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距离保护课程设计

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目录

02

装置构成分析

01

保护原理基础

03

动作特性研究

04

整定计算实践

05

仿真验证方案

06

工程应用解析

01

PART

保护原理基础

距离保护定义与功能

01

距离保护定义

通过测量故障点到保护安装点的距离（或阻抗）来实现选择性跳闸的保护方式。

02

保护功能

在电力系统发生故障时，根据故障点到保护安装点的距离，按照预定的时间-距离特性动作于跳闸，从而实现对电力系统的保护。

阻抗测量基本原理

正弦电压与电流之比，表示为复数形式（实部和虚部）。

阻抗定义

测量方法

影响因素

通常采用电流-电压法，即在被测电路两端加正弦电压，测量流过电路的电流，根据电压和电流的比值计算阻抗。

阻抗测量受到频率、温度、湿度等因素的影响，需进行修正。

系统故障类型关联

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指电力系统中的某一相与大地相连，形成单相短路。

单相接地故障

指电力系统的三相同时与大地相连，形成三相短路。

三相接地故障

指电力系统中的两相或多相之间发生短路。

相间短路故障

01

03

02

不同类型的故障对应不同的阻抗值，需根据故障类型选择合适的阻抗测量方法和保护判据。

故障类型对阻抗测量的影响

04

02

PART

装置构成分析

保护装置核心元件

用于实时检测距离信号，并将其转换为电信号进行处理。

传感器

接收传感器信号，进行信号处理和逻辑判断，决定是否触发保护动作。

控制器

根据控制器的指令，采取相应的保护动作，如停车、减速等。

执行器

信号采集模块

通过传感器实时采集距离信号，并进行初步处理。

信号处理模块

对采集到的信号进行滤波、放大、模数转换等处理，提高信号质量和精度。

逻辑判断模块

根据预设的保护阈值和逻辑规则，对处理后的信号进行判断，确定是否触发保护动作。

动作执行模块

根据逻辑判断模块的输出，控制执行器进行相应的保护动作。

硬件模块架构设计

软件逻辑实现路径

初始化设置

数据采集与处理

逻辑判断与决策

动作执行与反馈

设置保护阈值、采样频率等参数，检查各模块状态是否正常。

实时采集距离信号，并进行处理和分析，提取有用信息。

根据预设的逻辑规则和判断条件，对处理后的数据进行判断，确定是否触发保护动作。

根据判断结果，控制执行器进行相应的保护动作，并实时反馈执行情况，确保保护动作的有效性。

03

PART

动作特性研究

动作判据推导方法

能量平衡法

通过分析短路故障时系统能量变化，推导保护装置的动作判据。

03

根据保护装置的动作时间特性曲线，判断在不同短路电流下保护装置的动作时间。

02

动作时间特性曲线法

短路电流与负荷电流比值法

通过比较短路电流与负荷电流的比值，确定保护装置是否动作。

01

阻抗特性曲线绘制

阻抗圆图法

通过绘制阻抗圆图，直观地表示保护装置的阻抗特性与短路阻抗之间的关系。

01

阻抗平面图法

在平面直角坐标系中绘制阻抗特性曲线，便于分析保护装置的动作范围和特性。

02

阻抗矩阵法

利用矩阵运算方法，描述保护装置与电力系统各元件之间的阻抗关系。

03

过渡电阻影响分析

过渡电阻对短路电流的影响

过渡电阻会限制短路电流的大小，影响保护装置的灵敏度和动作时间。

过渡电阻对阻抗特性的影响

过渡电阻的模拟方法

过渡电阻会改变保护装置的阻抗特性，使得保护装置的动作范围发生变化。

在实验室中，可以通过串联或并联电阻的方式模拟过渡电阻，研究其对保护装置动作特性的影响。

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2

3

04

PART

整定计算实践

整定原则与公式推导

介绍距离保护的基本原理，包括阻抗、时间、电流等参数的整定原则，以及在不同故障类型下的整定方法。

整定原则

详细推导距离保护的公式，包括单相短路、两相短路、三相短路等不同故障类型下的计算公式，以及公式中各个参数的含义和作用。

公式推导

保护范围分级设置

根据电力系统结构和运行要求，制定合理的保护范围设置原则，确保保护装置能够准确、快速地切除故障。

保护范围设置原则

分级设置方法

保护范围调整

介绍保护范围分级设置的方法，包括按照电压等级、设备类型、故障严重程度等进行分级，以及各级保护之间的配合原则。

根据电力系统变化或运行需要，对保护范围进行适时调整，确保保护装置始终处于最佳状态。

介绍校核计算的内容和方法，包括保护装置的定值校核、保护范围校核、动作时间校核等。

校核计算实例演示

校核计算内容

选取具体实例进行演示，展示校核计算的具体步骤和操作方法，以及如何通过校核计算来验证保护装置的正确性和可靠性。

实例演示过程

对校核计算结果进行分析和讨论，指出可能存在的问题和不足之处，并提出改进措施和建议。

结果分析与讨论

05

PART

仿真验证方案

PSCAD/EMTP建模要点

建模方法

仿真步长

模型参数

采用基于PSCAD/EMTP的电磁暂态仿真平台进行建