继电保护

继电保护知识一、基本概念：1，继电保护：泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。

2，继电保护装置：指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

3，事故：指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人生伤亡和电气设备的损坏。

4，近后备保护5，远后备保护6，一次和二次系统：一次系统：发电厂和变电所的电器主接线，是由高压电器设备通过连接线组成的系统称为一次系统。

一次设备对于运行可靠及检修方便要求甚高。

主要包括生产和转换电能的设备，接通或断开电路的设备，限制故障电流和防御过电压的电器，接地装置和载流导体5部分。

二次系统：二次系统是由二次设备组成的系统。

凡监视,控制，测量，以及起保护作用的设备，如测量表计，继电保护，控制和信号装置等，皆属于二次设备。

二、继电保护基本原理：1，单侧电源网络接线：——在电力系统正常运行时，每条线路上都流过由它宫殿的的负荷电流I f ,越靠近电源端的线路上负荷电流越大。

线路始端电压与电流之间的相位角决定于由它供电的负荷的功率因数和线路参数。

——在电力系统故障时，其状况图如上图（b)所示。

假定在线路B-C上发生了三相短路，则短路点的电压U d降低到零，从电源到短路点之间均将流过很大的短路电流I ,各变电所电压也将在不同程度上有很大降低，距短路点越近，电压降低越多。

2，双侧电源网络接线：——就电力系统中的任意元件来说，如上图所示，在正常运行时，在某一瞬间，负荷电流总是从一侧流入而从另一侧流出，如图（a)所示。

如果我们统一规定电流的正方向都是从母线流向线路，那么，A-B两侧电流大小相等，而相位相差180º。

当在线路A-B的范围以外（d1)短路时，如图（b)所示，由电源I所共给的短路电流I´d1流过线路A-B，此时A-B两侧的电流仍然是大小相等相位相反，其特征与正常情况相同。

如果短路点在线路A-B范围以内（d2），如图（C）所示，此时两个电流大小不相等，在理想情况下（两侧电势通相位且全系统的阻抗角相等），两电流同相位。

三、继电保护装置的基本组成：1，测量部分：2，逻辑部分：3, 执行部分：四、对电力系统继电保护的基本要求：1，选择性：指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。

2，速动性：指快速地切除故障以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。

3，灵敏性：指对于其保护范围内发生故障及不正常运行状态的反应能力。

通常用灵敏系数来衡量，它主要决定于被保护元件和电力系统的参数和运行方式。

4，可靠性：指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。

可靠性主要指保护装置本身的质量和运行维护水平而言。

五.继电保护发展史五、继电保护的发展简史：继保技术是随着电力系统的发展而发展起来的。

上世纪90年代出现了装于断路器上并直接作用于断路器的一次式的电磁型过电流继电器，本世纪初，随着电力系统的发展，继电器才开始广泛应用于电力系统的保护。

这个时期可认为是继电保护技术发展的开端。

1901年出现了感应型过电流继电器。

1908年提出了比较被保护元件两端的电流差动保护原理。

1910年方向性电流保护开始得到应用，在此时期也出现了将电流与电压比较的保护原理，并导致了本世纪29年代初距离保护的出现。

随着电力系统载波通讯的发展，在1927年前后，出现了利用高压输电线上高频载波电流传送和比较输电线两端功率或相位的高频保护装置。

在50年代，微波中继通讯开始应用与电力系统，从而出现了利用微波传送和比较输电线两端故障电气量的微波保护。

早在50年代就出现了利用故障点产生的行波实现快速继电保护的设想。

经过20余年的研究，终于诞生了行波保护装置。

显然，随着光纤通讯将在电力系统中的大量采用，利用光纤通道的继电保护必将得到广泛的应用。

以上是继电保护原理的发展过程。

与此同时，构成继电保护装置的元件、材料、保护装置的结构型式和制造工艺也发生了巨大的变革.50年代以前的继电保护装置都是由电磁型,感应型或电动型继电器组成的,这些继电器统称为机电式继电器.本世纪50年代初由于半导体晶体管的发展,开始出现了晶体管式继电保护装置,称之为电子式静态保护装置.70年代是晶体管继电保护装置在我国大量采用的时期,满足了当时电力系统向超高压,大容量方向发展的需要.80年代后期,标志着静态继电保护从第一代(晶体管式)向第二代(集成电路式)的过渡.目前,后者已成为静态继电保护装置的主要形式.在60年代末,有人提出用小型计算机实现继电保护的设想,由此开始了对继电保护计算机算法的大量研究,对后来微型计算机式继电保护(简称微机保护)的发展奠定了理论基础.70年代后半期,比较完善的微机保护样机开始投入到电力系统中试运行.80年代微机保护在硬件结构和软件技术方面已趋于成熟,并已在一些国家推广应用,这就是第三代的静态继电保护装置.微机保护装置具有巨大的优越性和潜力,因而受到运行人员的欢迎.进入90年代以来,它在我国得到了大量的应用,将成为继电保护装置的主要型式.可以说,微机保护代表着电力系统继电保护的未来,将成为未来电力系统保护,控制,运行调度及事故处理的统一计算机系统的组成部分.电流保护电流保护基本概念基本概念1，起动电流：对反应于电流升高而动作的电流速断保护而言，能使该保护装置起动的最小电流值称为保护装置的起动电流。

2，返回电流：继电器动作后能够返回的条件是：Mdc <Mth-Mm，对应于这一电磁转矩、能使继电器返回原位的最大电流值称为继电器的返回电流。

3，继电特性：无论起动和返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不可能停留在某一个中间位置，这种特性我们称之为“继电特性”。

4，系统最大运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最大的方式，称之为系统最大运行方式。

5，系统最小运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最小的方式，称之为系统最小运行方式。

6，电压死区：功率方向继电器当其正方向出口附近发生三相短路、A-B或A-C两相接地短路，以及A相接地短路时，由于Ua约等于0或数值很小，使继电器不能动作，这称为继电器的“电压死区”。

电流保护基本原理二、基本原理：1，电流速断保护：仅反应于电流增大而瞬时动作a.动作特性：见图2-5b.整定原则：根据电力系统短路的分析，当电源电势一定时，短路电流的大小取决于短路点和电源之间的总阻抗Z，三相短路电流可表示为：Id =E/Z=E/Zs+Zd式中 E——系统等效电源的相电势Zd——短路点至保护安装处之间的阻抗Zs——保护安装处到系统等效电源之间的阻抗在一定的系统运行方式下，E和Zs等于常数，此时Id 将随Zd的增大而减小，如图2-5所示。

当系统运行方式及故障类型改变时，Id都将随之改变。

对不同安装地点的保护装置，应根据网络接线的实际情况选取其最大和最小运行方式。

在最大运行方式下三相短路时，通过保护装置的短路电流为最大，而在最小运行方式下两相短路时，则短路电流为最小。

这两种情况下短路电流的变化如图2-5中的曲线1和曲线2所示。

为了保证电流速断保护动作的选择性，对保护1来讲，其起动电流Idz.1必须整定得大于d4点短路时，可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下变电所C母线上三相短路时的电流Id.c.max，亦即Idz.1>Id.c.max引入可靠系数Kk=1.2-1.3,则上式即可写为Idz.1=Kk*Id.c.max（2-11）对保护2来讲，按照同样的原则，其起动电流应整定得大于d2点短路时的最大短路电流Id.b.max,即Idz.2=Kk*Id.b.max起动电流与Zd无关，所以在图2-5上是直线，它与曲线I和曲线II各有一个交点。

在交点以前短路时，由于短路电流大于起动电流，保护装置都能动作。

而在交点以后短路时，由于短路电流小于起动电流，保护将不能起动，由此可见，有选择性的电流速断保护不可能保护线路的全长。

因此，速断保护对被保护线路内部故障的反应能力（即灵敏性），只能用保护范围的大小来衡量，此保护范围通常用线路全长的百分数来表示。

由图2-5可见，当系统为最大运行方式时，电流速断的保护范围为最大，当出现其他运行方式或两相短路时，速断的保护范围都要减小，而当出现系统最小运行方式下的两相短路时，电流速断的保护范围为最小。

一般情况下，应按这种运行方式和故障类型来校验其保护范围。

c.优缺点：优点是简单可靠，动作迅速；缺点是不可能保护线路的全长，并且保护范围直接受系统运行方式变化的影响。

*应用中间继电器的原因：一是因为电流继电器的触点容量比较小，不能直接接通跳闸线圈，故先起动中间继电器，然后再由中间继电器的触点去跳闸；二是因为中间继电器可增大保护装置的固有动作时间，可防止线路上管型避雷器放电时引起速断保护误动作。

阶段性电流保护评价4，阶段性电流保护总体评价：电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反应于电流升高而动作的保护装置。

它们之间的区别主要在于按照不同的原则来选择起动电流，即速断是按照躲开某一点的最大短路电流来整定，限时速断是按照躲开前方各相邻元件电流速断保护的动作电流而整定。

而过电流保护则是按照躲开最大负荷电流来整定。

由于电流速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护，因此，为保证迅速而有选择性地切除故障，常常将电流速断、限时电流速断和过电流保护组合在一起，构成阶段式电流保护。

具体应用时，可以只采用速断加过电流保护，或限时速断加过电流保护，也可以三者同时采用。

使用I段、II段或III段组成的阶段式电流保护，其最主要的优点就是简单、可靠，并且在一般情况下也能够满足快速切除故障的要求。

见三段式电流保护动态演示。

因此在电网中特别是在35kv及以下的较低电压的网络中获得了广泛的应用。

保护的缺点是它直接受电网的接线以及电力系统运行方式变化的影响，例如整定值必须按系统最大运行方式来选择，而灵敏性则必须用系统最小运行方式来校验，这就使它往往不能满足灵敏系数或保护范围的要求。

基本接线方式四、基本接线方式：电流保护的接线方式，即指保护中电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。

对相间短路的电流保护，目前广泛应用的是三相星形接线和两相星形接线。

(一)三相星形接线如图2-1所示，是将三个电流互感器与三个电流继电器分别按相连接在一起，互感器和继电器均接成星形，在中线上流回的电流为Ia+Ib+Ic,正常时此电流为零，在发生接地短路时则为三倍零序电流3I。