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摘 要

本文首先对110kv电力系统进行了分析。分析出该系统110kv输电线路主要的故障类型是相间短路和接地短路故障。并选取不同的故障点，计算出故障电流。结合RCS941线路保护装置和系统110kv输电线路常发生的故障类型，对该输电线路C母线处的继电保护进行了综合设计。其中对相间短路故障主要配置距离保护，对接地短路故障配置零序电流保护和接地距离保护等继电保护类型。再根据系统中各元件的参数，对所配置的保护类型进行整定计算，得出保护具体的参数配置。并根据保护装置的二次线图纸对所配保护电流回路、电压回路、控制回路等二次回路进行初步的设计与说明。利用PSCAD软件建立变压器差动保护仿真模型，并模拟出变压器故障。观察差动保护在故障时能否可靠动作。仿真结果表明：变压器差动保护在保护区内故障时能够准确动作。

关键词：110kv输电线路；故障分析；保护整定；二次回路；变压器差动保护仿真

Comprehensive Design of C Protection for 110 kV Transmission Line and Simulation of Transformer Differential Protection

Abstract

Firstly, the 110 kV power system is analyzed. It is concluded that the main fault types of 110 kV transmission line in this system are inter-phase short circuit and grounding short circuit. Different fault points are selected to calculate the fault current. Combined with the common fault types of RCS941 line protection device and 110 kV transmission line, the relay protection at the C bus of the transmission line is comprehensively designed. Among them, distance protection is mainly used for inter-phase short circuit faults, zero sequence current protection and ground distance protection are used for grounding short circuit faults. According to the parameters of each component in the system, the protection types are adjusted and calculated, and the specific parameters of protection are obtained. According to the secondary line drawings of the protection device, the primary design and explanation of the secondary circuit such as the current circuit, the voltage circuit and the control circuit are carried out. The simulation model of transformer differential protection is established by PSCAD software, and the transformer fault is simulated. Observe whether differential protection can operate reliably in case of failure. The simulation results show that the transformer differential protection can operate accurately when the fault occurs in the protection area.

Key words: 110kV transmission line；fault analysis；setting calculation；secondary circuit；transformer differential protection simulation

目录

第一章 绪论 1

1.1 课题背景和价值 1

1.2 国内外现状 1

1.3本文的技术体系 2

第二章 系统故障分析与计算 3

2.1 系统已知参数 3

2.2常见故障类型 4

2.3故障点的选择 5

2.4等值阻抗计算 5

2.5各序阻抗化简 7

2.6短路电流计算 8

第三章 整定计算 11

3.1 装置介绍 11

3.2整定计算 11

第四章 继电保护的二次回路 18

4.1二次回路介绍 18

4.2二次回路设计 18

第五章 故障仿真研究 23

5.1仿真模型的建立 23

5.2 PSCAD故障仿真 28

5.3 差动保护仿真 33

5.4 仿真结果分析 36

第六章 总结 39

致谢 40

参考文献 40

第一章 绪论

1.1 课题背景和价值

由于各种需求，我国每年需要使用大量的电能。并且每年用电量越来越大。电力已成为我国最重要的能源之一。用电量增加使电力设备压力增大。发电厂，输电线路，配电网的压力也逐渐增大。电能直接通过的设备被称为一次设备。如发电机、变压器、输电线路等。这些设备直接进行电能的生产、输送和配给。由于各种不可控自然环境的影响，电力生产、传输、分配中的电气设备常常出现一些故障。这类故障具有很强的破坏性。如果这类故障得不到及时的清除，电力系统中正常运行的部分会受到故障影响。系统的稳定性会被打破，电力供应将中断，还会造成设备损坏。因此，需要设计一些对一次设备进行测量、监控、控制、保护的设备。这些设备称为二次设备。它们能实时测量一次设备的各种电气参数，并根据电气参数判断一次设备的状态。如果发现一次设备出现故障，则立即启动适合的保护设备，来控制或者切除故障。使电力系统未发生故障部分的设备继续稳定工作。这些二次设备按功能组合成一个整体，这个整体被称为继电保护设备。它是保证电力系统安全运行的主要设备。

110kV配电网的主要任务电能输送和分配。这一等级配电网是区域电力系统的主要部分。110kv输电线路主要用于连接发电厂和配电网络，承担着电力输送的重要任务。其输送的电压为110kv。在电力系统中极其重要。通过大量的科学分析和电力工作者经验表明，两相短路、三相短路和单相接地短路等短路故障常发生在110kV输电线路上。另外，110kv线路上也常常发生相间短路。如两相短路以及三相短路。110kV输电线路应配置相间距离保护、接地距离保护、零序电流保护。距离保护能够切除相间故障。零序电流保护能够反应产生较大零序电流的故障（如接地短路）。在110kV输电线路的配置、整定与运行中，常出现保护配置不合适，参数设置不恰当等问题，导致保护拒动或误动。只有合理的继电保护配置及定值方案，才能有效避免一次设备损坏。在电力系统中存在一种能够变换电压值的重要电气元件，这就是变压器。变压器能将发电厂发出的电能变换为便于远距离传输的高电压电能。还可以将输电线路的高电压变换为用户需要的低电压。变压器的主要作用是分配电能。变压器发生故障时，切断其故障部分的主要保护类型是差动保护。只有合理配置变压器的保护，才能实现电力系统的正常运行。

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