电力系统继电保护原理绪论

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电力系统继电保护原理

电力系统继电保护原理引言电力系统继电保护是电力系统中非常重要的一部分，它的作用是保护发电、输电和配电设备以及负载设备，以防止电力系统发生故障。

本文将详细介绍电力系统继电保护的原理以及其在电力系统中的应用。

一、继电保护的概述继电保护是电力系统中的一项重要技术，用于及时发现和切除发电、输电和配电系统中的故障。

它起着安全、稳定运行电力系统的作用。

继电保护系统主要由继电保护装置、CT（Current Transformer）和PT（Potential Transformer）、配电自动化装置和通信装置等组成。

二、继电保护原理1. 继电保护装置继电保护装置是实现继电保护功能的关键设备。

它通过对电力系统各个部分电压和电流的测量，来实现故障的检测和切除。

根据检测到的电压和电流信号，继电保护装置会发出指令来切断电路，防止故障进一步扩大。

2. CT和PTCT（Current Transformer）和PT（Potential Transformer）是继电保护装置中的关键设备，用于将电流和电压信号转换为继电保护装置可处理的信号。

CT和PT通常与高压电力系统中的电流和电压传感器配合使用，将高电压和高电流信号降低到继电保护装置可处理的范围。

3. 配电自动化装置配电自动化装置是电力系统中常用的继电保护装置之一。

它可以实现对配电系统的自动化控制、故障检测和切除。

配电自动化装置通过测量电流和电压信号，来判断是否有电力系统故障，并根据设定的保护动作条件，自动切除故障电路，保证电力系统的安全运行。

4. 通信装置通信装置在电力系统继电保护中起着重要的作用。

它通过与其他继电保护装置和监控系统进行通信，实时传输电力系统状态信息，以实现对电力系统的远程监控和故障处理。

通信装置可以使继电保护系统具备远程操作、远程监控和远程维护等功能。

三、继电保护在电力系统中的应用1. 发电系统在发电系统中，继电保护主要用于保护发电机和变压器等重要设备。

继电保护基础知识

电力系统继电保护一词泛指继电保护技术和由各种继电保护装置组成的继电保护系统，包括继电保护的原理设计、配置、整定、调试等技术，也包括由获取电量信息的电压、电流互感器二次回路，经过继电保护装置到断路器跳闸线圈的一整套具体设备，如果利用通讯手段传送信息，还包括通讯设备。
2).继电保护的基本作用
继电保护装置构成示意图
1.2.2 继电保护装置的构成
以过电流保护装置为例,来说明继电保护的组成和基本工作原理.
动作过程：电流继电器动作时其触点闭合，中间继电器得电，由中间继电器KM触点通线路断路器跳闸回路，同时信号继电器KS 发出保护跳闸信号。
§1.3 对继电保护的基本要求
对于继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。即保护的四性。 1.3.1 选择性 ( Selectivity ) 选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件或线路从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。选择性就是故障点在区内就动作，在区外不动作。术语：主保护远后备保护近后备保护
4)继电保护的主要特点
微机保护充分利用了计算机技术上的两个显著优势：高速的运算能力和完备的存贮记忆能力，以及采用大规模集成电路和成熟的数据采集，A/D模数变换、数字滤波和抗干扰措施等技术，使其在速动性、可靠性方面均优于以往传统的常规保护，而显示了强大生命力，与传统的继电保护相比，微机保护有许多优点，其主要特点如下： 1）改善和提高继电保护的动作特征和性能，正确动作率高。主要表现在能得到常规保护不易获得的特性；其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护；可引进自动控制、新的数学理论和技术，如自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等，其运行正确率很高，已在运行实践中得到证明。 2）可以方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等，可以方便地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。 3）工艺结构条件优越。体现在硬件比较通用，制造容易统一标准；装置体积小，减少了盘位数量；功耗低。 4）可靠性容易提高。体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波动、使用年限的影响，不易受元件更换的影响；且自检和巡检能力强，可用软件方法检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。 5）使用灵活方便，人机界面越来越友好。其维护调试也更方便，从而缩短维修时间；同时依据运行经验，在现场可通过软件方法改变特性、结构。 6）可以进行远方监控。微机保护装置具有串行通信功能，与变电所微机监控系统的通信联络使微机保护具有远方监控特性。

电力系统继电保护原理习题

电力系统继电保护原理习题第一章绪论1、什么是主保护、后备保护？什么是近后备保护、远后备保护？在什么情况下依靠近后备保护切除故障？在什么情况下依靠远后备保护切除故障？答：主保护是一次保护，当发生故障时瞬时动作；后备保护是在主保护不动作时再动作，一般有延时来判断主保护动作与否，它包括近后备和远后备.远后备保护是当主保护或断路器拒动时,由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护.近后备保护是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护2 、说明对电力系统继电保护有那些基本要求。

答：可靠性（安全性和信赖幸），速动性，灵敏性和选择性。

3、简要说明继电保护装置的一般构成以及各部分的作用.4、针对下图系统，分别在D1、D2、D3点故障时说明按选择性的要求哪些保护应动作跳闸。

第二章电网的电流保护1、分析电流保护中各段如何保证选择性？各段的保护范围如何,与哪些因素有关?2、什么是继电器的返回系数，增量动作继电器、欠量动作继电器的返回系数有什么区别？3、在图示网络中，试分析断路器1DL、4DL和9DL保护的最大和最小运行方式。

4、在图所示网络中,线路AB电源端装有三段式电流保护，线路BC装有二段式电流保护,均采用不完全星形接线方式，系数参数如图所示,线路AB和BC的最大负荷电流分别为2。

3A和2A，线路BC的过电流保护动作时限为3S，负荷自起动系数为1。

试计算：（1)、线路AB和BC各段电流继电器的动作电流和时间继电器的动作时限。

（2)、求出无时限电流速断的保护范围和校验Ⅱ、Ⅲ段的灵敏度。

()5、如图所示，对保护1进行三段式相间电流保护的整定计算。

，,,，，线路阻抗为0.4Ω/km，阻抗角为700，AB线最大负荷电流为170A。

电源阻抗，， ,，电源相电势为,，。

6、如图（a）所示网络中，线路AB装有三段式电流保护，各段保护的接线方式如图（b）所示.已知AB线路末端三相短路时的最大短路电流为1320A，末端三相短路时的最小短路电流为980A；限时电流速断保护的灵敏度为1.32.（a）（b)（1)计算保护1电流速断和限时电流速断保护的定值()（2)说明各段的接线方式，除此之外还有哪些常见接线方式?说明不同接线方式的异同及其特点。

浅论10kV供电系统的继电保护

浅论10kV供电系统的继电保护10kV供电系统是城市和工业用电的重要组成部分，为了保障供电系统的安全稳定运行，必须配备有效的继电保护设备。

继电保护系统是电力系统中非常重要的一部分，它的主要作用是在电力系统出现故障时，保护电力设备和线路，及时切除故障区域，避免故障扩大，从而确保电力系统的安全可靠运行。

本文将从10kV供电系统的继电保护原理、常见继电保护装置和继电保护系统的优化等方面进行浅论。

10kV供电系统的继电保护原理主要包括故障检测和故障判据两个方面。

故障检测是指继电保护装置对电力系统中的故障进行检测，包括短路故障、接地故障、过载故障等。

故障判据是指当故障检测到故障时，继电保护装置根据预设的保护动作条件进行决策，判定是否需要对故障进行保护动作。

二、常见的10kV供电系统继电保护装置10kV供电系统的继电保护装置种类繁多，根据不同的保护对象和保护功能可以分为多种类型。

常见的10kV供电系统继电保护装置主要包括过流保护、跳闸保护、差动保护、接地保护和过电压保护等。

1. 过流保护：过流保护是10kV供电系统中最常见的一种继电保护装置，它的主要作用是保护电力设备和线路免受短路和过载故障的影响。

过流保护装置通过监测电流的大小和变化，当电流超出设定值，及时切除故障区域，保护电力系统的安全运行。

2. 跳闸保护：跳闸保护是指当10kV供电系统中出现故障时，继电保护装置能够迅速切除故障区域，防止故障扩大，保护电力设备和线路的安全运行。

3. 差动保护：差动保护是一种常用的继电保护装置，它主要用于对变压器、发电机和电动机等电力设备进行保护。

差动保护装置通过比较设备两端的电流值，当发现两端电流差异超出设定值时，及时切除设备故障区域。

4. 接地保护：接地保护主要用于检测电力系统中的接地故障，当系统中出现接地故障时，接地保护装置能够及时切除故障区域，防止接地故障对电力系统造成的影响。

为了提高10kV供电系统的安全可靠运行，需要对继电保护系统进行优化。

电力系统继电保护原理

4、写出相间短路功率方向继电器的动作方程并画出其动作特性。 5、如何测量相间短路功率方向继电器的灵敏角。 6、何谓相间短路功率方向继电器的90°接线？采用这种接线方式时，三个继电器应分别如何接线？
7、采用90°接线的功率方向继电器在相间短路时会不会有死区？为什么？ 8、在方向过电流保护中为什么要采用按相起动？试举例说明。
和相邻线路II段配合躲过最小负荷阻抗：全阻抗继电器、方向阻抗继电器注意：灵敏系数校验、分支系数、时间
7.系统振荡对单相式阻抗继电器的影响
电力系统振荡的基本概念电压、电流振荡过程中的变化振荡中心、振荡周期振荡过程中的电压、电流向量图；阻抗矢量图电力系统振荡时阻抗继电器的测量阻抗系统振荡对单相式阻抗继电器的影响对不同地点的阻抗继电器的影响对不同特性的阻抗继电器的影响
5.圆特性的方向阻抗继电器
对方向阻抗继电器的要求方向阻抗继电器的死区及消除措施：（a）记忆回路（b）引入第三相电压
6.距离保护的整定计算

距离保护I段整定距离保护II段整定
和相邻线路的距离I段配合与相邻变压器快速保护配合注意：灵敏系数校验、分支系数、时间

距离保护III段整定
12、在下图所示网络中，已知： (1)线路AB的A侧和BC均装设了三段式定时限电流保护，最大负荷电流分别为120A和100A，负荷自起动系数分别为1.8； (2)线路AB的A侧Ⅱ段保护的延时允许大于1s； I II III (3) K rel 1.25, K rel 1.15, K rel 1.2 试计算：线路AB的A侧各段保护的动作电流并校验它们的灵敏性。
电力系统继电保护原理
复习大纲及思考题

电力系统继电保护的原理

电力系统继电保护的原理
电力系统继电保护的原理是基于监测电力系统中的电流、电压等参数，一旦这些参数超过了设定的阈值，继电保护设备就会发出信号，触发断路器等设备进行动作，以保护电力系统的安全稳定运行。

继电保护设备通常由电流互感器和电压互感器等传感器、测量单元、比较单元、逻辑单元以及执行单元等组成。

其中，电流互感器和电压互感器负责将电力系统中的电流和电压信号转化为测量信号，传送给测量单元进行处理。

测量单元将测量信号转化为数字信号，并与事先设定的保护阈值进行比较。

比较单元负责对比测量信号和阈值的大小关系，当测量信号超过设定阈值时，比较单元会发出触发信号。

逻辑单元接收触发信号，并根据预设的保护逻辑进行判断，决定是否需要进行保护动作。

最后，执行单元接收逻辑单元的指令，通过操纵断路器等设备进行相应的动作。

继电保护设备的阈值设置是根据电力系统的运行要求和设备的额定参数进行调整的。

不同的电力设备，如发电机、变压器、线路等，具有不同的保护要求，因此需要针对性地设置保护阈值。

阈值的设置需要综合考虑设备的稳定工作范围、起动过电流、过负荷电流等因素，并根据实际情况进行适当调整。

继电保护系统的关键在于快速、准确地检测电力系统中的异常情况，并及时采取相应的保护措施。

通过使用互感器转化电路参数为可测量的信号，再经过测量、比较和逻辑判断等步骤，
能够快速、有效地实现对电力系统的保护。

这种原理能够大大提高电力系统的可靠性和安全性，确保电力系统的正常运行。

电力系统继电保护的基本原理

电力系统继电保护的基本原理电力系统继电保护的基本原理电力系统是现代社会发展的重要基础设施，保障电力系统安全稳定运行对于社会的发展和人民的生产生活具有极为重要的作用。

而继电保护作为电力系统中必不可少和关键的组成部分，其主要任务就是在电力系统中发生异常电气现象时迅速地停止有故障部分的运行，以保护电力系统其他部分的正常运行。

因此，关于电力系统继电保护的基本原理具有非常重要的意义。

一、继电保护的基本定义继电保护是指在电气设备的正常运行时，对于突发性或严重的设备事故或者电气故障的发生做出响应，限制故障范围，保护其他设备或系统不受到影响的一种保护措施。

二、继电保护的作用继电保护的作用是对电气设备和电力系统进行保护。

在故障发生时，需要快速地对故障进行检测和诊断，尽可能地将故障限制在短暂的时间内，同时尽快地将故障设备从系统中隔离出来，有效地保护了电力系统的正常运行。

三、继电保护的基本原理1、电气量测量原理：此原理是继电保护的最基本也是最重要的原理。

电气量是一种可以用数值大小表示的物理量，例如电压、电流、功率等。

通常，继电保护装置都会测量电气量，以判断电气设备的运行状态是否正常。

在继电保护装置中，各种电气量都会被放大，同时进行处理和判断，判断是否与规定的条件相符合，如果不符合，则会进行保护动作，将故障设备隔离出来。

2、比率测量原理：通常，电力系统中各种电器设备的电气参数都是不同的，因此继电保护装置在检测时需要根据设备参数调整装置的检测条件。

通过将各种电气参数的特点进行比较来实现此原理的应用。

3、"一"字原理：此原理指的是，在重要的电气设备上，需要同时接入多个继电保护装置，并且每个装置必须满足一定的条件。

在电力系统中，依次进行一系列的保护动作，从而将故障限制到最大可能的范围之内。

四、继电保护的类型1、过流保护：该保护类型是电气系统中最常见的一种继电保护，主要用于保护设备和线路。

当过流保护装置检测到线路或设备的电流超过规定的值或持续时间时，电路将被隔离。

继电保护原理

– * 不正常运行状态： – 电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。如：过负荷、过电压、频率降低、系统振荡等。
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一、电力系统继电保护的概念与作用
• 2、继电保的作用：
– 故障和不正常运行状态 —>事故，不可能完全避免 – 要求：几十毫秒内切除故障
• 人（×），继电保护装置（√）
– 继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
• 3、继电保护包括继电保护装置和继电保护技术。
– ﹡ 继电保护技术是一个完整的体系，它主要由电力系统故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护运行及维护等技术构成。
• I2 、I0 序分量保护等。 • 非电气量：瓦斯保护，过热保护
•
原则上：只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征（差别），即可找出一种原理，且差别越明显，保护性能越好。
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二、继电保护的基本原理、构成与分类：
• 2、构成
– 一般由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成。
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• 按被保护的对象分类：
– 输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护等；
• 按保护原理分类：
– 电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等；
• 按保护所反应故障类型分类：
– 相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等；
• 按继电保护装置的实现技术分类：
– 机电型保护（如电磁型保护和感应型保护）、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等； xx

继电保护原理

继电保护原理
继电保护是一种常用的电气保护装置，其原理是利用电流、电压和其他参数的变化来监测电力系统中的故障，并通过控制继电器的动作来实现系统的保护。

继电保护的基本原理是利用电流或电压信号的变化来触发继电器的动作。

在正常情况下，电力系统中的电流和电压是稳定的，继电器处于闭合状态。

但是，当电力系统中发生故障时，例如短路或过载，电流或电压会发生异常变化，这时继电器将接收到异常信号，并触发动作。

继电保护系统通常由传感器、测量装置、继电器和触发器等组成。

传感器用于检测电流、电压和其他参数的变化，并将其转化为电信号。

测量装置负责测量和记录这些电信号的数值。

继电器是一个电磁开关装置，当接收到来自传感器或测量装置的异常信号时，会触发电磁线圈的动作，使开关状态发生变化。

触发器负责控制继电器的触发条件和动作时间。

继电保护的作用是保护电力系统中的各种设备和线路免受过电流、过电压、短路、地故障等故障的损害。

通过及时检测并断开故障点附近的电力传输，继电保护可以防止故障扩大，减少事故发生的可能性，并保护设备和人员的安全。

继电保护在电力系统中起着至关重要的作用，它不仅能够实现故障检测和保护，还可以提供监测和记录故障信息的功能，为电力系统的运行和维护提供重要依据。

同时，随着电力系统的
不断发展，继电保护的技术也在不断创新和改进，使其能够适应各种新型设备和复杂的故障情况，确保电力系统的稳定运行。

电力系统继电保护原理及动作解析

电力系统继电保护原理及动作解析电力系统是现代工业生产和人们生活中不可或缺的基础设施之一。

而继电保护作为电力系统中的重要组成部分，起着检测和保护电力设备的作用。

本文将从继电保护的原理和动作解析两个方面进行阐述，以便读者更好地理解和掌握这一关键技术。

一、继电保护的原理继电保护的原理是基于电力系统中的电流、电压等物理量的变化来实现的。

当电力设备发生故障或异常时，电流、电压等物理量会发生变化，继电保护系统通过对这些变化进行监测和判断，及时采取相应的保护措施，以防止故障进一步扩大，保护电力设备的安全运行。

二、继电保护的动作解析继电保护的动作解析是指继电保护系统对电力系统中的故障或异常进行检测和判断，并根据判断结果采取相应的保护动作。

继电保护的动作解析可以分为两个阶段：故障检测和动作执行。

1. 故障检测：继电保护系统通过监测电力系统中的电流、电压等物理量的变化，检测是否存在故障或异常。

当监测到电流、电压等物理量超过设定的阈值或与设定的规律不符时，继电保护系统就会判断存在故障或异常。

2. 动作执行：一旦继电保护系统检测到故障或异常，就会执行相应的保护动作。

这些保护动作可以是切断电路、投入备用电源、改变电力系统的运行方式等。

通过执行这些保护动作，继电保护系统能够防止故障扩大，保护电力设备的安全运行。

继电保护的动作解析是一个复杂的过程，需要继电保护设备具备高度的灵敏性和可靠性。

同时，继电保护的动作解析还需要考虑电力系统的稳定性和可靠性等因素，以确保继电保护系统的正确运行。

继电保护的原理和动作解析是电力系统中非常重要的技术。

它通过对电流、电压等物理量的监测和判断，及时采取保护措施，保护电力设备的安全运行。

继电保护的动作解析是一个复杂而关键的过程，需要继电保护设备具备高度的可靠性和灵敏性。

只有通过科学合理的继电保护原理和动作解析，才能确保电力系统的安全稳定运行。

电力系统继电保护全套课件-PPT精品文档

第一章绪论
电力系统继电保护
教材：
《电力系统继电保护》张保会主编
参考书目：
中国电力出版社
《电力系统继电保护原理》贺家李主编中国电力出版社
《电力系统继电保护基本原理》王维俭编清华大学出版社
《电力系统继电保护原理与应用》尹相根编华中科技大学出版社主讲：陈红艳
E-mail：
第一章绪论
第一章绪论
1.1 电力系统的正常工作状态、不正常工作状态和故障状态(复习)
1.2 继电保护的基本原理及其组成
1.3 对继电保护的基本要求
1.４继电保护发展简史
第一章绪论复习电力系统电网由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的发电、输电、变电、配电和用电的整体
第一章绪论
课程的性质和任务：本课程是电气工程与自动化专业的专业任选课，通过本课程的学习，认识到电力系统继电保护在保证电力系统的安全稳定运行中所起的重要作用；掌握电力系统继电保护的基本原理、基本概念、构成及运行分析方法，为今后从事本专业范围内相关领域工作奠定基础。课程要求：
熟练掌握电力系统继电保护的基本原理和基本知识；认识
二、继电保护的组成
１.测量比较元件２.逻辑判断元件３.执行输出元件
相应输入量
测量比较元件逻辑Fra bibliotek判断元件执行输出元件
跳闸或信号
第一章绪论
1.3
一、选择性
尽量缩小停电范围
对继电保护的基本要求
保护1 QF2
保护2
最大限度地限制故障范围
QF1
当电力系统发生故障时，要求最靠近故障点的保护装置动作切除故障，
力争相邻元件的保护装置起后备保护的作用。二、速动性

绪论1

分析题
1. 在图中线路AB上装有电流保护1，试指出它作为主保护和后备保护的保护范围。
2. 在图（a）、（b）、（c）中，各断路器处均装有继电保护装置，当K点发生故障时，保护动作使哪些断路器跳闸才称有选择性动作？
3. 在图中，K1点短路时，线路保护3动作跳开断路器3，是否可称有选择性动作？它又如何起到远后备作用？
五、几个容易被忽略的问题
• 继电保护与防止故障：继电保护并不能防止故障的发生，继电保护的功能，只有在电力系统发生事故时才能表现出来，它并不能预测与防止事故。 • 继电保护与继电保护装置：继电保护并不单指继电保护装置，任何情况下，都不能脱离一次系统的需求，脱离继电保护的电流、电压输入量，脱离继电保护对断路器的控制以及断路器本身的动作行为（如动作速度）来讨论继电保护的动作行为。 • 保护的用法: 继电保护装置本身不能直接用于高电压及大电流设备上。 • 自动装置：继电保护装置属于自动动作的装置，属于自动控制设备的一类。
2. 反应两端电气量的保护
A
E1
B
I f ( A B )
4 3 (a)正常运行情况
.
C
I f ( B C )
2 1 E2
.
A
I
E1 4
B
. ' d1
' Id 1
.
d1
'' Id 2
.
3
2
1
E2
(b) d1点短路时的9; d2
d2
'' Id 2
.
B
'' Id 2 .
4
3
2
1
E2
问答题：何谓主保护和后备保护？什么叫近后备和远后备、有何区别？什么情况下采用断路器失灵保护？ • 主保护是反应被保护元件自身的故障并以尽可能短（符合要求）的时限切除故障的保护。 • 后备保护是指由于某种原因使故障元件保护装置或断路器拒绝动作时，由相邻元件的保护或故障元件的另一套保护动作。 • 近后备是指某一元件同时装设两套保护，当该元件故障时，一套保护万一不动作，则另一套保护动作于跳闸。 • 远后备是指故障元件保护或断路器拒动时，由相邻的上一级元件的保护动作于跳闸来实现后备作用。与之不同的近后备是同属一地的故障元件的另一套保护来动作，此时要求断路器不能拒动。 • 当采用近后备时，若断路器拒动，则必须通过装设在断路器上的失灵保护，切除该线路连接母线上的所有电源线路。

《电力系统继电保护》

《电力系统继电保护》《电力系统继电保护》第一章绪论一,电力系统的正常工作状态,不正常工作状态和故障状态电力系统在运行中可能发生各种故障和不正常运行状态,最常见同时也是最危险的故障是各种类型的短路.发生短路时可能产生以下后果:1)通过故障点的短路电流和所燃起的电弧使故障设备或线路损坏.2)短路电流通过非故障设备时,由于发热和电动力的作用,引起电气设备损伤或损坏,导致使用寿命大大缩减.3)电力系统中部分地区的电压大大降低,破坏用户工作的稳定性或影响产品的质量.4)破坏电力系统并列运行的稳定性,引起系统振荡,甚至导致整个系统瓦解.继电保护装置的基本任务是:1)自动地,迅速地和有选择地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到破坏,保证其他无故障部分迅速恢复正常运行.2)反应电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件(如有无经常值班人员)而动作于信号的装置. 二, 继电保护的基本原理及其组成1,继电保护的基本原理电力系统发生故障后,工频电气量变化的主要特征是:1)电流增大. 短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流.2)电压降低. 当发生相间短路和接地短路故障时,系统各点的相间电压或相电压值下降,且越靠近短路点,电压越低.3)电流与电压之间的相位角改变. 正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角,一般约为20°;三相短路时,电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定,一般为60°～85°;而在保护反方向三相短路时,电流与电压之间的限额将则是180°+(60°～85°).4)不对称短路时,出现相序分量, 如单相接地短路及两相接地短路时,出现负序和零序电流和电压分量.这些分量在正常运行时是不出现的.利用短路故障时电气量的变化,便可构成各种原理的继电保护.例如,据短路故障时电流的增大,可构成过电流保护;据短路故障时电压的降低,可构成电压保护;据短路故障时电流与电压之间相角的变化,可构成功率方向保护;据电压与电流比值的变化,可构成距离保护;据故障时被保护元件两端电流相位和大小的变化,可构成差动保护; 据不对称短路故障时出现的电流,电压相序分量,可构成零序电流保护,负序电流保护和负序功率方向保护等.2, 继电保护的组成及分类模拟型继电保护装置的种类很多,它们都由测量回路,逻辑回路和执行回路三个主要部分组成.3,对继电保护装置的基本要求(l) , 选择性选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时,其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除,当故障设备或线路的保护或断路器拒绝动作时,应由相邻设备或线路的保护将故障切除.(2),速动性速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障.对于反应短路故障的继电保护,要求快速动作的主要理由和必要性在于1 )快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性.2 )快速切除故障可以减少发电厂厂用电及用户电压降低的时间,加速恢复正常运行的过程.保证厂用电及用户工作的稳定性.3 )快速切除故障可以减轻电气设备和线路的损坏程度.4 )快速切除故障可以防止故障的扩大,提高自动重合问和备用电源或设备自动投人的成功率.对于反应不正常运行情况的继电保护装置,一般不要求快速动作,而应按照选择性的条件,带延时地发出信号.3 , 灵敏性灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时,保护装置的反应能力.所谓系统最大运行方式,就是在被保护线路末端短路时,系统等效阻抗最小,通过保护装置的短路电流为最大的运行方式;系统最小运行方式,就是在同样的短路故障情况下,系统等效阻抗为最大,通过保护装置的短路电流为最小的运行方式.保护装置的灵敏性用灵敏系数来衡量.灵敏系数表示式为:l )对于反应故障参数量增加(如过电流)的保护装置:保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值2 )对于反应故障参数量降低(如低电压)的保护装置:保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值4,可靠性可靠性是指在保护范围内发生了故障该保护应动作时,不应由于它本身的缺陷而拒动作;而在不属于它动作的任何情况下,则应可靠地不动作.以上四个基本要求是设计,配置和维护继电器保护的依据,又是分析评价继电保护的基础.这四个基本要求之间,是相互联系的,但往往又存在着矛盾.因此,在实际工作中,要根据电网的结构和用户的性质,辩证地进行统一.第二章,电网的电流保护一, 单侧电源网络相间短路的电流保护输电线路发生相间短路时,电流会突然增大,故障相间的电压会降低.利用电流会这一特征,就可以构成电流保护.电流保护装置的中心环节是反应于电流增大而动作的电流继电器.电流继电器是反应于一个电器量而电阻的简单继电器的典型.1,继电器(1)电磁型继电器电磁继电器的基本结构形式有螺管线圈式, 吸引衔铁式和转动舌片式三种,如图2.1 所示. 电流继电器在电流保护中用作测量和起动元件, 它是反应电流超过一整定值而动作的继电器. 电磁继电器是利用电磁原理工作的,以吸引衔铁式继电器例进行分析,在线圈1 中通以电流,则产生与其成正比的磁通,通过由铁心,空气隙和可动舌片而成的磁路,使舌片磁化于铁心的磁极产生电磁吸力,其大小于成正比,这样由电磁吸引力作用到舌片上的电磁转距可表示为( 2.1 )式中比例常数;电磁铁与可动铁心之间的气隙.( a )螺管线圈式; (b) 吸引衔铁式; (c) 转动舌片式图2.1 电磁型继电器的结构原理1 —线圈;2 —可动衔铁;3 —电磁铁;4 —止挡;5 —接点;6 —反作用弹簧正常工作情况下,线圈中流入负荷电流,继电器不工作,这是由于弹簧对应于空气隙产生一个初始力矩 .由于弹簧的张力与伸长量成正比,因此,当空气长度由减小到时,弹簧产生的反作用力矩为式中比例常数.另外,在可动舌片转动的过程中,还必须克服摩擦力力矩 .因此1 )继电器动作的条件.为使继电器动作,必须增大电流,通过增大电流来增大电磁电磁转矩,使其满足关系式:2 ) 动作电流 .能够满足上述条件,使继电器动作的最小电流值称为继电器的动作电流(起动电流),记作 .3 )继电器的返回条件.继电器动作后,当减小时,继电器在弹簧的作用下将返回.为使继电器返回,弹簧的作用力矩必须大于电磁力矩及摩擦力矩之和,即或4 ) 返回电流. 满足上述条件,使继电器返回原位的最大值电流称为继电器的返回电流,记为,5 )返回系数. 返回电流和起动电流的比值成为继电器的返回系数,可表示为6 ) 动作电流的调整方法:①改善继电器线圈的匝数;②改变弹簧的张力;③改变初始空气隙的长度.7 ) 剩余力矩 .在继电器的动作过程和返回过程中,随着气隙的变化,都将出现一个剩余力矩,从而使继电器的动作过程和返回过程都雪崩式的进行,继电器要么动作,要么返回,它不可能停留在某一个中间状态,具有明显的"继电特性".同时,该力矩还有利于继电器的触点可靠的接触与断开.2,几个基本概念1 )系统最大运行方式在被保护线末端发生短路时,系统等值阻抗最小,而通过保护装置的短路电流为最大的运行方式.2 )最小运行方式在同样短路条件下,系统等值阻抗最大,而通过保护装置的电流为最小的运行方式.系统等值阻抗的大小与投入运行的电气设备及线路的多少等有关.3 )最小短路电流与最大短路电流在最大运行方式下三相短路时通过保护装置的电流为最大,称之为最大短路电流.而在最小运行方式下两相短路时,通过保护装置的短路电流为最小,称之为最小短路电流.4 )保护装置的起动值对因电流升高而动作的电流保护来讲,使起动保护装置的最小电流值称为保护装置的起动电流,记作 .保护装置的起动值是用电力系统的一次侧参数表示的,当一次侧的短路电流达到这个数值时,安装在该处的这套保护装置就能够起动.5 )保护装置的整定所谓整定就是根据对继电保护的基本要求,确定保护装置的起动值(一般情况下是指电力系统一次侧的参数),灵敏性,动作时限等过程.3,无时限电流速断保护根据对保护速动性的要求,在满足可靠性和保护选择性的前提下,保护装置的动作时间,原则上总是越快越好.因此,各种电气元件应力求装设快速动作的继电保护.仅反应电流增大而能瞬时动作切除故障的保护,称为电流速断保护,也称为无时限流速断保护.(1),工作原理无时限速断保护是为了保证其动作的选择性,一般情况下速断保护只保护被保护线路的一部分,具体工作原来如图2.6 所示.对于单侧电源供电线路,在每回电源侧均装有电流速断保护.在输电线上发生短路时,流过保护安装地点的短路电流可用下式计算( 2.4 )图2.06 电流速断保护的动作特性分析Ⅰ—最大运行方式下三相短路电流;Ⅱ—最小运行方式下两相短路电流由式( 2.4 )和( 2.5 )可看出,流过保护安装地点的短路电流值随短路点的位置而变化,且与系统的运行方式和短路类型有关. 和与的关系如图2.6 中的曲线Ⅰ和Ⅱ所示.从图可看出,短路点距保护安装点愈远,流过保护安装地点的短路电流愈小.(2),整定计算1 )动作电流为了保证选择性,保护装置的起动电流应按躲开下一条线路出口处(如点即B 变电所短路时,通过保护的最大保护电流(最大运行下的三相短路电流)来整定.即可靠系数对保护1 ( 2.6 )把起动电流标于图2.6 中,可见在交点M 与保护 2 安装处的一段线路上短路对2 能够动作.在交点M 以后的线路上的短路时,保护2 不动作.因此,一般情况下,电流速断保护只能保护本条线路的一部分,而不能保护全线路.2 )保护范围(灵敏度)计算(校验)规程规定,在最小运行方式下,速断保护范围的相对值为15%~20% ,即式中——最小保护范围;当系统为最大运行方式时,三相短路时保护范围最大;当系统为最小运行方式时,两相短路时保护范围最小.求保护范围时考虑后者.由图2.6 可知( 2.7 )其中, 代入式( 2.7 )整理得( 2.8 )(3)动作时限无时限电流速断保护没有人为延时,只考虑继电保护固有动作时间.考虑到线路中管型避雷器放电时间为0. 04~0.06s ,在避雷器放电时速断保护不应该动作,为此在速断保护装置中加装一个保护出口中间继电器,一方面扩大接点的容量和数量,另一方面躲过管型避雷器的放电时间,防止误动作.由于动作时间较小,可认为t=0 .( 4 )电流速断保护的接线图1 )单相原理接线图电流继电器接于电流互感器TA 的二次侧,它动作后起动中间继电器,其触点闭合后,经信号继电器发出信号和接通断路器跳闸线圈.(5),对电流速断保护的评价优点:简单可靠,动作迅速.缺点:①不能保护线路全长.②运行方式变化较大时,可能无保护范围.如图2.9 所示,在最大运行方式整定后,在最小运行方式下无保护范围.③在线路较短时,可能无保护范围.4, 限时电流速断保护由于电流速断保护不能保护本线路的全长,因此必须增设一套新的保护,用来切除本线路电流速断保护范围以外的故障,作为无时限速断保护的后备保护,这就是限时电流速断保护.( 1 )对限时电流速断保护的要求增设限时电流速断保护的主要目的是为了保护线路全长,,对它的要求是在任何情况下都能保护线路全长并具有足够的灵敏性,在满足这个全体下具有较小的动作时限.( 2 )工作原理1 ) 为了保护本线路全长,限时电流速断保护的保护范围必须延伸到下一条线线路去,这样当下一条线路出口短路时,它就能切除故障.2 ) 为了保证选择性,必须使限时电流速断保护的动作带有一定的时限.3 ) 为了保证速动性,时限尽量缩短.时限的大小与延伸的范围有关,为使时限较小,使限时电流速断的保护范围不超出下一条线路无时限电流速断保护的范围.因而动作时限比下一条线路的速断保护时限高出一个时间阶段 .( 3 )整定计算1 )动作电流动作电流按躲开下一条线路无时限电流速断保护的电流进行整定( 2.9 )2 )动作时限 .为了保证选择性,时限速断电流保护比下一条线路无时限电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段,即( 2.10 )当线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后,它们联合工作就可以0.5s 内切除全线路范围的故障,且能满足速动性的要求,无时限电流速断和限时速断构成线路的"主保护".3 )灵敏度校验. 保护装置的灵敏度(灵敏性),是只在它的保护范围内发生故障和不正常运行状态时,保护装置的反应能力.灵敏度的高低用灵敏系数来衡量, 限时电流速断保护灵敏度为( 2.11 )式中——被保护线路末端两相短路时流过限时电流速断保护的最小短路电流;当时,保护在故障时可能不动,就不能保护线路全长,故应采取以下措施:①为了满足灵敏性,就要降低该保护的起动电流,进一步延伸限时电流一条线路限时电流速断保护的保护范围).②为了满足保护选择性,动作限时应比下一条线路的限时电流速断的时限高一个,即速断保护的保护范围,使之与下一条线路的限时电流速断相配合(但不超过下( 4 )限时电流速断保护的接线图1 )单相原理接线如图2.11 所示,( 5 )对限时电流速断保护的评价限时电流速断保护结构简单,动作可靠,能保护本条线路全长,但不能作为相邻元件(下一条线路)的后备保护(有时只能对相邻元件的一部分起后备保护作用).因此,必须寻求新的保护形式.5,定时限过电流保护( 1 )工作原理过电流保护通常是指其动作电流按躲过最大负荷电流来整定,而时限按阶梯性原则来整定的一种电流保护.在系统正常运行时它不起动,而在电网发生故障时,则能反应电流的增大而动作,它不仅能保护本线路的全长,而且也能保护下一条线路的全长.作为本线路主保护拒动的近后备保护,也作为下一条线路保护和断路器拒动的远后备保护.如图2.13 所示,( 2 )整定计算1 )动作电流.按躲过被保护线路的最大负荷电流,且在自起动电流下继电器能可靠返回进行整定( 2.12 )2 )灵敏系数校验.要求对本线路及下一条线路或设备相间故障都有反应能力,反应能力用灵敏系数衡量.本线路后备保护(近后备)的灵敏系数有关规程中规定为( 2.13 )作为下一条线路后备保护的灵敏系数(远后备),〈〈规程〉〉中规定( 2.14 )当灵敏度不满足要求时,可以采用电压闭锁的过流保护,这时过流保护自起动系数可以取13 )时间整定.由于电流Ⅲ段的动作保护的范围很大,为保证保护动作的选择性,其保护延时应比下一条线路的电流Ⅲ段的电阻时间长一个时限阶段为( 2.15 )( 3 )灵敏系数和动作时限的配合过电流保护是一种常用的后备保护,实际中使用非常广泛.但是,由于过电流保护仅是依靠选择动作时限来保证选择性的,因此在负责电网的后备保护之间,除要求各后备保护动作时限相互配合外,还必须进行灵敏系数的配合(即对同一故障点而言越靠近故障点的保护应具有越高的灵敏系数).( 4 )对定时限过电流的评价定时限过电流结构简单,工作可靠,对单侧电源的放射型电网能保证有选择性的动作.不仅能作本线路的近后备(有时作主保护),而且能作为下一条线路的远后备.在放射型电网中获得广泛的应用,一般在35kv 及以下网络中作为主保护.定时限过电流保护的主要缺点是越靠近电源端其动作时限越大,对靠近电源端的故障不能快速切除.6, 阶段式电流保护的应用及评价电流速断保护只能保护线路的一部分,限时电流速断保护能保护线路全长,但却不能作为下一相相邻的后备保护,因此必须采用定时限过电流保护作为本条线路和下一段相邻线路的后备保护.由电流速断保护,限时电流速断保护及定时限过电流保护相配合构成一整套保护,叫做三段电流保护.实际上,供配电线路并不一定都要装设三段式电流保护.比如,处于电网末端附近的保护装置,,当定时限过电流保护的时限不大于0.5~0.7s 时,而且没有防止导线烧损及保护配合上的要求的情况下,就可以不装设电流速断保护和限时电流速断保护,而将过电流保护为主要保护.在某些情况下,常采用两段组成一套保护, ( 2 )阶段式电流保护的时限阶段式电流保护的时限特性是指各段电流保护的保护范围与动作时限的关系曲线.电流三段式保护的保护特性及时限特性如图2.14 所示.图2.14 电流三段式保护特性及时限特性分析图继电保护的接线图一般可以用原理图和展开图形式来表示.电流三段式保护单相原理接线图如图2.15 所示,( 3 )阶段式保护的选择性电流速断保护是通过选择动作电流保证选择性的,定时限过电流保护通过选择动作时限来保证选择性的,而限时电流速断保护则是通过同时选择动作电流和动作时限来保证选择性的.这是应当重点理解的环节. ( 4 )对阶段式电流保护的评价三段式电流保护的优点是简单,可靠,并且一般情况下都能较快切除故障,一般用于35kv 及以下电压等级的单侧电源电网中.缺点是它的灵敏度和保护范围受系统运行方式和短路类型的影响,此外,它只在单侧电源的网络中才有选择性.7,电流保护接线方式电流保护的接线方式就是指保护中电流继电器与电流互感器二次绕组之间的连接方式.( 1 )三相完全星型接线主要接线方式1 )三相完全星型接线方式如图2.17 所示,三个电流互感器与三个电流继电器分别按相连接在一起,形成星型.三个继电器触点并联连接,相当于"或"回路.三相星型接线方式的保护对各种故障,如三相,两相短路,单相接地短路都能动作.图2.17 完全星型接线图图 2.18 不完全星形接线图2 )相不完全星型接线方式两相不完全星型接线方式如图 2.18 所示.它与三相星形的保护的区别是能反应各种相间短路,但B 相发生单相短路时,保护装置不会动作.( 2 )各种接线方式在不同故障时的性能分析1 )中性点直接接地或非直接接地电网中的各种相间短路.前述三种接线方式均能反应这些故障(除两相电流接线不能保护变压器外),不同之处在于动作的继电器数目不同,对不同类型和相别的相间短路,各种接线的保护装置灵敏度有所不同.2 )中性点非直接接地电网中的两点接地短路图2.20 串联内线路上两点接地的示意图在中性点非直接接地电网(小接地电流)中,某点发生单相接地时,只有不大的对地电容电流流经故障点,一般不需要跳闸,而只要给出信号,由值班人员在不停电的情况下找出接地点并消除之,这样就能提高供电的可靠性.因此,对于这种系统中的两点接地故障,希望只切除一个故障.①串联线路上两点接地情况,如图2.20 所示,在和点发生接地短路,希望切除距电源远的线路.若保护1 和保护2 均采用三相星形接线时,如果它们的整定值和时限满足选择性,那么,就能保证100%地只切除BC 段线路故障.如采用两相星形接线,则保护就不能切除B 相接地故障,只能由保护2 切除BC 线路,使停电范围扩大.这种接线方式在不同相别的两点接地组合中,只能有2/3 的机会有选择地后面的一个线路.②放射性线路上两点接地情况如图2.21 所示,图2.21 放射性线路上两点接地的示意图在点发生接地短路时,希望任意切除一条线路即可.当采用三相星型接线时,两套保护(若时限整定相同)均将起动.如采用两相星型接线,则保护有2/3 的机会只切除任一线路.因此,在放射性的线路中,两相星型比三相星型应用更广泛.( 3 )各种接线方式的应用三相星形接线方式能反应各种类型的故障,保护装置的灵敏度不因故障相别的不同而变化.主要应用如下方面:1 )广泛用于发电机,变压器,大型贵重电气设备的保护中.2 )用在中性点直接接地电网中(大接地电流系统中),作为相同短路的保护,同时也可保护单相接地(对此一般都采用专门的零序电流保护).3) 在采用其它更简单和经济的接线方式不能满足灵敏度的要求时,可采用这种接线方式.两相星形接线方式较为经济简单,能反应各种类型的相同短路.主要应用于如下方面:1 )在中性点直接接地电网和非直接接地电网中,广泛地采用它作为相间短路保护在10kv 以上,特别在3 5kv非直接接地电网中得到广泛应用.2 )在分布很广的中性点非直接接地电网中,两点接地短路常发生在放射型线路上.在这种情况下,采用两相星形接线以保证有2/3 的机会只切除一条线路(要使保护装置均安装在相同的两相上,一般为AC 相).如在6 ~ 10kv 中性点不接地系统中对单相接地可不立即跳闸,允许运行2 小时,因此在6~10kv 中性点不接地系统中的过流保护装置广泛应用两相星形接线方式.两相电流差接线方式具有接线简单,投资较少等优点,但是灵敏性较差,又不能保护Y/ -11 接线变压器后面的短路,故在实际应用中很少作为配电线路的保护.这种接线主要用在6 ~ 10kv 中性点不接地系统中,作为馈电线和较小容量高压电动机的保护.二,双侧电源网络相间短路的方向性电流保护1,方向性电流保护的工作原理在单侧电源网络中,各个电流保护线路靠近电源的一侧,在发生故障时,它们都是在短路功率的方向从母线流向线路的情况下,有选择性地动作,但在双侧电源网络中,如只装过电流保护是不能满足选择性要求.( 2 )几个概念1 ) 短路功率:指系统短路时某点电压与电流相乘所得到的感性功率.。

华北电力大学国家级精品课《电力系统继电保护

由于要求切除故障的速度要很快，只能通过自动的继电保护装置来完成。
3. 继电保护装置的基本任务 (1) 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。即内部故障时发出跳闸命令。 (2) 反应电气元件的不正常运行状态，根据运行维护的具体条件（例如有无经常值班人员）和设备的承受能力，发出警报信号、减负荷或延时跳闸。即不正常工作时发出告警信号。
反应数值上升的保护：反应数值下降的保护：
4、可靠性
定义：当保护范围内部故障时必须动作（不拒动），当外部故障时不动作（不误动）。包括两个方面：（1）不拒动，即可信赖性
（2）不误动，即安全性
影响可靠性的因素：内在：装置本身的质量，包括元件好坏、结构设计
的合理性、制造工艺水平、内外接线简明，触点多少等；
正常运行：电流：为负荷电流，两侧电流大小相等，方向相反（即相位相差 180）。内部d1短路：电流：线路BC两侧电流大小一般不等，方向相同（即相位相同）；差动保护原理
基本原理的总结
电流 I ：故障时增大 - 过电流保护正常状态时两侧电流相位相同内部故障时两侧电流相位相反电压U ：故障时降低－低电压保护阻抗Z ：Z模值减小－阻抗（距离）保护－差动保护
远后备保护：位于其它变电站、发电厂中的后备保护；近后备保护：位于本变电站、发电厂中的的后备保护；
2、速动性（迅速性）
定义：继电保护装置要以尽可能短的时间将故障从电网中切除。优点：（1）提高电网的稳定性；（2）加快非故障部分的恢复供电；（3）减轻故障设备的损坏程度。故障切除时间＝保护装置动作时间＋断路器动作时间保护装置的动作时间为：微机保护最快：0.01～0.04秒，即0.5～2个周期就动作；