电力系统继电保护原理PPT纵联保护
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电力系统继电保护原理-输电线路纵联保护
3、电流相位比较式纵联保护
对比两侧电流相位差为0°保护动作； 对比两侧电流相位差为180°保护不动作；
4、距离纵联保护
距离Ⅱ段作为方向元件。 该保护的优点：既具有纵联保护的优点，又具有距离 保护的优点。
4.2 输电线路纵联保护两侧信息的交换
4.2.1 导引线通信（见P132图4.5）
4.2.2 电力线载波通信（见P134图4.6） “高频保护 ”
KD . Ir
. 正常、k外：Ir =
. IM2
-
. IN2
.. . d内：Ir = IM2 + IN2
线路两侧装有相同变比的TA
保护动作特性： 1）不带制动特性
I set K rel K np K er K st I k .max
2）带制动特性
动作方程：
I m I n K I m I n Iop0
2）使用线路侧电压 2、功率倒向对方向高频保护的影响
在环网或双回线路上，当一回线发生故障时，由于故障线 路两侧的断路器相继动作。造成非故障线路的短路功率改 变方向，从而有可能使得非故障线路的方向高频保护误动。
为防止在功率倒向中保护误动，采取的措施是： 一是反方向功率方向元件优先的原则。即一旦反方向元件 动作，立即闭锁正方向元件。 二是当故障发生后经过一段时间（大于本保护动作时间， 小于相邻线路断路器跳闸时间），尚未判为内部故障，则 认为是外部故障，程序转入另一模块。
protect ＆
GSX
跳闸
③跳闸讯号方式：高频讯号本身可直接使断路器跳闸
protect
பைடு நூலகம்GSX
≥1
跳闸
4.2.3 微波通道
利用150mHz到20gHz间的电磁波进行无线通信称为微波通 信。 优点： 微波通道频带宽。 微波通道独立于输电线之外，可靠。 因而用微波通道可实现传送允许信号和直接跳闸信号的 保护方式。 缺点： 微波信号的衰耗与天气有关。 必须沿线路建设微波中继站。
对比两侧电流相位差为0°保护动作； 对比两侧电流相位差为180°保护不动作；
4、距离纵联保护
距离Ⅱ段作为方向元件。 该保护的优点：既具有纵联保护的优点，又具有距离 保护的优点。
4.2 输电线路纵联保护两侧信息的交换
4.2.1 导引线通信（见P132图4.5）
4.2.2 电力线载波通信（见P134图4.6） “高频保护 ”
KD . Ir
. 正常、k外：Ir =
. IM2
-
. IN2
.. . d内：Ir = IM2 + IN2
线路两侧装有相同变比的TA
保护动作特性： 1）不带制动特性
I set K rel K np K er K st I k .max
2）带制动特性
动作方程：
I m I n K I m I n Iop0
2）使用线路侧电压 2、功率倒向对方向高频保护的影响
在环网或双回线路上，当一回线发生故障时，由于故障线 路两侧的断路器相继动作。造成非故障线路的短路功率改 变方向，从而有可能使得非故障线路的方向高频保护误动。
为防止在功率倒向中保护误动，采取的措施是： 一是反方向功率方向元件优先的原则。即一旦反方向元件 动作，立即闭锁正方向元件。 二是当故障发生后经过一段时间（大于本保护动作时间， 小于相邻线路断路器跳闸时间），尚未判为内部故障，则 认为是外部故障，程序转入另一模块。
protect ＆
GSX
跳闸
③跳闸讯号方式：高频讯号本身可直接使断路器跳闸
protect
பைடு நூலகம்GSX
≥1
跳闸
4.2.3 微波通道
利用150mHz到20gHz间的电磁波进行无线通信称为微波通 信。 优点： 微波通道频带宽。 微波通道独立于输电线之外，可靠。 因而用微波通道可实现传送允许信号和直接跳闸信号的 保护方式。 缺点： 微波信号的衰耗与天气有关。 必须沿线路建设微波中继站。
电力系统 继电保护PPT
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.4.3 功率方向继电器的接线方式—90 º接线方式 A: IA UBC B: IB UCA C: IC UAB 设计: PjA=IAUBCCos(Ф jA+ α ) PjB=IBUCACos(Ф jB+ α ) PjC=ICUABCos(Ф jC+ α )
2 二相式 2/3机会只切除一回线情形； 2/3机会选择性情形
3 问题 有可能会越级切除故障
2.3.7 其他
电力系统大小运行方式和保护的大小运行方式说明
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.4 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护
2.4.1 问题的提出 三段式电流保护在双电源网络上的问题—无法同时满足灵敏性和选择 性问题
电力系统继电保护 （第1章 绪论）
1.7 继电保护分类：
1 按照职能分 线路保护 主设备保护
2．按发展阶段分 电磁型 整流型 晶体管型 （集成电路）微机保护 数字保护
3．其他说法 相间短路保护，接地短路保护、主保护、后备保护、 故障类保护、非故障类保护等
电力系统继电保护 （第1章 绪论）
1.8 继电保护的作用和意义 1．作用： （1）避免引起故障设备进一步损坏 （2）防止事故进一步扩大 （3）缩小停电事故范围 （4）提高电力系统稳定性 2．意义： （1）没有继电保护就没有电力系统的今天 （2）是电力系统安全运行的保证 （3）为电力系统发展提供了可能性 （4）改善了电力系统的稳定性
实际一般有二种内角的功率方向继电器30 º 45 º
电力系统继电保护 （第2章 电网的电流保护）
2.4.5 评价
1 功率方向继电器的灵敏性 P>Po 启动功率 Po 越小,它的灵敏度越高 有时需要注意和电流III段灵敏度的配合 在同样的故障电流下：不同的故障类型反应能力可能不 同。不同的故障位置可能也不同。
电力系统继电保护 四输电线路纵联保护
?????????外部故障闭锁信号自近故障端发出另一端接受闭锁信号保护元件虽动作但不跳闸内部故障任一端都不发送闭锁信号两端都收不到闭锁信号保护元件动作后跳闸?????????????内部故障线路两端互送允许信号两端都接收对端允许信号保护元件动作跳闸近故障端保护不动作不跳闸外部故障近故障端不发允许信号远故障端保护动作不跳闸在不知道对短信息的情况下就可以跳闸所以本次和对侧的保护元件必须具有直接区分区内和区外故障的能力如距离保护段零序电流段等
➢ 输电线路的任何故障都不会使通道工作破坏，因此可以传送反应内部故障信息的 允许信号和跳闸信号；
➢ 微波通信必须架设中继站，通道价格昂贵。
（4）光纤保护：利用光纤通信传递两侧保护特征信息。
把电信号转换为光信号
对经光纤传输衰减 的信号进行放大。
把光信号转换为电信号
特点：
➢ 通信容量大； ➢ 广泛采用PCM调制方式； ➢ 可以节约大量金属材料，经济效益可观； ➢ 光纤通信保密性好，敷设方便，不怕雷击，不受外界电磁干扰，抗腐蚀，不怕潮
这类保护在每侧都直接比较两侧的电气量，并且要求两侧信息同步采集，
信息传输量大，实现技术要求较高。
§4.1.2 输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析
比较
内部故障
外部故障
正常运行
两端电流相量和 I IM I N Ik
两端功率方向
两端同为正
I IM IN 0
远故障端方向为正 近故障端方向为负
外部故障 闭锁信号自近故障端发出 另一端接受闭锁信号 保护元件虽动作，但不跳闸 内部故障 任一端都不发送闭锁信号 两端都收不到闭锁信号 保护元件动作后，跳闸
➢ 允许信号——允许保护动作于跳闸的信号。
内部故障 线路两端互送允许信号 两端都接收对端允许信号 保护元件动作，跳闸
➢ 输电线路的任何故障都不会使通道工作破坏，因此可以传送反应内部故障信息的 允许信号和跳闸信号；
➢ 微波通信必须架设中继站，通道价格昂贵。
（4）光纤保护：利用光纤通信传递两侧保护特征信息。
把电信号转换为光信号
对经光纤传输衰减 的信号进行放大。
把光信号转换为电信号
特点：
➢ 通信容量大； ➢ 广泛采用PCM调制方式； ➢ 可以节约大量金属材料，经济效益可观； ➢ 光纤通信保密性好，敷设方便，不怕雷击，不受外界电磁干扰，抗腐蚀，不怕潮
这类保护在每侧都直接比较两侧的电气量，并且要求两侧信息同步采集，
信息传输量大，实现技术要求较高。
§4.1.2 输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析
比较
内部故障
外部故障
正常运行
两端电流相量和 I IM I N Ik
两端功率方向
两端同为正
I IM IN 0
远故障端方向为正 近故障端方向为负
外部故障 闭锁信号自近故障端发出 另一端接受闭锁信号 保护元件虽动作，但不跳闸 内部故障 任一端都不发送闭锁信号 两端都收不到闭锁信号 保护元件动作后，跳闸
➢ 允许信号——允许保护动作于跳闸的信号。
内部故障 线路两端互送允许信号 两端都接收对端允许信号 保护元件动作，跳闸
电力系统继电保护 第四章输电线路的纵联保护
只有在两端保护的I段有重叠区时才能实现全线速动。
3 微波通信
频段为300~30000MHz，超短波的无线电波，频带宽，信息传输容量大，传 输距离不超过40~60km；距离较远时，要装设微波中继站，以增强和传递微 波信号。通信速率快，可用于纵联电流差动原理的保护。
4 光纤通信
1.光纤通信的构成
光发射机、光纤、中继器和光接收机。
（2）正常时有高频电流方式（长时发信） 在正常工作条件下发信机始终处于发信状态，沿高 频通道传送高频电流。
优点：高频通道部分经常处于监视的状态，可靠性高；且无 需收、发信机启动元件，简化装置。 缺点：经常处于发信状态，增加了对其他通信设备的干扰时 间；也易受外界高频信号干扰，应具有更高的抗干扰能力。
（希望不动） 一侧为正 一侧为负
内部故障 （希望动作）
两侧均为正
一侧动作 一侧不动作
两侧均动作
电流相位 相位差 180
接近同相
如何应用这些特征？后面陆续予以介绍。
纵联保护：用某种通信信道将输电线 路两端的保护装置纵向联结起来，将 一端电气量（电流、功率方向等）传 到对端进行比较，判断故障在本线路 范围内还是范围之外，从而决定是否 切除被保护线路。
根据通道的构成，输电线路载波通信分为： “相-相”式 连接在两相导线之间 “相-地”式 连接在输电线一相导线和大地之间
1、输电线路载波通信的构成
继电
部分
G R
输电线路
高频阻波器 耦合电容器
连接滤波器 高频电缆
G 高频通道部分 R
接 地 开 关
继电
部分
(1)阻波器：阻波器是由 一电感线圈与可变电容器 并联组成的回路。当并联 谐振时，它所呈现的阻抗 最大（1000Ω以上），利 用这一特性，使其谐振频 率为所用的载波频率。这 样的高频信号就被限制在 被保护输电线路的范围以 内，而不能穿越到相邻线 路上去。但对工频电流而 言，阻波器仅呈现电感线 圈的阻抗，数值很小（约 为0.04Ω左右），并不影 响它的传输。
3 微波通信
频段为300~30000MHz，超短波的无线电波，频带宽，信息传输容量大，传 输距离不超过40~60km；距离较远时，要装设微波中继站，以增强和传递微 波信号。通信速率快，可用于纵联电流差动原理的保护。
4 光纤通信
1.光纤通信的构成
光发射机、光纤、中继器和光接收机。
（2）正常时有高频电流方式（长时发信） 在正常工作条件下发信机始终处于发信状态，沿高 频通道传送高频电流。
优点：高频通道部分经常处于监视的状态，可靠性高；且无 需收、发信机启动元件，简化装置。 缺点：经常处于发信状态，增加了对其他通信设备的干扰时 间；也易受外界高频信号干扰，应具有更高的抗干扰能力。
（希望不动） 一侧为正 一侧为负
内部故障 （希望动作）
两侧均为正
一侧动作 一侧不动作
两侧均动作
电流相位 相位差 180
接近同相
如何应用这些特征？后面陆续予以介绍。
纵联保护：用某种通信信道将输电线 路两端的保护装置纵向联结起来，将 一端电气量（电流、功率方向等）传 到对端进行比较，判断故障在本线路 范围内还是范围之外，从而决定是否 切除被保护线路。
根据通道的构成，输电线路载波通信分为： “相-相”式 连接在两相导线之间 “相-地”式 连接在输电线一相导线和大地之间
1、输电线路载波通信的构成
继电
部分
G R
输电线路
高频阻波器 耦合电容器
连接滤波器 高频电缆
G 高频通道部分 R
接 地 开 关
继电
部分
(1)阻波器：阻波器是由 一电感线圈与可变电容器 并联组成的回路。当并联 谐振时，它所呈现的阻抗 最大（1000Ω以上），利 用这一特性，使其谐振频 率为所用的载波频率。这 样的高频信号就被限制在 被保护输电线路的范围以 内，而不能穿越到相邻线 路上去。但对工频电流而 言，阻波器仅呈现电感线 圈的阻抗，数值很小（约 为0.04Ω左右），并不影 响它的传输。
继电保护第四章-纵联保护
4. 输电线路纵联保护（Unit Protection）结构
继电保 护装置
通信设备
• 导引线 • 载波 • 光通信纤信道 • 微波
继电保 护装置
通信设备
继电保护装置
实现电气量采集并形成电气量特征，完成保护任务。
通信设备
将上述信息发送至对端的保护设备，同时接收对端保护发送的
信息并送至本端保护单元
通信信道
故障分量方向元件的特点
不受负荷状态的影响 不受故障点过渡电阻的影响 正、反方向短路时，方向性明确 无电压死区 不受系统振荡影响
（二） 闭锁式方向纵联保护
1. 工作原理
以高频通道经常无电流而在外部故障时发出闭
锁信号的方式构成。
闭锁信号
A1
B
2
3
闭锁信号
C
4
5
6D
F
对AB线路为外部故障，2处功率方向均为 负，发闭锁信号，1、2保护被闭锁。
导引线通信应用：
高压电网超短线路（几公里）。 用于变压器、发电机等电力设备和母线。
（二） 电力线载波通信
采用输电线路本身作为信息传输媒介，在传输电能的同时 完成两端信息的交换。 （一）通道的构成
1
2 76
3 45 89
3
2
4 5
67
98
1.传输线 2.阻波器 3.结合电容器 4.连接滤波器 5.高频电 缆 6.保护间隙 7.安全接地开关 8. 高频收发信机 9.保护 继电器
3. 电气元件故障时两端电气量的特征分析
所选电气量
区内故障 特征
区外或正常 运行时特征
保护原理
功率方向
均指向被保 护元件
一端指向被 保护元件反
大学课件 电力系统继电保护 纵联电流差动保护
Ir Kres Ires
式中， Kres 为制动系数，根据差动保护原理应用于不同的 被保护元件上（线路、变压器、发电机等）选取不同的值。
比率制动方式—— Ires 采用
Ires 0.5 Im In
量是被保护线路两端电流的相量差）或采用
计算（制动
Ires 0.5 Im In 计算（制动量是被保护线路两端电流的标
4.4.2 两侧电流的同步测量
两侧的“同步数据”——指两侧的采样时刻必须严格 同时刻和使用两侧相同时刻的采样点进行计算。 常见的同步方法有基于数据通道的同步方法和基于全 球定位系统GPS同步时钟的同步方法。
1 基于数据通道的同步方法
采样时刻调整法（应用较多） 采样数据修正法 时钟校正法
如下图所示，线路两侧保护中任意规定一侧为主站，另一侧为从站。 两侧固有采样频率相同，采样间隔为Ts，由晶振控制。tm1、 tm2、…tmj为主站时标采样时刻点；ts1、ts2、…tsi为从站时标采 样时刻点。
时间t3元件对收到的高频电流进行整流并延时t3后有输出，并展宽t4时间：
区内短路时 高频电流间断时间长
t3延时满足收信机 回路有输出
保护跳 闸
区外短路时
高频电流间断时间短
小于t3延时满足收 信机回路无输出
保护不 跳闸
2 纵联电流相位差动保护的动作特性与相继动作
（1）纵联电流相位差动保护的闭锁角及其整定——为了保证在任何 外部短路条件下保护都不误动，需要分析外部短路时两侧收到的高 频电流之间不连续的最大时间间隔即对应工频的相角差，以整定t3 延时。
通道延时的测定 正式开始同步采样前，主站在tm1时刻向从站发送一帧信息，该信息包括 主站当前时标和计算通道延时td的命令，从站收到命令后延时tm时间将从 站当前时标和延时时间送回给主站。由于两个方向的信息传送是通过统一 途径，可认为传输延时相同。主站收到返回信息的时刻为tr2，可计算出通
电力系统继电保护 ——方向比较式纵联保护和纵联电流差动保护
基于数据通道的同步方法：采样时刻调整法、采样数据修 正法和时钟校正法。
采样时刻调整法：通道延时的测定、主站时标与从站时标 的核对；采样时刻的调整；
二、两侧电流的同步测量
基于具有统一时钟的同步方法
全球定位系统GPS是美国于1993年全面建成的新一代卫星 导航和定位系统。由24颗卫星组成。 专用定时型GPS接收机： 1. 秒脉冲信号1PPS：1微秒 2. 串口输出与1PPS对应的标准时间代码
电力系统继电保护电力系统继电保护电气工程及其自动化专业课程武汉理工大学自动化学院tangjinruiwhuteducn一输电线路纵联保护概述二输电线路纵联保护两侧信息的交换三方向比较式纵联保护四纵联电流差动保护一工频故障分量的方向元件二闭锁式方向纵联保护三闭锁式距离纵联保护四影响正确工作的因素及应对措施一工频一工频故障分量的方向元件故障分量的方向元件在方向比较式纵联保护中方向元件或功率方向测量元件是保护中的关键元件常用工频电压电流的故障分量构成方向元件
三、闭锁式距离纵联保护
由两端完整的三段式距离保护附加高频通信部分组成： （1）核心变化：距离保护II段的跳闸时间元件增加了瞬时 动作的与门元件。本侧II段动作且收不到闭锁信号。实现 了纵联保护瞬时切除全线任意点短路的速动功能。
（ 2 ）闭锁式零序方向纵联保护的实现原理与闭锁式距离 纵联保护相同，三段式零序方向保护代替三段式距离保护
方向比较式纵联保护
一、工频故障分量的方向元件 二、闭锁式方向纵联保护 三、闭锁式距离纵联保护 四、影响正确工作的因素及应对措施
纵联电流差动保护
一、纵联电流差动保护原理 二、两侧电流的同步测量 三、纵联电流相位差动保护 四、影响正确动作的因素
继电保护(纵联保护)
继电保护纵联保护
目录
CONTENTS
• 继电保护概述 • 纵联保护基本原理 • 纵联保护主要类型及其特点 • 纵联保护在电力系统中的应用 • 纵联保护性能评估与改进方向 • 总结与展望
01 继电保护概述
CHAPTER
定义与原理
定义
继电保护是一种在电力系统中，当电气设备发生故障或异常运行时，能够自动、 迅速、有选择地将故障设备从系统中切除或发出警报信号的保护措施。
原理
继电保护的原理主要基于电流、电压、功率等电气量的变化，通过测量、比较、 逻辑判断等环节，实现对故障或异常情况的识别和处理。
发展历程及现状
20世纪初
熔断器时代，简单过流保护。
20世纪30年代
电磁型继电器广泛应用于保护系统。
20世纪50年代
晶体管保护开始研究，60年代得到实际应用。
20世纪70年代
保障系统安全稳定运行
当电气设备发生故障时，继电保护能够迅速切除故障设备 ，防止故障扩大，保障系统的安全稳定运行。
提高供电可靠性
通过合理的配置和整定，继电保护能够最大限度地减小故 障对系统的影响，提高供电可靠性。
提供故障信息
继电保护装置能够记录故障发生时的电气量信息，为故障 分析和处理提供重要依据。
促进自动化水平提升
选择性
灵敏性
通过比较线路两端的电气量信息，能够准 护对故障的反应灵敏，能够迅速感 知并切除故障。
纵联保护实现方式
导引线方式
利用专用导引线传输线路两端的 电气量信息，实现纵联保护。这 种方式简单可靠，但导引线的建
设和维护成本较高。
载波通信方式
利用电力线载波或微波等通信方 式传输线路两端的电气量信息， 实现纵联保护。这种方式无需专 用导引线，但通信质量受电力线
目录
CONTENTS
• 继电保护概述 • 纵联保护基本原理 • 纵联保护主要类型及其特点 • 纵联保护在电力系统中的应用 • 纵联保护性能评估与改进方向 • 总结与展望
01 继电保护概述
CHAPTER
定义与原理
定义
继电保护是一种在电力系统中，当电气设备发生故障或异常运行时，能够自动、 迅速、有选择地将故障设备从系统中切除或发出警报信号的保护措施。
原理
继电保护的原理主要基于电流、电压、功率等电气量的变化，通过测量、比较、 逻辑判断等环节，实现对故障或异常情况的识别和处理。
发展历程及现状
20世纪初
熔断器时代，简单过流保护。
20世纪30年代
电磁型继电器广泛应用于保护系统。
20世纪50年代
晶体管保护开始研究，60年代得到实际应用。
20世纪70年代
保障系统安全稳定运行
当电气设备发生故障时，继电保护能够迅速切除故障设备 ，防止故障扩大，保障系统的安全稳定运行。
提高供电可靠性
通过合理的配置和整定，继电保护能够最大限度地减小故 障对系统的影响，提高供电可靠性。
提供故障信息
继电保护装置能够记录故障发生时的电气量信息，为故障 分析和处理提供重要依据。
促进自动化水平提升
选择性
灵敏性
通过比较线路两端的电气量信息，能够准 护对故障的反应灵敏，能够迅速感 知并切除故障。
纵联保护实现方式
导引线方式
利用专用导引线传输线路两端的 电气量信息，实现纵联保护。这 种方式简单可靠，但导引线的建
设和维护成本较高。
载波通信方式
利用电力线载波或微波等通信方 式传输线路两端的电气量信息， 实现纵联保护。这种方式无需专 用导引线，但通信质量受电力线
《电力系统继电保护原理》全套PPT课件
运行参数：I、U、Z∠φ 反应 I↑→过电流保护 反应 U↓→低电压保护 反应 Z↓→低阻抗保护(距离保护)
二、反应电气元件内部故障与外部故障（及正常运行）时两端 所测电流相位和功率方向的差别而构成的原理（双端测量原 理，也称差动式原理）
以A-B线路为例：
规定电流正方向：保护处母线→被保护线路
规定电压正方向：母线高于中性点
的继电器(保护)，Kh>1 2、集成电路型过电流继电器（晶体管型：略）
3ms延时：防止干扰信号引起的误动(干扰持续时间一般<1ms) 12ms展宽：使输出动作信号展成连续高电平。
二、电流速断保护（电流I段）
电流速断保护：瞬时动作的电流保护。
1、整定计算原则
(1) 短路特性分析：
三相短路时d(3),流过保护安装处的短路电流：
对于过量保护,灵敏系数：
应保护的范围内发生金 属性短路时的故障参数 计算值
Klm
保护装置的动作参数
（电流保护的故障参数计算值：系统最小运行方式下被保护线
路末端发生两相短路时，流过本保护的最小短路电流）
对保护1的电流II段：Klm=
I (2) d .B. m in I II dz..1
要求：Klm 1.3～1.5
d3点短路：6动作：有选择性； 5动作：无选择性 如果6拒动，5再动作：有选择性(5作为6的远后备保护)
d1点短路：1、2动作：有选择性； 3、4动作：无选择性 后备保护（本元件主保护拒动时）：
(1)由前一级保护作为后备叫远后备. (2)由本元件的另一套保护作为后备叫近后备.
二、速动性：故障后,为防止并列运行的系统失步,减少用户 在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度，应尽 量地快速切除故障。 (快速保护:几个工频周期，微机保护：30ms以下)
二、反应电气元件内部故障与外部故障（及正常运行）时两端 所测电流相位和功率方向的差别而构成的原理（双端测量原 理，也称差动式原理）
以A-B线路为例：
规定电流正方向：保护处母线→被保护线路
规定电压正方向：母线高于中性点
的继电器(保护)，Kh>1 2、集成电路型过电流继电器（晶体管型：略）
3ms延时：防止干扰信号引起的误动(干扰持续时间一般<1ms) 12ms展宽：使输出动作信号展成连续高电平。
二、电流速断保护（电流I段）
电流速断保护：瞬时动作的电流保护。
1、整定计算原则
(1) 短路特性分析：
三相短路时d(3),流过保护安装处的短路电流：
对于过量保护,灵敏系数：
应保护的范围内发生金 属性短路时的故障参数 计算值
Klm
保护装置的动作参数
（电流保护的故障参数计算值：系统最小运行方式下被保护线
路末端发生两相短路时，流过本保护的最小短路电流）
对保护1的电流II段：Klm=
I (2) d .B. m in I II dz..1
要求：Klm 1.3～1.5
d3点短路：6动作：有选择性； 5动作：无选择性 如果6拒动，5再动作：有选择性(5作为6的远后备保护)
d1点短路：1、2动作：有选择性； 3、4动作：无选择性 后备保护（本元件主保护拒动时）：
(1)由前一级保护作为后备叫远后备. (2)由本元件的另一套保护作为后备叫近后备.
二、速动性：故障后,为防止并列运行的系统失步,减少用户 在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度，应尽 量地快速切除故障。 (快速保护:几个工频周期，微机保护：30ms以下)
电力系统继电保护ppt
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微机继电保护
利用计算机技术，实现故障的快 速、准确检测与切除，是目前电
力系统继电保护的主流技术。
继电保护的基本原理
01
检测
通过各种传感器实时监测电力系统中各元件的电流、电压、功率等参数，
以判断是否存在故障。
02
比较
将监测到的参数与整定值进行比较，判断是否存在故障及故障的类型。
继电保护的分类
继电保护的整定原则
根据保护功能的不同，继电保护可以分为 零序电流保护、欠电压保护、过电压保护 等多种类型。
继电保护装置的整定原则包括选择性、灵 敏性和可靠性。
异常运行状态与继电保护
异常运行状态的危害
异常运行状态可能导致设备过载、过热、 失步等危害。
继电保护的分类
根据保护功能的不同，继电保护可以分为 过电流保护、过电压保护、低频保护等多
保护配合
纵联保护与横联保护的配合
纵联保护主要用于线路的主保护，横联保护主要用于线路 的辅助保护，两者相互配合，共同完成线路的保护任务。
主保护与后备保护的配合
主保护主要用于快速切除故障，后备保护作为主保护的后 备措施，在主保护拒动时进行故障切除。两者相互配合， 提高电力系统的稳定性和可靠性。
上下级保护的配合
电力系统继电保护
目录
• 电力系统继电保护概述 • 继电保护装置的组成与分类 • 电力系统故障与保护 • 继电保护的配置与整定 • 继电保护的未来发展
01 电力系统继电保护概述
定义与重要性
定义
电力系统继电保护是指当电力系统中的元件或设备发生异常或故障时，通过继 电器等自动装置快速、有选择性地切除故障部分，以保证电力系统其他部分正 常运行的一种技术措施。
将电路功能集成在半导体芯片 上，提高了保护装置的可靠性 和性能。
微机继电保护
利用计算机技术，实现故障的快 速、准确检测与切除，是目前电
力系统继电保护的主流技术。
继电保护的基本原理
01
检测
通过各种传感器实时监测电力系统中各元件的电流、电压、功率等参数，
以判断是否存在故障。
02
比较
将监测到的参数与整定值进行比较，判断是否存在故障及故障的类型。
继电保护的分类
继电保护的整定原则
根据保护功能的不同，继电保护可以分为 零序电流保护、欠电压保护、过电压保护 等多种类型。
继电保护装置的整定原则包括选择性、灵 敏性和可靠性。
异常运行状态与继电保护
异常运行状态的危害
异常运行状态可能导致设备过载、过热、 失步等危害。
继电保护的分类
根据保护功能的不同，继电保护可以分为 过电流保护、过电压保护、低频保护等多
保护配合
纵联保护与横联保护的配合
纵联保护主要用于线路的主保护，横联保护主要用于线路 的辅助保护，两者相互配合，共同完成线路的保护任务。
主保护与后备保护的配合
主保护主要用于快速切除故障，后备保护作为主保护的后 备措施，在主保护拒动时进行故障切除。两者相互配合， 提高电力系统的稳定性和可靠性。
上下级保护的配合
电力系统继电保护
目录
• 电力系统继电保护概述 • 继电保护装置的组成与分类 • 电力系统故障与保护 • 继电保护的配置与整定 • 继电保护的未来发展
01 电力系统继电保护概述
定义与重要性
定义
电力系统继电保护是指当电力系统中的元件或设备发生异常或故障时，通过继 电器等自动装置快速、有选择性地切除故障部分，以保证电力系统其他部分正 常运行的一种技术措施。
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导引线：≤10km，二次电气量，电流差动保护 电力线载波：最广泛，输电线路，要求线路故障时能动 微波：信息量大 光纤：信息量大，抗干扰，近年来被广泛采用
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第二节 纵联保护两侧信息的交换
一、导引线通信（Pilot Wire Communication）
保护原理：电流差动原理
适用于短线路
动作线圈 动作线圈 制动线圈 制动线圈
制动线圈
i
导引线
制动线圈
（a）环流式
i
动作线圈
动作线圈
（b）均压式
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二、电力线载波通信（Power Line Carrier Communication） 1. 原理
第四章
输电线路纵联保护
Pilot Protection for Transmission Lines
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第一节 输电线路纵联保护概述
一、引言（ 纵联保护的提出 ） 1. 电流、距离保护的缺陷
M IM
k1
IN N
M IM
IN N k2
区内故障
0
区外故障
180
4. 两端测量阻抗
区内故障：两端距离Ⅱ段 ZII 均启动 区外故障：近端距离Ⅱ段 ZII 不启动，远端启动。
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四、纵联保护基本原理
当差动电流 Ir IM IN 0 时，认为是内部故障，保护动作。
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输电线路纵联电流差动保护原理的特点 1、保护范围明确。保护范围是线路两侧电流互感器之间的范围。 2、动作速度快，可实现全线速动，即全线路瞬时切除区内故障。 这是由于纵联电流差动保护不需与相邻元件的保护配合。 3、不受系统振荡、系统运行方式变化的影响。
M1
2 N3
k1
k2
反映：一侧电气量，即只采集线路一侧的电气量
缺陷：Ⅱ段有延时，无法实现全线速动，
≥220kV线路 难以满足快速性要求。
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2. 反映线路两侧电气量的纵联保护
纵联保护：将线路一侧电气量信息传到另一侧去，两侧电气 量同时比较、联合工作的保护。即线路两侧之间有纵向联系 的保护。 纵联保护：又称为单元保护。 Pilot Protection 或 Unit Protection 纵联保护两端比较的电气量可以是流过两端的电流相量、电 流相位和两端功率方向等，比较两端不同电气量的差别构成 不同原理的纵联保护。
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三、输电线路两侧电气量的故障特征
1. 两端电流相量和 （正方向：母线线路）
M IM
k1
IN N
M IM
IN N k2
区内故障
I IM IN IK1
区外故障
I IM IN 0Fra bibliotek2. 两端功率方向 （正方向：母线线路）
M IM
k1
IN N
M IM
IN N k2
SM 区内故障 SN
SM 区外故障
SN
两侧功率方向均为正
一侧功率方向为负
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3. 两端电流相位特征
假设：两侧系统阻抗角、电势角相同，正方向：母线线路
利用不同特征差异的电气量可以构成不同的纵联保护原理
（1）纵联电流差动保护原理（两端电流相量的故障特征）
正常运行和外部故障时（K2）：I IM IN 0 内部故障时（K1）： I IM IN Ik 或 IM IN Ik Iset
（2）方向比较式纵联保护原理（两端功率方向的故障特征） 正常运行和外部故障时（K2）：一侧功率正方向，一侧负方向。 内部故障时（K1）：两侧功率都为正方向。
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五、纵联保护基本原理的分类
1. 按原理分类
（1）方向比较式纵联保护: 功率方向、测量阻抗判断结果
方向纵联保护
距离纵联保护
逻辑信号
（2）纵联电流保护：电流相量、电流相位
2. 按通道分类
电流数据信号
纵联保护特点：可以快速、 可靠地区分本线路内部任 意点短路与外部短路，即 可以实现全线速动。
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二、输电线路纵联电流差动保护原理
根据基尔霍夫电流定律，线路两侧电流参考方向如上图所示。 （1）当线路上没有内部故障或外部故障（K2）时，线路两侧的电 流之和为零，即流入线路元件的电流之和为零； （2）当线路有内部故障（K1）时，线路两侧电流之和不为零。 输电线路纵联电流差动保护的工作原理：
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（3）电流相位比较式纵联保护原理（两端电流相位的故障特征） 正常运行和外部故障时（K2）：两侧电流相位相差约为180°。 内部故障时（K1）：两侧电流相位相差约为0°。
（4）距离纵联保护原理（两端测量阻抗的故障特征） 正常运行和外部故障时（K2）：两端的距离Ⅱ段测量阻抗一侧 为反方向，另一侧为正方向。 内部故障时（K1）：两端的距离Ⅱ段测量阻抗都在正方向。
功率方向（电流相位） 高频信号（50－400kHz） 通道：输电线路（相－相，相－地）
2. 构成
输电线路 阻波器 耦合电容器 连接滤波器 高频收发信机 接地开关
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电力线载波通道又称为高频通道