华北电力大学国家级精品课《电力系统继电保护》课件_(第一章)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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;
1、选择性 保护装置动作时,仅将故障元件从电力系统中切除, 使停电范围尽量缩小。即跳开离故障位置最近的断路器。
短路点 K1
短路电流 1~4
主保护 跳 1、2
后备 /
K2 K3
1~5 1~6
跳 5 跳 6
跳 1、3 跳 5
主保护:反映元件严重故障,快速动作于跳闸的保护 后备保护:主保护不动作时备用的保护,由相邻设备的保护来 完成。
3、理论和实践并重
实验室实验、动模实验、现场人工故障实验、试运行
4、继电保护工作责任重大
电磁型:体积大,消耗功率大, 动作慢,机械转动部分、 触点部分容易磨损或粘连,调试维护比较杂。
晶体管型:动作快, 无机械转动部分,易发生特性变化。
集成电路型:体积更小, 工作更可靠,抗干扰能力差。
微机保护:
(1) 计算、分析、逻辑判断能力强,有存储记忆功能,可实
现复杂原理的保护;
(2) 维护调试方便,可靠性高; (3) 统一硬件,保护装置硬件易标准化;
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。
2. 电力系统继电保护的作用
能够反应电力系统中电气元件发生的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。 QF表示断路器,它的 作用是接收跳闸命令后, 迅速切断短路电流。
当线路L1上发生短路故障时,继电保护迅速反应这个短路 故障,发出跳闸命令给断路器QF1,断路器QF1接收了命令后, 打开触头,切断短路电流。
1. 继电保护的基本原理
正常运行状态: 电流:负荷电流,电源侧负荷电流大; 电压:±5%内,靠近电源侧的母线电压较高; 测量阻抗:负荷阻抗,阻抗模值很大 短路故障状态: 电流:Id 剧增 过电流保护 电压:Ud 降低 低电压保护 测量阻抗:阻抗模值减小 距离保护
确定线路两侧电流参考正方向:母线→线路(如绿色箭头)
于复杂昂贵的保护装置。
四、继电保护的发展简史
1、继电保护硬件发展
1901年发明
电磁型 机电型
电磁型
感应型
电动型
1960年发明
晶体管型 保护
晶体管型
70年代 第一代静态保护
1970年发明
集成电路 型保护
集成 电路型
80年代后 第二代静态保护
1972年发明 90后大量应用
微机保护
第三代静态保护
各种硬件继电保护的特点:
外在:运行维护水平、调试是否正确、正确安装
需要根据电力系统和负荷的具体情况,对这两方面 (不拒动、不误动)的性能要求适当地予以协调。 在系统有充足的旋转备用容量、各元件之间联系十 分紧密的情况下,应着重强调不拒动的可靠性;反之, 则应强调不误动的可靠性。 对于传送大功率的输电线路保护,一般宜于强调不 误动;而对于其它线路保护,则往往强调不拒动。 对于大型发电机组的继电保护,无论拒动或误动跳 闸,都会引起巨大的经济损失,可信赖性和安全性同样 重要,因此可采用三中取二的双重化方案或双倍的二中 取一双重化方案。
附录一:继电器的分类、型号和表示方法
一、电力系统继电保护的作用
1. 电力系统的三种状态:故障、不正常运行、正常状态 ( 1 )故障状态:发生短路故障,各种型式的相间、单相短路 故障。 .故障产生的后果: ①通过故障点的很大的短路电流使故障元件进一步损坏; ②短路电流流过相邻非故障元件,可能损坏或缩短其使用寿命; ③故障附近地区电压大大降低,破坏用户工作的稳定性或影响 工厂产品的质量; ④破坏电力系统并列运行的稳定性,引起系统振荡,甚至使整 个系统瓦解。 故障的对策:一旦故障发生,必须迅速而准确地切除故障设备, 保证电力系统的安全。切除故障的时间要求小到十分之几甚至百 分之几秒。
电 力 系 统
继电保护原理
主讲人:肖仕武 电力工程系四方研究所
Office: 教五B309
North China Electric Power University
第一章 绪论
一、电力系统继电保护的作用 二、基本原理和保护装置的组成
三、对继电保护的基本要求
四、继电保护的发展简史
五、继电保护学习的特点
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
(4) 有强大辅助功能,简化调试、事故分析和事故后处理。
电磁型继电保护
(现在已很少应用)
微机型继电保护
(现在被大量应用)
2、继电保护原理发展
过电流保护原理,1901年 电流差动保护原理,1908年 方向性电流保护,1910年 距离保护,1920年 高频保护,1927年 行波保护,1950年
工频变化量保护,1980年,由我国专家提出。
“四性”之间的关系:矛盾、统 一 需要根据电力系统和负荷的具体情况,对这4个方面的要
求适当地予以协调。 经济性考虑:
选择并配置继电保护装置时,应考虑经济条件,按被 保护元件在电力系统中的地位和作用来确定保护方式。
对于重要的系统元件,如果选用简单价廉的保护装置, 由于技术性能不佳,出现拒动或误动所带来的损失是惊人 的。而对较为次要的数量很多的电气元件,则不应装设过
电力系统的三种状态:故障、不正常运行、正常状态 ( 2 )不正常运行状态:电力系统设备的电流过大、电压过 高等不正常状态。 不正常运行状态产生的后果:电力设备的电流过大会使设备 载流部分和绝缘材料的温度不断升高,加速绝缘的老化和 损坏,可能发展成故障。 不正常运行状态产生的对策:一旦电力系统设备发生不正常 运行状态,应该发出告警信号、减负荷或跳闸。 ( 3)正常状态:电力系统的电压、频率正常。不需采取措 施。
为了保证可靠性,选择性包含2种意思: (1)正常情况下只应由装在故障元件上的保护装置动作 切除故障; (2)当电气设备的主保护不能切除故障时,力争相邻设 备的保护装置对它起到后备保护的作用。
短路点 K2 K3
短路电流 1~5 1~6
主保护 跳 5 跳 6
远后备 跳 1、3 跳 5
近后备 跳 2、4 /
非电气量:温度升高 - 瓦斯保护
2. 继电保护装置的原理结构
测量部分:测量有关电气量,与整定值比较,给出 “是”、 “非”、“大于”、“不大于”、“等于”、 “0”、“1” 性质的一组逻辑信号,判断保护是否应该启动。 逻辑部分:根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的 顺序或它们的逻辑组合,确定是否应该使断路 器跳闸或发出报警信号,并将有关命令传达给 执行部分。
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;
电磁式保护: 0.06~0.12秒,即3~6个周期就动作
断路器的动作时间为: 最快: 0.02~0.06秒,即1~3个周期断开电流;
一般:
0.06~0.15秒,即3~7个周期断开电流
3、 灵敏性 指对于其保护范围内发生故障的反应能力。 任何运行方式下,被保护设备范围内发生故障,不论短 路点的位置、类型、是否有过渡电阻,都能动作于跳闸或发 出信号。 保护的灵敏度通常用灵敏系数来衡量。 灵敏系数 K lm :常见不利运行方式和不利故障类型下通入 装置的故障量和整定动作值之比。
继电保护硬件装置不断变化,但保护原理不变。
五、继电保护学习的特点
1、理论要求高
各设备的原理、性能、参数计算、故障状态的分析。 电工原理、电机学、电力系统稳态/暂态分析、经济调 度、安全控制、电力系统规划设计原则、运行方式制定 的依据等等。
2、综合性科学
电工、电机、电子、电力系统、数学、计算机、通讯新 理论、新技术、新材料的引用都基于以上各学科的发展
执行部分:根据逻辑部分的结果,立即或延时发出报警信 号和跳闸信号(故障、不正常运行时)。
继电保护的接线简图
继电保护与一次侧 电力系统设备之间的 联接简图。 继电保护就是通过 二次侧弱电系统来控 制(如跳开、闭合) 一次侧强电系统设备。
三、对继电保护的基本要求
1、选择性 2、速动性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3、灵敏性
4、可靠性
二、基本原理和保护装置的组成
继电保护的基本原理:正确区分正常运行和故障 或不正常运行状态,当确认被保护设备发生内部 故障或不正常运行状态时,发出跳闸命令或告警 信号。
继电保护的基本原理的核心:区分正常运行和故 障或不正常运行状态。 如何区分正常运行和故障或不正常运行状态?
必须利用电力系统在正常运行和故障或不正常运行 状态时,其电气量(如电流、电压、阻抗等)的不同 来加以区分。
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;
1、选择性 保护装置动作时,仅将故障元件从电力系统中切除, 使停电范围尽量缩小。即跳开离故障位置最近的断路器。
短路点 K1
短路电流 1~4
主保护 跳 1、2
后备 /
K2 K3
1~5 1~6
跳 5 跳 6
跳 1、3 跳 5
主保护:反映元件严重故障,快速动作于跳闸的保护 后备保护:主保护不动作时备用的保护,由相邻设备的保护来 完成。
3、理论和实践并重
实验室实验、动模实验、现场人工故障实验、试运行
4、继电保护工作责任重大
电磁型:体积大,消耗功率大, 动作慢,机械转动部分、 触点部分容易磨损或粘连,调试维护比较杂。
晶体管型:动作快, 无机械转动部分,易发生特性变化。
集成电路型:体积更小, 工作更可靠,抗干扰能力差。
微机保护:
(1) 计算、分析、逻辑判断能力强,有存储记忆功能,可实
现复杂原理的保护;
(2) 维护调试方便,可靠性高; (3) 统一硬件,保护装置硬件易标准化;
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。
2. 电力系统继电保护的作用
能够反应电力系统中电气元件发生的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。 QF表示断路器,它的 作用是接收跳闸命令后, 迅速切断短路电流。
当线路L1上发生短路故障时,继电保护迅速反应这个短路 故障,发出跳闸命令给断路器QF1,断路器QF1接收了命令后, 打开触头,切断短路电流。
1. 继电保护的基本原理
正常运行状态: 电流:负荷电流,电源侧负荷电流大; 电压:±5%内,靠近电源侧的母线电压较高; 测量阻抗:负荷阻抗,阻抗模值很大 短路故障状态: 电流:Id 剧增 过电流保护 电压:Ud 降低 低电压保护 测量阻抗:阻抗模值减小 距离保护
确定线路两侧电流参考正方向:母线→线路(如绿色箭头)
于复杂昂贵的保护装置。
四、继电保护的发展简史
1、继电保护硬件发展
1901年发明
电磁型 机电型
电磁型
感应型
电动型
1960年发明
晶体管型 保护
晶体管型
70年代 第一代静态保护
1970年发明
集成电路 型保护
集成 电路型
80年代后 第二代静态保护
1972年发明 90后大量应用
微机保护
第三代静态保护
各种硬件继电保护的特点:
外在:运行维护水平、调试是否正确、正确安装
需要根据电力系统和负荷的具体情况,对这两方面 (不拒动、不误动)的性能要求适当地予以协调。 在系统有充足的旋转备用容量、各元件之间联系十 分紧密的情况下,应着重强调不拒动的可靠性;反之, 则应强调不误动的可靠性。 对于传送大功率的输电线路保护,一般宜于强调不 误动;而对于其它线路保护,则往往强调不拒动。 对于大型发电机组的继电保护,无论拒动或误动跳 闸,都会引起巨大的经济损失,可信赖性和安全性同样 重要,因此可采用三中取二的双重化方案或双倍的二中 取一双重化方案。
附录一:继电器的分类、型号和表示方法
一、电力系统继电保护的作用
1. 电力系统的三种状态:故障、不正常运行、正常状态 ( 1 )故障状态:发生短路故障,各种型式的相间、单相短路 故障。 .故障产生的后果: ①通过故障点的很大的短路电流使故障元件进一步损坏; ②短路电流流过相邻非故障元件,可能损坏或缩短其使用寿命; ③故障附近地区电压大大降低,破坏用户工作的稳定性或影响 工厂产品的质量; ④破坏电力系统并列运行的稳定性,引起系统振荡,甚至使整 个系统瓦解。 故障的对策:一旦故障发生,必须迅速而准确地切除故障设备, 保证电力系统的安全。切除故障的时间要求小到十分之几甚至百 分之几秒。
电 力 系 统
继电保护原理
主讲人:肖仕武 电力工程系四方研究所
Office: 教五B309
North China Electric Power University
第一章 绪论
一、电力系统继电保护的作用 二、基本原理和保护装置的组成
三、对继电保护的基本要求
四、继电保护的发展简史
五、继电保护学习的特点
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
(4) 有强大辅助功能,简化调试、事故分析和事故后处理。
电磁型继电保护
(现在已很少应用)
微机型继电保护
(现在被大量应用)
2、继电保护原理发展
过电流保护原理,1901年 电流差动保护原理,1908年 方向性电流保护,1910年 距离保护,1920年 高频保护,1927年 行波保护,1950年
工频变化量保护,1980年,由我国专家提出。
“四性”之间的关系:矛盾、统 一 需要根据电力系统和负荷的具体情况,对这4个方面的要
求适当地予以协调。 经济性考虑:
选择并配置继电保护装置时,应考虑经济条件,按被 保护元件在电力系统中的地位和作用来确定保护方式。
对于重要的系统元件,如果选用简单价廉的保护装置, 由于技术性能不佳,出现拒动或误动所带来的损失是惊人 的。而对较为次要的数量很多的电气元件,则不应装设过
电力系统的三种状态:故障、不正常运行、正常状态 ( 2 )不正常运行状态:电力系统设备的电流过大、电压过 高等不正常状态。 不正常运行状态产生的后果:电力设备的电流过大会使设备 载流部分和绝缘材料的温度不断升高,加速绝缘的老化和 损坏,可能发展成故障。 不正常运行状态产生的对策:一旦电力系统设备发生不正常 运行状态,应该发出告警信号、减负荷或跳闸。 ( 3)正常状态:电力系统的电压、频率正常。不需采取措 施。
为了保证可靠性,选择性包含2种意思: (1)正常情况下只应由装在故障元件上的保护装置动作 切除故障; (2)当电气设备的主保护不能切除故障时,力争相邻设 备的保护装置对它起到后备保护的作用。
短路点 K2 K3
短路电流 1~5 1~6
主保护 跳 5 跳 6
远后备 跳 1、3 跳 5
近后备 跳 2、4 /
非电气量:温度升高 - 瓦斯保护
2. 继电保护装置的原理结构
测量部分:测量有关电气量,与整定值比较,给出 “是”、 “非”、“大于”、“不大于”、“等于”、 “0”、“1” 性质的一组逻辑信号,判断保护是否应该启动。 逻辑部分:根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的 顺序或它们的逻辑组合,确定是否应该使断路 器跳闸或发出报警信号,并将有关命令传达给 执行部分。
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;
电磁式保护: 0.06~0.12秒,即3~6个周期就动作
断路器的动作时间为: 最快: 0.02~0.06秒,即1~3个周期断开电流;
一般:
0.06~0.15秒,即3~7个周期断开电流
3、 灵敏性 指对于其保护范围内发生故障的反应能力。 任何运行方式下,被保护设备范围内发生故障,不论短 路点的位置、类型、是否有过渡电阻,都能动作于跳闸或发 出信号。 保护的灵敏度通常用灵敏系数来衡量。 灵敏系数 K lm :常见不利运行方式和不利故障类型下通入 装置的故障量和整定动作值之比。
继电保护硬件装置不断变化,但保护原理不变。
五、继电保护学习的特点
1、理论要求高
各设备的原理、性能、参数计算、故障状态的分析。 电工原理、电机学、电力系统稳态/暂态分析、经济调 度、安全控制、电力系统规划设计原则、运行方式制定 的依据等等。
2、综合性科学
电工、电机、电子、电力系统、数学、计算机、通讯新 理论、新技术、新材料的引用都基于以上各学科的发展
执行部分:根据逻辑部分的结果,立即或延时发出报警信 号和跳闸信号(故障、不正常运行时)。
继电保护的接线简图
继电保护与一次侧 电力系统设备之间的 联接简图。 继电保护就是通过 二次侧弱电系统来控 制(如跳开、闭合) 一次侧强电系统设备。
三、对继电保护的基本要求
1、选择性 2、速动性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3、灵敏性
4、可靠性
二、基本原理和保护装置的组成
继电保护的基本原理:正确区分正常运行和故障 或不正常运行状态,当确认被保护设备发生内部 故障或不正常运行状态时,发出跳闸命令或告警 信号。
继电保护的基本原理的核心:区分正常运行和故 障或不正常运行状态。 如何区分正常运行和故障或不正常运行状态?
必须利用电力系统在正常运行和故障或不正常运行 状态时,其电气量(如电流、电压、阻抗等)的不同 来加以区分。