3000字。
5、按时独立完成设计任务。
指导教师签名：年月日《电力系统继电保护原理》课程设计任务书3设计题目：微机自适应变压器差动保护装置设计设计目的:了解电力系统基本概念、特点，变压器差动保护的原理,自适应保护的原理和方法。
熟悉工程设计的方法,学习微机保护的基本原理和应用。
设计内容：1、了解国内外变压器差动保护的发展、最新技术，写出文献综述；2、阐述变压器差动保护的原理及整定方法，变压器差动保护不平衡电流产生的原因及消除方法；3、选择主芯片，设计保护装置主电路；4、设计软件流程图。
设计要求：1、查阅有关文献资料，撰写综述；2、语言通顺，图纸规范；3、方案合理、层次清楚；4、格式规范，正文不少于3000字。
最新继电保护保护设计
电力系统继电保护课程设计专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号： 20指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院2012 年 7月 7日1 设计原始资料如下图所示网络，系统参数为：3115/E =ϕ kV ，Ω=15X G1、Ω=10X G3,60L L 21== km 、40L 3=km ，50L C -B =km ，30L D -C =km ，20L E -D =km ，线路阻抗0.4Ω/km ，2.1K =Irel、1.15K K IIIrel ==∏rel ,A 300I m ax C.-B =、A 200I m ax D.-C =、A 150I m ax CE -D =， 1.5K SS =，85.0K =re 电路图如图1所示:图1 原始材料电路图对线路2，9处进行三段电流保护的设计。
2 题目分析与方案设计2.1 题目分析(1)保护的配置及选择。
(2)短路电流计算（系统运行方式的考虑、短路点的考虑、短路类型的考虑）。
(3)保护配合及整定计算。
(4)保护原理展开图的设计。
(5)对保护的评价。
2.2 方案设计(1)短路电流计算在决定保护方式前，必须较详细地计算各短路点短路时，流过有关保护的短路电流。
然后根据计算结果，在满足“继电保护和自动装置技术规程”和题目给定的要求条件下，尽可能采用简单的保护方式。
(2)保护方式的考虑及整定计算采用什么保护方式，主要视其能否满足规程的要求。
能满足要求时，所采用的保护就可采用；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保护方式。
3 电流保护的分析设计与计算3.1 本设计的保护配置(1)主保护配置选用三段式电流保护，Ⅰ段，Ⅱ段电流保护作为线路主保护。
(2)后备保护配置选用Ⅲ段电流保护作为线路后备保护。
3.2短路电流计算(1)等效电路的建立由已知可得X=ZL (1)其中，Z—线路单位长度阻抗；L—线路长度。
将数据代入公式(1)得L10.46024()X=⨯=ΩL30.44016()X=⨯=ΩB-C 0.45020()X =⨯=Ω C-D 0.43012()X =⨯=Ω D-E 0.4208(Ω)X =⨯=经分析可知，最大运行方式即阻抗最小时，如图2所示，则有两台发电机运行，线路1L ,3L 全部运行，则S.min G1L1G3L3B-C =(+)//(+)+35.6()X X X X X X =Ω其中“‖”表示取并联的意思，以后不再解释。
三段式零序电流保护
实习〔实训〕报告实习〔实训〕名称：电力系统继电保护课程设计学院：专业、班级：指导教师：报告人：学号：时间： 2017年1月5日I / 21II / 21目录1设计题目......................................................................... (3)2 分析设计要求........................................................................... (4)2.1设计规定................................................................... . (5)2.2本线路保护计........................................................................... .. (6)2.3 系统等效电路图 (7)3 三段式零序电流保护整定计算........................................................................... .. (8)III / 213.1 三段式零序电流保护中的原那么........................................................................... . (9)3.2 M侧保护1零序电流保护Ⅰ段整定........................................................................... (10)3.3 N侧保护1零序电流保护Ⅰ段整定........................................................................... . (11)4 零序电流保护评价........................................................................... .. (12)4.1原理与容 (13)4.2零序电流保护的优缺点 (13)5 总结........................................................................... . (14)参考文献.............................................................................. (15)IV / 21V / 216 / 211 设计题目如图1所示为双电源网络中，线路的阻抗km X /4.01Ω=，km X /4.10Ω=，两侧系统等值电源的参数：相电动势：kV E E N M 3115==各电源阻抗：Ω==521M M X X ,Ω==1021N N X X ,Ω=80M X ,Ω=150N X 。
三段式电流保护
QF
QF
Y
+-
+
KA I> KM
• •
TA
信号
+
KS
-
电流速断保护单相原理接线图
KA--电流继电器 KM--热继电器 KS--时间继电器
2 优缺点
缺点：不能保护线路全长，而且随着系统运行方式的以及故障 类型的不同，其保护范围也要发生相应变化。 优点：因为不反应下一段线路的故障，所以动作时限将不受下 一线路保护时限的影响，可以时限瞬时动作。
特殊情况，如线变组时，将Ⅰ段保护区伸入变压器， 可以保护线路全长。
2
P1
M
l
E
1QF
P2
N
2QF
Zs
Ik
Ik 曲线1
曲线2
k
最大运方三相短路
最小运方 两相短路
最小保护区 最大保护区
M
R
Q
N
k1
I act
I (2) k.min
I (3) k.max l
2 A P1 1QF
Ik
B
C
2QF
ห้องสมุดไป่ตู้
P1Ⅰ段保护区
IaIIct.1KIrIelIaIIct.2
t1II
t
II 2
tt
I22t
3
限时电流速断保护单相原理接线图
QF
QF
Y
-
信号
+
+
+
KA I> KT
KS
-
• •
TA
2
黄金替补--定时限过电流保护
3 定时限过电流保护 线路配置了电流Ⅰ段及Ⅱ段后，可以切除本线 路上的故障。
电流三段保护课程设计
电流三段保护课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握电流三段保护的基本原理、接线方式、动作逻辑及应用场合。
通过学习，学生能熟练运用电流三段保护知识解决实际问题，提高电气设备的安全运行能力。
1.理解电流三段保护的定义、分类及作用。
2.掌握电流三段保护的原理、接线方式及动作逻辑。
3.熟悉电流三段保护在不同场合的应用案例。
4.能够分析电气设备的保护需求，选择合适的电流三段保护方案。
5.能够正确安装、调试电流三段保护装置。
6.能够对电流三段保护装置进行故障排查和维护。
情感态度价值观目标：1.培养学生对电气设备安全运行的重视。
2.培养学生动手实践、团队协作的能力。
3.培养学生关注新技术、新动态的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括电流三段保护的基本原理、接线方式、动作逻辑及应用场合。
具体安排如下：1.电流三段保护的基本原理：介绍电流三段保护的定义、分类及作用。
2.电流三段保护的接线方式：讲解电流三段保护的接线方式及其优缺点。
3.电流三段保护的动作逻辑：分析电流三段保护的动作逻辑，让学生理解其工作原理。
4.电流三段保护的应用场合：通过案例介绍电流三段保护在不同场合的应用。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：用于讲解电流三段保护的基本原理、接线方式和动作逻辑。
2.讨论法：学生针对实际案例进行讨论，提高学生分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法：通过分析具体案例，使学生更好地理解电流三段保护的应用。
4.实验法：安排实验室实践活动，让学生亲自动手操作，提高实际操作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的电流三段保护教材作为主要教学资源。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：准备电流三段保护实验装置，让学生进行实际操作。
电力系统继电保护课程设计——三段式电流保护的设计
电力系统继电保护课程设计题目：三段式电流保护的设计班级：姓名：学号：指导教师：设计时间：1 设计原始资料1.1 具体题目如图1.1所示网络，系统参数为ϕE =115/3kV ，1G X =15Ω、2G X =10Ω、3G X =10Ω， 1L =2L =60km 、3L =40km 、C B L -=50km 、D C L -=30km 、E D L -=20km ，线路阻抗0.4Ω/km ，I rel K =1.2、II rel K =IIIrel K =1.15，max C B I -=300A ，max D C I -=200A ，maxE D I -=150A ，ss K =1.5，re K =0.85。
AB图1.1 系统网络图试对线路BC 、CD 进行电流保护的设计。
1.2 要完成的内容（1）保护的配置及选择；（2）短路电流计算（系统运行方式的考虑、短路点的考虑、短路类型的考虑）；（3）保护配合及整定计算； （4）保护原理展开图的设计； （5）对保护的评价。
2 设计要考虑的问题2.1 设计规程2.1.1 短路电流计算规程在决定保护方式前，必须较详细地计算各短路点短路时，流过有关保护的短路电流， 然后根据计算结果，在满足《继电保护和自动装置技术规程》和题目给定的要求条件下，尽可能采用简单的保护方式。
其计算步骤及注意事项如下。
（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况下，发生短路时流过保护装置的短路电流最大和最小的系统运行方式，以便计算保护的整定值和保护灵敏度。
在需采用电流电压联锁速断保护时，还必须考虑系统的正常运行方式。
（2）短路点的考虑求不同保护的整定值和灵敏度时，应注意短路点的选择。
若要绘制短路电流、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保护的整定计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计算两相短路电流，以作计算灵敏度之用。
继电保护三段式保护
姓名：李鑫学号：32112117班级：电气121成绩：实验四（单侧电源辐射式输电线路）三段式电流保护一、实验目的1、掌握无时限电流速断保护、带时限电流速断保护及过电流保护的电路原理、工作特性及整定原则。
2、理解输电线路阶段式电流保护的原理图、展开图及保护装置中各继电器的功用。
3、掌握阶段式电流保护的电气接线和操作实验技术。
二、实验原理1、阶段式电流保护的构成无时限电流速断只能保护线路的一部分，带时限电流速断只能保护本线路全长，但却不能作为下一线路的后备保护，还必须采用过电流保护作为本线路和下一线路的后备保护。
由无时限电流速断、带时限电流速断与定时限过电流保护相配合可构成的一整套输电线路阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。
图4-1 三段式电流保护各段的保护范围及时限配合输电线路并不一定都要装三段式电流保护，有时只装其中的两段就可以了。
例如用于“线路－变压器组”保护时，无时限电流速断保护按保护全线路考虑后，此时，可不装设带时限电流速断保护，只装设无时限电流速断和过电流保护装置。
又如在很短的线路上，装设无时限电流速断往往其保护区很短，甚至没有保护区，这时就只需装设带时限电流速断和过电流保护装置，叫做二段式电流保护。
在只有一个电源的辐射式单侧电源供电线路上，三段式电流保护装置各段的保护范围和时限特性见图4-1。
XL-1线路保护的第Ⅰ段为无时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的前一部分即线路首端，动作时限为t1I，它由继电器的固有动作时间决定。
第Ⅱ段为带时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的全部并延伸至线路XL-2的一部分，其动作时限为t1II = t2I +△t。
无时限电流速断和带时限电流速断是线路XL-1的主保护。
第Ⅲ段为定时限过电流保护，保护范围包括XL-1及XL-2全部，其动作时限为t1III ，它是按照阶梯原则来选择的，即t1III = t2III+△t ，t2III 为线路XL-2的过电流保护的动作时限。
线路三段式电流保护
实验一三段式电流保护一、传统电磁型继电器三段式电流保护（1）实验目的1．掌握无时限电流速断保护、带时限电流速断保护及过电流保护的电路原理、工作特性及整定原则。
2．理解输电线路阶段式电流保护的原理图、展开图及保护装置中各继电器的功用。
（2）实验原理1．阶段式电流保护的构成无时限电流速断只能保护线路的一部分，带时限电流速断只能保护本线路全长，但却不能作为下一线路的后备保护，还必须采用过电流保护作为本线路和下一线路的后备保护。
由无时限电流速断、带时限电流速断与定时限过电流保护相配合可构成的一整套输电线路阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。
输电线路并不一定都要装三段式电流保护，有时只装其中的两段就可以了。
例如用于“线路－变压器组”保护时，无时限电流速断保护按保护全线路考虑后，此时，可不装设带时限电流速断保护，只装设无时限电流速断和过电流保护装置。
又如在很短的线路上，装设无时限电流速断往往其保护区。
图1 三段式电流保护各段的保护范围及时限配合很短，甚至没有保护区，这时就只需装设带时限电流速断和过电流保护装置，叫做二段式电流保护。
在只有一个电源的辐射式单侧电源供电线路上，三段式电流保护装置各段的保护范围和时限特性见图2.11-1。
XL-1线路保护的第Ⅰ段为无时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的前一部分即线路首端，动作时限为t1I，它由继电器的固有动作时间决定。
第Ⅱ段为带时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的全部并延伸至线路X L-2的一部分，其动作时限为t1II= t2I+△t。
无时限电流速断和带时限电流速断是线路XL-1的主保护。
第Ⅲ段为定时限过电流保护，保护范围包括X L-1及XL-2全部，其动作时限为t1III，它是按照阶梯原则来选择的，即t1III=t2III+△t ，t2III为线路XL-2的过电流保护的动作时限。
三段式电流速断保护
电流保护
（current quick-break protection）
首先建立三段式电流保护的整体概念
三段式电流保护 无时限电流速断保护（I段） 限时电流速断保护（ Ⅱ段） 定时限过电流保护（ Ⅲ段）
有时也两段式电流保护—I、Ⅲ或Ⅱ、Ⅲ
关键
根据电流大小区分正常和故障 ，分保护范围内、保护范围外。
电力系统继电保护
电流保护
B I 2
A
QF1
I 1
C
k1 QF 2 k2
l
问题1
I 1
l
I 2
保护1 能否区分本线路末端k1和 下一线路出口k2点的短路电流？
I段: 只能保护本线路的一部分，动作时限为 0s，为什么只能保护线路的一部分？
电力系统继电保护
电流保护
B I 2k1Biblioteka AQF1I 1
k2
C
l
I 1
1、作用 保护本线路的全长 2、整定原则 与相邻下一线路I段配合 主保护 后备保护
I
II op .1
K I
II rel
I op .2
可靠系数取1.1~1.2
3、动作时间
与相邻下一线路I段配合
t t t 0.5s
II 1 I 2
电力系统继电保护
4.灵敏度校验
用本线路末端最小运
电流保护
躲过变压器低压侧的最大三相短路
电流，开关1和开关2的一段保护整定 计算方法？怎么配合？ A B 1 2
~
电力系统继电保护
6.评价
优点：简单、动作快速；
电流保护
缺点：不能保护线路全长，且受运行方式影响较大 ，煤矿地面主变电所到井下中央变电所、绞车房、
三段式电流保护-继电保护
三段式电流保护
一、电流速断保护（第I段）
图1 简单网络接线示意图
对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。
为优先保证继电保护动作的选择性，就要在保护装置起动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动，这在继电保护技术中，又称为按躲过下一条线路出口处短路的条件整定。
以上图1所示的网络接线为例，假定每条线路上均装有电流速断保护，对于安装在A母线处的保护1来讲，其起动电流I'dz.1必须整定得大于d2点处短路时，可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下B母线上三相短路时的电流Id.B.max，即：
I'dz.1?Id.B.max（1-1）
引入可靠系数K'k?1.2~1.3，则上式即可写为：
I'dz.1?K'k?Id.B.max（1-2）
当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在A母线处的保护1就能起动，最后动作于跳断路器1
对保护2来讲，按照同样的原则，其起动电流必须整定得大于d4点处短路时，可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下C母线上三相短路时的电流Id.C.max，即：
Idz.2?Kk?Id.C.max（1-3）
当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在B母线处的保护2就能起动，最后动作于跳断路器2。
后面几段线路的电流速断保护整定原则同上。
电流速断保护的主要优点是：简单可靠，动作迅速，因而获得了广泛的应用。
但由于引入的可靠系数K'k?1.2~1.3?1，所以不难看出，电流速断保护的缺点是：不能保护本线路''的全长，且保护范围直接受系统运行方式变化的影响。
运行实践证明，电流速断保护的保护。
课程设计报告书---电力系统继电保护课程设计
课程设计报告书---电力系统继电保护课程设计目录电力系统继电保护课程设计 (1)一、题目要求 (1)二、设计方案 (6)三、短路点短路电流计算 (11)四、整定计算 (13)五、继电器选型 (20)六、总结 (22)参考文献 (23)电力系统继电保护课程设计一、题目要求1.目的任务电力系统继电保护课程设计是一个实践教学环节，也是学生接受专业训练的重要环节，是对学生的知识、能力和素质的一次培养训练和检验。
通过课程设计，使学生进一步巩固所学理论知识，并利用所学知识解决设计中的一些基本问题，培养和提高学生设计、计算，识图、绘图，以及查阅、使用有关技术资料的能力。
本次课程设计主要以中型企业变电所主变压器及相邻线路为对象，主要完成继电保护概述、主变压器及线路继电保护方案确定、短路电流计算、继电保护装置整定计算、绘保护配置图等设计和计算任务。
为以后深入学习相关专业课、进行毕业设计和从事实际工作奠定基础。
2.设计内容2.1主要内容（1）熟悉设计任务书，相关设计规程，分析原始资料，借阅参考资料。
（2）继电保护概述，主变压器继电保护方案确定，线路保护方案的确定。
（3）短路电流计算。
（4）继电保护装置整定计算。
（5）各种保护装置的选择。
2.2原始数据某变电所电气主接线如图1所示，两台变压器均为双绕组、油浸式、强迫风冷、分级绝缘，其参数如下：S N=63MVA；电压为110±8×1．25％／38.5 kV；接线为Y N/d11（Y0/Δ-11）；短路电压U k（%）=10.5。
两台变压器同时运行，110kV侧的中性点只有一台接地，若只有一台运行，则运行变压器中性点必须接地。
2.3设计任务图1 主接线图结合系统主接线图，要考虑L1L2两条110kV高压线路既可以并联运行也可以单独运行。
针对某一主变压器及相邻线路的继电保护进行设计，变压器的后备保护（定时限过电流电流）作为线路的远后备保护。
已知条件如下：（1）变压器35kV母线母线单电源辐射形线路L3L4的保护方案拟定为三段式电流保护，保护采用两相星形接线，L5L6馈出线定时限过流保护最大的时限为1.5s，线路L3L4的正常最大负荷电流为450A，（2）L1L2各线路均装设距离保护，试对其相间短路保护I,II,III段进行整定计算，即求各段动作阻抗Z OP I,Z OP II,Z OP III和动作时限t1I、t1II、t1III,并校验其灵敏度,线路L1L2的最大负荷电流为变压器额定电流的2倍，功率因数cosϕ=0.9,各线路每千米阻抗Z1=0.4Ω,阻抗角ϕL=700,电动机自启动系数K SS=1.5，继电器的返回系数Kre=1.2,并设Krel`=0.85, Krel``=0.8, Krel```=1.2,距离III段采用方向阻抗继电器，（3）变压器主保护采用能保护整个变压器的无时限纵差保护，变压器的后备保护作为线路的远后备保护。
继电保护三段电流保护
190.6 4.76A 200/5
最大运行方式下三相短路电流(A) 最小运行方式下两相短路电流(A)
3520 2420
740 600
310 300
动作时限为
t III 1
t III 2
t
1.5
0.5
2.0s
灵敏度校验： 作本线路的近后备保护
பைடு நூலகம்
K sen
I (2) k .1. m in
3、过电流保护
K1
K2
K3
保护1的过电流保护动作电流：
1
2
3
I III oper .1
K rel K ss K res
I1.max 1.21.5 90 190.6A 0.85
图3-21
继电器动作电流
短路点
K1 K2 K3
K III I n I g.oper.1
con III ope r .1
3、Y／△接线变压器后两相短路时 设 a、b相短路时：
• 三相星行接线灵敏度是两相 星行接线的两倍
（3-18） （3-19）
据式（3-17）
据式（3-2） 据式（3-5） 据式（3-17）
I g.oper
K con
I ope r nTA
据式（3-17）
据式（3-17）
据式（3-9）’ 据式（3-9）’
不完全星形接法 A BC
II段保护
III段保护 三段式电流保护原理图
I段保护 II段保护 或
III段保护 或
梯形图 三段式电流保护展开图
2. 三段式电流保护的保护特性及时限特性
三段式电流保护设计论文
三段式电流保护设计【设计目的】1.理论与实践相结合，强化学生的工程实际能力。
2.通过具体电路的设计和调试，加深对电力系统微机保护整个流程的理解，锻炼运用常用算法编程解决问题的能力。
【设计任务】用DSP或单片机实现简单的三段式（瞬时电流速断，限时电流速断，定时限过流）电流保护功能。
【实施方案】三段式电流保护装置的设计包括电压形成回路、采样保持电路。
模拟低通滤波、A/D转换和输出几部分。
装置的工作回路属于二次回路，根据模数转换器输入范围要求，采用电流变换器将输入信号变换为正负5V范围内的电压信号。
由于采用DSP设计，故转换为3.3V。
系统频率为50HZ，即周期为20ms，低通滤波器的频率为100hz，滤波后电压信号存在正负值，采用电压跟随器保留正值，且范围在0~2.5V。
实际操作中由信号发生器产生低压工频输入信号，用以模拟实际电网测量调理后的信号。
输出用三对红绿两色LED指示三段保护是否启动和发布跳闸命令。
相邻线路三段保护动作时限和整定值自定，采用两点积分法进行采样，采样间隔为5ms，严格满足采样定理（fs>2fmax）。
将处理后的电流值与整定值比较，用以判定哪段动作。
当I>I1时，I段启动并动作，通过一定延时后II段，III段有感应但不动作；当I2<I<I1时，II段启动并动作，通过延时后III 段有感应但不动作；当I3<I<I2时，则III段启动并动作。
在整个保护装置中，电流I段、II段构成线路主保护，且II段兼做I段的近后备；电流III段作为本线路的近后备，相邻线路的远后备。
【电路图】 １. 设计原理图２. 保护装置图３. 微机保护跳闸原理图【程序成图】１.系统主程序流程图２.中断服务程序【问题解决】出于每次只能采样一个数据,第二次采样就会覆盖第一次的数据,这次我们编程造成了极大的困扰.采样计算后的数据存在负值,对究竟是用程序实现将其正值化还是利用硬件来实现不太清楚.若由编程来实现不知道该如何处理,但是由硬件来做的话就简单很多,因为电压跟随器就是用来实现这一功能的。
电力系统继电保护实验指导书一--三段式电流保护与自动重合闸装置综合实验
实验一三段式电流保护与自动重合闸装置综合实验（-）实验目的1.了解电磁式电流保护的组成。
2.学习电力系统电流保护中电流、时间整定值的调整方法。
3.研究电力系统中运行方式变化对保护灵敏度的影响。
4.分析三段式电流保护动作配合的正确性。
（）基本原理1.电流保护实验基本原理图in 电流保护实验一次系统图1）三段式电流保护当网络发生短路时，电源与故障点之间的电流会增大。
根据这个特点可以构成电流保护。
电流保护分无时限电流速断保护（简称I段）、带时限速断保护（简称II 段）和过电流保护（简称II段）。
下面分别讨论它们的作用原理和整定计算方法。
（1）无时限电流速断保护（I段）单侧电源路线上无时限电流速断保护的作用原理可用图1-2来说明。
短路电流的大小人和短路点至电源间的总电阻R E及短路类型有关。
三相短路和两相短路时，短路电流人与R E的关系可分别表示如下：/⑶=E, = E,K R E凡+ R。
，/ （2）=心* Esk — 2R +R,ls式中，E——电源的等值计算相电势；R——归算到保护安装处网络电压的系统ss等值电阻；Ro——路线单位长度的正序电阻；I ――短路点至保护安装处的距离。
由上两式可以看到，短路点距电源愈远（Z愈长）短路电流&愈小；系统运行方式小（尺愈大的运行方式）4亦小。
4与I的关系曲线如图1-2曲线1和2所示。
曲线1为最大运行方式（R,最小的运行方式）下的衣=/（ /）曲线，曲线2为最小运行方式（Rs最大的运行方式）下的I K=JU）曲线。
路线AB和BC上均装有仅反应电流增大而瞬时动作的电流速断保护，则当路线AB上发生故障时，希翼保护KA?能瞬时动作，而当路线BC 士故障时，希望保护KAi 能瞬时动作，它们的保护范围最好能达到本路线全长的00%。
但是这种愿望是否能实现，需要作具体分析。
以保护KA 2为例，当本路线末端妇点短路时，希翼速断保护KA2能够瞬时动作切除故障，而当相邻路线BC的始端（习惯上又称为出口处）化点短路时，按照选择性的要求，速断保护KA2就不应该动作，因为该处的故障应由速断保护KAi动作切除。
继电保护教学 三段式电流保护整定计算
继电保护教学三段式电流保护整定计算在电力系统的运行中，继电保护装置起着至关重要的作用，它能够迅速、准确地检测并切除故障，保障电力系统的安全稳定运行。
三段式电流保护作为一种常见的继电保护方式，其整定计算是继电保护教学中的一个重要环节。
一、三段式电流保护的基本原理三段式电流保护通常包括无时限电流速断保护（Ⅰ段）、限时电流速断保护（Ⅱ段）和定时限过电流保护（Ⅲ段）。
无时限电流速断保护的动作电流是按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定的。
其优点是动作迅速，能够在最短的时间内切除故障，但它不能保护线路的全长。
限时电流速断保护则是为了弥补无时限电流速断保护不能保护线路全长的不足而设置的。
它的动作电流是按照躲开相邻线路无时限电流速断保护的动作电流来整定的，动作时限比相邻线路的无时限电流速断保护大一个时限级差。
定时限过电流保护的动作电流是按照躲开本线路的最大负荷电流来整定的，其动作时限按照阶梯原则整定，即从电网终端向电源侧逐级增大。
它不仅能够保护本线路的全长，还能够作为相邻线路的后备保护。
二、三段式电流保护的整定计算原则（一）无时限电流速断保护（Ⅰ段）1、动作电流的整定动作电流应躲过被保护线路末端可能出现的最大短路电流，即：＼I_{op1} ＝ K_{rel}I_{kmax}＼其中，＼（I_{op1}＼）为无时限电流速断保护的动作电流；＼（K_{rel}＼）为可靠系数，一般取 12 13；＼（I_{kmax}＼）为被保护线路末端可能出现的最大短路电流。
2、动作时限无时限电流速断保护的动作时限为 0 秒，即瞬时动作。
（二）限时电流速断保护（Ⅱ段）1、动作电流的整定动作电流应躲过相邻线路无时限电流速断保护的动作电流，即：＼I_{op2} ＝ K_{rel}I_{op1}＇＼其中，＼（I_{op2}＼）为限时电流速断保护的动作电流；＼（K_{rel}＼）为可靠系数，一般取 11 12；＼（I_{op1}＇＼）为相邻线路无时限电流速断保护的动作电流。
10KV单侧电源三段式继电保护设计
电气综合课程设计题目：10KV单侧电源三段式继电保护设计院（系）：机电工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：~~~~~~~~~学号：指导教师：2014年01 月03日目录摘要 --------------------------------------------- 2 前言 --------------------------------------------- 3 一、10KV单侧电源三段式继电保护设计--------------- 4（一）10KV单侧电源三段式继电保护设计课题 ------ 4 （二）10KV单侧电源三段式保护系统概况说明 ------ 4 （三）10KV单侧电源三段式保护设计原理 ---------- 5 （四）10KV单侧电源三段式保护计算 -------------- 6二、结论 ----------------------------------------- 8三、结束语 --------------------------------------- 9四、参考文献 ------------------------------------ 10五、附录 ---------------------------------------- 11摘要电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。
在单侧电源辐射形网络中采用阶段式电流保护，它由无时限电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护组成，可根据实际情况采用两段式或三段式。
无时限电流速断保护、限时电流速断保护共同构成电流的主保护，定时限过电流保护是本线路的近后备保护和相邻线路的远后备保护。
设计首先是对保护原理进行分析，保护的整定计算及灵敏性效验。
设计内容包括原理分析、保护整定计算和灵敏性校验。
前言电力系统是由发电、变电、输电、供电、配电、用电等设备和技术组成的一个将一次能源转换为电能的同一系统。
继电保护实验-三段式电流保护
实验三三段式电流保护一、实验目的1.加深了解三段式电流保护的原理。
2.掌握三段式电流保护的参数整定及各段保护之间的配合。
二、实验内容三段式电流保护分电流速断保护（Ⅰ段保护），限时电流速断保护（Ⅱ段保护）和过电流保护（Ⅲ段保护）：包括以下4个部分：（1）电流保护Ⅰ段：它是经过傅立叶模块变换的电流与预先设置的继电器电流相比较，若大于预置值则输出0，反之输出1。
其动作电流按躲开线路末端发生三相短路的短路电流整定；因为电流Ⅰ段是瞬时动作，所以延时时间很小（延时0.05S）。
它只能保护线路的一部分，不能保护全长。
（2）电流保护Ⅱ段：其动作原理与电流Ⅰ段相同，其动作电流按与下一级线路的I段或II段配合来整定，整定值小于I段，延时时间0.5S，它能保护本线路的全长。
（3）电流保护Ⅲ段：其动作原理与电流保护Ⅰ段相同，其动作电流按躲开最大负荷电流整定，保护经过一个动作延时启动并切出故障，它不仅能保护本线路的全长，而且能保护下级相邻线路的全长。
当满足灵敏度的情况下，它的动作时间应与下一保护的Ⅲ段相配合。
（4）保护出口部分，该部分的功能就是将电流Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ段的输出信号相与。
模拟单侧电源系统中，线路发生故障时保护的动作情况。
图3-1 仿真模型图3-2 子系统模型主要模块参数设置如下：（1）三相电源模块：线电压设置为10kV ；A 相的相位角设置参数为0；频率设置参数为50Hz ，内部连接方式设置为Yg ，星形连接；电源的内部电阻设置参数为3Ω；电源内部电感设置参数为0.04H 。
（2）断路器模块：断路器的起始状态设置为closed ，闭合状态，断三相，即A 、B 、C 开关打勾；开、断时间为外部控制，在前面打勾。
（3）三相故障模块：通过对参数的设置，可以选择故障类型、控制信号、开关状态等。
设置起始状态为闭合，故障时间为0.4～1.6S 。
（4）线路：此模块用于模拟线路，线路长度100公里，其余取默认值。
（5）三相负载：按电压10KV ，频率50HZ ，功率500KW 设置。
课程设计三段保护
课程设计三段保护一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握三段保护的基本概念、原理和方法，能够运用三段保护理论分析和解决实际问题。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够准确地描述三段保护的定义、特点和应用场景；了解三段保护的工作原理和设计方法；掌握三段保护的主要性能指标和测试方法。
2.技能目标：学生能够运用三段保护理论分析和解决实际问题；具备三段保护系统的设计和调试能力；能够进行三段保护性能的测试和评估。
3.情感态度价值观目标：学生通过学习三段保护，增强对电力系统安全的重视，培养责任感和使命感；树立正确的科学态度，勇于探索和创新。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括三段保护的基本概念、原理和方法，以及三段保护在电力系统中的应用。
具体安排如下：1.第一部分：三段保护的基本概念和原理，包括三段保护的定义、特点和应用场景；三段保护的工作原理和设计方法。
2.第二部分：三段保护的性能指标和测试方法，包括三段保护的主要性能指标、测试方法和测试设备。
3.第三部分：三段保护在电力系统中的应用，包括三段保护系统的设计和调试，以及三段保护性能的测试和评估。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握三段保护的基本概念、原理和方法。
2.讨论法：通过分组讨论，引导学生深入思考三段保护的内涵和应用，提高学生的分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解三段保护在电力系统中的应用，提高学生的实践能力。
4.实验法：通过实验操作，使学生掌握三段保护的性能测试方法，培养学生的动手能力和实验技能。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的三段保护教材，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作课件、教案等多媒体资料，提高课堂的教学效果。
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电力系统继电保护课程设计题目：三段式电流保护的设计班级：姓名：学号：指导教师：设计时间：1 设计原始资料具体题目如图所示网络，系统参数为ϕE =115/3kV ，1G X =15Ω、2G X =10Ω、3G X =10Ω， 1L =2L =60km 、3L =40km 、C B L -=50km 、D C L -=30km 、E D L -=20km ，线路阻抗Ω/km，I rel K =、II rel K =IIIrel K =，max C B I -=300A ，max D C I -=200A ，max E D I -=150A ，ss K =，re K =。
AB图 系统网络图试对线路BC 、CD 进行电流保护的设计。
要完成的内容（1）保护的配置及选择；（2）短路电流计算（系统运行方式的考虑、短路点的考虑、短路类型的考虑）；（3）保护配合及整定计算； （4）保护原理展开图的设计； （5）对保护的评价。
2 设计要考虑的问题设计规程短路电流计算规程在决定保护方式前，必须较详细地计算各短路点短路时，流过有关保护的短路电流， 然后根据计算结果，在满足《继电保护和自动装置技术规程》和题目给定的要求条件下，尽可能采用简单的保护方式。
其计算步骤及注意事项如下。
（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况下，发生短路时流过保护装置的短路电流最大和最小的系统运行方式，以便计算保护的整定值和保护灵敏度。
在需采用电流电压联锁速断保护时，还必须考虑系统的正常运行方式。
（2）短路点的考虑求不同保护的整定值和灵敏度时，应注意短路点的选择。
若要绘制短路电流、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保护的整定计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计算两相短路电流，以作计算灵敏度之用。
短路的计算选用三相短路或两相短路进行计算均可，因为对保护所取的残余而言，三相短路和两相短路的残余数值相同。
若采用电流电压连锁速断保护，系统运行方式应采用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）短路电流列表为了便于整定计算时查考每一点的短路时保护安装处的短路电流和，将计算结果列成表格。
流过保护安装处的短路电流应考虑后备保护的计算需要，即列出本线路各短路点短路时流过保护安装处的短路电流，还要列出相邻线路各点短路时流过保护安装处的短路电流。
计算短路电流时，用标幺值或用有名值均可，可根据题目的数据，用较简单的方法计算。
保护方式的选取及整定计算采用什么保护方式，主要视其能否满足规程的要求。
能满足要求时，所采用的保护就可采用；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保护方式。
选用保护方式时，首先考虑采用最简单的保护，以便提高保护的可靠性。
当采用简单保护不能同时满足选择性、灵敏性和速动性要求时，则可采用较复杂的保护方式。
选用保护方式时，可先选择主保护，然后选择后备保护。
通过整定计算，检验能否满足灵敏性和速动性的要求。
当采用的保护不能很好地满足选择性或速动性的要求时，允许采用自动重合闸来校正选择性或加速保护动作。
当灵敏度不能满足要求时，在满足速动性的前下，可考虑利用保护的相继动作，以提高保护的灵敏性。
在用动作电流、电压或动作时间能保证选择性时，不要采用方向元件以简化保护。
后备保护的动作电流必须配合，要保证较靠近电源的上一元件保护的动作电流大于下一元件保护的动作电流，且有一定的裕度，以保证选择性。
本设计的保护配置主保护配置选用三段式电流保护，经灵敏度校验可得电流速断保护不能作为主保护。
因此，主保护应选用三段式距离保护。
后备保护配置过电流保护作为后备保护和远后备保护。
3 短路电流计算等效电路的建立由已知可得,线路的总阻抗的计算公式为L X Z =其中：Z —线路单位长度阻抗； L —线路长度。
所以，将数据代入公式可得各段线路的线路阻抗分别为)(24604.0121Ω=⨯=⨯==L Z X X L L)(16404.033Ω=⨯=⨯=L Z X L)(20504.0Ω=⨯=⨯=-C B BC L Z X)(12304.0Ω=⨯=⨯=-D C CD L Z X)(8204.0Ω=⨯=⨯=-E D DE L Z X经分析可知，最大运行方式即阻抗最小时，则有三台发电机运行，线路1L 、3L运行，由题意知1G 、3G 连接在同一母线上，则)(6.10)1610(||)126()(||)||||(332121min Ω=++=++=L G L L G G s X X X X X X X式中 m in s X —最大运行方式下的阻抗值；同理，最小运行方式即阻抗值最大，分析可知在只有1G 和1L 运行，相应地有)(392415X X X 1L 1G max .s Ω=+=+=由此可得最大运行方式等效电路如图所示，最小运行方式等效电路图如图所示。
图 最大运行方式等效电路图图 最小运行方式等效电路图保护短路点的选取选取B 、C 、D 、E 点为短路点进行计算。
短路电流的计算最大方式短路电流计算在最大运行方式下流过保护元件的最大短路电流的公式为ks k Z Z E KZ E I +==∑ϕϕ式中 ϕE —系统等效电源的相电动势； k Z —短路点至保护安装处之间的阻抗；s Z —保护安装处到系统等效电源之间的阻抗；ϕK —短路类型系数、三相短路取1，两相短路取23。
（1）对于保护2等值电路图如图2所示，母线E 最大运行方式下发生三相短路流过保护2的最大短路电流为CDBC D X X X EI ++=smin max k代入数据得：CD BC D X X X EI ++=smin max k)k (558.1A =(2)对于保护5等值电路图如图2所示，母线C 最大运行方式下发生三相短路流过保护5的最大短路电流为BCC X X EI +=smin max k代入数据得:BCC X X E I +=smin max k)k (17.2A =最小方式短路电流计算在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的公式为Ls k Z Z E I +=min .min.23ϕ 式中 ϕE —系统等效电源的相电动势；min s,Z —保护安装处到系统等效电源之间的阻抗； L Z —短路点到保护安装处之间的阻抗。
所以带入各点的数据可以计算得到各点的的最小短路电流。
）（A I E 8.72781220391311523min =+++⨯⨯=）（A I D 8.8091220391311523min =++⨯⨯=）（A I C 51.97420391311523min =+⨯⨯=4 保护的配合及整定计算主保护的整定计算动作电流的计算 最小保护范围计算式为min1smax setz 23L Z E II +⨯=ϕ 其中 ϕE —系统等效电源的相电动势；s.max Z —短路点至保护安装处之间的阻抗；1z —线路单位长度的正序阻抗。
(1)对于保护2等值电路图如图2所示，母线D 最大运行方式下发生三相短路流过保护2的最大短路电流为)(558.1max kA I kD =相应的速断定值为)(87.1558.12.1max 2kA I K I kD Irel I set =⨯=⨯=最小保护范围根据式（）可得)(6.70min 2km L =即2处的电流速断保护在最小运行方式下也没有保护区。
（2）对于保护5等值电路图如图2所示，母线C 最大运行方式下发生三相短路流过保护3的最大短路电流为)(17.2max kA I kC =相应的速断定值为)(603.217.22.1max ..ⅠⅠ3.kA I K I C k rel set =⨯=⨯=最小保护范围根据式（）可得)(3.42min 3km L =即3处的电流速断保护在最小运行方式下也没有保护区。
所以，以上计算表明，在运行方式变化很大的情况下，电流速断保护在较小运行方式下可能没有保护区。
灵敏度校验限时电流速断定值根据式可以计算。
ⅠⅡⅡset rel setI K I = 其中 Ⅱrel K —可靠系数，取值为。
（1）整定保护2的限时电流速断定值为（）)(806.157.1×15.1Ⅰ1.ⅡⅡkA I K I set rel set === 线路末端（即D 处）最小运行方式下发生两相短路时的电流为)(8098.01421151220393115×23E 23max .min ..kA X X X I CD BC s D k ==++=++=所以保护2处的灵敏度系数为4484.0806.18098.0Ⅱmin ..Ⅱ2.===set D k set I I K即不满足sen K ≥的要求。
（2）同理保护5的限时电流速断定值为)(151.287.1×15.1Ⅰ2.ⅡⅡ3.kA IK Iset rel set ===线路末端（即C 处）最小运行方式下发生两相短路时的电流为)(9746.011811520393115×23E 23max .min ..kA X X I BC s C k ==+=+=所以保护5处的灵敏度系数为4531.0151.29746.0Ⅱmin ..Ⅱ3.===setC k set I I K 也不满足sen K ≥的要求。
可见，由于运行方式变化太大，2、3处的限时电流速断的灵敏度远不能满足要求。
后备保护的整定计算动作电流的计算 过电流整定值计算公式为reL ss rel rel setK I K K I Imax .Ⅲre ˊⅢK ==（）其中 Ⅲrel K —可靠系数，取值为；ss K —可靠系数，取值为； re K —可靠系数，取值为。
所以有304.5(A)150×03.20.85150×1.5×15.1max .ⅢⅢ1.====-re L E D ss rel set K I K K I同理得406(A)200×03.2Ⅲ2.==set I 609(A)300×03.2Ⅲ3.==set I 动作时间的计算假设母线E 过电流保护动作时限为，保护的动作时间为)(15.05.0Ⅲ1s t =+=)(5.15.0Ⅲ1Ⅲ2s t t =+= )(25.0Ⅲ2Ⅲ3s t t =+=灵敏度校验在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的公式为Ls k Z Z EI +=max .min .23所以由灵敏度公式（）Ⅲmin.setk sen I I K =可知，保护1作为近后备保护的灵敏度应为39.25.3048.727Ⅲ1.min .Ⅲ1.===set E set I I K ≥ 满足近后备保护的要求； 保护2作为远后备保护的灵敏度为79.14068.727Ⅲ2.min .Ⅲ2.===set E set I I K ≥ 满足作为远后备保护的要求 保护5作为远后备保护的灵敏度为33.16098.809Ⅲ3.min .Ⅲ3.===set D set I I K ≥ （）（）满足作为远后备保护灵敏度的要求。