论文总字数：29369字

摘 要

10kV配电系统是电力系统的重要组成部分，常会发生相间短路和单相接地故障，若是没有及时找到发生相间短路故障的位置，就会在馈线中产生较大短路电流，若此短路电流超过整定电流，就会启动该段线路的继电保护装置，产生线路跳闸。因此需要配置三段式电流保护以保证供电的可靠性。

本文对10kV配电网相间短路进行故障分析，在馈线上选取不同的短路点计算三相及两相短路电流，结合南瑞公司的RCS-9611C线路保护装置对该配电网馈线的三段式电流保护进行了整定。并且根据110kV变电所二次回路图纸对电流回路、电压回路、控制回路进行了初步的设计及说明。由于分布式电源的大量接入，区域保护成为了一个新的课题。本文结合传统配电网及接入分布式电源DG后的配电网的特点，对区域保护原理进行了分析，并介绍了国内外研究成果。最后通过电力仿真软件PSCAD对该配电网的故障分析和继电保护整定部分进行了检验，并给出了结果，同时分析了少量分布式电源投入对配电网的影响。

关键词：配电网；短路电流计算；继电保护；二次回路；仿真

Design of Relay Protection and Regional Protection for 10kV Distribution System

Abstract

10 kV distribution system is an important part of the power system, which often occurs phase-to-phase fault and single-phase grounding fault. If the location of phase-to-phase short circuit is not found in time, a large current will be generated in the distribution line. If this short-circuit current exceeds the setting current, the relay protection device will be activated immediately and the breaker will trip. Therefore，the three-stage current protection is required to ensure the reliability of power supply.

In this paper, the fault analysis of the phase-to-phase fault of 10 kV distribution system is carried out. Different short-circuit points are selected to calculate the three-phase and two-phase short-circuit current. Combined with the RCS-9611C line protection device of NARI, the three-section current protection of the feeder is adjusted. According to the secondary circuit drawings of 110 kV substation, the current loop, voltage loop and control loop are preliminarily designed and explained. Due to the large number of distributed generation access, regional protection has become a new topic. Based on the characteristics of traditional distribution network and distribution network which connected with distributed generations, this paper analyses the principle of regional protection, and introduces the domestic and foreign research results. Finally, the power simulation software PSCAD is used to test the fault analysis and relay protection setting, and the results are given. At the same time, the impact of distribution system which input a distributed generation is analyzed.

Keywords: The power distribution system; Short circuit current calculation; Relay protection；Secondary circuit; Simulation

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

1. 绪论 1

1.1课题的背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文技术体系 2

第二章 故障电气量分析 4

2.1 常见故障类型 5

2.2 短路点的选取 6

2.3 等值阻抗计算 6

2.4 短路电流计算 8

第三章 整定计算 10

3.1 装置介绍 10

3.2 继电保护原理 10

3.2 整定计算 12

3.3.1 各配电线路电流保护整定 12

3.3.2 母线分段断路器保护整定 14

第四章 二次回路设计 17

4.1 二次回路 17

4.2 110kV变电站二次回路设计 17

4.2.1 线路保护屏直流及交流电源配置 17

4.2.2 母线PT电压切换二次回路 18

4.2.3 线路PT 19

4.2.4 线路保护测量交流电流回路 19

4.2.5 线路保护测量交流电压回路 20

4.2.6 电压切换回路 21

4.2.7 断路器操作回路 21

第五章 区域保护原理分析 23

5.1 配电网传统保护方案的局限性 23

5.1.1 传统配电网的特点和保护方案的问题 23

5.1.2 分布式电源接入对传统保护的影响 23

5.2 区域保护 24

5.2.1 区域保护的原理及定义 24

5.2.2 区域保护的特征 24

5.2.3 区域保护的结构 25

5.2.4 国内外研究现状 26

1. 配电系统故障仿真研究 27

6.1 仿真模型的建立 27

6.2 配电系统10kV输电线路故障仿真 28

6.2.1 输电线路末端发生故障 29

6.2.2 配电变压器末端发生故障 30

6.3 配电系统继电保护仿真 31

6.4 DG对配电网电流保护的影响仿真 33

第七章 总结 35

致 谢 36

参考文献(References) 37

第一章 绪论

• 1. 课题的背景及意义

改革开放以来我国经济得到快速发展，综合国力不断增强，人民的生活水平得到了提高；与此同时，人们对电能的需求量、供电质量、供电安全可靠性的要求也变得越来越高。10 kV配电系统在电力系统中主要负责完成接受由上级输电线路传送过来的电能，将其转换为低压并进行分配的任务。在电力系统中10 kV配电系统作为与众多的用电负荷相连的部分，是非常重要的环节之一。因此，合理规划和优化10 kV配电系统，结合实际对系统的可靠性、经济性进行研究，不仅可以得到巨大的社会效益，达到提高高压电力系统安全性的目的，而且可以获得巨大的经济效益。但是，10 kV配电系统覆盖范围较广、分布较为散乱，这使得继电保护也难以整定。10 kV配电网继电保护作为电力系统必不可少的部分，能够有效地维护和保障电力系统的安全稳定，使整个系统有效运行，避免电力危险事故的发生，为人民提供高质量的电能。因此，10 kV配电网的继电保护工作在近年来受到了广泛地关注，成为了研究的焦点。

近年来，随着分布式电源技术的快速发展，分布式发电技术的成本大幅降低，大量的分布式电源逐渐接入电网，造成电源和负荷同时存在。配电网不再是单辐射网络，这将改变配电网的潮流分布，现存的三段式电流保护可能会失去作用。因此研究针对智能配电网的区域保护方案成为了一个新的课题。

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