数字式继电保护基础
继电保护基础1
发出音响信号，并使相应的断路器灯光位 置信号闪光。 预告信号装置：在运行设备发生异常现象时，瞬时或 延时发出音响信号，并使光字牌显示出异 常状况的内容。
2、对中央信号系统的基本要求：
1）声响 2）光字牌 3）音响停止 4）设备检查
1、中央事故信号装置
4）增加HC的作用
KK的5-8触点不直接接通HQ，是因为HQ 线圈的导线很粗电阻很小，合闸电流很大，直 接接通HQ，会烧坏KK的触点。而且合闸电流 很大，不能由控制母线供电，而应由合闸母线 供电。所以增加一合闸接触器。
5）事故跳闸
保 护 动 作 ， BCJ 触 点 闭 合 ， 接 通 跳 闸 回路。断路器KK在合闸后位置，KK的1-3、 17-19是接通状态，这时断路器跳闸，其辅 助常闭触点闭合，接通事故音响小母线， 发出事故音响。此断路器控制电路为灯光 监视的断路器控制电器。
②近后备保护：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。
五、常用继电器的作用和图形符号
1、继电器作用：
继电器是组成继电保护装置的 基本元件，当其输入达到或低于一 定值时它便动作，并通过执行元件 发出信号或动作于跳闸。
1）电流继电器
2）展开图
作用：元件内部接线、元件端子号码和回路标号等
3）安装接线图
作用：将二次设备用控制电缆互相连接起来
包括：屏面布置图、屏背面接线图和端子排图。
直流回路展开图说明：
直流回路展开图按其作用可分为继电保护回路、信号 回路、控制回路等。现以继电保护回路为例加以说明，如 图所示：图的左边为保护装置的逻辑回路，右边相对于逻 辑回路标有继电保护装置的种类及回路名称。如过电流、 速断、瓦斯等。
继电保护发展的五个阶段
继电保护发展的五个阶段一、继电保护的起步阶段继电保护是电力系统中保障设备安全和电网稳定运行的重要技术手段。
在继电保护的起步阶段，主要采用机械式继电器进行保护，这种继电器通过电流或电压的变化来感应故障，并通过机械连接实现跳闸动作。
然而，机械式继电器存在灵敏度低、动作速度慢、可靠性差等问题，且无法满足电力系统快速发展的需求。
二、电子式继电保护的发展随着电子技术的发展，电子式继电保护逐渐应用于电力系统。
电子式继电保护利用电子元器件实现信号的处理和判断，具有灵敏度高、动作速度快、可靠性强的特点。
电子式继电保护的出现极大地提高了电力系统的安全性和稳定性，有效地保护了电力设备的正常运行。
三、数字式继电保护的兴起随着计算机技术的飞速发展，数字式继电保护应运而生。
数字式继电保护采用数字信号处理技术，将电流、电压等模拟信号转化为数字信号进行处理和判断。
相比于电子式继电保护，数字式继电保护具有更高的抗干扰能力，更强的自诊断功能，并且可以进行远程通信和数据传输。
数字式继电保护的出现使得继电保护的功能得到了进一步的扩展，为电力系统的智能化发展奠定了基础。
四、继电保护与通信技术的融合随着通信技术的飞速发展，继电保护与通信技术开始融合。
通过网络通信和无线通信技术，继电保护设备可以实现远程监控和远程操作，大大提高了调试和维护的效率。
同时，继电保护设备之间的通信使得系统各部分能够相互协作，实现更高级别的保护策略，提高了电力系统的整体安全性和稳定性。
五、继电保护的智能化发展当前，继电保护正朝着智能化方向发展。
智能化继电保护设备通过引入人工智能和模糊控制等技术，实现对电力系统的智能分析和决策。
智能化继电保护设备具有自学习、自适应、自校正等特点，能够根据系统运行状态和故障特征进行自主判断和处理。
智能化继电保护的发展将进一步提高电力系统的安全性和可靠性，为电网的高效运行提供强有力的支持。
继电保护经历了起步阶段、电子式继电保护的发展、数字式继电保护的兴起、继电保护与通信技术的融合以及智能化发展这五个阶段。
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。
继电保护最全面的知识
继电保护最全面的知识一、基本原理继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。
保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。
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的，一般为60°~85°,而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°+（60°~85。
）。
4）测量阻抗发生变化测量阻抗即测量点（保护安装处）电压与电流之比值。
正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。
不对称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，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。
此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护，如瓦斯保护。
二、基本要求继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。
对于作用于继电器跳闸的继电保护,应同时满足四个基本要求，而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求可以降低。
1、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动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。
继电保护基础知识
继电保护基础知识
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变压器的继电保护
变压器应装设以下保护： 1、为反应变压器油箱内部各 种短路故障和油面降低， 对于0.8MVA及以上的油 浸式变压器和户内 0.4MVA以上变压器就装 设瓦斯保护。 2、为反应变压器绕组和引出 线的相间短路，以及中性 点直接接地电网侧绕组和 引线的接地短路及绕组匝 间短路，应装设纵差保护 或电流速断保护。
变压器的继电保护
变压器继电保护
电力变压器是发电厂和变电站中的重要设备之一， 随着电力系统的发展，电压等级越来越高，在电能 输送过程中升压和降压的层次必然增多。目前，变 压器总容量比发电机总容量高8～10倍，可见，变 压器在电力系统中所占的地位有多重。它的故障和 事故将给系统正常运行带来严重后果，因此，必须 根据变压器的容量和重要程度装设性能良好，动作 可靠的继电保护。
继电保护基础知识
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发电机的继电保护
针对上述故障类型及不正常运行状态，按规程规定， 发电机应装设以下继电保护装置： 1、对1MW以上发电机的定子绕组及其引出线的相间短路， 应装设纵联差动保护。（保护演示） 2、对直接联于母线的发电机定子绕组单相接地故障，当 发电机电压网络的接地电容电流大于或等于5A时（不 考虑消弧线圈的补偿作用），应装设动作于跳闸的零序 电流保护；当接地电容电流小于5A时，则装设作用于 信号的接地保护。
继电保护基础知识
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发电机的继电保护
发电机的不正常运行状态主要有： 1、由于外部短路引起的定子绕组过电流； 2、由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称 过负荷； 3、由外部不对称短路或不对称负荷（如单相负荷， 非全相运行等）而引起的发电机负序过电流和过 负荷； 4、由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压； 5、由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子 绕组过负荷。
继电保护基础知识
不清楚你负责的变电站的电压等级是多少 110kV以下，主要了解距离保护、零序过流保护动作的原理，以及它们保护范围、死区等问题 220kV及以下，还需了解纵联保护的知识，包括用光纤或者高频载波传输保护信号两种 500kV及以下，还有安稳系统、过电压保护等1、什么是继电保护?当电力系统中的电力元件(如发电机、线路)或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的事件时，需要有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。
实现这种自动化措施、用于保护电力元件的成套硬件设备，一般通称为继电保护装置。
继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本的装备。
2、继电保护在电力系统中的任务是什么?继电保护的基本任务：a、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)。
b、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。
3、电力系统对继电保护的基本要求是什么?a、可靠性电力系统正常运行时，继电保护装置应可靠的不动作，当被保护元件发生故障或出现不正常工作状态时，继电保护装置应可靠的动作b、迅速性是指继电保护动作的速度，可根据实际情况设定延时时间。
信息来自:输配电设备网c、选择性当电力系统出现故障时，继电保护发出跳闸命令仅将故障元件切除，尽可能的使停电范围减小，保证无故障部分继续运行。
d、灵敏性是指继电保护对设计规定要求动作的故障及异常状态可靠的动作的能力。
二、各类产品技术特点GCS2321系列数字式高压保护测控装置技术特点1、采用双CPU+CPLD设计结构，主CPU为为32位DSP数字处理器，既提高了通信速度，又提高了保护的可靠性、准确性、灵敏性、速动性。
继电保护基础知识
可靠性：要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动； 要求继电保护在规定的保护范围内发生了பைடு நூலகம்该动作的故障时 可靠动作，即不拒动。
四、发展历程
1、熔断器： 19世纪的最后25年里，作为最早的继电保护装置熔断器已开始应用。 2、电磁型继电保护装置 电力系统的发展，电网结构日趋复杂，短路容量不断增大，到20世纪 初期产生了作用于断路器的电磁型继电保护装置。 3、电子型静态继电保护装置 虽然在1928年电子器件已开始被应用于保护装置，但电子型静态继电 器的大量推广和生产，只是在50年代晶体管和其他固态元器件迅速发 展之后才得以实现。 4、微机继电保护装置 1965年出现了应用计算机的数字式继电保护。大规模集成电路技术的 飞速发展,微处理机和微型计算机的普遍应用,极大地推动了数字式继 电保护技术的开发。
二、继电保护装置的分类
4、按保护动作原理分类 过电流保护、低电压保护、过电压保护、功 率方向保护、距离保护、差动保护、高频（载波） 保护等 5、按保护作用的范围 （1）继电保护装置：仅作用于电力系统内单个元件。 （2）安全自动装置：作用于电力系统。如：低周解 列装置、振荡解列装置
三、继电保护装置的要求
继电保护基础知识宣贯
阿坝州电力调度中心 2013年8月6日
一、什么是继电保护
定义： 由继电器和其它辅助元件构成的能反应电力系统 设备故障和不正常运行状态并作用于断路器跳闸或发 出信号的一种自动装置。 组成： 测量元件：测量从被保护对象输入的有关物理 量并与已给定的整定值进行比较，从而判断保护是否 应该启动。 逻辑元件：根据测量部分输出量的情况使保护 装置按一定逻辑关系工作，最后确定是否应跳闸或发 信号，并将有关命令传给执行元件。 执行元件：根据逻辑元件传送的信号，最后完 成保护装置所担负的任务
继电保护原理基础_第三章
3、极化回路记忆作用对继电器 动作特性的影响
当采用记忆回路后，极化电压将短时记 忆短路前负荷状态厂母线电压： 保护正方向短路时， 在记忆回路作用下的动态特性圆，扩大 了动作范围，而又不失去方向性，因此， 对消除死区和减小过渡电阻的影响都是 有利的。
保护反方向短路
初态特性为上抛阻抗特性圆:
有明确的方向性； 有明确的方向性；
实际测量阻抗在III 象限, 远离上抛 阻抗特性圆。
3、构成继电器的框图
4关于继电器的整定阻抗
当保护范围末端AB两相短路时， 当保护范围末端AB两相短路时，
五、阻抗继电器的精确工作电流 五、阻抗继电器的精确工作电流
以上分析阻抗继电器的动作特性时从理 想的条件出发 – 执行元件的灵敏度很高 – 继电器的动作特性与工作电流的大小 无关 实际工作非理想的条件, 实际工作非理想的条件, 继电器的整定 阻抗与工作电流具有非线性关系
UJ− 2 I J Z zd ≤
.
2
I J Z zd
相位比较原理：
− 90 o ≤ arg
UJ I J Z zd − U J
. .
≤ 90 o
偏移特性阻抗继电器
jX Zzd
jX Zzd Z0 ZJ
R
ZJ-Z0
Z0
-αZ -αZzd
R -αZzd
jX Zzd
Zzd-ZJ
ZJ R -αZzd ZJ+αZzd
Ψlm
ZJ R
jX Z zd Z zd -Z J ZJ R
方向阻抗继电器
以Zzd为直径，通过坐标原点的圆。圆内为动 Zzd为直径，通过坐标原点的圆。圆内为动 作区。Zdz.J随ΨJ改变而改变，当 作区。Zdz.J随ΨJ改变而改变，当 ΨJ等于Zzd的阻抗角时，Zdz.J最大，即保护范 ΨJ等于Zzd的阻抗角时，Zdz.J最大，即保护范 Zzd Zdz.J 围最大，工作最灵敏。 Ψlm——最大灵敏角，它本身具有方向性。 Ψlm——最大灵敏角，它本身具有方向性。 幅值比较原理： . 1 . 1.
数字式继电保护基础课件
目录
• 数字式继电保护概述 • 数字式继电保护基础知识 • 数字式继电保护的算法与实现 • 数字式继电保护的硬件与软件实现
目录
• 数字式继电保护的应用与发展趋势 • 数字式继电保护典型案例分析
01
数字式继电保护概述
定义与特点
01
02
定义
特点
数字式继电保护是指利用计算机技术、微电子技术和通信技术，对电 力系统进行保护、控制和监控的一种现代化保护系统。
数字式继电保护的组成与原理
组成
数字式继电保护系统主要由传感器、信号处理单元、计算机控制系统和执行单元 组成。
原理
传感器采集电力系统的运行状态，信号处理单元对采集到的信号进行处理和分析 ，计算机控制系统根据处理后的信号进行判断和决策，执行单元根据控制系统的 决策执行相应的动作，实现对电力系统的保护、控制和监控。
VS
软件优化
为了提高数字式继电保护的性能和可靠性 ，需要对软件进行优化。优化措施包括采 用更高效的算法、减少计算量、降低误动 率和拒动率等。
数字式继电保护的测试与评估
测试方法
数字式继电保护的测试主要包括功能测试和 性能测试。功能测试主要验证保护装置是否 能正确地执行保护动作，性能测试主要测试 保护装置的各项性能指标，如动作时间、灵 敏度等。
傅里叶变换是一种全局变换，将时域信号转换到频域，通 过分析频谱特征，可以确定电流信号中是否存在故障。当 故障发生时，故障电流的频谱特征会发生明显变化，通过 比较正常电流和故障电流的频谱，可以检测和识别故障。 基于傅里叶变换的电流保护具有高精度、高稳定性的优点 ，但计算量较大，对处理器的要求较高。
基于小波变换的暂态保护案例分析
THANKSBiblioteka 基于小波变换的暂态保护算法实现
电力系统中的新型继电保护技术
电力系统中的新型继电保护技术随着科技的不断进步和电力系统的快速发展，新型继电保护技术在电力系统的可靠性和安全性方面发挥着重要作用。
本文将讨论一些新型继电保护技术，包括数字式继电保护、智能继电保护和自适应保护等。
通过深入了解这些技术的原理和应用，我们可以更好地理解电力系统的保护机制，并为未来继电保护技术的发展提供一些思路。
数字式继电保护技术是目前电力系统中最常见的新型保护技术之一。
传统的继电保护设备通常是基于模拟电路工作的，而数字式继电保护技术采用数字信号处理的方法，可以实现更精确和可靠的保护功能。
数字式继电保护设备主要包括数字式继电保护装置和数字式继电保护终端。
数字式继电保护装置通过采集电力系统中的电流和电压信号，并利用数字信号处理技术进行计算和判断，从而实现对电力设备的保护。
数字式继电保护终端则用于与数字式继电保护装置进行通信和数据传输，实现对电力系统状态的监测和控制。
智能继电保护技术是另一种重要的新型继电保护技术。
智能继电保护设备具备自主判断和决策能力，可以根据电力系统的实际运行状态和故障情况实时调整保护参数和控制策略，从而实现对电力设备的精确保护。
智能继电保护设备通常基于人工智能、模糊逻辑和神经网络等技术实现。
它不仅可以提高电力系统的安全性和可靠性，还可以提高继电保护设备的自动化水平，减少运行和维护成本。
智能继电保护技术在电力系统中的应用前景非常广阔，其中一个重要的应用领域是智能配电网。
自适应保护技术是一种根据电力系统的运行状态和故障情况自动调整保护参数和控制策略的新型继电保护技术。
传统的继电保护设备通常采用固定的保护参数和控制策略，对于不同的故障情况和运行状态可能不够灵活和精确。
而自适应保护技术通过实时监测和分析电力系统的工作状态和故障情况，利用自适应算法和控制策略进行调整，从而实现对电力设备的精确保护。
自适应保护技术可以有效应对电力系统的复杂变化和恶劣环境，提高系统的抗干扰能力和适应能力。
继电保护的基本原理讲解
互感器原理和标准化
互感器与变压器都是利用电磁感应原理工作的。 其结构亦是由铁；蘸、一次线圈、二次线圈及结 构物组成。电压互感器工作原理与变压器相同； 电流互感器工作原理与变压器不同的是，其铁芯 内的交变主磁通是由一次线圈通过的电流产生的， 交变主磁通在二次线圈内感应出相应的二次电流。
电压互感器的二次侧标难额定电压为100V，电流 互感器的二次侧标准额定电流为5A或1A，这使得 仪表和继电器的制造可以实现标准化。
继电保护的基本原理
继电保护
什么是继电保护？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。
什么是继电保护装置？指能反映电力系统中电气 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。
继电保护保护什么？继电保护装置的两大基本任 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受破坏，保证 其他无故障部分迅速恢复正常运行； 2)反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行 维护的条件，而动作于发信号、减负荷或跳闸。
N1
（匝数少）
N2
（匝数多）
i2
A 电流表
被测电流=电流表读数 N2/N1
R
使用注意事项：
1. 副边不能开路，以 防产生高电压； 2. 铁心、低压绕组的 一端 接地，以防在 绝缘损坏时，在副 边出现过压。
零序电流互感器
零序电流互感器主要是用来监测交流三相线路电 流的平衡度。从变换电流出发，可将零序电流互 感器视为单匝贯穿式电流互感器，其一次电流等 于流过零序电流互感器的三相电流的向量和。在 系统正常运行时，三相电流的向量和等于零，即 零序电流互感器的一次电流为零，二次电流必须 是零。当线路发生单相接地故障时(包括中性点不 接地系统和中性点经小电阻接地系统)，三相电流 必然会产生不平衡，即零序电流。零序电流穿过 零序电流互感器会使互感器二次线圈有电流产生， 二次线圈接入信号或保护装置，使信号或继电保 护装置动作，便能及时发现故障，切断故障线路， 保证人身和设备不致发生危险。
继电保护基础知识PPT课件
Me M f Ms
1
沈阳工程学院
42
关于继电器的接点
常开接点:继电器线圈不带电时打 开的接点
常闭接点:继电器线圈不带电时闭 合的接点
2019/12/31
沈阳工程学院
43
测量电流继电器动作电流与返回 电流的实验接线
S ZOB
I
22～0V
A
2019/12/31
沈阳工程学院
44
过电流继电器的动作电流、返回电流 和返回系数
3．利用测量变换器一、二次线圈的屏蔽 层，抑制干扰信号的侵入，提高保护装置 的抗干扰能力。
2019/12/31
沈阳工程学院
22
中间变压器（T）
作用：将由电压互感器接入的电压变换成 装置所需要的较小电压。
中间变压器二次输出电压与一次输入电压 的关系：
2019/12/31
沈阳工程学院
23
执行元件的作用：根据逻辑元件传送的信号，最
后完成保护装置所担负的任务
2019/12/31
沈阳工程学院
4
继电保护装置的分类
按保护对象分类 按保护原理分类 按保护所反映的故障类型分类 按保护所起的作用分类
2019/12/31
沈阳工程学院
5
主保护、后备保护、辅助保护
主保护：反应被保护元件自身的故障并以尽可 能短的延时，有选择性地切除故障的保护称为
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主保护、后备保护示例
2019/12/31
沈阳工程学院
7
对继电保护装置的基本要求
选择性 灵敏性 速动性 可靠性
2019/12/31
沈阳工程学院
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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，使停电范围尽量减小，以保证系统中非故障 部分继续安全运行。为此，保护要尽力跳开离故 障点最近的断路器，如图所示。
继电保护发展的五个阶段
继电保护发展的五个阶段一、传统继电保护阶段传统继电保护是指使用电气元件和机械部件实现的保护，其主要特点是使用电磁继电器作为信号处理元件。
在这个阶段，继电保护主要应用于电力系统的过电压、过电流等基本保护，保护装置种类较少，功能相对简单。
二、数字继电保护阶段数字继电保护是指基于微处理器技术的继电保护系统。
这一阶段的发展起源于20世纪80年代，随着微处理器技术的进步和成本的下降，数字继电保护迅速发展起来。
数字继电保护具有高精度、高可靠性和较强的抗干扰能力，能够实现更复杂的保护功能和故障信息的记录和通信。
1. 数字化信号处理数字化信号处理是数字继电保护的核心技术之一，它利用高速采样技术将模拟信号转换为数字信号，并通过数学算法实现故障检测和判别。
数字化信号处理的出现大大提高了继电保护的性能和可靠性。
2. 故障信息通信数字继电保护具有故障信息通信的能力，可以通过通信接口将故障信息传输给上位计算机或远动设备。
这一特点使得继电保护系统的监控和管理更加方便，同时也为电力系统的自动化运行提供了支持。
3. 通用硬件平台数字继电保护采用通用硬件平台，使得保护装置的硬件设备更加稳定和可靠。
同时，通用硬件平台也为系统的后续升级和扩展提供了可能。
三、智能继电保护阶段智能继电保护是指利用人工智能技术和模糊逻辑理论实现的继电保护系统。
在这一阶段，继电保护具备了自学习、自适应和自逻辑推演的能力，能够根据实时数据和历史数据进行故障判断和决策。
1. 人工智能技术应用智能继电保护利用人工智能技术实现对电力系统故障的精确诊断和智能决策。
基于神经网络、遗传算法等人工智能技术，智能继电保护能够更加准确、快速地判断故障类型和位置。
2. 模糊逻辑控制智能继电保护中的模糊逻辑控制理论可以处理电力系统中模糊、不确定的问题。
通过模糊逻辑的推理和决策，智能继电保护能够适应电力系统的复杂环境和不确定性。
3. 自适应保护策略智能继电保护具备自适应保护策略的能力，可以根据电力系统的运行状态实时调整保护参数和保护动作。
电力系统数字式继电保护基础讲解
• 定时器用来记数、产生采样脉冲和实时钟等。 • 而CPU 主系统中的小键盘、液晶显示器和打印机等常
用设备用于实现人机对话。
16
开关量输入输出电路
• 1. 开关量输出电路 • 在微机保护装置中设有开关量输出(DO，简称开出)电路，
9
数据采集系统
• 2. 采样保持电路和模拟低通滤波器 • 1) 采样基本原理：采样保持(S/H)电路，其作用是在一个极
短的时间内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值，并在模/数 转换器进行转换的期间内保持其输出不变。
TC称为采样脉冲宽度， TS称为 采样间隔(或称采样周期)。等间 隔的采样脉冲由微型机控制内部 的定时器产生， “采样脉冲”，用 于对“信号”进行定时采样，从而 得到反映输入信号在采样时刻的 信息，并在随后一定时间内保持 采样信号处于不变的状态。
18
微机保护的特征量算法
. 数字滤波器与模拟滤波器相比，有如下优点： . (1) 数字滤波器不需增加硬设备，所以系统可靠性高，
不存在阻抗匹配问题。 . (2) 使用灵活、方便，可根据需要选择不同的滤波方
法，或改变滤波器的参数。 . (3) 数字滤波器是靠软件来实现的，没有物理器件，所
以不存在特性差异。 . (4) 数字滤波器不存在由于元件老化及温度变化对滤波
• 由采样(香农)定理可以证明，如果被采样信号中所含最
高 频 率 成 分 的 频 率 为 fmax ， 则 采 样 频 率 fS必 须 大 于 fmax
的2倍(即fS ＞2fmax) ，否则将造成频率混叠。
11
数据采集系统
• 3) 模拟低通滤波器的应用 • 对微机保护来说，在故障初瞬，电压、电流中含有相
浅谈继电保护检修及数字化继电保护
浅谈继电保护检修及数字化继电保护摘要：随着社会经济的快速发展，社会对电力需求也越来越大。
因此，保证电力系统的正常运行对于促进经济稳步快速发展是极为必要的。
然而，在电力系统中，继电保护技术和数字化继电保护技术是保障电力系统稳定运转的基础。
在电力系统不断改革发展的过程中，继电保护技术和数字化继电保护也在不断的更新。
继电保护检修和数字化继电保护是保证电力系统的正常运行的基础性措施。
因此，在平时工作人员需要对电力系统进行定期的检修和维护。
关键词：继电保护；维护检修；数字化电力在我国的国民经济中所占的是基础性的地位。
电力系统如果非正常稳定运行，所关涉的行业多之又多，可能会引起连锁反应，产生的负面效应不可估量。
所以要时刻保证电力系统的安全运行。
继电保护又是电力系统中最为重要的根本技术之一，关切到电力系统的安全。
在不断的技术更新之中，继电保护技术也在日益变革中被要求越来越高。
这是电力系统的要求，更是时代发展的要求。
1 继电保护技术的意义电力系统中，继电保护检修技术水平的高低代表着国家电力体统发展水平的高低。
该项技术在电力系统正常运行和发展中有着非常重要的作用。
在现代技术的要求下，整个电力系统的相关技术都进行了改革与创新，电力系统的高速发展直接促进继电保护技术的快速发展。
继电保护技术在日益创新改革和完善优化的电力系统技术的带动影响下，也面临着新的发展要求。
继电保护中的检修技术是其主要内容，继电保护技术的进步给继电保护装置带来完善与调整，进而使继电保护装置安全可靠地运行。
同时检修技术上的创新给继电保护下的检修水平提供了发展的空间。
电力系统离不开变电站这一组成要素，变电站的主要功能是接受分配电能，及时调整电压并变换电压，同时控制电流方向，它是整个配电工作和输电工作的交接点。
在变电站中使用数字技术不仅能够将采集、处理以及存储、传递和输出这一程序数字化，而且可以将变电站内所有的信息逐步科学合理化。
目前，我国变电站逐步从自动化变为数字化，电网日益智能化，因此电网开始呈现更大的兼容性和自愈性，进而提高电力系统工作的质量和效率，给经济和社会带来充分的电力支持。
继电保护基础知识87754
KD保Leabharlann 与输电线路纵联差动保护的基本原理相同。
核心问题仍是
TA2
不平衡电流问题
变压器差动保护不平衡电流产生的原因有：
TA励磁特性不一致 变压器各侧电流不同相 TA变比标准化 调整分接头 励磁电流及励磁涌流
差动保护共同问题
变压器差动保护 特殊问题
变压器各侧电流不同相 对于Y，d11型变压器，正常运行时d侧电流超
用于110kV及以上电压等级大电流接地系统，
可以获得三相相电流。
QF
1KA
2KA
3KA
4KA
TAa TAb TAc （b）三相完全星形接线
QF
1KA
2KA
3KA
4KA
I>
I>
I>
I>
IA
IB
IC
3I0
TAa TAb TAc （c）零序电流获得
可以获得三相电流之和，即3倍的零序电流
1.2.4电流互感器的误差
变压器的不正常工作状态：
1）由于外部短路引起的过电流； （2）负荷长时间超过额定容量引起的过负荷； （3）油箱漏油造成的油面降低； （4）由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁；
对于不正常工作状态，变压器保护也必须能够反应。发告警信号，或延时跳 闸。
三、变压器的保护配置
1. 瓦斯保护：轻瓦斯（信号）和重瓦斯（跳闸）
（4）电压互感器的误差
计量用PT ：0.1、0.2
测量用PT ：0.5、1.0、3.0 保护用PT ：3P、6P
1.1.3电压互感器的二次回路接线
（1）电压互感器的配置
（a）单母线、单母线分段、双母线等主接线，在母线上安装三相式电压互感器； 当出线上有电源，需要重合闸鉴同期或无压，应在线路侧安装单相或两相电压互感器；
继电保护发展的五个阶段
继电保护发展的五个阶段继电保护是电力系统中非常重要的一环，它能够及时检测电力系统中的故障，并采取相应的措施，保障电力系统的安全稳定运行。
随着科技的不断发展，继电保护也经历了不同的阶段，下面将介绍继电保护发展的五个阶段。
第一阶段：机械式继电保护机械式继电保护是继电保护的最初形式，它主要依靠机械结构来实现对电力系统的保护。
这种继电保护具有结构简单、可靠性高等优点，但是由于其受到机械结构的限制，无法实现对电力系统的全面保护。
第二阶段：电磁式继电保护电磁式继电保护是在机械式继电保护的基础上发展起来的，它主要依靠电磁原理来实现对电力系统的保护。
这种继电保护具有结构简单、响应速度快等优点，但是由于其受到电磁原理的限制，无法实现对电力系统的精确保护。
第三阶段：静电式继电保护静电式继电保护是在电磁式继电保护的基础上发展起来的，它主要依靠静电原理来实现对电力系统的保护。
这种继电保护具有响应速度快、精度高等优点，但是由于其受到静电原理的限制，无法实现对电力系统的全面保护。
第四阶段：数字式继电保护数字式继电保护是在静电式继电保护的基础上发展起来的，它主要依靠数字技术来实现对电力系统的保护。
这种继电保护具有精度高、可靠性强等优点，能够实现对电力系统的全面保护，但是由于其需要大量的计算和存储资源，成本较高。
第五阶段：智能化继电保护智能化继电保护是在数字式继电保护的基础上发展起来的，它主要依靠人工智能技术来实现对电力系统的保护。
这种继电保护具有自学习、自适应等优点，能够实现对电力系统的精确保护，同时能够自动诊断故障并采取相应的措施，提高了电力系统的安全性和稳定性。
综上所述，随着科技的不断发展，继电保护也经历了不同的阶段，从机械式继电保护到智能化继电保护，每个阶段都有其独特的优点和局限性。
未来，随着科技的不断进步，继电保护将会更加智能化、自动化，为电力系统的安全稳定运行提供更加可靠的保障。
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在《贝尔系统技术》期刊上发表了《影响电报速度传输速度的因素》文章， 为后来香农的信息论奠定了基础。 1927年，奈奎斯特确定了如果对某一带宽的有限时间连续信号（模拟信号） 进行抽样，且在抽样率达到一定数值时，根据这些抽样值可以在接收端准 确地恢复原信号。为不使原波形产生“半波损失”，采样率至少应为信号 最高频率的两倍，这就是著名的奈奎斯特采样定理。奈奎斯特1928年发表 了《电报传输理论的一定论题》。
香农在普林斯顿高级研究所（The Institute for Advanced Study at Princeton）期间，开始 思考信息论与有效通信系统的问题。经过 8 年的努力，从 1948 年 6 月到 10 月，香农在 《贝尔系统技术杂志》（Bell System Technical Journal）上连载发表了影像深远的论文 《通讯的数学原理》。1949年，香农又在该杂志上发表了另一著名论文《噪声下的通 信》。在这两篇论文中，香农解决了过去许多悬而未决的问题：阐明了通信的基本问 题，给出了通信系统的模型，提出了信息量的数学表达式，并解决了信道容量、信源 统计特性、信源编码、信道编码等一系列基本技术问题。两篇论文成为了信息论的基 础性理论著作。那时，他才不过刚刚三十出头。 电气信息工程系
电气信息工程系
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继电保护的基本原理和系统构成
1－继电保护装置 2－通信设备 图0－4 继电保护系统
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电气信息工程系
微机保护
微机保护概念
微机保护是指以微型机、微处理器为核心构成的 继电保护。
以数字量为处理对象，为微型机、微处理器 为核心的数字保护装置
电气信息工程系
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微机保护简介
克劳德·艾尔伍德·香农, 1916年4月30日出生于美国 密歇根州的加洛德（Petoskey）， 1936年毕业于密歇根大学并获得数学和电子工程学 士学位， 1940年获得麻省理工学院（MIT）数学博士学位和 电子工程硕士学位。 1941年他加入贝尔实验室数学部，工作到1972年。 1956年他成为麻省理工学院（MIT）客座教授，并 于1958年成为终生教授，1978年成为名誉教授。 香农博士于2001年2月26日去世，享年84岁。
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数学
对数学家而言，抽样理论的本质就是一个函数 逼近的理论。 逼近理论关心的是什么函数能够通过给定的基 本函数（如代数或几何多项式）的线性和来重 建，重建过程逼近的误差是多少。
电气信息工程系
Shannon, Claude Elwood (19162001)
的通信接口电路。
电气信息工程系
人机接口电路：包括显示、键盘、各种面板开关、打印 与报警等，其主要功能用于调试、整定定值与变比等。 供电电源： 微机保护装置硬件组成的基本框图如下图所示。
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微机保护装置的硬件组成框图
第二节 微机保护的数据采集系统
（1）采样。在给定的时刻对连续的模拟信号进行测量称 做采样。每隔相同的时刻对模拟信号测量一次称做理想 采样。微机保护采用的都是理想采样。 （2）采样频率。每秒采样的次数称做采样频率。 （3）采样周期。相邻的两个采样点之间的时间称做采样 周期。 （4）每周波采样次数N。采样频率相对于工频频率 （50Hz）的倍数表示了每周波的采样次数N。 （5）采样定理。采样频率必须大于输入信号中的最高次 频率的两倍。
一、概述
传统的继电保护都是反映模拟量的保护，保护的功能完 全由硬件电路来实现；而微机保护是反映数字量的保护。
70年代初期，微机保护进入理论研究阶段，主要是采样技术、保护算法 和数字滤波等方面的研究。 70年代中期，随着计算机性能的增强和价格的下降，促使微机保护的研 究出现了热潮。 70年代后期，我国开始研究微机保护。 1984年初，华北电力大学研制的第一套微机距离保护样机投入试运行。 进入90年代，微机保护技术已趋于成熟并得到广泛应用。 电气信息工程系
电气信息工程系
继电保护的基本原理和系统构成
电流保护
短路故障发生后，设备中流过的电流会 增大，保护安装点（一般在变电站母线处） 所测量的电流会增大，根据电流增大构成的 继电保护称为电流保护，电流保护是一种过 量保护，越靠近母线，短路电流越大。电流 保护说明见图0－1
电气信息工程系
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继电保护的基本原理和系统构成
电气信息工程系
我国微机保护的发展
70年代后半期开始，对国外计算机继电保护的发展作了广泛的介 70年代末至80年代初则广泛地开展各种算法以至样机的研制。 1984年，华北电力学院杨奇逊教授主持研制的第一套微机距离保 1986年，全国第一台微机高压线路保护装置投入试运行。 1987年9月26日，微机距离保护经受人工短路考验。
电气信息工程系
采样频率
电气信息工程系
第二节 微机保护的数据采集系统
一、由逐次逼近式原理的模数转换器（A/D）构成的 数据采集系统
电气信息工程系
抽样定理的由来
实践
1840年代在早期的电报系统成功商用之后不久，人们就试图在一根电缆线上 同时传送多个信号。 第 一 个 TDM 方 案 是 F.C.Bakewell （ 1848 ） ， A.V. Newton(1851) ， M.B.Farmer（1853）等提出的，他们采样同步循环换向器来实现。 之后， B.Meyer(1870) ， J.M.E. Baudot(1874) ， P.Pacuor ， .B.Delany(1878) 提出了技术上更成熟的方案。但这些方案都采样了快速换向器，要求至少能 够传送每个基本信号的两个样值，给传送与采样间带来了额外的同步。 F.J.Patten，在1891年左右使用快速换向器第一次成功地实现了电话信号的 TDM。这套装置的发明者Willard.M.Miner，经过早期多年的试验之后，1903 年申请了专利。图1，图2分别是其电路图和实物图。
电力系统继电保护的作用
电 网 调 度
发电
50.2
50.0Hz
49.8
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
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输电
变电
配电
用电
正常状态：能量管 理系统 目标：安全性与经 济性
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故障发生：继电保护系 统 目标：快速、准确、可 靠切除故障 电气信息工程系
故障切除后：稳控系统 目标：维护系统稳定性
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继电保护的基本原理和系统构成
M im N F1 i
n
L F2
if1
if2
正常运行或外部故障时im+in=0 内部故障时 im+in=if 图0－3 电流差动保护说明图
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电气信息工程系
继电保护的基本原理和系统构成
继电保护系统构成
继电保护的根本任务是检测并发现故障，然后通 过断路器切除故障设备。因此，一个完整的继电保护 系统至少应该包括： 传感器：包括电压互感器、电流互感器、其它传 感器（比如瓦斯气体传感器）等 继电保护装置：有通道的继电保护甚至需要在两 端（比如线路保护）安装，还需要专用的继电保护通 道 断路器：用于切除故障设备，达到保护目的。一 个典型的继电保护系统图如图0－4所示
图0－1 电流保护说明图
电气信息工程系
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继电保护的基本原理和系统构成
距离保护
输电线路发生短路故障后，电流会增大，电压会 降低，根据测量到的电压和电流可以计算出故障点到 测量点之间的线路阻抗，这个阻抗值比线路正常运行 时小，据此，可以构成阻抗继电器。因为线路阻抗和 线路距离成正比，所以阻抗保护又称为距离保护。图 0－2示出了距离保护说明图。
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继电保护的基本原理和系统构成
图0－2 距离保护说明图
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继电保护的基本原理和系统构成
差动保护
正常运行的设备，流进电流和流出电流相等，如 果都以流进电流为参考方向，则电流之和为零； 该设备发生短路故障后，流进电流和流出电流不 再相等，其和为短路电流。 据此，可以构成电流差动保护。图0－3示出了电 流差动保护说明图
目前，高中压等级继电保护设备几乎均为微机保护 产品。
在微机保护和网络通信等技术结合后，变电站自动 化、配电网自动化系统也已在全国系统中广泛应用。
未来几年内，微机保护发展趋势：
从应用上，向高可靠性、简便性、开放性、通用性、灵活 性和动作过程透明化方向发展。 从原理上，向智能化、模块化、网络化和综合化方向发展。
绍和综述分析。
护样机在河北马头电厂投入试运行。
电气信息工程系
高等院校和科研院所起着先导的作用。从70年代开始， 华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通 大学自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式 的微机保护装置。
1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通 过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上 的新一页，为微机保护的推广开辟了道路。 在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机 失磁保护、发电机保护和发电机－变压器组保护也相继于 1989年、1994年通过鉴定，投入运行。 南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年 通过鉴定。 天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补 偿式方向高频保护， 西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向 高频保护也相继于1993年、1996年通过鉴定。 电气信息工程系
世界微机保护的发展历史