电力系统继电保护第一章

2、不正常状态
正常运行条件受到破坏，但还未发生故障。等 约束条件满足，部分不等约束条件不满足。
例如：
负荷潮流越限(线路过载)；
发电机突然甩负荷引起频率升高； 系统无功缺损导致电压降低；
非接地相电压升高；
电力系统发生振荡等等。
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3、故障状态
1、继电保护装置的构成示意图
逻辑部分 根据测量部分输出信号的大小、性质、持续时间、
先后顺序等，使保护按一定的逻辑关系判定故障类
型和范围，确定是否应该使断路器跳闸或发出告警 信号，并将有关指令传达给执行部分。-决策部分
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1、继电保护装置的构成示意图
——调整发电机出力
——变压器分接头 ——负荷等； 2）安全自动装置 ——备用电源自动投入（备自投）
——自动准同期装置
——自动按低频减载（低压减载） ——自动解列
——过电压检测等。
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电力系统发生短路故障是不可避免的，如雷击、
台风、地震、绝缘老化、鸟害、人为因素等引起。
另外，还可以利用不对称短路时，出现零序、 负序分量，可构成序分量的保护。
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短路的主要特征归纳：
1）电流增大 —— 过电流保护 2）电压降低 —— 低电压保护（低压脱扣）
3）阻抗减小 —— 阻抗（距离）保护
4）两侧电流大小和相位的差别 ——纵联差动保护(高频、微波、光纤) 5）不对称分量出现 ——零序或负序分量保护 6）非电气量 —— 瓦斯保护、过热保护等
中国石油大学（华东） China University of Petroleum
《电力系统继电保护》
电力系统继电保护
仉志华
中国石油大学（华东）信息与控制工程学院电气工程系
前 言
电力系统继电保护的基本概念 与已学课程的关系 与后续课程的关系 课程特点
– 理论内容相对抽象 – 与实践紧密结合 –“提出问题—分析问题—解决问题”的思路
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第一章 绪论
一、继电保护的作用 二、继电保护的基本原理及其组成
三、对继电保护的基本要求
四、继电保护的发展简史 五、继电保护工作的特点
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一、电力系统继电保护的作用
短路的危害：
（1）短路电流大，燃弧，易使元件损坏； （2）电压降低，电力用户正常的生产、生活受到 影响； （3）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统
振荡，甚至系统崩溃。
——>大停电
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当某一设备发生故障时，切除故障的时间通常
要求几十到几百毫秒 ——>这就必须靠自动装置来完成切除故障的 任务 ——>实现这种功能的自动装置就是继电保护
2）当系统出现异常运行时，能够反应元件的
不正常运行状态，发出指示信号，或者发出跳
闸命令。
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继电保护是电力系统的重要组成部分，是保证系
统安全、可靠运行的主要措施之一。虽然电力系统
出现故障的几率较低，但继电保护必须时时刻刻护
卫着电力系统，在没有继电保护情况下，电力系统 不能直接投入使用。继电保护通过断路器实现故障
下面，先简单了解正常与短路的“差异”。
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正常状态
A B C
I L C 1 I LC 2 I L C 1 I LC 2
I L ( A B )
短路状态
A B
I L ( B C )
C
I IK L ( A B )
50.2
50.0Hz
49.8
电 网 调 度
发电
用电
通信系统
电厂 监控
数据采集和传输
站端 监控
站端 监控
发电
输电
变电
配电
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用电
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电力系统组成
–电力系统是发电、输电、配电、用电组成的一个实时、
庞大、复杂的联合系统。涉及到多个专业。
电力生产的特点
点最小范围的隔离（切除），包括实现停电范围最
小，并可以完成自动恢复供电。
本课程重点讨论和研究
电力系统短路的识别与故障区域（元件）的判断
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各种类型的短路是最常见也是最危险的故障状态。 短路类型：
对称性短路 (3)
K
, K
不对称性短路 (2) (1)
电能无法大容量存储，电能的生产与消耗几乎是时刻保 持平衡。不能中断——>可靠性要求极高！
电力系统一次设备
–发电机、变压器、母线、输电线路、电动机、电抗器、 电容器等组成的电能传输设备（属于高压设备）。
电力系统二次设备
–对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制与保护的 设备（从TA、TV获得成正比的“小信号” 中国石油大学 ）。
三、对继电保护的基本要求
1、选择性 2、速动性
3、灵敏性
4、可靠性
简称为：继电保护“四性要求”
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几个位置的称谓
讨论保护1——>就以保护1为基准
本线路
1 8 A 3 4 B 7 2 5 C 6
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IK L ( B C )
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正常运行
差异界线
短路故障
线路流过短路电流
线路流过负荷电流
IL
母线电压接近额定
K I
母线电压降低
U e (5 ~ 10)% U e
感受阻抗
K U
感受阻抗
m U e U Zm ZL m I L I
一次设备运行中由于外力、绝缘老化、过电压 、误操作，以及自然灾害等各种，导致原因发生短 路、断线。 通常指各种类型的短路和断线，包括各相导体 之间或者导体对地的不正常连接、三相或者某相开 断。
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正常状态和大部分的不正常状态可以由以下措施 予以调节和控制： 1）有功、无功潮流和电压、频率的调整
–二次设备是电力系统的大脑和中枢神经系统，没 有二次设备电力系统无法工作。
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根据不同的运行条件，可以将电力系统运行
状态分为正常状态、不正常状态、故障状态。
1、正常状态 从定性角度来看，电压、电流、频率（转速）
在规定的范围内，各个一次电气设备能够正常工
断路器
保护用 CT
时间继电器 电流继电器 中间继电器
信号继电器
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2、继电保护的工作配合
系统出现故障——保护跳闸——每段线路上的
保护该如何执行——需要相互配合
保护范围总体原则：预设范围，不能遗漏 每套保护都有预先划分的保护范围，保护范围 划分的基本原则是任一个元件的故障都能可靠地被 切除，并且保证停电范围最小。保护范围相互重叠，
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1、继电保护装置的构成示意图
测量部分 测量有关电气量，与整定值比较，给出“是”
或“非”，“0” 或 “1”， “大于”、“不大
于”、“等于” 等性质的一组逻辑信号，判断保护 是否应该启动。
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几个名称的区分
继电器
单个元件。继电保护装置（度量继电器）以及自动控 制中经常采用的元件（控制继电器）。
继电保护装置
反应电力系统中电气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。
电力系统继电保护
泛指继电保护技术以及由各种继电保护装置构成的继
电保护系统，包括继电保护的原理设计、配置、整定 、调试等技术及相关设备。
装置。 由于继电保护的特殊性，故从自动化装置中
“分离出来”，进行专门的研究与分析。
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继电保护的作用（或称为任务）
1）当系统发生故障时，能够自动、迅速、有 选择地向断路器发出跳闸命令，将故障元件从 电力系统中切除，保证其他无故障部分迅速地 恢复正常运行。
保证任意点的故障都置于保护区内。
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继电保护的工作配合— （预设范围，重叠，无遗漏）
线路保护区 变压器保护区
发电机 保护区
母线 保护区
高压母线 保护区1
高压母线 中国石油大学 保护区
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m U K U Zm Z K m I K I 中国石油大学
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分析：对同母线其他线路的影响
短路状态
A B C
I L C 1 I LC 2
I IK L ( A B )
IK L ( B C )
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二、继电保护的基本原理及其组成
为完成继电保护的基本任务，必须正确区分正常 运行、不正常运行和故障状态，寻找这三种运行状
态下的可测参量(电气量和非电气量)的“差异”—
（故障特征）。 根据可测参量（电气量）的不同差异，可以构成 不同原理的继电保护。
执行部分： 根据逻辑部分的输出结果，发出跳闸脉冲及相 应动作信息，或发出告警信号。控制断路器跳闸、
调整，或通知值班人员。-触点容量放大与数量扩
充，一般称为出口继电器
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继电保护的工作回路示意图-以过电流保护为例 传统保护包括 TV 、 TA、二次电缆、保护装 置、信号设备、工作电源等。未来保护发展方向
几个位置的称谓
讨论保护1——>就以保护1为基准 下一条线路(相邻线路)
1 8 A 3 4 B 7 2 5 C 6
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几个位置的称谓 讨论保护1——>就以保护1为基准 背后线路
1 8 A 3 4 B 7 2 5 C 6
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作而不损坏的运行状态；
中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ石油大学
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从定量关系上来看，同时满足等约束和不等约束 条件，电力系统在规定的限度内可以长期安全稳 定运行。 最关键的指标：Ue±10%,△f≤±0.2Hz
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学习的基本要求
– – – – 课堂 作业 实验 考核方式
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本课程主要内容
第一章 绪 论 第二章 电网的电流保护 第三章 电网的距离保护 第四章 输电线路纵联保护 第五章 自动重合闸 第六章 变压器保护 第七章 发电机保护 第八章 母线保护
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继电保护在电力系统中的角色？
电力系统是由发电机、变压器、输电线路、配电 线路、负荷等一次设备和继电保护、安全自动控制 装置、测量仪表、通信系统等二次设备共同组成的 一个实时动态平衡系统；其中： –一次设备是电力系统的躯干，电能的生产、传输 和消费是靠一次系统来完成的；
,K
,K
( 1 ,1 )
高压电网中，单相接地短路次数占总短路次数的85％以上
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有时，为了明确具体的故障相别，采用带下标的符
号：
K
(1) A
故障类型
K
(3)
, K
(2)
,K
(1)
,K
( 1 ,1 )
故障相别
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几个位置的称谓
讨论保护1——>就以保护1为基准 (本线)末端短路
1 8 A 3 4 B 7 2
相邻线出口短路
5 C 6
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