电力系统继电保护技术问题及对策论文
1前言
近年来，电力系统继电保护技术在各种高新技术的支撑下实现了长足发展，越来越多新技术被应用于 电力 系统继电保护技术中，对维持整个电力系统实现安全、高效、稳定运行有着重要意义，尤其是计算机网络技术、综合自动化技术等先进技术的普遍应用，有效实现了继电保护技术的智能网络监测、实时在线诊断等功能。然而，由于各种传统和新兴继电保护技术在电力系统应用中存在一定局限性，导致继电保护技术发展中需要面临一系列常见问题，能否解决继电保护技术在具体应用中的常见问题不仅关系到保护效能，同时也决定了能否为用户营造一个安全、稳定、高效的用电环境。
2电力系统继电保护技术在应用中的常见问题
近年来，以微机继电保护技术为代表的各种新兴继电保护技术的应用，对进一步提高我国电力系统的总体保护效能有着重要意义，但是由于各种继电保护技术受到自身局限性等因素影响，所以导致其在具体应用中暴露出了较多常见问题，具体表现在以下几个方面：
2.1电流互感饱和
我国电力系统中配电系统的终端设备负荷受到用户用电习惯改变影响而不断增容，如果在这种情况下整个电力系统在运行中发生短路，短路造成的过大电压会在靠近终端设备区时产生电流互感饱和，即靠近终端设备区的电流甚至会达到电流互感器单次额定电流的百倍以上。为此，就继电保护技术在电力系统中的应用来说，一旦出现电流互感饱和则势必会影响到整体电力系统的正常运行。
2.2谐波
我国经济发展过程中使高耗能用电量开始不断上升，并且在当前依旧保持着一个较高的上升趋势，在这种情况下电力系统的冲击性负荷、非线性负荷开始大幅度提升，导致整个电力系统在运行过程中受谐波问题的影响开始不断增强。相关研究结果显示，在谐波长时间影响下会造成电缆寿命平均降低60%左右，而且谐波的分量还会造成电流过零时的DI/DT的值变大，从而影响到电力系统中继电保护系统运行效能的发挥。我国电力系统中的高耗能用户都安装了并联电容器，并联电容器在特定条件下容易放大整个电力系统中的谐波，电力系统中电压的上升会导致变压器软芯饱和、励磁电流谐波增加，进而造成整个电力系统中的谐波电压水平上升。无论是哪种情况造成的谐波都会对电力系统产生影响，同时也说明了电力系统继电保护技术在应用中必须要克服谐波的影响。
2.3超高压电网
我国电力系统在建设过程中开始通过各种超高压电网建设来满足用电需求，而超高压电网的建设给继电保护技术的应用带来了很大挑战，要求继电保护技术在发展中要将基于电阻性差流分量的差动保护新原理作为基础，运用差电流的电阻性分量来实现对超高压电网中继电保护系统的影响，这样才能确保超高压电网中的继电保护系统在运行中避免受到电容电流的影响，这也是超高压电网中继电保护技术创新与应用的一个必然趋势。
3解决电力系统继电保护技术中常见问题的对策及措施
针对电力系统继电保护技术在具体应用中暴露出的各种问题，不仅要在各种新兴技术的.支撑下来着力解决上述问题，同时也要进一步提高继电保护技术在应用中的总体性能，这样才能确保继电保护技术的应用可以满足电力系统需求。
3.1计算机网络技术措施
电力系统继电保护技术的计算机化、网络化以及智能化已经成为必然发展趋势，并且在上述几个方面上已经取得了较多成绩，将计算机网络技术措施应用到继电保护技术中，可以提高电力系统中继电保护系统的自动化水平和控制性能，各种远程终端单元和监控系统等均可以实现自动化，在此基础上运用串行口与终端装置通信协议等方式来传递信息。如果电力系统在运行过程中采用全分散式的变电站自动化，将计算机网络技术应用到继电保护系统中，对进一步提高继电保护系统在运行过程中的效率、准确度等有着重要意义，对提高整个继电保护系统的总体控制效能有着重要作用。
3.2新型互感器措施
光学电压互感器（OTV）和光学电流互感器（OTA）作为两种新型互感器措施，对电力系统继电保护技术的应用与发展有着重要意义，国外很多经济发达国家开始将OTV、OTA等先进技术应用其中，就上述两种新型互感器与传统技术相比其具有十分明显的优势，例如，光纤疏松信号过程中可以避免受到电磁干扰。同时，新型互感器措施在电力系统继电保护技术的具体应用中，可以实现高压和弱点等方面的完全隔离和绝缘，这样有助于减少整个电力系统的占地面积，同时对降低整个电力系统在建设中的生产成本有着重要意义，所以将新型互感器措施应用到电力系统继电保护技术中，对进一步提高电力系统继电保护技术的应用效率有着重要意义。
3.3继电保护自适应控制措施
自适应继电保护这一概念最早诞生于上世纪80年代，其开始被作为一种新型继电保护措施应用到电力系统中，继电保护自适应控制措施可以根据整个电力系统的故障状态变化，以及整个电力系统运行方式的变化，来对继电保护系统的保护性能和特性进行调整。同时，继电保护自适应控制措施可以更好的处理电力系统中的各种突发情况，对提高用户的用电安全有着重要作用，可以说继电保护自适应控制措施作为一种新兴的继电保护技术，其对提高整个继电保护技术的保护效率有着重要意义，在国内外电力系统中的应用发挥出了应有的效果，为此，可以将继电保护自适应控制措施应用其中来解决继电保护技术的常见问题。
4结语
综上所述，我国电力系统继电保护技术在具体应用中依旧面对较多的常见问题，具体包括电流互感饱和、谐波以及超高压电网等方面的影响而产生的问题，可以将计算机网络技术措施、新型互感器措施以及继电保护自适应控制措施的应用来解决上述问题。
参考文献：
[1]朱伟.电力系统继电保护新技术的发展与分析[J].华东科技,2013(10).
[2]张丽,张伟.关于电力系统继电保护新技术的发展研究[J].科技风,2013(16).
[3]石侃.电力系统继电保护新技术的发展与分析研究[J].科技创新与应用,2013(28).
35kV变电站继电保护设计(开题报告+论文+DWG)
摘 要
随着电力电网事业的发展，全国联网的格局已基本形成。科技水平得到提高，电力环境保护得以加强，使中国电力工业的科技水平与世界先进水平日渐接近。电力管理水平和服务水平不断得到提高，电力发展的战略规划管理、生产运行管理、电力市场营销管理以及电力企业信息管理水平、优质服务水平等普遍得到提高。进一步扩大了对外开放，积极实施国际化战略。
本论文围绕35kV变电站的保护整定计算展开分析和讨论，重点设计了电力系统基本常识以及需要系数法计算负荷、电力网接线方案的选择原则、短路电流的计算、变压器和线路的继电保护配置以及无功功率补偿等。
同时详细介绍了主设备差动保护的整定算法，电气主接线的设计、做出短路点的等效电路图，对设备保护进行了相应的选择与校验。通过比较各个接线方式的优缺点，确定变电站的主接线方式。
关键字 短路电流计算，继电保护，整定计算，电网接线方案，无功功率补偿
目录
1 绪 论 1
1.1 变电站继电保护的发展 1
1.2 继电保护装置的基本要求 1
1.3 继电保护整定 1
1.4 本文的主要工作 2
2 设计概述 3
2.1设计依据 3
2.2设计规模 3
2.3设计原始资料 3
3 主接线方案的选择与负荷计算 5
3.1主接线设计要求 5
3.2变电站主接线的选择原则 6
3.3接线方案选择 6
3.3.1一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图 6
3.3.2 一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图 7
3.3.3一次侧采用内桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图 7
3.3.4 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图 7
3.4 35kV变电所主接线简图 8
3.5 负荷计算 8
3.5.1 负荷计算的内容和目的 8
3.5.2 负荷计算的方法 9
3.5.3 本次设计的负荷计算 9
4 短路电流计算 11
4.1引言 11
4.2基准参数选定 11
4.3阻抗计算（均为标幺值） 12
4.4短路电流计算 13
4.5 短路电流计算结果 18
5 变电所继电保护及故障分析 19
5.1本系统故障分析 19
5.2 线路继电保护装置 19
5.3主变压器继电保护装置 19
5.4本设计继电保护原理概述 20
6 主变继电保护整定计算及继电器选择 21
6.1概述 21
6.2瓦斯保护 22
6.3差动保护：（主保护） 23
6.3.1 计算Ie及电流互感器变比，列表如下（表6.1）： 23
6.3.2 确定基本侧动作电流： 24
6.3.3确定基本侧差动线圈的匝数和继电器的动作电流 25
6.3.4确定非基本侧平衡线圈和工作线圈的匝数 26
6.3.5计算由于整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差Δfza 26
6.3.6初步确定短路线圈的抽头 26
6.3.7保护装置灵敏度校验 26
6.4过电流保护：（后备保护） 27
6.4.1过电流继电器的整定及继电器选择： 27
6.5 过负荷保护：（后备保护） 28
6.6冷却风扇自起动： 28
7 线路保护整定计算 29
7.1 概述 29
7.1.1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： 29
7.1.2 对 3～10kV 线路装设相间短路保护装置，应符合下列要求： 29
7.1.3 在 3～10kV 线路装设的相间短路保护装置，应符合下列规定： 29
7.1.4 对 35～63kV 线路，可按下列要求装设相间短路保护装置： 30
7.2 线路保护的原理： 30
7.3 35kV线路三段式电流保护整定计算 31
7.3.1 第一段 无时限电流速断保护 31
7.3.2 第二段 带时限电流速断保护 32
7.3.3 第三段 过电流保护 32
7.4 10kV线路保护整定计算 33
7.4.1 电流速断保护的整定 33
7.4.2 过电流保护的整定 35
8 结 论 37
谢 辞 38
参考文献 39
附录1：外文资料翻译 40
A1.1 Substation and Power System Protection 40
A1.2 变电站与电力系统继电保护 45
电力系统继电保护
“电力系统继电保护原理”是本专业的重要专业课，本课程讲述了电力系统继电保护的基本原理、基本概念和基本方法。现对继电保护课的主要内容以问答题的方式做个复习。
一、 基本概念题
1、 为什麽一般要求采用标幺值制计算电力系统短路电流？
答：把各级平均额定电压作为各级电压的基值使各电压级的标幺值电压皆为1， 变压器标幺值变比皆为1，各电压级的阻抗、电压、电流标幺值不需进行归算。
2、电力系统继电保护的原理、作用及组成是什麽？
答：原理：反应被保护线路或设备故障前故障后某些物理量的突变。
作用：自动地、快速地、有选择性地控制断路器切除故障、对不正常运行状态发出相应信号。
组成：由测量元件、逻辑元件和执行元件组成。
3、对电力系统继电保护的基本要求是什么？
答：四性——选择性、快速性、灵敏性、可靠性。
4、、小接地电流系统单相接地零序电压是多少？
答：约等于相电压。
5、何谓继电器的启动电流、返回电流和返回系数？
答： 继电器的启动电流：使继电器刚刚能启动的最小电流
继电器的返回电流：继电器启动后，使继电器刚刚能返回的最大电流
继电器的返回系数：继电器的返回电流与动作电流的比
6、 电流互感器的原理、作用和组成是什么？
答：原理：电磁感应原理。
作用：将额定大电流变成5A或1A的小电流。
组成：由铁芯、一个原边绕组和一个副边绕组组成。
7、从使用角度减少电流互感器误差的措施是什么？
答：电流互感器电流误差是由电流互感器的励磁电流引起的。
减少误差的措施：（1）加大电流互感器二次导线截面，降低二次负载电阻；
（2）选大变比的电流互感器；
（3）同型号的两个电流互感器串联。
8、简述三段式保护的保护特性及时限特性。
答：Ⅰ段(速断)—一般保护被保护线路的一部分（一般保护线路全长25％～85％）,零秒动作。
Ⅱ段（限时速断）——保护线路的全长，一般0.5s动作，作为线路的主保护。
Ⅲ段——作为后备保护，其动作时限应比下一线路或设备的后备保护长一个时限阶段。
9、 为什麽电流三段保护的Ⅰ和Ⅱ段采用两相两继电器接线，而Ⅲ段（过电流保护）采用两相三继电器或三相三继电器接线。
答：电流三段保护一般用于小接地电流系统，它的Ⅰ段和Ⅱ段采用两相两继电器 接线是使不同出线不同相别两点接地时有2/3的机会只切除一回线路。而Ⅲ段采用两相三继电器或三相三继电器接线是为了提高远后备YΔ—11接线变压器对侧两相短路的灵敏度。
10、 反应相间短路的方向性电流保护的功率方向继电器为什麽采用900接线？
答：两相短路没有死区。
11、 简述零序方向电流三段保护的优点
答：反映接地故障灵敏；保护范围稳定，不受系统运行方式的影响；零序Ⅲ段时限阶段少，动作延时短；系统振荡不会误动；零序功率方向继电器没有死区；接线简单，可靠。
12、距离保护原理是什麽？距离三段保护的优点是什麽？
答：原理：反应测量阻抗 的突变。
优点：测量阻抗 在故障前和故障后变化量大，比反应单一物理量的电流或电压量大近一个数量级；它是测量阻抗与整定阻抗的比较，保护范围稳定，一般不受系统运行方式的影响；具有方向性。
13、写出方向阻抗继电器的动作阻抗方程。
解答：
14、写出方向阻抗继电器幅值比较及相位比较的动边条件的 量的表达式。
答：幅值比较： ；
相位比较： 。
15、应相间短路阻抗继电器采用什麽接线？
答：一般采用 接线，方向阻抗继电器可以采用 接线。
16、写出系统振荡时测量阻抗的表达式。
答： 测量振荡阻抗：
17。反应相间短路的整流型继电器为什麽要加入第三相电压？
答、为避免反方向出口两相短路当记忆电压消失后失去方向性
18、整流型阻抗继电器加入记忆电压的作用是什麽?
答：用来消除方向阻抗继电器保护出口短路的死区和反方向短路不失去方向性。
19、 简述相差高频保护的原理。
答：相差高频保护是线路的差动保护，用高频载波将线路两侧电流的相位传到对侧比较两侧电流的工频电流的相位。同相位开放保护发出跳闸脉冲，区外故障，工频电流反相位，闭锁保护
20、平行输电线路横差电流保护的优缺点是什麽？
答：优点：有选择地性快速地控制断路器切出故障线路。
缺点：有相继动作区和死区。
21、各电压级的输电线路一般应加装什麽保护？
答：220kV：装设不同原理的两套高频保护、距离三段、零序方向三段或四段、综合重合闸；
110kV：装设距离三段、零序方向三段、三相一次重合闸；
35kV、60kV：装设电流三段、绝缘监视、三相一次重合闸；
10kV：装设电流两段、绝缘监视、三相一次重合闸。
22、对三相一次自动重合闸的要求是什麽？
答：（1）保护出口动作使断路器跳开，经0.5～1s的延时，能使断路器重新合闸；重合次数要一定。
（2） 手动合跳或远动合跳不能进行重合。
（3） 不满足断路器合闸条件不能重合。
（4） 双侧电源应满足同期条件进行重合。
(5)重合闸应能与保护相配合
23、什么是变压器的励磁涌流？其特点是什麽？
答：励磁涌流：变压器空载合闸和外部故障切除后电压恢复时的励磁电流。
特点：最大励磁涌流的基波分量为变压器额定电流的6～8倍，经0.5～1s衰减到额定电流0.5～1倍的额定电流、含有高次谐波和直流分量、有600～840的间断角
24、母线加装专门差动保护的条件是什麽？
答：从电力系统稳定考虑，枢纽变电站母线发生故障会使系统可能发生振荡；双 母线或单母线分段并列运行，母线故障要求有选择性的切除故障母线时加装专门母差保护。
25、10MVA以上容量的变压器一般应加装什麽保护。
答：主保护：变压器差动保护、瓦斯保护；
后备保护：相间故障的过电流保护（低压闭锁的过电流保护、复合电压闭锁的过电流保护）、接地故障的零序过电流保护、变压器过负荷保
二、画图题
1、画出10kV架空输电线路电流二段保护的原理图。
1LHA 1LJ 3LJ +bh －bh
1LJ 1XJ BCJ
1LHC 2LJ 4LJ 2LJ
3LJ 1SJ
4LJ
1SJ 2XJ
BCJ DL TQ
2画出小电流接地系统绝缘监视接线图？（并写出整定电压）。
3、画出零序电流滤过器原理接线图。
4、画出反时限电流二段保护原理接线图。
5、 画出变压器Yd-11接线差动保护原理接线图
6、画出自动重合闸后加速保护的原理接线图
7、画出幅值比较和相位比较的二极管环形比较回路图。
幅值比较执行元件 相位比较执行元件
8、画出发电机转子两点接地保护接线图。
9、画出变压器过负荷保护接线图。
10、在复数平面画出具有整定阻抗为Zzd的全、方向和偏移约为－0.1Zzd的偏移特性阻抗继电器的动作图形。
jX
Zzd
R
-0.1Zzd
三、判断题
1、过量继电器返回系数大于一、欠量继电器的返回系数小于一。
2、继电器不带电时打开的触点叫常开触点、不带电时闭合的触点叫常闭触点。
3、继电保护的接线系数是流入继电器的电流与电流互感器二次电流之比。
4、电力系统中性点运行方式基本上有两种：大接地电流系统和小接地电流系统。
5、小接地电流系统单相接地的零序电压为相电压,大接地电流系统单相接地零序电压约为1/3相电压。
×6、平行线路横联差动保护没有死区。
×7、发电机纵联差动保护一般没有死区。
×8、零序方向电流三段保护有死区。
3、 距离保护是测量阻抗与整定阻抗的比较。
9阻抗继电器的动作特性是指阻抗继电器在复数阻抗平面上动作范围或图形。
×10、距离保护Ⅱ段的保护范围不受助增电流的影响。
11、相差高频保护当被保护线路长度大于180km时发生三相短路会产生相继动作。
×12、相位比较的母线差动保护进出线的电流互感器变比必须一致。
13电力系统继电保护原理一般是反应单端物理量的三段式保护和反应多端物理量的差动保护。
14反应相间短路的阻抗继电器“00”接线也能正确反映接地短路故障。
15、阻抗继电器相电压相电流加3KI0的接线方式不能正确反映两相短路。
四、计算题
1、 电网的接线及参数如图所示
D1 D2 D3 D4
110kV 1DL 50km 2DL 10kV 3DL 10km 0.4kV
S=20MVA 2MVA
Ud%=10
各级输电线路的电抗为0.4Ω/km, ； ； ； ； ，
试对3DL10kV线路进行电流两段保护整定计算或对1DL 110kV输电线路进行距离三段保护整定计算（不校验精工电流）或20MVA变压器进行差动保护整定计算（采用BCH-2型或BCH-1型差动继电器均可）。
解1，对3DL10kV线路进行电流二段保护整定计算：
Ⅰ段（电流速断）一次动作电流：
灵敏度校验：
=3.7 合格
二次动作电流
= 。
Ⅲ段（过电流保护）一次动作电流。
115A=243A
灵敏度校验
= =
二次动作电流
电流保护的动作时间
解2，对1DL110kV线路进行距离三段整定计算：
距离三段保护整定计算
解：距离Ⅰ段 整定阻抗
继电器整定阻抗
距离Ⅱ段 一次整定阻抗
灵敏度校验
继电器整定
距离Ⅲ段 一次动作阻抗
采用方向阻抗继电器 整定阻抗为
灵敏度校验
近后备：
远后备：
继电器的整定
时限整定
解3，对20MVA变压器进行差动保护整定计算（采用BCH-2型差动继电器）
1确定基本侧
110kV 11kV
1050A
LH二次接线 Δ Y
110kV侧为计算侧
2 计算动作电流 躲电流互感器二次断线和励磁涌流
躲外部故障的最大不平衡电流
3 计算差动线圈匝数 继电器的动作电流
4灵敏度校验
4 计算平衡线圈
5 平衡线圈的取整误差为零
6 短路线圈整定为 DD，
