输电线路方向电流保护设计方案
110kV输电线路零序电流保护设计
摘要我国110kV及以上的电力系统均为大电流接地系统，单相接地短路将产生很大的故障相电流和零序电流。
三相式保护虽然对接地短路有保护作用。
但该保护的动作电流必须大于最大负荷电流。
因而灵敏度往往不够。
所以必须采用零序电流保护装置作为接地保护是必要的。
零序电流保护分为四段式，分别为主保护I段，II段。
后备保护III段，IV段。
在本设计当中，计算部分首先确定系统的最大最小运行方式，再通过零序电流保护的各段的整定原则计算出保护1、2、3的无时限零序电流保护的动作电流和动作时限整定值，算出各自的最小保护范围以完成灵敏度的校验。
之后计算出保护2，3的带时限零序电流保护的动作电流值，然后通过最小运行方式校验带时限电流保护的灵敏度。
最后对保护1的进行零序三段的整定计算。
图形部分画出零序电流保护的原理图以及展开图。
并介绍了方向性零序保护的原理图。
系统控制部分设计了对零序电流保护的控制。
并分析了动作过程。
关键词：零序电流；单相接地；灵敏度；原理图目录第1章绪论 (2)第2章输电线路零序电流保护整定计算 (4)2.1 零序电流Ι段整定计算 (4)2.1.1 零序电流Ι段动作电流的整定 (5)2.1.2 灵敏度校验 (10)2.1.3 动作时间的整定 (13)2.2 零序电流Ⅱ段整定计算 (13)2.3零序电流Ⅲ段整定计算 (14)第3章零序保护原理图的绘制与动作过程分析 (15)第4章 MATLAB建模仿真分析 (19)第5章课程设计总结 (22)参考文献 (23)第1章绪论1.1 零序电流保护的概况本文是针对110kV输电线路采用零序电流保护的方法进行的继电保护设计。
在正常负荷下，零序电流没有或者很小；当发生接地故障时，就一定有零序电流产生。
据统计，接地短路故障约占总故障次数的93%。
所以，采用零序电流保护装置作为接地短路保护是必要的。
零序电流保护装置简单，动作电流电流小，经济可靠，灵敏度高，正确动作率高。
因此零序电流保护在中性点直接接地的高压，超高压输变电系统中的到了广泛的应用。
继电保护——电网的电流保护和方向性电流保护
继电保护——电⽹的电流保护和⽅向性电流保护⼀．电流继电器1．定义：电流继电器是实现电流保护最基本的元件，也是反应于⼀个电⽓量（单激励量）⽽动作的简单继电器的典型。
它的⼯作原理是⾮常简单的，就是电磁感应原理，因此不准备多讲，下⾯讲四个基本概念。
2 .四个基本概念：（1）起动电流—能使电流继电器动作的最⼩电流值，称为继电器的起动电流。
这⾥要特别关注最⼩两个字，因为电流继电器是反应电流增加⽽动作的，是增量动作的继电器。
如果是低电压继电器，是⽋量动作的继电器，应该是能使电压继电器动作的最⼤电压值，称为起动电压。
（2）返回电流—能使继电器返回原位的最⼤电流称为继电器的返回电流。
这⾥特要别关注最⼤两个字，理由同前。
如果是低电压继电器的返回电压，应该是继电器返回原位的最⼩电压值，称为返回电压。
（3）继电特性—⽆论起动和返回，继电器的动作都是明确⼲脆的，它不可能停留在某⼀个中间位置，这种特性我们称之为'继电特性'。
（4）返回系数—返回电流与起动电流的⽐值称为继电器的返回系数，可表⽰为 Kh=jdzjhII..。
增量动作的继电器其返回系数⼩于 1，⽋量动作的继电器其返回系数⼤于 1。
以上这四个基本概念不仅是适合于电流继电器和电压继电器，对所有的继电器或保护装置都是适⽤的，但⾸先要搞清楚是增量动作的还是⽋量动作的。
如果是增量动作的，就按照电流继电器的原则去套，如果是⽋量动作的，就按照低电压继电器的原则去套。
⼆．电流速断保护 A B C1．定义：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。
顾名思义 d1 d2电流速断保护应该侧重于速动性。
2．动作特性分析： İd以图 2-1 来分析电流速断保护的动作特性。
II Ⅰ假定在每条线路上均装有电流速断保护， I'dz.2则当线路 A—B 上发⽣故障时，希望保护 2能瞬时动作，⽽当 B—C 上发⽣故障时，希望保护 1 能瞬时动作，它们的保护范围最好能达到本线路全长的 100%。
电力系统继电保护课程设计-输电线路方向电流保护设计
电力系统继电保护课程设计-输电线路方向电流保护设计电力系统机电保护课程设计论文设计课题电力系统继电保护课程设计论文题目输电线路方向电流保护设计学部专业电气工程及其自动化班级学号学生姓名指导教师年月日广东工业大学华立学院课程设计（论文）任务书一、课程设计（论文）的内容输电线路方向电流保护设计二、设计（论文）的要求与数据1、设计技术参数：,20,3/1151Ω==G X kV E φ,12,1232Ω=Ω=G G X XL1=L2=60km,L3=50km,LB-C=40km,LC-D=50km,LD-E=20km,线路阻抗0.4Ω/km,2.1=I rel K ,=∏rel K 15.1=I ∏relK , 最大负荷电流IB-C.Lmax=360A,IC-D.Lmax=210A, ID-E.Lmax=110A,2、、统接线图如图：三、课程设计（论文）应完成的工作1、值电抗计算、短路电流计算。
2、整定保护4、5的电流速断保护定值，并尽可能在一端加装方向元件。
3、定保护5、7、9限时电流速断保护的电流定值，并校验灵敏度。
4、定保护4、5、6、7、8、9过电流保护的时间定值，并说明何处需要安装方向元件。
5、制方向过电流保护的原理接线图。
并分析动作过程。
6、采用MATLAB 建立系统模型进行仿真分析。
四、课程设计（论文）进程安排五、应收集的资料及主要参考文献[1]谷水清．电力系统继电保护[M]．北京：中国电力出版社，2005[2]贺家礼．电力系统继电保护[M]．北京：中国电力出版社，2004[3]能源部西北电力设计院．电力工程电气设计手册（电气二次部分）．北京：中国电力出版社，1982[4]方大千．实用继电保护技术[M]．北京：人民邮电出版社，2003[5]崔家佩等．电力系统继电保护及安全自动装置整定计算[M]．北京：水利电力出版社，1993[6]卓有乐．电力工程电气设计200例[M]．北京：中国电力出版社，2002[7]陈德树．计算机继电保护原理与技术[M]．北京：水利电力出版社，1992[8]陈曾田．电力变压器保护[M]．北京：水利电力出版社，1989[9]许建安．电力系统继电保护[M]．北京：水利电力出版社，2003发出任务书日期：年月日指导教师签名：计划完成日期：年月日教学单位责任人签章：目录第1章绪论------------------------------------------------------6 1.1 输电线路电流保护概述--------------------------------------------7 1.2 本文主要内容-----------------------------------------------------7 第2章输电线路方向电流保护整定计算-------------------------9 2.1 方向电流Ι段整定计算----------------------------------------------------- 92.1.1 保护4、5的Ι段动作电流的整定------------------------------------- 10 2.1.2 灵敏度校验---------------------------------------------102.1.3 动作时间的整定------------------------------------------------------ 102.2 保护5、7、9方向电流Ⅱ段整定计算------------------------11 2.3方向电流Ⅲ段动作时间整定计算及方向元件的安装-------------12 第3章方向电流保护原理图的绘制与动作过程分析-----123.1 保护原理图--------------------------------------------------------------- 123.2 动作过程分析----------------------------------------------------------- 12第4章MATLAB建模仿真分析---------------------------- 13第5章课程设计总结------------------------------------------ 15摘要电力系统的输、配线路因各种原因可能会发生相间或相地短路故障,因此,必须有相应的保护装置来反映这些故障，方向保护是利用电压和电流的乘积判明电流流向（相位）的继电保护。
3.输电线路的阶段电流保护
• 二次接线图包括：
交流电压回路、交流电流回路、 断路器控制回路、隔离开关控制回路、 信号回路、继电保护回路、自动装置 回路、“五防”回路（防止误合、误跳
断路器；防止带负荷拉合隔离开关；防止 带电挂接地线；防止带接地线合隔离开关； 防止人员误入带电间隔等五个方面）及监
视回路。
集中式二次电路图 （原理图）
二、几种常用的电磁式继电器
1.电磁式继电器基本原理 磁能吸铁
2.电流继电器
作用：测量被保护元件电流的大小
结构：
图形符号与 文字符号
注：动作过程见网络课件
动作电流、返回电流、返回系数
使继电器动作的最小电流称为动作电流Iact 使继电器返回的最大电流称为返回电流Ire
I re Kre = I aet
• 正确的连接：特别要注意电压及电流互感器的 二次侧的极性、辅助开关（辅助触点）、端子、 端子排、端子厢之间的连接； • 正确的整定 • 正确的操作 • 正确的分析方法
断路器的辅助接点
隔离开关辅助接点
四、短路电流曲线
短路电流曲线
在线路上取3个（一般取线路首端、中 间和末端3点）及以上的短路点，分别计算 出各点在继电保护定值整定时最大、最小运行方
分开式二次电路图
（展开图）
单元接线图(安装图)
为了清楚地表示成套装置或设备中每 个单元的连接关系,单元接线图按装置或设 备的背面布置而绘制.
识、读电气二次图的方法
总体要求:
• • • •
先交流，后直流； 先线圈，后触点； 先控制，后保护，再信号； 由线圈的带电，看触点的动作。
保证二次部分正确运行的“四正确”
用短路电流曲线说明第Ⅱ段电流保护的定值计算
S K1 I
方向保护原理
方向保护原理方向保护是一种常见的电气保护方式，它主要用于保护输电线路和变电站设备，以防止电力系统发生故障时造成更大的损失。
方向保护原理是指利用电力系统中电压和电流的相位关系，通过对故障信号进行检测和判断，实现对故障点的定位和隔离，从而保护电力系统的安全稳定运行。
方向保护原理的实现依赖于电力系统中电压和电流的相位关系。
在正常情况下，电压和电流的相位关系是固定的，而在发生故障时，由于故障点的存在，电压和电流的相位关系会发生变化。
方向保护利用这种相位关系的变化，通过对故障点处电压和电流的相位差进行检测和判断，确定故障点的位置和方向，从而实现对故障的快速定位和隔离。
方向保护原理的实现主要包括两个方面，一是对故障信号的检测和采集，二是对故障信号的处理和判断。
在电力系统中，通常会设置各种传感器和保护装置，用于对电压和电流进行实时监测和采集。
当系统发生故障时，这些传感器会将故障信号传输给保护装置，保护装置会对这些信号进行处理和判断，确定故障点的位置和方向，并发送信号给断路器或隔离开关，实现对故障的隔离和保护。
方向保护原理的实现还需要考虑故障信号的可靠性和灵敏度。
在电力系统中，由于存在各种干扰和噪声，故障信号往往会受到影响，因此保护装置需要具有较高的抗干扰能力，能够准确地判断故障信号，并及时地对故障进行保护。
同时，保护装置还需要具有较高的灵敏度，能够对微小的故障信号进行检测和判断，以确保对系统的全面保护。
总的来说，方向保护原理是一种基于电压和电流相位关系的保护方式，它通过对故障信号的检测和判断，实现对电力系统的快速定位和隔离，保护系统的安全稳定运行。
在实际应用中，需要根据电力系统的特点和要求，选择合适的方向保护装置，并对其进行合理的配置和调试，以确保系统能够在发生故障时得到有效的保护。
输电线路电流电压保护设计
输电线路电流电压保护设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN电力系统保护与控制课程设计设计题目二：输电线路电流电压保护设计（2）课程设计任务书一、系统接线图如图：二、课程设计的内容及技术参数参见下表三、工作计划：第一天：收集资料，确定设计方案。
第二天：等值电抗计算、短路电流计算。
第三天：电流I段整定计算及灵敏度校验。
第四天：电流II段整定计算及灵敏度校验。
第五天：电流III段整定计算及灵敏度校验。
第六天：绘制保护原理图。
第七、八天：MATLAB建模仿真分析。
第九天：撰写说明书。
第十天：课设总结，迎接答辩。
摘要电力系统的输、配电线路因各种原因可能会发生相间或相地短路故障，因此，必须有相应的保护装置来反映这些故障，并控制故障线路的断路器，使其跳闸以切除故障。
本任务书研究的是不带方向判别的相间短路电流电压保护。
该线路相间短路电流电压保护又称为三段式电流电压保护，确定出最大、最小运行方式下的等值电抗，进行相间短路的最大、最小短路电流的计算。
绘制三段式电流保护原理接线图，并分析动作过程。
电流电压保护在单电源辐射网中一般有很好的选择性和灵敏度。
而且电流电压保护的电路构成、整定计算及调试维护都较简单，因此，它是最可靠的一种保护。
但是，三段式电流电压保护在多电源或单电源环网灯复杂网络中无法保证其选择性，另外在系统运行方式变化很大、线路很短和线路长而负荷重等情况下，其灵敏度可能不满足要求，甚至出现保护范围为零的情况。
因此主要用于35kV及以下单电源辐射网络作为线路保护，也可以作为电动机和小型变压器等元件的保护。
关键词：电流电压保护、三段式、选择性、灵敏度目录一、绪论 ......................................................................................... 错误!未定义书签。
电流电压保护概述 ........................................................................ 错误!未定义书签。
10kV中输电线路的继电保护基本配置及保护方式
10kV中输电线路的继电保护基本配置及保护方式随着经济的不断发展，人们对电力的依赖性也越来越大，对供电的质量和持续供电能力的要求也不断提高。
10kV线路作为居民及小工业的主要供电途径，其供电可靠性对经济发展有直接的影响。
为保障10kV线路的供电可靠性，电力安全保护装置也在不断的优化升级，10kV输电线路中的继电保护装置就是为了保障可靠供电而出现的一种保障设备。
本文就10KV中输电线路的继电保护基本配置情况及保护的方法进行相关的探讨，希望可以为相关工作者提供参考。
标签：10kV;输电线路;继电保护;基本配置;保护方式经济的发展离不开电力的供应，社会对电力需求的增多使电力用户数量成指数型增长，从而构成了庞大的用电需求，但是电力网络在迅速发展的同时也存在着诸多安全隐患，10kV输电线路中也开始暴露各种安全问题，严重时直接威胁着生命和财产安全。
为此，需要通过继电保护来提高10kV输电线路的安全性，为人们的安全用电保驾护航。
一、配置10KV配变电工程线路的基本原则1.可靠性原则在10KV配变电线路配置原则中，可靠性原则是最基本原则之一。
可靠性是当电气元件有故障出现时，技术人员利用有关保护设备、设施，移除电气元件存有的问题或故障，在整个移除过程中，不影响其它电气元件正常运行，进而以最快的速度使10KV配变电工程正常运行。
2.接线技术标准原则设计10KV变配电工程的线路时，有关技术人员需要将线路的配置和结构进行简化，可以使配电工程在维护和检修的过程中避免因为线路的配置结构复杂，而造成电力系统的不正常运行。
3.灵活性的原则灵活性原则的意思是在众多的断路器当中，其中某一台或某一组需要退出程序运行并检修时，不会对其他的电气设备元件或者线路等造成消极影响。
4.供给保证的原则相关技术人员进行10KV配变电工程线路的配置过程当中，需将保证电能供给作为电力系统运行的最主要内容之一，因为其关系到人们日常的生产生活，并且对社会经济发展具有相当重要的影响，所以只有10KV变配电工程的线路运行安全可靠，才能保障充足的电能供应使用。
3.2 输电线路相间短路的方向电流保护详解
➢ 由于正、反向故障时，短路功率方向不同，它将使保护的 动作具有一定的方向性。 ➢ 在常规保护中，方向元件有电磁型、感应型、整流型、晶 体管型、集成电路型等，常用的是整流型和晶体管型。
➢ 母线电压参考方向为“母线指向大地”，电流参考方向为 “母线指向线路”。
其之输间出的（相转位UC矩差或的电大压小24）而00 值改随变两。U者当B
输出为最大时的相位差称为最大
灵敏角。
arg
U K IK
Network Optimization Expert Team
k23
U
1
EI
Ik 2
k1处短路（对保护1为正方向）
U Ik1 Z1lk1
U
Ik1
k1
0 k1 90
第三章 电网的相间电流、电压保护 和方向性相间电流、电压保护
一、单侧电源网络的相间电流、电压保护 二、电网相间短路的方向性电流、电压保护
2021/4/6
1
问题的提出
2
1
A
B
C
三段式电流保护是以单侧电源网络为基础进行分析 的，各保护都安装在被保护线路靠近电源的一侧，或 者说线路的始端。
仅利用相间短路后电流幅值增大的特征来区分故障 与正常运行状态的，以动作电流的大小和动作时限的 长短配合来保证有选择地切除故障。
动作范围： senmax 900 ∵ 过渡电阻、线路阻抗角会变化， k最大0灵~敏90线
+j ∴ 功率方向继电器在正方向故障时，动作的角度应该是一个
范围。
动作区 .
考虑实现的方便性，这个角度通常U 取为：
方向过电流保护
K1
当K1点短路,按选择性，保护1、2动作，断 开QF1和QF2，接在A、B、C、D母线上的用 户，仍然由A侧电源和D侧电源分别供电， 提高了对用户供电可靠性。
３).阶段式电流保护用于双侧电源的网络 中，不能完全满足选择性要求。
对电流速断保护：
d1处短路，若
I d1
>
II op3
，则保护3误动．
d2处短路，若
当方向元件和电流测量元件均动作时才启 动逻辑元件。这样双侧电源系统保护系统变 成针对两个单侧电源的子系统。
二、方向过电流保护工作原理
在原有保护上增设一个功率方向判别元件, 反向故障时，闭锁保护。
K1
规定：短路功率的方向从母线指向线路 为正方向。
增设功率方向判别元件后,短路功率方向从母线指
向线路时，保护才会有选择性动作。
= k 2
+ 180
I k2
0 90
180 270
Pk1 = Ures Ik1 cosk1 ＞0
Pk2 = -UresIk2 cosk1 ＜ 0
2.功率方向继电器动作条件：
Pk ＞0 动作；
Pk＜0时不动作。
利用判别短路功率方向或电流、电压之间的 相位关系，就可以判别发生故障的方向。
Id2
>
II op2
则保护2误动
对于过电流保护而言，利用动作时间 是无法满足要求的。
K1
K2
当在K1点短路时，按选择性要求 t3 ＞ t2
当K2点短路时，要求 t2 ＞ t3 。 显然，这两个要求是相互矛盾。
原因分析：
反方向故障时对侧电源提供的短路 电流引起保护误动。
解决办法： 在可能误动的保护上加装方向元件 ——功率方向继电器。
功率方向电流保护实验的体会和建议
功率方向电流保护实验的体会和建议
功率方向电流保护实验通常用于保护电力系统中的发电机、变压器和输电线路等设备。
通过监测电流的方向，可以及时识别电流方向逆转引起的故障，并采取保护措施，以防止设备受损甚至引发事故。
根据个人经验，我可以分享以下体会和建议：
1. 实验前的准备：在进行功率方向电流保护实验前，应对试验设备进行充分的了解和熟悉，确保设备安装正确、连接稳固。
同时，对实验场地的环境进行检查，确保安全可靠。
2. 仔细观察实验过程：在实验过程中，要认真观察电流方向的变化以及保护系统的响应情况。
特别关注实验中可能出现的异常情况，如电流方向突变、保护系统的误动等，及时记录并分析原因。
3. 实验数据的分析和处理：实验完成后，对实验过程中采集到的各项数据进行仔细分析。
结合实验结果，评估保护系统的灵敏度和可靠性，并对可能存在的问题进行改进和优化。
4. 安全第一：在进行功率方向电流保护实验时，一定要注重安全。
确保所有的操作符合相关的安全规范和操作要求。
避免触碰带电元件，注意个人防护，如佩戴绝缘手套、护目镜等。
5. 继续学习和交流：功率方向电流保护技术是一个较为复杂的领域，实验只是初步探索。
通过参与专业培训、查阅相关资料、与同行交流等方式，不断深化对此技术的理解与应用，不断提升自身的专业能力。
需要注意的是，以上建议仅供参考，实验前应根据具体情况制定合适的实验方案，并严格遵循相关的安全规范和法律法规。
35KV输电线路保护设计-35KV输电线路保护
摘要电力系统的不断发展和安全稳定运行，给国民经济和社会发展带来了巨大动力和效益。
但是一旦发生故障如不能及时有效控制，就会破坏稳定运行，造成大面积停电，给社会带来灾难性的严重后果。
随着电力系统的迅速发展，大量机组、超高压输变电的投入运行，对继电保护不断提出新的更高要求。
继电保护是电力系统的重要组成部分，做好继电保护工作是保证电力系统安全运行的必不可少的重要手段。
因此，加强线路继电保护非常重要。
根据线路继电保护的要求，给35KV的输电线路设计合适的继电保护。
本次课程设计首先介绍了继电保护的作用和发展，然后详细介绍了35KV线路主保护及后备保护的选择与整定，35KV线路三相一次重合闸及防雷保护，最后介绍35KV系统的微机保护。
关键词：继电保护；主保护；整定；微机保护目录1 继电保护的作用和发展 (1)1.1 继电保护的作用 (1)1.1.1 继电保护在电力系统中的作用 (1)1.1.2 继电保护的基本原理和基本要求 (1)1.2 继电保护的发展 (2)2 35KV线路主保护选择与整定 (4)2.1 电流、电压保护整定计算考虑原则 (4)2.1.1 电流、电压保护的构成原理及使用范围 (4)2.2 电流闭锁电压保护 (5)3 35KV线路后备保护选择与整定 (12)4 35KV线路三相一次重合闸 (17)5 线路及变压器防雷保护 (18)6 微机保护 (19)6.1 微机保护的软硬件组成 (19)6.1.1微机保护的特点 (19)6.1.2微机保护装置硬件结构 (19)6.1.3微机保护的软件组成 (20)6.2 微机保护的算法 (21)6.3 35KV系统微机保护配置 (22)总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)1继电保护的作用和发展1.1 继电保护的作用1.1.1 继电保护在电力系统中的作用电力系统在生产过程中，有可能发生各类故障和各种不正常情况。
其中故障一般可分为两类：横向不对称故障和纵向不对称故障。
第二章输电线路的相间短路的电流保护
第二章：输电线路的相间短路的电流保护GB50062-92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定：对3～63kV线路的下列故障或异常运行，应装设相应的保护装置：(1) 相间短路。
(2) 单相接地。
(3) 过负荷。
1. 3~10kV 线路装设相间短路保护装置的配置原则(1) 在3~10kV线路装设的相间短路保护装置，应符合下列要求：1) 由电流继电器构成的保护装置,应接于两相电流互感器上，同一网络的所有线路均应装在相同的两相上。
2) 后备保护应采用远后备方式。
3) 当线路短路使发电厂厂用母线或重要用户电压低于额定电压的60%时,以及线路导线截面过小，不允许带时限切除短路时，应快速切除故障。
4) 当过电流保护的时限不大于0.5~0.7s时，且没有第3)款所列的情况，或没有配合上的要求时，可不装设瞬动的电流速断保护。
(2) 在3~10kV 线路装设的相间短路保护装置，应符合下列规定：1) 单侧电源线路。
可装设两段过电流保护：第一段为不带时限的电流速断保护；第二段为带时限的过电流保护。
可采用定时限或反时限特性的继电器。
对单侧电源带电抗器的线路，当其断路器不能切断电抗器前的短路时，不应装设电流速断保护，此时，应由母线保护或其他保护切除电抗器前的故障。
保护装置仅在线路的电源侧装设。
2) 双侧电源线路。
可装设带方向或不带方向的电流速断和过电流保护。
对1~2km双侧电源的短线路，当采用上述保护不能满足选择性、灵敏性或速动性的要求时，可采用带辅助导线的纵差保护作主保护，并装设带方向或不带方向的电流保护作后备保护。
3) 并列运行的平行线路。
宜装设横联差动保护作为主保护，并应以接于两回线电流之和的电流保护，作为两回线同时运行的后备保护及一回线断开后的主保护及后备保护。
4) 环形网络中的线路。
为简化保护，可采用故障时先将网络自动解列而后恢复的办法，对不宜解列的线路，可参照对并列平行线路的办法。
2.35~63kV线路相间短路保护装置配置原则(1) 35~63kV线路装设的相间短路保护装置，应符合下列要求l) 对单侧电源线路可采用一段或两段电流速断或电流闭锁电压速断作主保护并应以带时限过电流保护作后备保护。
双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护原理电子教材(精)
项目五：电网相间短路的方向电流保护任务1方向电流保护的工作原理一、方向电流保护的工作原理1.电流保护用于双电源线路时的问题为了提高电力系统供电可靠性，大量采用两侧供电的辐射形电网或环形电网，如图 l所示。
在双电源线路上，为切除故障元件，应在线路两侧装设断路器和保护装置。
线路发生故障时线路两侧的保护均应动作，跳开两侧的断路器，这样才能切除故障线路，保证非故障设备继续运行。
在这种电网中，如果还采用一般过电流保护作为相间短路保护时，主保护灵敏度可能下降，后备保护无法满足选择性要求。
图 1 双侧电源供电网络示意图（1）Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降以保护P3Ⅰ段为例，整定电流应躲过本线路末端短路时的最大短路电流，关键是除了躲过P母线处短路时A侧电源提供的短路电流，还必须躲过N母线短路时B侧电源提供的短路电流，见图 2。
当两侧电源相差较大且B侧电源强于A侧电源时，可能使整定电流增大，缩短Ⅰ段保护的保护区，严重时可以导致Ⅰ段保护丧失保护区。
整定电流保护Ⅱ段时也有类似的问题，除了与保护P5的Ⅰ段配合，还必须与保护P2的Ⅰ段配合，可能导致灵敏度下降。
M N P图 2 保护P3主保护整定示意图（2）无法保证Ⅲ段动作选择性Ⅲ段动作时限采用“阶梯特性”，距电源最远处为起点，动作时限最短。
现在有两个电源，无法确定动作时限起点。
图 3中保护P2、P3的Ⅲ段动作时限分别为t2、 t3，当k1故障时，保护P2、P3的电流Ⅲ段同时启动，按选择性要求应该保护P3动作，即要求t3<t2；而k2故障时，又希望保护P2动作，即要求t3>t2，显然无法同时满足两种情况下后备保护的选择性。
MNk1故障时流过保护P3的短路电流图 3保护P3后备保护整定示意图2．方向性保护的概念我们再深入分析一下，造成电流保护在双电源线路上应用困难的原因是需要考虑“反向故障”。
以图4中保护P3为例，阴影中发生故障时B 侧电源提供的短路电流流过保护P3，而如果仅存在电源A，阴影部分发生故障时则没有短路电流流过保护P3，不需要考虑。
方向电流保护及功率方向继电器
操作后应检查设备是否正常运行 ，如有异常应立即停机检查并联
系专业人员进行维修。
04
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功率方向继电器的定义与作用
定义
功率方向继电器是一种用于检测 和判断功率方向的继电器，它可 以根据电流的方向和大小来控制 电路的通断。
作用
在电力系统中，功率方向继电器 主要用于方向电流保护，防止因 电流反向而引起的设备损坏和安 全事故。
工作原理与结构
工作原理
功率方向继电器通过比较输入电流和电压之间的相位关系，判断功率方向，从而控制触 点的通断。当电流和电压同相时，继电器判定为正向功率；当电流和电压反相时，继电
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CATALOGUE
方向电流保护的配置与整定
方向电流保护的配置原则
独立性
确保方向电流保护的独立性，避免与其他保 护装置相互干扰。
选择性
确保方向电流保护具有选择性，只切除故障 线路，避免误动作影响其他线路。
可靠性
选用高质量的继电器和设备，确保保护装置 在故障时能够可靠动作。
速动性
要求保护装置在故障发生时快速动作，减小 故障对系统的影响。
加强维护与保养
对保护装置进行定期维护和保养，确保其长期稳 定运行。
ABCD
注意系统的运行方式
在运行过程中，应密切关注系统的运行方式和负 荷变化，及时调整保护装置的定值。
配合其他保护装置使用
在复杂系统中，方向电流保护应与其他保护装置 配合使用，提高系统的安全性和可靠性。
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CATALOGUE
功率方向继电器的应用与选型
检查接线端子
确保接线端子紧固，无松动或腐蚀现象。
测试功能
定期进行功能测试，确保继电器在正常工作状态下运行良好。
继保35kv线路三段式电流保护课程设计
继保35kv线路三段式电流保护课程设计35kV线路三段式保护是指将一条35kV输电线路分为三个保护段，每个保护段具备相应的电流保护功能。
这种保护方式可以提高线路的安全性和可靠性，及时发现和隔离线路故障，保护线路设备不受损坏，确保供电可靠性。
本文将为大家介绍35kV线路三段式电流保护的基本原理、主要组成部分、工作方式以及相关设计参考内容。
一、基本原理35kV线路三段式电流保护是基于不同电流下的线路工作特点设计的。
将线路划分为三个保护段，根据线路故障的发生位置和类型，每个保护段可以独立而又协同地对故障进行保护，实现快速定位和隔离故障。
二、主要组成部分1. 电流互感器：用于测量线路中的电流值，并将其转化为与线路电流成正比的低电流值。
通常采用非电气化、无饱和材质的电流互感器。
2. 故障指示器：当线路故障时，故障指示器会发出信号，用于通知操作人员故障的发生位置，以便进行维修。
故障指示器可以采用声光报警装置。
3. 报警信号传输装置：用于将故障指示器发出的信号传输给操作中心或维修人员，以便及时采取措施解决问题。
4. 对故障段进行隔离的断路器：当出现故障时，断路器可以及时切断故障段，以保护线路设备和其他部分不受到故障的影响。
5. 保护终端：用于监测线路电流和相电压，并对故障进行判断和保护动作。
三、工作方式35kV线路三段式电流保护的工作方式如下：1. 检测：通过电流互感器对线路中的电流进行连续监测，并将监测数据传输到保护终端。
2. 比较：保护终端将测量到的电流值与预设的故障电流阈值进行比较，如果电流超过阈值，则判断为故障。
3. 定位：根据故障电流的大小和方向，确定故障位置所在的保护段。
4. 隔离：对故障段进行断路器的操作，切断故障径路，以保护线路设备和其他部分不受到故障的影响。
四、相关设计参考内容1. 选择适合的电流互感器：根据线路电流的大小和特点，选择合适的电流互感器，保证测量的准确性和可靠性。
2. 设计电流故障阈值和动作时间曲线：根据线路的特点和运行要求，合理设置电流保护的动作值和时间曲线，以达到快速定位和隔离故障的目的。
第4章双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护
第4章双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护第4章双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护在电力系统中，双侧电源输电线路是非常常见的一种拓扑结构。
然而，在运行过程中，由于各种原因，可能会出现相间短路故障。
为了保护电力系统的正常运行，需要对这种故障进行准确的判断，并及时采取措施保护系统。
双侧电源输电线路相间短路故障是指两个电源之间的相线发生短路。
当这种故障发生时，电流会沿着线路的各个分支流动，同时流向短路点，形成环流。
由于环流的存在，会对电力系统带来很大的危害，如引发设备的过电流、电压波动等问题，对系统的稳定性和安全性构成威胁。
为了解决这个问题，需要在电源侧进行方向电流保护。
方向电流保护是指通过检测电流方向，判断故障点的位置，并采取保护措施，以限制短路故障的影响范围。
方向电流保护的基本原理是通过检测电流的相位差来确定故障的位置。
当相间短路发生时，电流的相位差会随着故障点的位置而改变。
通过测量电流的相位差，就可以判断故障点是在哪一侧，并采取相应的保护措施。
常用的方法包括差动保护和方向元件保护。
差动保护是利用差动电流进行方向电流保护。
差动电流是指同一线路两端电流的差值，通过比较差动电流的幅值和相位差，可以判断故障点的位置。
如果差动电流的幅值超过设定值，并且相位差在某个范围内，就说明故障点在保护的覆盖范围内，此时保护动作。
差动保护具有快速、精确的特点，广泛应用于电力系统。
另一种常用的方向电流保护方法是采用方向元件。
方向元件是指能够根据电流方向进行判断的装置，常见的方向元件有方向比较器、方向继电器等。
这些装置通过检测电流的相位差，判断故障点的位置，并根据判断结果发出保护信号，实现保护动作。
除了差动保护和方向元件保护之外，还可以利用数字保护装置进行方向电流保护。
数字保护装置具有运算速度快、精度高的特点，可以通过相间短路电流的特征进行方向电流保护。
数字保护装置通过采样和计算电流波形，判断故障点的位置，并根据判断结果进行保护动作。
电力系统继电保护-方向保护
K
IB
U B
IB
90 30 K
U CA K 120
U CA
C相类似分析，但是，有：
K 60
23/48
归纳上述分析，可以知道： 在三相和两相短路情况下，电压超前电流的角度在 下列角度之间：
K 90 K 120 K 60
（K ( 3 ) , K ( 2 )近处）
远处KB( 2C)的B相 远处KB( 2C)的C相
么，在K1点发生短路时，如果短路电流 IK 大于保 护2 的定值，就会造成保护2的误动，从而导致变电 站N被停电（保护3应当动作跳闸）。
怎么办？—— 找差异 3/48
M 1
N
2
3
P 4
IK
K1
我们规定继电保护工作的“正方向”：
由继电保护安装处指向被保护元件。
（教材：由母线指向线路 —— 仅针对线路）
Q 6
2s
32/48
六.双侧电源网络的电流保护整定计算 在整定计算中，由于双电源的存在，使得短路电
流的计算略微复杂一些。为此，引入了“助增”、 “外汲”和“分支电流”、“分支系数”等概念。
但是，原则都是一样的： 1）按最大短路电流整定； 2）取最小短路电流校验。
（避免概念太多，留到距离保护中再介绍）
m
值
，
后面再说明
。
U
' m
Im .3
U'm－Im.3#39; m
Im
.3
cos
0
？
故，称为功率方向元件。
90 90时，P 0 注：为U'm与Im的夹角 12/48
U m
m
Im .3
Im .2
正方向
第4章双侧电源输电线路相间短路方向电流保护
d1点短路时：t6＜t1 d2点短路时：t6＞t1
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图4-1 双侧电源供电网络
4
4.1.1 以阶段式电流保护带来的新问题
2.原因：图4-1
某一保护（如保护1）的误动是在所保护的线路（如 CD线路）反方向发生故障时，由另一个电源（如电源EⅡ）
2.特点：
在原有保护上增设一个功率方向判别元件，反向故障时， 闭锁保护。
3.接线：
➢原理接线图
➢展开接线图
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图4-2 方向电流保护原理接线图
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4.1.4 方向过电流保护
4.动作原理： 短路（正向）时：KA、KPR均动作,保护动作 短路（反向）时：KA动作，KPR不动闭锁保护装置
5.动作参数的整定： 根据动作方向将保护分成两组。 例：在图4-1将1、2、3、4分成一组；5、6、7、8分成一组
再分别按单侧电源线路过电流保护同样的原则整定参数， 保证动作的选择性。
6.方向元件的装设原则：
对于同一母线两侧的保护：动作时限长者可不装方向元件， 动作时限短和相等者必须装方向元件。
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4.3.1 定义：
是指功率方向继电器与电流互感器和电压互感器 的连接方式,即加入继电器的电压Uj和电流Ij是线(相间) 的还是相的一定组合方式。
4.3.2 要求：
1.能正确反应故障方向：正方向故障,继电器动作
反方向故障继电器不动作
2.灵敏系数高：故障以后加入继电器的电流和电压
应尽可能地大一些 。
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辽宁工业大学电力系统继电保护课程设计（论文）题目：输电线路方向电流保护设计（5）院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间： 2012.12.31—2013.01.11课程设计（论文）任务及评语学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目输电线路方向电流保护设计（5）课程设计（论文）任务系统接线图如图：课程设计的内容及技术参数参见下表设计技术参数工作量,20,3/1151Ω==GXkVEφ,12,1232Ω=Ω=GGXXL1=L2=60km,L3=50km,LB-C=40km,LC-D=50km,LD-E=20km,线路阻抗0.4Ω/km,2.1=IrelK,=∏relK15.1=I∏relK,最大负荷电流IB-C.Lmax=360A,IC-D.Lmax=210A,ID-E.Lmax=110A,电动机自启动系数Kss=1.5，电流继电器返回系数Kre=0.85。
最大运行方式：三台发电机及线路L1、L2、L3同时投入运行；最小运行方式：G2、L2退出运行。
1.等值电抗计算、短路电流计算。
2. 整定保护4、5的电流速断保护定值，并尽可能在一端加装方向元件。
3．确定保护5、7、9限时电流速断保护的电流定值，并校验灵敏度。
4．确定保护4、5、6、7、8、9过电流保护的时间定值，并说明何处需要安装方向元件。
5．绘制方向过电流保护的原理接线图。
并分析动作过程。
6、采用MATLAB建立系统模型进行仿真分析。
BAG123LLLEDCGG9 87 65 4 系统接线图续表进度计划第一天：收集资料，确定设计方案。
第二天：等值电抗计算、短路电流计算。
第三天：整定保护4、5的电流速断保护定值，并尽可能在一端加装方向元件。
第四天：确定保护5、7、9限时电流速断保护的电流定值，并校验灵敏度。
第五天：确定保护4、5、6、7、8、9过电流保护的时间定值，说明何处需安装方向元件。
第六天：绘制保护原理图。
第七、八天：MATLAB建模仿真分析。
第九天：撰写说明书。
第十天：课设总结，迎接答辩。
指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要电力系统的输、配线路因各种原因可能会发生相间或相地短路故障,因此,必须有相应的保护装置来反映这些故障，方向保护是利用电压和电流的乘积判明电流流向（相位）的继电保护。
以判明短路故障位于保护装置处的正向或反向。
本设计题目为输电线路方向电流保护设计，经过保护4、5的Ι段动作电流的整定、灵敏度的校验、动作时间的整定、保护5、7、9方向电流Ⅱ段的整定计算和方向电流Ⅲ段动作时间整定计算，绘制方向电流保护原理图，并对动作过程进行分析。
利用MATLAB软件建立系统仿真模型，根据给定参数对电气元件设定，对仿真结果分析，符合设计要求。
关键词：电力系统；电流保护；方向保护；方向元件目录第1章绪论 (4)1.1 输电线路电流保护概述 (4)1.2 本文主要内容 (4)第2章输电线路方向电流保护整定计算 (6)2.1 方向电流Ι段整定计算 (6)2.1.1 保护4、5的Ι段动作电流的整定 (6)2.1.2 灵敏度校验 (6)2.1.3 动作时间的整定 (7)2.2 保护5、7、9方向电流Ⅱ段整定计算 (7)2.3方向电流Ⅲ段动作时间整定计算及方向元件的安装 (8)第3章方向电流保护原理图的绘制与动作过程分析 (10)3.1 保护原理图 (10)3.2 动作过程分析 (10)第4章 MATLAB建模仿真分析 (11)第5章课程设计总结 (13)参考文献 (14)第1章绪论1.1输电线路电流保护概述电力系统的输、配线路因各种原因可能会发生相间或相地短路故障,因此,必须有相应的保护装置来反映这些故障,并控制故障线路的断路器,使其跳闸以切除故障.对各种不同电压等级的线路应该装设不同的相间短路和接地短路的保护。
对于3KV及以上的电力设备和线路的短路故障，应有主保护和后备保护，对于电压等级在220KV及以上的线路，应考虑或者必须装设双重化的主保护，对于整个线路的故障，应无延时控制其短路器跳闸。
线路的相间短路、接地短路保护有：电流电压保护，方向电流电压保护，接地零序流电压保护，距离保护和纵联保护等。
电力系统中线路的电流电压保护包括：带方向判别和不带方向判别的相间短路电流电压保护，带方向判别和不带方向判别的接地短路电流电压保护。
他们分别是用于双电源网络、单电源环形网络及单电源辐射网络的线路上切除相间或接地短路故障。
1.2本文主要内容通过对保护段的Ι段动作电流的整定、灵敏度的校验、动作时间的整定、方向电流Ⅱ段的整定计算和方向电流Ⅲ段动作时间整定计算，绘制方向电流保护原理图，并对动作过程进行分析。
在对电流保护段来说，因为反方向短路时功率方向测量元件不动作，其整定值就只需躲过正方向线路末端短路电流最大值，而不必躲过反方向短路的最大短路电流，因而提高了灵敏度。
这种增加了功率方向测量元件的电流保护即为方向电流保护。
在双电源网络或其他复杂网络中，可以采用带方向的三段式电流保护，以满足保护的各种性能要求。
方向电流保护用于双电源网络和单电源环形网络时，在构成、整定、相互配合等问题上还有以下特点：在保护构成中增加功率方向测量原件，并与电流测量元件共同判别是否在保护线路的正方向上发生故障。
方向电流保护第Ⅰ段，即无时限方向电流速度保护的动作电流整定可以不必躲过反方向外部最大短路电流；第段电流保护动作电流还应考虑躲过反向不对称短路时，流过非故障相的电流，这样可防止在反方向发生不对称故障时非故障线功率方向测量元件误动作而造成的保护误动作；在环网和双电源网中，功率方向可能相同的电流保护第段的动作电流之间和动作时间之间应相互配合，以保证保护的选择性。
本次设计包含了运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。
第2章 输电线路方向电流保护整定计算2.1 方向电流Ι段整定计算2.1.1 保护4、5的Ι段动作电流的整定根据任务书中的系统接线图计算各段线路的阻抗。
1L X =2L X =60*0.4=24Ω 3L X =50*0.4=20Ω BC X =40*0.4=16Ω CD X =50*0.4=20Ω DE X =20*0.4=8Ω由电流速断保护的动作电流应躲过本线末端的最大短路电流，可计算： 保护4X )X (X ∥ )(L3L2G211)3(max +++=L G KA X X E I ϕ= =+++2024)(12∥ )2420(3115 1.668kA)3(max 4KA I rel I OP I K I ⨯==1.2⨯1.668=2.002kA保护5kA X E I G KB 075.220123115 X L33)3(max =+=+=ϕkA I K I KB I rel I OP 49.2075.22.1)3(max 5=⨯=⨯= 因为 )3(max 4KB I OP I I <，所以在4QF 加方向元件。
2.1.2 灵敏度校验I sen K 校验，应按电流、电压元件中保护范围小的元件确定，整定值满足可靠系数的要求。
314min 134min 4l x l x l l K I sen ==保护4的灵敏度校验：－＝IOPmin 142I 3S E l x m ax s X =002.223/1153⨯⨯-20=8.72Ω31l x ==+=3214//L L L OP X X X X 24//24+20=32ΩI sen K =4min 1OP X l x =3272.8⨯100%=27.25%>15% 满足灵敏度要求，所以合格。
保护5的灵敏度校验：315min 135min 5l x l x l l K Isen ==＝－＝max min 1523x OP SX I E l x 3115316⨯=7.09Ω 31l x =＝＝35L OP X X 20ΩIsen K =315min 1l x l x =2009.7⨯100%=35.45%>15% 满足灵敏度要求，所以合格。
2.1.3 动作时间的整定因为无时限电流速断保护不必外加延时元件即可保证保护的选择性，所以电流保护第I 段的动作时间为0，即t I 4op =t I 5op =0。
2.2 保护5、7、9方向电流Ⅱ段整定计算无时限电流速断保护在任何情况下只能切除本线路上的故障，外部短路故障应依靠另外一种电流保护,即带时限的电流速断保护对于此种保护的动作电流整定为。
保护5Ⅱ段与保护3配合I I 5op I =b OP rel K K /I I I ３Ｉ ＝Ｉ３I OP IB-C.Lmax=360A b K :分支系数=流过故障线电流/流过保护线电流。
b K =1+AB BI I =1+3311L G SL G S X X E X X E ++=1.42b OP rel K I K I I I I I ３＝5OP I =36015.1⨯/1.42=291.54A＝＋＝33)2(KB 23I L G S X X E ⨯2012311523＋⨯kA=1796.875A I IsenK=I I 5)2(OP KBI I =54.29175.81796=6.16>1.4 所以满足灵敏度要求。
与相邻保护3Ⅱ段配合b K =1+AB B I I =1+3311L G SL G S X X E X X E ++=1.42I I I I 5OP 2)KB I I（＝senK =I 2OP I IC-D.Lmax=210A 分支系数=流过故障线电流/流过保护线电流，且两电流相等。
所以：4b K =1I I 3OP I =II I 2OP rel I K /4b K =1/21015.1⨯=264.5A I I 5OP I =I I I 3OP rel I K /b K =42.1/5.26415.1⨯=214.21A I II I5OP 2)KB I I （＝senK =21.21475.81796=8.38>1.4此结果满足灵敏度要求。
＝I I5OP t t t 3∆+I I OP =t t t 2∆+∆+I OP =1s 保护7,9与保护5相同。
2.3方向电流Ⅲ段动作时间整定计算及方向元件的安装为保证选择性，则必须加延时元件，且应按照阶梯形原则整定，即两相邻线路的电流Ⅲ动作时间相差一个△t 。
上一线路与动作时间长的下一段线路相配合；末级不装延时元件；越靠近电源，延时越长。
0t 1=I I I s （线路末端），t t t 12∆+=I I II I I ，t 2t t t 23∆=∆+=I I I I I I 5793t t t t 1.5s t III III III III ===+∆=，0s t t t 864===I I II I I I I I （无下一级，相当于末级）若BC K :Ⅲ5op t >Ⅲ4op t ，AB K :Ⅲ5op t <Ⅲ4op t 矛盾，则Ⅲ需加方向元件。