前言。继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号量，当突变量到达一定值时，启动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性、速动性、灵敏性、可靠性。继电保护的任务就是在系统运行过程中发生故障（三相短路、两相短路、单相接地等）和出现不正常现象时（过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、控制与测量回路断线等），能够自动、迅速、有选择性且可靠的发出跳闸命令将故障切除或发出各种相应信号，从而减少故障和不正常现象所造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统安全稳定的运行。
继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号量，当突变量到达一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。
这次课程设计以最常见的110kv电网线路保护设计为例进行分析设计，要求对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解。重点进行了最大和最小运行方式和继电保护中距离保护的具体计算和距离保护和振荡闭锁的分析，。
2 运行方式分析。
2.1 保护1的最大和最小运行方式。
图2.1.1 保护1的运行方式。
1）保护1的最大运行方式分析。
保护1的最大运行方式就是指流过保护1的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器t1、t2都同时运行的运行方式，则。
式中为保护安装处到系统等效电源之间的最小阻抗。
式中为流过保护1的最大短路电流。
2）保护1的最小运行方式分析。
保护1的最小运行方式就是指流过保护1的电流最小即是在g1和g2只有一个工作，变压器t1、t2中有一个工作时的运行方式，则
式中为保护安装处到系统等效电源之间的最大阻抗。
式中为流过保护1的最小短路电流。
2.2 保护2的最大和最小运行方式。
图2.2.1 保护2的运行方式。
1） 保护2的最大运行方式分析。
保护2最大运行方式就是指流过保护2的电流最大即两个发电机共同运行，则
式中为流过保护2的最大短路电流。
2）保护2的最小运行方式分析。
保护2的最小运行方式就是指流过保护2的电流最小即是在g3和g4只有一个工作时运行方式，则。
式中为流过保护2的最小短路电流。
2.3 保护3的最大和最小运行方式。
图2.3 保护3的运行方式。
1）保护3的最大运行方式分析。
保护3的最大运行方式就是指流过保护3的电流最大即两个发电机共同运行，则。
式中为流过保护3的最大短路电流。
2） 保护3的最小运行方式分析。
保护3的最小运行方式就是指流过保护3的电流最小即是在g1和g2只有一个工作时的运行方式，则。
式中为流过保护3的最小短路电流。
2.4保护4的最大和最小运行方式。
图2. 4 保护4的运行方式。
1）保护4的最大运行方式分析。
保护4的最大运行方式就是指流过保护4的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器t5、t6都同时运行的运行方式，则。
式中为流过保护3的最大短路电流。
2）保护4的最小运行方式分析。
保护4的最小运行方式就是指流过保护4的电流最小即是在g3和g4只有一个工作，变压器t3、t4中有一个工作时的运行方式，则。
式中为流过保护4的最小短路电流。
3距离保护的配置和整定。
3.1保护1的配置和整定。
图保护1距离保护的定性分析图。
3.1.1 保护1距离保护第ⅰ段整定。
1）保护1的i段的整定阻抗为
式中为保护1距离的i段的整定阻抗；为被保护线路的长度；为被保护线路单位长度的正序阻抗；为可靠系数。
2）动作时间。
第i段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。
3.1.2 保护1距离保护第ⅱ段整定。
1）整定阻抗：按下面两个条件选择。
当与相邻下级线路距离保护i段相配合时，式中为保护3距离i段的整定阻抗；为被保护线路的长度。
式中为保护1距离ii段的整定阻抗；为可靠系数。
于是得 当与相邻变压器的快速保护相配合时，选取最小的：
2）灵敏度校验不满足要求。
那么取保护3的ii段即：
则代入得。满足要求。
3）动作时限。
3.1.3保护1距离保护第ⅲ段整定。
1）整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有。
式中最小负荷阻抗为正常运行母线电压的最低值，为被保护线路最大负荷电流。
式中为保护1距离iii段的整定阻抗；为可靠系数。
2）灵敏度校验
本线路末端短路时灵敏系数：
满足灵敏度要求。
相邻变压器末端短路时灵敏系数：
满足。3）动作时限。
3.2保护2的配置和整定。
图保护2距离保护的定性分析图。
3.2.1保护2距离保护第i段整定。
1）保护2的i段的整定阻抗为
式中为保护2距离的i段的整定阻抗。
2）动作时限。
第i段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。
3.2.2保护2距离保护第ⅲ段整定。
1.整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有。
式中最小负荷阻抗为正常运行母线电压的最低值，为被保护线路最大负荷电流。
2、灵敏度校验
1）本线路末端短路时灵敏系数：
满足要求。2）相邻变压器末端短路时灵敏系数：
满足。3.3保护3的配置和整定。
图保护3距离保护的定性分析图。
3.3.1保护3距离保护第i段整定。
1）保护3的i段的整定阻抗为
式中为保护3距离i段的整定阻抗；为被保护线路的长度。
2）动作时间
第i段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。
3.3.2保护3距离保护第ⅲ段整定。
1．整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有。
式中最小负荷阻抗为正常运行母线电压的最低值，为被保护线路最大负荷电流。
2.灵敏度校验
1）本线路末端短路时灵敏系数：
满足要求。2）相邻变压器末端短路时灵敏系数：
满足要求。3）动作时限：
3.4保护4的配置和整定。
图保护4距离保护的定性分析图。
3.4.1 保护4距离保护第ⅰ段整定。
1）保护4的i段的整定阻抗为
式中为保护4距离i段的整定阻抗。
2）动作时间：
第i段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。
3.4.2 保护4距离保护第ⅱ段整定。
1）整定阻抗：按下面两个条件选择。
当与相邻下级线路距离保护i段配合时，式中为保护2距离i段的整定阻抗；
于是得。当与相邻变压器的快速保护相配合时，3） 选取最小的。
4） 灵敏度校验。
满足灵敏度要求。
3）动作时限：
与相邻保护2的i段配合，它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。
3.4.3 保护4距离保护第ⅲ段整定。
1）整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有。
式中为保护4距离iii段的整定阻抗。
2）灵敏度校验。
①本线路末端短路时灵敏系数为。
满足灵敏度要求。
相邻变压器末端短路时灵敏系数。
满足要求。3）动作时限：
与相邻设备保护配合有它能同时满足与相邻线路保护和相邻变压器保护的配合要求。
4振荡闭锁分析。
并联运行的电力系统或发电厂之间出现功率角大范围周期胜变化的现象，称为电力系统振荡。电力系统振荡时，系统两侧等效电动势间的夹角占可能在0度到360度范围内作周期胜变化，从而使系统中各点的电压、线路电流、功率大小和方向以及距离保护的测量阻抗也都呈现周期性变化。这样，在电力系统出现严重的失步振荡时，功角在0~360之间变化，以上述这些量为测量对象的各种保护的测量元件，就有可能因系统振荡而误动作。
电力系统的失步振荡属于严重的不正常运行状态，而不是故障状态，大多数情况下能够通过自动装置的调节自行恢复同步，或者在预定的地点由专门的振荡解列装置动作解开已经失步的系统。如果在振荡过程中继电保护装置无计划地动作，切除了重要的联络线，或断开了电源和负荷，不仅不利于振荡的白动恢复，而且还有可能使事故扩大，造成更为严重后果。所以在系统振荡时，要采取必要的措施，防止保护因测量元件动作而误动。
这种用来防止系统振荡时保护误动的措施，就称为振荡闭锁。
振荡中心近似位于=27.125ω处两侧电源电压幅值相等，则系统振荡时测量阻抗的变化轨迹为一条直线。
4.1保护1的振荡闭锁分析。
1）保护1的ⅰ段保护=20.4ω，振荡中心处于其范围内，故其测量阻抗会受振荡影响，可能会引起误动，由于ⅰ段保护为速断保护，需要加振荡闭锁，防止其误动。
振荡闭锁措施可以采用电流的负序、零序分量或突变量来实现振荡闭锁。
在系统没有故障时，距离保护一直处于闭锁状态，因为系统振荡时，系统处于三相对称状态，不会有零序分量或负序分量，不会误动作。
2）保护1的ⅱ段保护范围也包含振荡中心，也会受影响，须加振荡闭锁。
可以采用测量阻抗变化率不同构成振荡闭锁，在系统振荡时，阻抗由线路阻抗缓慢变化到振荡中心到保护安装处的线路阻抗，变化率低，而短路时，阻抗发生突变，阻抗变化率高，可以采用一个高整定值阻抗元件和一个低阻抗元件，当阻抗从高变到低的时间很短就开放保护，反之闭锁保护。
3）保护1的ⅲ段保护范围仍然包含振荡中心，但其有1s的延时，而测量阻抗落入其动作区的时间很短，所以它不会误动作。
4.2保护2的振荡闭锁分析。
保护2只装有ⅰ段距离保护，它保护范围为线路ab的一部分，包含了振荡中心，需要设置与保护1的ⅰ段相同的振荡闭锁，以防止其误动作。
4.3保护3的振荡闭锁分析。
保护3只配置了ⅰ段距离保护，但其保护范围为bc线路的一部分，不包含振荡中心，无须设置振荡闭锁，但由于不同的系统运行方式，振荡中心有可能转移到bc段，故最好加上振荡闭锁环节，可以增强其通用性。
4.4保护4的振荡闭锁分析。
1）保护4的1段保护的保护范围为bc，不包含振荡中心，不用设置振荡闭锁环节，但为保持通用性，可以自带振荡闭锁。
2）保护4的ⅱ段保护包含bc全部和ab的一部分，可能会包含振荡中心，需要同保护1的段设置同样的闭锁保护装置。
3）保护4的ⅲ段保护虽然包含振荡中心，但是其动作时限为1s比较长，而测量阻抗落入其动作范围的时间短，不会引起误动作，故不需要设置振荡闭锁。
5结论。110kv输电线路继电保护系统设计主要是综合运用距离保护原理的一套用于中高压电路的保护系统。距离保护是根据保护安装处的测量阻抗的大小，判断输电线路是否发生故障，以及故障点是否在保护区内，从而决定保护是否动作及动作延时的大小。
距离保护克服了电流电压保护受系统运行方式影响大的缺点，具有较好的保护性能。
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