继电保护2015第3讲 暂态知识补充
电力系统继电保护技术专业知识技能
电力系统继电保护技术专业知识技能一、引言电力系统继电保护技术是电力工程领域的重要组成部分，它的作用是在电力系统发生故障时，有效地隔离故障点，保护设备和人员的安全。
在现代电力系统中，继电保护技术已经成为保障电网安全稳定运行的重要手段。
掌握电力系统继电保护专业知识技能，对于从事电力系统运行、管理和维护的人员来说至关重要。
二、基础知识1. 电力系统继电保护基本原理继电保护是通过检测电力系统中的电气量及电气量的变化，并对它们进行分析，从而完成对设备和线路进行自动隔离的一种技术手段。
掌握继电保护的基本原理是学习继电保护技术的第一步。
2. 继电保护设备常见的继电保护设备包括继电保护装置、继电保护通信设备、继电保护辅助设备等。
不同的设备具有不同的功能和原理，理解和掌握这些设备的特点和使用方法是继电保护技术人员的基本技能。
3. 输电线路、变电站和发电厂继电保护电力系统中的输电线路、变电站和发电厂都需要继电保护措施，以保证电力系统的安全可靠运行。
掌握各种设备的继电保护技术要求，对继电保护技术人员来说至关重要。
三、运用技能1. 继电保护调试技能继电保护调试是核实继电保护系统性能是否达到要求的过程，掌握继电保护调试技能可以保证继电保护系统的准确可靠运行。
2. 继电保护故障分析技能电力系统中常常出现继电保护失灵或误动等问题，掌握继电保护故障分析技能可以快速准确地识别问题所在，并采取相应措施加以解决。
3. 继电保护系统维护技能继电保护系统是电力系统中的重要设备，定期维护和检修可以确保其性能稳定可靠。
掌握继电保护系统的维护技能对于保障电力系统的安全运行至关重要。
四、发展趋势随着电力系统的发展和技术水平的提高，新型的继电保护技术和设备不断涌现。
掌握最新的继电保护技术和设备信息，对继电保护技术人员来说同样重要。
持续学习和深入研究继电保护技术，不断提高自身的专业知识和技能，是电力系统继电保护技术人员必须要做到的。
五、结语电力系统继电保护技术是一个复杂而又重要的领域，掌握专业知识和技能对于保障电力系统的安全运行至关重要。
电力系统继电保护讲义
电力系统继电保护的基本知识
一、继电保护的基本任务：
1、当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件 的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路 器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开， 以最大限度地减少对电力元件本身的损坏，降低对电力 系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求 （如保持电力系统的暂态稳定性等）。
③ 在变压器高压侧过流保护上CT二次应采用三相星 形接线，防止在按Y/△或△/Y接线的变压器低压侧 出口上发生两相短路时，流过高压侧CT二次V型接 线的故障电流减小，而使远后备保护拒动。
2、无时限电流速断保护
⑴、由于过流保护的动作电流是按最大负荷电流整定 的，它的保护范围总是伸长到相邻的下一段线路。 为了获得选择性，保护的动作时间必须按阶梯原则 来整定。这样，如果线路段较多，则越靠近电源的 保护，动作时间越长，这是过流保护在原理上存在 的缺点，为了克服这个缺点，可以提高电流整定值 的方法，即将动作电流按躲过被保护线路外部短路 时最大可能的短路电流来整定，使保护范围预先限 制在线路的一定区域上，也就是保护范围不超过被 保护线路之外，因而在时间上就不需要与下一段线 路相配合，这样就可以作成瞬动保护。这种按躲过 被保护线路外部短路的最大短路电流来整定，以保 证保护有选择的动作，就叫做电流速断保护。
例如：反应电流增大构成的过电流保护；反应电压降低 构成的低电压保护；反应电压与电流的比值变化构成的 距离保护；同时反应被保护元件两端电气量的快速保护， 如差动保护、高频保护等；反应不对称或异常运行时出 现的判据，如负序或零序分量的保护启动元件；反应非 电气量的保护，如瓦斯保护和压力及温度保护等。
2、继电保护装置一般有三大部分组成：测量部分、逻 辑部分、执行部分 。
继电保护的基本知识
1.测量比较单元
测比较单元测量被保护设ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的某状态参量，和保护装置的整定值进行比 较，根据比较结果，判断被保护设备是否发生故障，保护装置是否应 该起动。常用的测量比较元件有过电流继电器、低电压继电器、差动 继电器和阻抗继电器等。
2.逻辑判断单元
逻辑判断单元根据测量比较单元输出逻辑信号的大小、性质、先后顺序、 持续时间等，按一定的逻辑关系判断故障量，确定是否应使断路器跳 闸、发出信号或不动作，输出相应信号到执行输出单元。
我国20世纪90年代已开始大量使用微机保护。目前，电力系统已全部 实现微机保护，一般用户供配电系统仍使用以继电器保护为主的模拟保 护，现代大型用户都采用微机保护，新建的用户供配电系统一般选用微 机保护。微机保护的工作原理与继电器保护的工作原理基本相同或相 似，只是实现的方法不同。所以，本章内容仍以讲述继电器保护为主， 微机保护为辅。
7.1.3 继电保护的要求
1.可靠性 继电保护在其所规定的保护范围内，发生故障或不正常运行状态，要准确 动作，不应该拒动作；发生任何保护不应该动作的故障或不正常运行状 态，不应误动作。如图7-1所示系统K点发生短路，保护3不应该拒动作， 保护1和保护2不应该误动作。
2.选择性 当供配电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切除故障设备，使 停电范围最小，保证系统中无故障部分仍正常工作。
电磁式或感应式继电器构成的模拟保护，虽然结构简单、价格低廉， 但难以满足系统可靠性对保护的要求，主要表现在： （1）没有自诊断功能，元件损坏不能及时发现，易造成严重后果。 （2）动作速度慢，一般超过0.02s。 （3）定值整定和修改不便，准确度不高。 （4）难以实现新的保护原理或算法。 （5）元件多、体积大、维护工作量大。
学习继电保护必须掌握的基础知识
学习继电保护必须掌握的基础知识1．什么是继电保护装置答：当电力系统中的电力元件如发电机、线路等或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时,能够向运行值班人员及时发出警告信号,或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备,一般通称为继电保护装置;2．继电保护在电力系统中的任务是什么答：继电保护的基本任务：1当被保护的电力系统元件发生故障时,应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令,使故障元件及时从电力系统中断开,以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏,降低对电力系统安全供电的影响,并满足电力系统的某些特定要求如保持电力系统的暂态稳定性等;2反应电气设备的不正常工作情况,并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同例如有无经常值班人员发出信号,以便值班人员进行处理,或由装置自动地进行调整,或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除;反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作;3．简述继电保护的基本原理和构成方式;答：继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量电流、电压、功率、频率等的变化,构成继电保护动作的原理,也有其他的物理量,如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高;大多数情况下,不管反应哪种物理量,继电保护装置都包括测量部分和定值调整部分、逻辑部分、执行部分;4．电力系统对继电保护的基本要求是什么答：继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求：这四“性”之间紧密联系,既矛盾又统一;1可靠性是指保护该动体时应可靠动作;不该动作时应可靠不动作;可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求;2选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障,当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时,才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障;为保证对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件如启动与跳闸元件或闭锁与动作元件的选择性,其灵敏系数及动作时间,在一般情况下应相互配合;3灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时,保护装置应具有必要的灵敏系数,各类保护的最小灵敏系数在规程中有具体规定;选择性和灵敏性的要求,通过继电保护的整定实现;4速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障,其目的是提高系统稳定性,减轻故障设备和线路的损坏程度,缩小故障波及范围,提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等;一般从装设速动保护如高频保护、差动保护、充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用、减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性;5．如何保证继电保护的可靠性答：继电保护的可靠性主要由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和管理来保证;任何电力设备线路、母线、变压器等都不允许在无继电保护的状态下运行;220kV及以上电网的所有运行设备都必须由两套交、直流输入、输出回路相互独立,并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护;当任一套继电保护装置或任一组断路器拒绝动作时,能由另一套继电保护装置操作另一组断路器切除故障;在所有情况下,要求这购套继电保护装置和断路器所取的直流电源都经由不同的熔断器供电;6．为保证电网继电保护的选择性,上、下级电网继电保护之间逐级配合应满足什么要求：答：上、下级电网包括同级和上一级及下一级电网继电保护之间的整定,应遭循逐级配合的原则,满足选样性的要求,即当下一级线路或元件故障时,故障线路或元件的继电保护镇定值必须在灵敏度和动作时间上均与上一级线路或元件的继电保护整定值相互配合,以保证电网发生故障时有选择性地切除故障;7．在哪些情况下允许适当牺牲继电保护部分选择性答：遇到如下情况时允许适当牺牲继电保护部分选择性：1接入供电变压器的终端线路,无论是一台或多台变压器并列运行包括多处T接供电变压器或供电线路,都允许线路侧的速动段保护按躲开变压器其他侧母线故障整定;需要时,线路速动段保护可经一短时限动作;2对串联供电线路,如果按逐级配合的原则将过分延长电源侧保护的动作时间,则可将容量较小的某些中间变电所按T接变电所或不配合点处理,以减少配合的级数．缩短动作时间;3双回线内部保护的配合,可按双回线主保护例如横联差动保护动作,或双回线中一回线故障时两侧零序电流或相电流速断保护纵续动作的条件考虑；确有困难时,允许双回线中一回线故障时,两回线的延时保护段间有不配合的情况;4在构成环网运行的线路中,允许设置预定的一个解列点或一回解列线路;8．为保证灵敏度,接地故障保护最末一段定值应如何整定答：接地故障保护最末一段例如零序电流保护IV段,应以适应下述短路点接地电阻值的接地故障为整定条件：220kV线路,100Ω；330kV线路,150Ω,500kV线路,300Ω;对应于上述条件,零序电流保护最末一段的动作电流整定值应不大于300A;由线路末端发生高电阻接地故障时,允许由两侧线路继电保护装置纵续动作切除故障;对于110kV线路,考虑到在可能的高电阻接地故障情况下的动作灵敏度要求,其最末一段零序电流保护的电流暂定值一般也不应大于300A一次值,此时,允许线路两侧零序电流保护纵续动作切除故障;9．系统最长振荡周期一般按多少考虑答：除了预定解列点外,不允许保护装置在系统振荡时误动作跳闸;如果没有本电网的具体数据,除大区系统间的弱联系联络线外,系统最长振荡周期一般按1．5s考虑;10．简述220kV及以上电网继电保护整定计算的基本原则和规定;答：1对于220kV及以上电压电网的线路继电保护一般都采用近后备原则;当故障元件的一套继电保护装置拒动时,由相互独立的另一套继电保护装置动作切除故障,而当断路器拒绝动作时,启动断路器失灵保护,断开与故障元件相连的所有其他连接电源的断路器;2对瞬时动作的保护或保护的瞬时段,其整定值应保证在被保护元件外部故障时,可靠不动作,但单元或线路变压器组包括一条线路带两台终端变压器的情况除外;3上、下级继电保护的整定,一般应遵循逐级配合的原则,满足选择性的要求;即在下一级元件故障时,故障元件的继电保护必须在灵敏度和动作时间上均能同时与上一级元件的继电保护取得配合,以保证电网发生故障时有选择性地切除故障;4继电保护整定汁算应按正常运行方式为依据;所谓正常运行方式是指常见的运行方式和被保护设备相邻的一回线或一个元件检修的正常检修运行方式;对特殊运行方式,可以按专用的运行规程或者依据当时实际情况临时处理;5变压器中性点接地运行方式的安排,应尽量保持变电所零序阻抗基本不变;遇到因变压器检修等原因,使变电所的零序阻抗有较大变化的特殊运行方式时,根据当时实际情况临时处理;6故障类型的选择以单一设备的常见故障为依据,一般以简单故障讲行保护装置的整定计算;7灵敏度校正常运行方式下的不利故障类型进行校验,保护在对侧断路器跳闸前和跳闸后均能满足规定的灵敏度要求;对于纵联保护,在被保护线路末端发生金属性故障时,应有足够的灵敏度灵敏度应大于2;11．变压器中性点接地方式的安排一般如何考虑答：变压器中性点接地方式的安排应尽量保持变电所的零序阻抗基本不变;遇到因变压器检修等原因使变电所的零序阻抗有较大变化的特殊运行方式时,应根据规程规定或实际情况临时处理;1变电所只有一台变压器,则中性点应直接接地,计算正常保护定值时,可只考虑变压器中性点接地的正常运行方式;当变压器检修时,可作特殊运行方式处理,例如改定值或按规定停用、起用有关保护段;2变电所有两台及以上变压器时,应只将一台变压器中性点直接接地运行,当该变压器停运时,将另一台中性点不接地变压器改为直接接地;如果由于某些原因,变电所正常必须有两台变压器中性点直接接地运行,当其中一台中性点直接接地的变压器停运时,若有第三台变压器则将第三台变压器改为中性点直接接地运行;否则,按特殊运行方式处理;3双母线运行的变电所有三台及以上变压器时,应按两台变压器中性点直接接地方式运行,并把它们分别接于不同的母线上,当其中一台中性点直接接地变压器停运时、将另一台中性点不接地变压器直接接地;若不能保持不同母线上各有一个接地点时,作为特殊运行方式处理;4为了改善保护配合关系,当某一短线路检修停运时,可以用增加中性点接地变压器台数的办法来抵消线路停运对零序电流分配关系产生的影响;5自耦变压器和绝缘有要求的变压器中性点必须直接接地运行;12．简述220kV线路保护的配置原则;答：对220kV线路,根据稳定要求或后备保护整定配合有困难时,应装设两套全线速动保护;接地短路后备保护可装阶段式或反时限零序电流保护,亦可采用接地距离保护并辅之以阶段式或反时限零序电流保护;相间短路后备保护一般应装设阶段式距离保护;13．简述330—500kV线路保护的配置原则;答：对寸330-500kV线路,应装设两套完整、独立的全线速动它保护;接地短路后备保护可装设阶段式或反时限零序电流保护,亦可采用接地距离保护并辅之以阶段式或反时限零序电流保护;相间短路后备保护可装设阶段式距离保护;14．什么是“远后备”什么是“近后备”答：“远后备”是指当元件故障而其保护装置或开关拒绝动作时．由各电源侧的相邻元件保护装谈动作将故障切开；“近后备”则用双重化配置方式加强元件本身的保护,位之在区内故障时,保护无拒绝动作的可能,同时装设开关失灵保护,以便当开关拒绝跳闸时启动它来切开同一变电所母线的高压开关,或遥切对侧开关;15．线路纵联保护及特点是什么答：线路纵联保护是当线路发生故障时,使两侧开关同时快速跳闸的一种保护装置,是线路的主保护;它以线路两侧判别量的特定关系作为判据;即两侧均将判别量借助通道传送到对侧,然后,两侧分别按照对侧与本侧判别量之间的关系来判别区内故障或区外故障;因此,判别量和通道是纵联保护装置的主要组成部分;1方向高频保护是比较线路两端各自看到的故障方向,以判断是线路内部故障还是外部故障;如果以被保护线路内部故障时看到的故障方向为正方向,则当被保护线路外部故障时,总有一侧看到的是反方向;其特点是：1要求正向判别启动元件对于线路末端故障有足够的灵敏度；2必须采用双频制收发信机;2相差高频保护是比较被保护线路两侧工频电流相位的高频保护;当两侧故障电流相位相同时保护被闭锁,1能反应全相状态下的各种对称和不对称故障,装设比较简单；2不反应系统振荡;在非全相运行状态下和单相重合闸过程中保护能继续运行；3不受电压回路断线的影响,4对收发信机及通道要求较高,在运行中两侧保护需要联调；5当通道或收发信机停用时,整个保护要退出运行,因此需要配备单独的后备保护;3高频闭锁距离保护是以线路上装有方向性的距离保护装设作为基本保护,增加相应的发信与收信设备,通过通道构成纵联距离保护;其特点是：1能足够段敏和快速地反应各种对称与不对称故障；2仍保持后备保护的功能；3电压二次回路断线时保护将会误动,需采取断线闭锁措施,使保护退出运行;16．纵联保护的通道可分为几种类型答：可分为以下几种类型：1电力线载波纵联保护简称高频保护;2微波纵联保护简称微波保护;3光纤纵联保护简称光纤保护;4导引线纵联保护简称导引线保护;17．纵联保护的信号有哪几种答：纵联保护的信号有以下三种：1闭锁信号;它是阻止保护动作于跳闸的信号;换言之;无闭锁信号是保护作用于跳闸的必要条件;只有同时满足本端保护元件动作和无闭锁信号两个条件时,保护才作用于跳闸;2允许信号;它是允许保护动作于跳闸的信号;换言之,有允许信号是保护动作于跳闸的必要条件;只有同时满足本端保护元件动作和有允许信号两个条件时,保护才动作于跳闸;3跳闸信号;它是直接引起跳闸的信号;此时与保护元件是否动作无关,只要收到跳闸信号,保护就作用于跳闸,远方跳闸式保护就是利用跳闸信号;18．相差高频保护为什么设置定值不同的两个启动元件答：启动元件是在电力系统发生故障时启动发信机而实现比相的;为了防止外部故障时由于两侧保护装置的启动元件可能不同时动作,先启动一侧的比相元件,然后动作一侧的发信机还未发信就开放比相将造成保护误动作,因而必须设置定值不同的两个启动元件;高定值启动元件启动比相元件,低定值的启动发信机;由于低定值启动元件先于高定值启动元件动作,这样就可以保证在外部短路时,高定值启动元件启动比相元件时,保护一定能收到闭锁信号,不会发生误动作;19．相差高频保护有何优缺点答：相差高频保护有如下优点：1能反应全相状态下的各种对称和不对称故障,装置比较简单;2不反应系统振荡;在非全相运行状态下和单相重合闸过程中,保护能继续运行;3保护的工作情况与是否有串补电容及其保护间隙是否不对称击穿基本无关;4不受电压二次回路断线的影响;缺点如下：1重负荷线路,负荷电流改变了线路两端电流的相位,对内部故障保护动作不利;2当一相断线接地或非全相运行过程中发生区内故障时,灵敏度变坏,甚至可能拒动;3对通道要求较高,占用频带较宽;在运行中,线路两端保护需联调;4线路分布电容严重影响线路两端电流的相位,限制了其使用线路长度;20．简述方向比较式高频保护的基本工作原理;答：方向比较式高频保护的基本工作原理是比较线路两侧各自看到的故障方向,以综合判断其为被保护线路内部还是外部故障;如果以被保护线路内部故障时看到的故障方向为正方向,则当被保护线路外部故障时,总有一侧看到的是反方向;因此,方向比较式高频保护中判别元件,是本身具有方向性的元件或是动作值能区别正、反方向故障的电流元件;所谓比较线路的故障方向,就是比较两侧特定判别元件的动作行为;20．纵联保护在电网中的重要作用是什么答：由个纵联保护在电网中可实现全线速动,出此它可保证电力系统并列运行的稳定性和提高输送功率、缩小故障造成的损坏程度、改善后备保护之间的配合性能;21．何谓闭锁式方向高频保护答：在方向比较式的高额保护中,收到的信号作闭锁保护用,叫闭锁式方向高频保护;它们的正方向判别元件不动作,不停信,非故障线路两端的收信机收到闭锁信号,相应保护被闭锁;22,何谓高频闭锁距离保护,其构成原理如何答：控制收发信机发出高频闭锁信号,闭锁两侧距离保护的原理构成的高频保护为高频闭锁距离保护,它能使保护无延时地切除被保护线路任一点的故障;23．高频闭锁距离保护有何优缺点答：该保护有如下优点：1能足够灵敏和快速地反应各种对称和不对称故障;2仍能保持远后备保护的作用当有灵敏度时;3不受线路分布电容的影响;缺点如下：1串补电容可使高频闭锁距离保护误动或拒动;2电压二次回路断线时将误动;应采取断线闭锁措施,使保护退出运行;24．高频闭锁负序方向保护有何优缺点答：该保护具有下列优点：1原理比较简单;在全相运行条件下能正确反应各种不对称短路;在三相短路时,只要不对称时间大于5—7ms,保护可以动作;2不反应系统振荡,仍也不反应稳定的三相短路;3当负序电压和电流为启动值的三倍时,保护动作时间为10—15ms;4负序方向元件一般有较满意的灵敏度;5对高频收发信机要求较低;缺点如下：1在两相运行条件下包括单相重合闸过程中发生故障,保护可能拒动;2线路分布电容的存在．使线路在空载合闸时,由于三相不同时合闸,保护可能误动;当分布电容足够大时,外部短路时该保护也将误动,应采取补偿措施;3在串补线路上,只要串补电容无不对称击穿,则全相运行条件下的短路保护能正确动作;当串补电容友保护区内时,发生系统振荡或外部二相短路、且电容器保护间隙不对称击穿,保护将误动;当串补电容位于保护区外,区内短路且有电容器的不对称击穿,也可能发生保护拒动;4电压二次回路断线时,保护应退出运行;25．非全相运行对高频闭锁负序功率方向保护有什么影响答：当被保护线路上出现非全相运行,将在断相处产生一个纵向的负序电压,并由此产生负序电流,在输电线路的A、B两端,负序功率的方向同时为负,这和内部故障时的情况完全一样;因此,在一侧断开的非全相运行状态下,高频闭锁负序功率方向保护将误动作;为了克服上述缺点,如果将保护安装地点移到断相点的里侧,则两端负序功率的方向为一正一负,和外部故障时的情况一样,这时保护将处于启动状态,但由于受到高频信号的闭锁而不会误动作;针对上述两种情况可知,当电压互感器接于线路侧时,保护装置不会误动作,而当电压互感器接于变电所母线侧时,则保护装置将误动作;此时需采取措施将保护闭锁;26．线路高频保护停用对重合闸的使用有什么影响答：当线路高额保护停用时,可能因以下两点原因影响线路重合闸的使用：1线路无高频保护运行,需由后备保护延时段切除线路故障,即不能快速切除故障,造成系统稳定极限下降,如果使用重合闸重合于永久性故障,对系统稳定运行则更为不利;2线路重合闸重合时间的整定是与线路高频保护配合的,如果线路高频保护停用,则造成线路后备延时段保护与重合闸重合时间不配,对瞬时故障亦可能重合不成功,对系统增加一次冲击;27．高频保护运行时,为什么运行人员每天要交换信号以检查高频通道答：我国常采用电力系统正常时高频通道无高频电流的工作方式;由于高频通道涉及两个厂站的设备,其中输电线路跨越几千米至几百千米的地区,经受着自然界气候的变化和风、霜、雨、雪、雷电的考验;高频通道上各加工设备和收发信机元件的老化和故障都会引起衰耗；高频通道上任何一个环节出问题,都会影响高额保护的正常运行;系统正常运行时,高频通道无高频电流,高频通道上的设备有问题也不易发现,因此每日由运行人员用启动按钮启动高频发信机向对侧发送高频信号,通过检测相应的电流、电压和收发信机上相应的指示灯来检查高频通道,以确保故障时保护装置的高频部分能可靠工作;28．什么是零序保护大电流接地系统中为什么要单独装设零序保护答：在大短路电流接地系统中发生接地故障后,就有零序电流、零序电压和零序功率出现,利用这些电气量构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护;三相星形接线的过电流保护虽然也能保护接地短路,但其灵敏度较低,保护时限较长;采用零序保护就可克服此不足,这是因为：①系统正常运行和发生相间短路时,不会出现零序电流和零序电压．因此零序保护的动作电流可以整定得较小,这有利于提高其灵敏度；②Y／△接线降压变压器,△侧以行的故障不会在Y侧反映出零序电流,所以零序保护的动作时限可以不必与该种变压器以后的线路保护相配合而取较短的动作时限;29,简述零序电流方向保护在接地保护中的作用;答：零序电流方向保护是反应线路发生接地故障时零序电流分量大小和方向的多段式电流方向保护装置,在我国大短路电流接地系统不同电压等级电力网的线路上,根据部颁规程规定,都装设了这种接地保护装置作为基本保护;电力系统事故统计材料表明,大电流接地系统电力网中线路接地故障占线路全部故障的80％一90％,零序电流方向接地保护的正确动作率约97％,是高压线路保护中正确动作率最高的一种;零序电流方向保护具有原理简单、动作可靠、设备投资小、运行维护方便、正确动作率高等一系列优点;30．零序电流保护有什么优点答：带方向性和不带方向性的零序电流保护是简单而有效的接地保护方式,其优点是：1结构与工作原理简单,正确动作率高于其他复杂保护;2整套保护中间环节少,特别是对于近处故障,可以实现快速动作,有利于减少发展性故障;3在电网零序网络基本保持稳定的条件下,保护范围比较稳定;4保护反应于零序电流的绝对值,受故障过渡电阻的影响较小;5保护定值不受负荷电流的影响,也基本不受其他中性点不接地电网短路故障的影响,所以保护延时段灵敏度允许整定较高;31．零序电流保护在运行中需注意哪些问题答：零序电流保护在运行中需注意以下问题：1当电流回路断线时,可能造成保护误动作;这是一般较灵敏的保护的共同弱点,需要在运行中注意防止;就断线机率而言,它比距离保护电压回路断线的机率要小得多;如果确有必要,还可以利用相邻电流互感器零序电流闭锁的方法防止这种误动作;2当电力系统出现个对称运行时,也会出现零序电流,例如变压器三相参数个同所引起的不对称运行,单相重合闸过程中的两相运行,三相重合闸和手动合闸时的三相断路器不同期,母线倒闸操作时断路器与隔离开关并联过程或断路器正常环并运行情况下,由于隔离开关或断路器接触电阻三相不一致而出现零序环流,以及空投变压器时产生的不平衡励磁涌流,特别是在空投变压器所在母线有中性点接地变压器在运行中的情况下,可能出现较长时间的不平衡励磁涌流和直流分量等等,都可能使零序电流保护启动;3地理位置靠近的平行线路,当其中一条线路故障时,可能引起另一条线路出现感应零序电流,造成反分向侧零序方向继电器误动作;如确有此可能时,可以改用负序方向继电器,来防止上述方向继电器误判断;4由于零序方向继电器交流回路平时没有零序电流和零序电压,回路断线不易被发现；当继电器零序电压取自电压互感器开口三角侧时,也不易用较直观的模拟方法检查其方向的正确性,因此较容易因交流回路有问题而使得在电网故障时造成保护拒绝动作和误动作;32．零序电流保护为什么设置灵敏段和不灵敏段。
继电保护课后习题及答案
1 绪论1.1电力系统如果没有配备完善的继电保护系统，想象一下会出现什么情景？答：现代的电力系统离开完善的继电保护系统是不能运行的。
当电力系统发生故障时，电源至故障点之间的电力设备中将流过很大的短路电流，假设没有完善的继电保护系统将故障快速切除，那么会引起故障元件和流过故障电流的其他电气设备的损坏；当电力系统发生故障时，发电机端电压降低造成发电机的输入机械功率和输出电磁功率的不平衡，可能引起电力系统稳定性的破坏，甚至引起电网的崩溃、造成人身伤亡。
如果电力系统没有配备完善的继电保护系统，那么当电力系统出现不正常运行时，不能及时地发出信号通知值班人员进展合理的处理。
1.2继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么"答:继电保护装置就是指能反响电力系统中设备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.它的作用包括:1.电力系统正常运行时不动作;2.电力系统部正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行;3.电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备,并向故障点与电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障局部与电网的其他局部隔离。
1.4 依据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量复制差异，已经构成哪些原理的保护，这些保护单靠保护整定值能求出保护范围内任意点的故障吗？答：利用流过被保护元件电流幅值的增大，构成了过电流保护;利用短路时电压幅值的降低，构成了低电压保护；利用电压幅值的异常升高，构成了过电压保护；利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大，构成了低阻抗保护。
单靠保护增大值不能切除保护范围内任意点的故障，因为当故障发生在本线路末端与下级线路的首端出口时，本线路首端的电气量差异不大。
所以，为了保证本线路短路时能快速切除而下级线路短路时不动作，这种单靠整定值得保护只能保护线路的一局部。
1.5依据电力元件两端电气量在正常工作和短路状态下的差异，可以构成哪些原理的保护？答：利用电力元件两端电流的差异，可以构成电流差动保护；利用电力元件两端电流相位的差异可以构成电流相位差动保护；利两侧功率方向的差异，可以构成纵联方向比较式保护；利用两侧测量阻抗的大小和方向的差异，可以构成纵联距离保护。
电力系统继电保护的基本知识
第一部分电力系统继电保护的基本知识电力系统：由发电电厂中的电气部分，变电站，输配电线路，用电设备等组成的统一体：它包括发电机、变压器、线路、用电设备以及相应的通信，安全自动装置，继电保护，调调自动化设备等。
电力系统运行有如下特点：1、电能的生产，输送和使用必须同时进行。
2、及生产及人们的生活密切相关。
3、暂态进程非常短，一个正常运行的系统可能在几分钟，甚致几秒钟内瓦解。
电力系统继电保护的作用。
电力系统在运行中，可能由于以下原因，发生故障或不正常工作状态。
1、外部原因：雷击，大风，地震造成的倒杆，绝缘子污秽造成污闪，线路覆冰造成冰闪。
2、内部原因：设备绝缘损坏，老化。
3、系统中运行人员误操作。
电力系统故障的类型：1、单相接地故障 D（1）2、两相接地故障 D（1.1）3、两相短路故障 D（2）4、三相短路故障 D（3）5 线路断线故障以上故障单独发生为简单故障。
在不同地点同时发生两个或以上称为复故障。
电力系统短路故障的后果：1、短路电流在短路点引起电弧烧坏电气设备。
2、造成部分地区电压下降。
3、使系统电气设备，通过短路电流造成热效应和电动力。
4、电力系统稳定性被破坏，可能引起振荡，甚至鲜列。
不正常工作状态有：电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏，但未发展成故障。
不正常工作状态有：1）电力设备过负荷，如：发电机，变压器线路过负荷。
2）电力系统过电压。
3）电力系统振荡。
4）电力系统低频，低压。
电力系统事故：电力系统中，故障和不正常工作状态均可能引起系统事故，即系统全部或部分设备正常运行遭到破坏，对用户非计划停电、少送电、电能质量达不到标准（频率，电压，波形）、设备损坏等。
继电保护的作用，就检测电力系统中各电气设备的故障和不正常工作状态的信息，并作相应处理。
继电保护的基本任务：1）将故障设备从运行系统中切除，保证系统中非故障设备正常运行。
2）发生告警信号通知运行值班人员，系统不正常工作状态已发生或自动调整使系统恢复正常工作状态。
继电保护知识点
1.电力系统的运行状态分为正常工作状态、不正常工作状态和故障状态。
2.继电保护的作用• 自动、迅速、有选择性的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，保证无故障部分迅速恢复正常运行。
• 反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。
3.继电保护的基本原理：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。
装置：测量比较元件、逻辑判断元件、执行输出元件4. 影响短路电流的大小的因素：（1）故障类型（2）运行方式（3）故障位置5.对电力系统继电保护的基本要求在保证可靠性和选择性的前提下，强调灵敏性，力争速动性。
选择性——让最靠近短路点断路器跳闸。
速动性——尽量快。
灵敏性——有足够的故障反应能力。
可靠性——不误动、不拒动。
6.电网的方向性电流保护：解决方法: 加装方向元件，规定功率为正方向时保护动作；而功率为反方向时保护不动作。
可以利用功率方向继电器来判别方向。
跳闸条件：① 短路电流大于整定值② 短路功率方向为正。
原则：动作延时最长的且仅有一个，其他的加方向元件；动作延时最长的不止一个，所有的都加7.两种接线方式性能分析：(1)各种相间短路:相同之处: 两种接线方式均能正确反应;不同之处:动作的继电器个数不同。
(2)中性点接地系统中单相接地短路:三相星形: 可反应各相的接地短路;两相星形:不能反应B相接地短路。
(3)△侧故障，滞后相电流2倍大；Y故障超前相电流2倍大解决方法：为了提高灵敏度，采用两相三继电器接线方式8.什么是90︒接线？采用90°接线方式的优缺点指系统三相对称且功率因数cosφ=1时，Ir超前Ur 90︒的接线方式优点：① 对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障的相间电压，其值很高；② 对线路上各种相间故障都能保证动作的方向性。
缺点：正方向出口处三相金属性短路时仍有死区。
9.对零序电流保护的评价优点：1.零序过电流保护的灵敏度高2.受系统运行方式的影响要小3.不受系统振荡和过负荷的影响4.方向性零序电流保护没有电压死区5.简单、可靠缺点：1.对短线路或运行方式变化很大时，保护往往不能满足要求2.单相重合闸的过程中可能误动3.当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的电网时，将使保护的整定配合复杂化，且将增大第III段保护的动作时间10. 距离保护的作用原理：距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
电力系统暂态分析
t 0
i(0 ) Im sin( ) i(0 ) I pm sin( ) c
由于电感电流不能突变，因此有：
i(0 ) i(0 )
代入通解得到：
c iap.0 Im sin( ) I pm sin( )
第三节 无限大功率电源供电的三相短路分析
从而，短路全电流：
t
i I pm sin(t ) Im sin( ) I pm sin( ) e
绪论
4、本门课程的学习的难度和重要意义 １）与多门课程相关 高等数学 大学物理 电路原理 电机学
绪论
２）重要意义
电力系统运行中基本的概念、表现
稳态运行－
故障分析 设计（设计部门）
保护整定计算（调度，保护）
事故分析 （运行）
绪论
主要参考书目：
1：李光琦主编 社 2006年
《电力系统暂态分析》 中国电力出版
xL
SB
U
2 B
x0
SB
U
2 B
第二节 标幺值
四、由变压器联结的不同电压等级的各 元件参数、标幺值及短路电流的计算
k12 UN1 /UN2
k 23 UN 2 / UN 3
x1 , x2 , x3 ——电抗各值（含变压器电抗 在内）
第二节 标幺值
1、计算步骤（准确计算） １）选待计算电流段为基本段。
E* X *
６）基本段电流有名值
I1 I1*
SB 3U B1
第二节 标幺值
７）其他段电流
I2 k12 I1 I1*
SB 3UB1 / k12
I1*
I3 I1*I B3
可记为： I1* I*
SB 3U B 2
I1* IB2
电力系统继电保护基础知识讲座-第三章(电力系统输电线路的电流电压保护)
11、12——分别为电流第 II、III段电流保护的逻 辑延时元件 、
13、14、15——分别为 电流保护第I、II、III 段的报警用信号元件 KS 、 KS 、 KS
灵敏度校验：
1、
K II sen
I KBm in I II
OP1
1.3 ~ 1.5
IkBmin——在本线末端短路时流过 1QF 处保护的最小短路电流
2、当该保护灵敏度不满足要求时，动作电流可采用和相邻线路电流保护第 II 段
整定值配合，以降低本线路电流保护第 II 段的整定值而提高其灵敏度，即整
电流保护第
III
段的动作电流
I
III OP1
应按以下条件进行整定：
第一、正常运行并伴有电动机自启动而流过保护的最大负荷电流为 KssILmax
时该电流保护不动作，即要求动作电流满足下式：
I
III op1
>KSSILmax
第二、外部故障切除后，非故障线的定时限过流保护在下一母线有电动机启
动且流过最大负荷电流时应能可靠返回，即要求满足以下公式：
2、无时限电流速断保护的构成
1——电流测量元件 2——否门 3——信号元件 4——闭锁元件，如 雷击使线路避雷器对 地放电等情况出现时 输出闭锁信号
第一节 相间短路的电流电压保护 一、无时限电流速断保护（电流保护第I段）
3、无时限电流电压联锁速断保护
1——电流测量元件 2——电压测量元件，当输 入电压低于其动作电压时 有输出 3——逻辑元件，当电流、 电压测量元件均有输出且 元件5无闭锁信号输出时该 元件有输出 4——断线信号元件，在电 压互感器TV二次回路断线 时发出告警信号 5——闭锁元件，与图3-2 中闭锁元件的作用相同 6——保护动作的信号元件， 当该保护动作跳闸时发出 信号
继电保护2015第4讲 暂态知识补充
三 对称分量法基础
1、对称分量法
j 2400 Fb (1) e Fa (1) a 2 F a (1) 0 e j120 F aF F 1 3 c (1) a (1) a (1) j120 其中： a e j 0 2 2 j 120 Fb (2) e Fa (2) aFa (2) 1 3 2 j 240 0 j 240 2 a e j e a F F F c (2) a (2) a (2) 2 2 Fb (0) Fc (0) Fa (0)
出现最大值的顺序为 t
以 e1 为参考相量
e1 e2 e3
为对称三相电动势 0° 120° 240° 360°
二 相位与相量
各相电源经过同一值(如正最大值)的先后顺序 （3） 相序： 正序(顺序)：L1—L2—L3—L1 L3 L1
L2
负序(逆序)：L1—L3—L2—L1
L2
L3 L1
1 a a
2
F 1 a (1) 1 F a (2) 1 F a (0)
逆关系
Fp TFs
三组对称的相量合成得到三个不对称的相量
三 对称分量法基础
1、对称分量法
2 F 1 a a Fa a (1) 1 2 1 a a F F b a (2) 3 1 1 1 F F c a (0) 1 Fs T FP
除法：模相除，角相减。
12.47 j 0.569 12.48 2.61
二 相位与相量
例2.
(17 j9)(4 j6) 22035 ? 20 j5
继电保护知识点总结
继电保护知识点总结第一篇：继电保护知识点总结电力系统中常见的故障类型和不正常运行状态故障：短路(最常见也最危险)；断线；两者同时发生不正常：过负荷；功率缺额而引起的频率降低；发电机突然甩负荷而产生的过电压；振荡继电保护在电力系统发生故障或不正常运行时的基本任务和作用。
迅速切除故障，减小停电时间和停电范围指示不正常状态，并予以控制继电保护的基本原理利用电力系统正常运行与发生故障或不正常运行状态时，各种物理量的差别来判断故障或异常，并通过断路器将故障切除或者发出告警信号继电保护装置的三个组成部分。
测量部分：给出“是”、“非”、“大于”等逻辑信号判断保护是否启动逻辑部分：常用逻辑回路有“或”、“与”、“否”、“延时起动”等，确定断路器跳闸或发出信号执行部分保护的四性选择性：保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量减少速动性：继电保护装置应尽可能快的断开故障元件。
灵敏性：继电保护装置应尽可能快的断开故障元件。
故障的切除时间等于保护装置和断路器动作时间之和可靠性：在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反映的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒动，称信赖性）而在不属于该保护装置动作的其他情况下，则不应该动作（即不误动，称安全性）。
主保护、后备保护保护：被保护元件发生故障故障，快速动作的保护装置后备保护：在主保护系统失效时，起备用作用的保护装置。
远后备：后备保护与主保护处于不同变电站近后备：主保护与后备保护在同一个变电站，但不共用同一个一次电路。
继电器的相关概念：继电器是测量和起动元件动作电流：使继电器动作的最小电流值返回电流：使继电器返回原位的最大电流值返回系数：返回值/动作值过量继电器：返回系数Kre<1 欠量继电器：返回系数Kre>1 绩电特性：启动和返回都是明确的，不可能停留在某个中间位置阶梯时限特性：最大(小)运行方式：在被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最小(大)，而通过保护装置的电流最大(小)的运行方式三段式电流保护：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的一整套保护工作原理：电流速断保护:当所在线路保护范围内发生短路时，反应电流增大而瞬时动作切除故障的电流保护，为了保证保护的选择性，一般情况下只保护被保护线路的一部分限时电流速断保护：切除本线路上电流速断保护范围之外的故障，作为电流速断保护的后备保护定时限过电流保护：反应电流增大而动作，保护本线路全长和下一条线路全长，作为本条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。
继电保护部分
4、 变压器的瓦斯保护 （1）构成原理
根据变压器油箱内部故障时，气体体积的 增加和油流流速的增加构成的保护称为瓦斯保护。
（2）瓦斯继电器的安装处 安装在油箱与油枕之间的联接管道中。
（在安装时，应使箭头标志由油箱指向油枕。） （3）瓦斯继电器的型式 WSJ 1）浮筒式 2）挡板式 3）开口杯和挡板复合式
2）变压器两侧电流相位不同引起 的不平衡电流
a）不平衡电流产生原因：Y/Δ－11 接线的变压器两侧电流存在300的相位差， 正常运行和外部故障时，即使选择LH的 变比，使两侧LH二次侧电流大小相等， 差动回路中也会有不平衡电流。
b）通常采用电流相位补偿法消除这种 不平衡电流。 即：变压器Y接线侧的LH二 次侧接成△，变压器 △接线侧的LH二次 侧接成Y。
3、相差动高频保护 （1）相差动高频保护：根据比较被保护 线路两端电流的相位构成的高频保护。 （2）工作原理
规定：电流方向由母线流向线路为正， 由线路流向母线为负。
判据：两侧电流相位差为1800，是外 部故障；两侧电流相位差为00，是内部 故障。
A ~×
IA IB
B
×
×
IC IB
C
×
~
A ~×
克服的方法：
在计算保护动作值时引入同型系数Ktx， 用提高保护动作值的方法躲过其影响。两侧LH 同型号Ktx=0.5，不同型号Ktx＝1
5）变压器带负荷调整分接头产生的不平 衡电流
用提高保护动作值的方法躲过其影响。
复习题：
1、什么是继电保护装置？其任务是什 么？
2、简述继电保护的工作原理。 3、对继电保护有哪些基本要求？ 4、三段式保护的保护范围如何？ 5、简述纵差动保护的工作原理及保护 范围。
电力系统继电保护第 3章 微机保护基知识
fo
f O .m ax f O .m ax
2
0 U in .m a x 2
微机保护基础知识
Ui
U in.m ax
27 2019/11/1
VFC数据采集系统的工作分析
VFC输出至计数器，CPU每隔KTs读数为RD1、RD2 …… RDk。
须注意这里读数与输入电压没有对应关系，不能 用于数值计算。
每隔KTs对输出脉冲的计数，实质上是在此期间内对f 的积分。在某段时间内的计数值就是这段时间对频率 的积分值。
微机保护基础知识
29 2019/11/1
令矩形面积=积分面积
uin(t)
0
(K-N)TS
可见，DK反应了τ时刻
KTS t
[(KN )TSK TS]
的输入电压uin(τ) 。
于是，1）因uin(τ) 在NTs时间段保持不变，故可通
过增加数据窗长度NTs，来提高分辨率；
2）DK反应了某段时间的积分值，所以具有
Dn 至CPU
0
u O (f )
0
Dn
t
(a)
VFC的脉冲输出频率正
比于输入电压幅值，
f 对脉冲的计数就完成
(b)
了对电压幅值的测量。
t
0
微机保护基础知识
(c)
25 2019/11/1
反充电 充
电
Uin
R1
R2
C + A1
+ A2
Ua
0
t1
t2
t
t
Uo
0
S
脉冲发生器
T0
t
Uo(f)
T
-uR
计数器
定时器
fs 2 f0
电力系统继电保护讲义
高频保护
一、高频闭锁方向保护 在线路外部故障时发出闭锁的一种保 护，闭锁信号由短路功率方向为负（由线 路指向母线）的一段发出，信号被对端收 信机接收发信，将两端保护闭锁。
1 2 3 4 5 6
高频保护
二、高频闭锁距离保护 利用距离保护和高频通道结合到一起， 构成高频闭锁距离保护。 在发生故障时，反应负序和零序电流 突变量起动两侧收发信机发信，发出闭锁 信号，当两侧距离II段动作，使两侧收发信 机停信，高频距离保护跳闸。
第六讲：线路纵联保护
线路纵联保护：用某种通信通道将线路两 端的保护装置纵向连接起来，将各端的电 气量（电流、功率的方向等）传送到对端， 对两端的电气量进行比较，判断故障在本 线路范围内还是在线路范围之外，从而决 定是否切除被保护线路。 通道：导引线、载波、微波、光线通道 信号：闭锁信号、允许信号、跳闸信号
二、逻辑部分： 逻辑部分是根据测量部分各输出量的大小、性质、 和输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合， 使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是 否应该使断路器跳闸或发出信号，并将有关
命令传给执行部分。继电保护中常用的逻辑回路 有“或”、“与”、“否”、“延时启动”、 “延时返回”以及“记忆”等回路。
振兴220KV变电站
10KV保护： 采用许继WXH-100微机保护 控制方式： 采用综自后台操作
澶都220KV变电站
220KV线路保护： 光纤差动保护（RCS-900) 110KV线路保护： 微机保护WXH-802 变压器保护： 南自WBH-501
澶都220KV变电站
母线保护： 110KV母线保护采用WXM-800 10KV保护： 采用南自微机保护 控制方式： 采用综自后台操作
继电保护基础知识
继电保护
第一讲 继电保护基础知识
三、继电保护的组成
测量单元：测量被保护元件运行参数的变化，并与保护的 整定值进行比较，判断保护装置是否起动。 逻辑单元：对测量单元送来的信号进行综合判断，决定保 护装置是否需要动作。 执行单元：根据逻辑单元的决定，发出信号或跳闸命令。 故障参数量→测量→逻辑→执行→跳闸或信号脉冲
继电保护
第一讲 继电保护基础知识
电流互感器（TA、LH、CT）
电流互感器的变比
K TA
I 1 W2 I 2 W1
继电保护
第一讲 继电保护基础知识
＊电流互感器的接线方式
继电保护
第一讲 继电保护基础知识
继电保护
第一讲 继电保护基础知识
三相零序互感器接线
零序电流互感器接线
继电保护
第一讲 继电保护基础知识
继电保护
第一讲 继电保护基础知识 二、继电保护的基本原理
利用被保护设备故障前后某些变化显著的物理量为信息量， 当其达到一定数值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳 闸脉冲或信号。 1、利用基本电气参数量的变化构成的保护，如电流保护、 低压保护、距离保护等。 2、序分量或突变量保护，如零序保护、负序保护、工频 变化量保护。 3、反应被保护元件两侧参数的纵联保护。 4、非电量保护，如瓦斯保护，油温保护等。
误差曲线以下误差小于10％，满足要求
继电保护
第一讲 继电保护基础知识
10％误差曲线校验的应用 (1)根据接线方式，确定负荷阻抗计算； (2)根据保护装置类型和相应的一次电流最大值，计算电流 倍数； (3)由已知的10％曲线， 查出允许负荷阻抗； (4)按允许负荷阻抗与计算阻抗比较，计算值应小于允许值 ，否则应采用措施，使之满足要求。
电力系统继电保护的基础知识
电力系统继电保护的基础知识电力系统继电保护的基础知识城市电网配电系统由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响，电气故障的发生是不能完全避免的。
在电力系统中的任何一处发生事故，都有可能对电力系统的运行产生重大影响，为了确保城市电网配电系统的正常运行，必须正确地设置继电保护装置。
一、继电保护的基本概念可靠性是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定的条件下完成规定功能的能力。
可靠性工程涉及到元件失效数据的统计和处理，系统可靠性的定量评定，运行维护，可靠性和经济性的协调等各方面。
具体到继电保护装置，其可靠性是指在该装置规定的范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒动作，而在任何其它该保护不应动作的情况下，它不应误动作。
继电保护装置的拒动和误动都会给电力系统造成严重危害。
但提高其不拒动和提高其不误动作的可靠性的措施往往是互相矛盾的。
由于电力系统的结构和负荷性质的不同，拒动和误动所造成的危害往往不同。
例如当系统中有充足的旋转备用容量，输电线路很多，各系统之间和电源与负荷之间联系很紧密时由于继电保护装置的误动作，使发电机变压器或输电线路切除而给电力系统造成的影响可能很小; 但如果发电机变压器或输电线路故障时继电保护装置拒动作，将会造成设备的损坏或系统稳定的破坏，损失是巨大的。
在此情况下提高继电保护装置不拒动的可靠性比提高其不误动的可靠性更为重要。
但在系统中旋转备用容量很少及各系统之间和负荷和电源之间联系比较薄弱的情况下，继电保护装置的误动作使发电机变压器或输电线切除时，将会引起对负荷供电的中断甚至造成系统稳定的破坏，损失是巨大的。
而当某一保护装置拒动时，其后备保护仍可以动作而切除故障，因此在这种情况下提高继电保护装置不误动的可靠性比提高其不拒动的可靠性更为重要。
二、保护装置评价指标1 、继电保护装置属于可修复元件，在分析其可靠性时，应该先正确划分其状态，常见的状态有：①正常运行状态。
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Ish 1.09I p （对低压系统）
1.3 高压电网短路电流计算
一、三相短路电流的计算
三相短路容量： S (3) k
3U I
(3) av p
3U av I j X
*
Sj
* X
例1：某厂一10/0.4kV车间变电所装有一台S9－800型变压器 （ △ uk%=5 ） ， 由 厂 10kV 高 压 配 电 所 通 过 一 条 长 0.5km 的 10kV 电缆（ x0 ＝ 0.08Ω/km）供电。已知高压配电所 10kV 母 线k-1点三相短路容量为52MVA，试计算该车间变电所380V母 线k-2点发生三相短路时的短路电流。 解：1.确定基准值 S j 100 MVA,
U j1 10.5kV , U j2 0.4kV ,
100 MVA I j2 3 0.4kV 144.34kA
G ∞电源 10kV 电缆线 0.5km 0.38kV k-1
S9-800
k-2
2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1）电力系统的电抗标幺值
X
* 1
Sj Sk
2.短路冲击电流有效值
短路冲击电流有效值指的是短路后的第一个周期内短路 全电流的有效值。
(用来校验设备在短路冲击电流下 的热稳定性)
为了简化计算，可假定非周 短路冲击系数取1.8时 I im 1.52I 期分量在短路后第一个周期内恒 短路冲击系数取1.3时 I im 1.09I 定不变，取该中心时刻t=0.01s 3.短路功率 的电流值计算。对于周期分量， 短路功率又称为短路容量，它等于短路电流有效值同短路 无论是否为无穷大容量电源系统， 点所在电压等级的平均电压（一般用平均额定电压）的乘积。 其物理意义为无穷大容量电源向短路点提供的视在功率。 在短路后第一个周期内都可认为 Sk 3U是幅值恒定的正弦量。 av I
t
1.1 短路过渡过程和短路电流计算
二、 无穷大容量系统三相短路暂态过程
3.无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如图：
t
ik iz i fi I PM sin(t k ) I M sin( 0 ) I PM sin( k ) e 非周期分量部分iap 周期分量部分i p
式中Ksh称为冲击系数，取决于R、L，1≤ Ksh ≤2。
在高压供电系统中通常取Ksh =1.8；iim 2Kim I 2.55I
低压供电系统中如容量为以下车间变电所的出口处发生短路，
常取Ksh =1.3。 iim 2KimI 1.84I
1.1 短路过渡过程和短路电流计算
1.1 短路过渡过程和短路电流计算
一、无穷大容量系统 无穷大容量系统：指电源内阻抗为零，供电容量相
对于用户负荷容量大得多的电力系统。不管用户的负
荷如何变动甚至发生短路时，电源内部均不产生压降， 电源母线上的输出电压均维持不变。 在工程计算中，当电源系统的阻抗不大于短路回路
总阻抗的5%～10%，或者电源系统的容量超过用户容
器的额定容量SN 和额定电压UN 为基准值得出的;在采用标幺
值计算时，取基准容量为Sb、基准电压为Ub，换算关系为:
* ZT 2 UN 2 S Sb U N * N Z TN 2 Ub SN Ub Sb
Z ZT ZT Z N * * ZTN N ZTN Zb Z N Zb Zb
1.2 标幺值和短路回路的等值阻抗
三、标么制的优点
1.简化计算过程中的数字位；
2.可不再进行参数折算；
ZL2 ZL2 ZL2 k ZL2 ZL ZL ZL' 2 * 2 2 2 ZL2 j ZL1 j U2 j U1 j U1 j
* 2
2
Sj
k2Sj
别代入短路前后的电流表达式,可得
C I M sin( 0 ) I PM sin( k )
因此，短路的全电流为
ik iz i fi I PM sin(t k ) I M sin( 0 ) I PM sin( k ) e
有单位的实际值 标幺值＝ 和实际值同单位的基准 值
A* A
Aj
注：标幺值是一个没有单位的相对值，通常用带* 的上标以示区别。 在供配电系统短路计算时，一般涉及电压、电流、 视在功率和阻抗四个基本参数。
1.2 标幺值和短路回路的等值阻抗
二、基准值的选取
各量基准值之间必须服从电路的欧姆定律和功率方程 式。也就是说在三相电路中，电压、电流、功率和阻抗的基 准值Ub、 Ib 、 Sb 、 Zb要满足下列关系：
I
(3) p
(3) Ip
U av Ij 3X
2 U av 1 * S j X X 3U j
Sj
由此可得三相短路电流周期分量有效值：
(3) (3) Ip Ip Ij
Ij
* X
其他短路电流： (3) ish 2.55I p
(3) ish 1.84I p
Ish 1.51I p （对高压系统）
Sj
' 2
3.有的参数具有相同的标幺值 阻抗标么值，与基准功率和元件所在网络的平均额定电 压有关。
1.2 标幺值和短路回路的等值阻抗
四、标幺值换算
在采用标幺值进行计算时，要进行基准容量和基准电压的换算。 现以变压器为例说明标幺值的换算的关系，变压器铭牌参 数给出的标幺值参数为Z*TN 和R*TN ，该标幺值参数是以变压
分量的初始值 i fi0 。
C ——积分常数，由初始条件决定，即短路电流非周期
1.1 短路过渡过程和短路电流计算
二、 无穷大容量系统三相短路暂态过程
由于电路中存在电感，而电感中的电流不能突变， 则短路前瞬间（用下标后瞬间（用下标0＋表示）的电流i0＋，将t＝0分
电力系统继电保护 power system relaying
厦门工学院 陈珍姗
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暂态知识补充
一 三相短路电流计算
二 相位与相量
三 对称分量法基础 四 不对称短路电流计算
五 短路电流计算实例
一 三相短路电流计算
1.1 短路过渡过程和短路电流计算
1.2 标幺值和短路回路的等值阻抗
1.3 高压电网短路电流计算
1.2 标幺值和短路回路的等值阻抗
五、短路回路中元件阻抗标幺值的计算
2、供电系统各元件电抗标幺值 1）发电机（电动机）电抗标幺值
X X
"* d
"* dN
Sb SN
2）电力线路的电抗标幺值
R
* WL
RWL Sb 2 R0 L Zb U b
X WL Sb 2 X 0L Zb Ub
R∑ ik
G
X∑
u
ik iz i fi I PM sin(t k ) Ce
式中：
t
b)
I PM
I PM U m / ——短路电流周期分量的幅值，
X R X L Tfi R R k arctg
R2 X 2
k ——短路后回路的阻抗角，
Tfi ——短路回路时间常数，
—— 短路前回路的阻抗角 0
a)
f0 = arctg( Xå + XL ) / ( Rå + RL )
—— 电源电压的初始相角，亦称合闸角；
1.1 短路过渡过程和短路电流计算
2、短路时 短路后电路中的电流应满足： di k Ri k L Um sin(t ) dt 短路的全电流可以用下式表示
量的50倍时，可将其视为无穷大容量电源系统。
目的：简化短路计算
1.1 短路过渡过程和短路电流计算
二、 无穷大容量系统三相短路暂态过程
1、正常运行 短路前电路中电流为：
R∑ X∑ k
(3)
RL
XL
iW I M sin( t 0 )
式中：
Q电源
G
IM —— 短路前电流的幅值
I M = Um / ( Rå + RL )2 + ( Xå + XL )2
在忽略额定电压与额定平均电压的差别时，可简化为:
* ZT
S ZT * ZTN b Zb SN
1.2 标幺值和短路回路的等值阻抗
五、短路回路中元件阻抗标幺值的计算
1、 三点假设
在计算元件阻抗时，为简化起见，常做一些不 影响精度的假设： 忽略磁路的饱和及磁滞——阻抗是恒定的； 认为所有短路均为金属性短路 ——不计算过渡电阻的影响； 忽略高压供电系统中电阻的影响
X
* WL
式中， L为线路长度，R0、x0为线路单位长度的电阻和电
抗，可查手册。
1.2 标幺值和短路回路的等值阻抗
3）电力变压器的电抗标幺值
因为
U k % (
3I N ZT
ZT * ) 100 100 ZTN 100 UN ZN
所以
Z Z
* T
* TN
Sb U K % Sb SN 100 Sb
1 I im T
T 2 T 2
(ik max ) 2 dt 1 2( K im 1) 2 I
一 三相短路电流计算
1.1 短路过渡过程和短路电流计算
1.2 标幺值和短路回路的等值阻抗
1.3 高压电网短路电流计算
1.2 标幺值和短路回路的等值阻抗
一、标幺制和标幺值
标幺制： 是相对单位制的一种，在标幺制中各物理 量都用相对值表示。
100MVA 1.92 52MVA