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摘 要

本课题研究某110kV变电所，对其所在的整个电力系统网络进行了阻抗参数计算，获得了系统中各元件归算到同一电压等级下的的阻抗标幺值，并进行了全网短路计算，分别是最大和最小运行方式下在六个短路点上发生的三相短路，单相接地短路和两相接地短路故障分析，获得了各元件的故障电流、三倍零序电流等电气量参数。对系统中B变电所相关的输电线路保护配置，采用南瑞继保生产的RCS-941继电保护装置并整定，其中包括三段距离保护的整定和四段零序过流保护的整定等。利用PSCAD软件对各种故障状态以及变压器后备保护动作行为进行仿真。

仿真结果表明，变压器后备保护测控装置能根据其故障时的短路电流及相关电气量配置相应的保护，使其能够更加快速、可靠地切除各种故障，保障设备安全；并可以为同类电厂的变压器保护配置方案提供参考。

关键词 短路计算；距离保护；零序过流保护；变压器后备保护；仿真

Abstract

This paper studies a 110 kV substation, calculates the impedance parameters of the whole power system network, obtains the impedance unit values of the components in the system which are reduced to the same voltage level, and calculates the short circuit of the whole network. The three-phase short-circuit, single-phase short-circuit and two-phase short-circuit faults occur at six short-circuit points under the maximum and minimum operation modes, respectively. The fault current, triple zero sequence current and other electrical parameters of each element are obtained. The RCS-941 relay protection device manufactured by Nanrui Relay Protection Company is used to configure the transmission line protection related to B substation in the system, including the setting of three-stage distance protection and four-stage zero-sequence overcurrent protection. The PSCAD software is used to simulate various fault states and the operation behavior of transformer backup protection.

The simulation results show that the transformer protection measurement and control device can configure corresponding protection according to its short circuit current and related electrical quantity in case of fault, so that it can remove all kinds of faults more quickly and reliably and ensure the safety of equipment, and can provide reference for the transformer protection configuration scheme of similar power plants.

Key words ：Short circuit calculation； distance protection； zero sequence overcurrent protection；transformer backup protection；simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

1 引言 1

1.1 课题研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文研究方向与内容 1

2 故障分析 3

2.1 电网已知参数和计算原则 3

2.2 网络简化和元件阻抗参数计算 4

2.3 全网短路计算 7

3 保护配置与选型 16

3.1 保护配置原理 16

3.2 保护型号选择 17

4 整定计算 19

4.1 保护2整定 19

4.2 保护4整定 20

4.3 保护5整定 20

5 变压器后备保护仿真 23

5.1 复合电压起动的过流保护原理 23

5.2 复合电压起动的过流保护整定 23

5.3 复合电压起动的过流保护仿真 24

6 结束语 33

谢 辞 34

参考文献 35

第1章 引言

1.1 课题研究背景和意义

电能是当前全球经济发展的必要能源，是一种环保可再生的二次能源，然而电能无法大量储存。因此绝大部分电能在使用中都是和发电，变电，输电，配电同时进行的，集这些过程于一体的系统称为电力系统。为了保证用电设备的安全稳定运行，这需要电力系统输出高质量的电能。因此电力系统的稳定运行是电能发展中的首要任务。

110kV高压配电网是城镇用电网主要网架，涉及输电线路、降压变压器等大量电气设备，其特点是网络结构复杂多变、对供电的可靠性要求高，只有合理的继电保护配置及定值方案，才能避免因保护非正确动作导致的一次设备损坏，大面积停电等事故的发生，有效保证电力系统的安全稳定运行。这无疑给保护工作者提出更高要求。

本次毕业设计结合某110kV输电系统实际参数，及新型数字式保护装置，在对该电网进行故障分析的基础上，对其中的变电所B中110kV线路进行保护配置和整定计算，并在此基础上，研究变压器后备保护原理，设计利用PSCAD仿真软件对变压器后备保护进行仿真，通过分析研究所得的仿真数据，验证变压器后备保护动作的正确性。

1.2 国内外研究现状

目前，我国的电网结构在不断的完善，输电距离越来越长并已有全面覆盖的趋势，这就意味着对输电线路的保护工作提出了更高的要求，骨干电网与主输电网架之间的联系也越来越紧密。输电线路的杆塔多，而且面积广线路长，很多的输电线路还位于喧嚣的闹市和人口密集的生活区当中。这些复杂多变的外部环境条件都给输电线路的正常运行带来了挑战。这就需要将线路保护做的越发完善和精细，常用的输电线路保护主要有过流保护、相间距离保护、接地距离保护、零序电流保护以及计算机保护等。

现代信息处理和传输技术日益成熟，输电线路保护方面也不断得到完善和创新，进行了许多新技术的运用和研究，并取得一系列理论和实验结果。但是，目前输电线路越来越密集，而距离保护和零序保护都是阶梯时限相互配合来兼顾主保护和后备保护，这就存在多条分支线路主保护和后备保护难以完美配合和分支系数难于求取的问题，从而导致保护误动或切除故障时间过长等后果，所以在未来的研究中要加强线路保护之间的配合。

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