电力系统继电保护第1章绪论080312PPT课件
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天气过热，造成地下输电线路损伤。纽约市在赖克斯岛的监 狱群不得不启用自备发电机 ，受此次停电事故影响的用户人 数可能高达10万人。 某些地区停电时间长达一周。
20
国外03年发生的大停电事故－特大停电事故是现代社会的灾难
国家
美国
瑞典丹 麦 意大利
英国
马来西 亚
发生时间 事故名 称
事故后果
2003.8. 北 美 东 损失负荷61.8GW，停电8州1省5000万人，停电面积
电力系统概况
发电
输变电
配电
用电
设备分类：一次设备、二次设备。
5
1.1.1 正常工作状态
电力系统正常运行的约束条件 电力系统的运行条件一般可用3组方程式
描述，一组微分方程式用来描述系统元件及其 控制的动态规律，两组代数方程式则分别构成 电力系统正常运行的等式和不等式约束条件。
6
1.1.1 正常工作状态
第一章 绪 论
1
主要内容
1.1 电力系统的各种运行状态 1.2 继电保护的基本原理、构成和分类 1.3 对电力系统继电保护的基本要求 1.4 继电保护发展简史
2
1.1 电力系统的各种运行状态
3
电力系统概况
发电
输变电
配电
用电
特点：（1）电能不能大量存贮；（2）电磁过程快速； （3）与国民经济和人民的日常生活等密切相关4。
14
1.1.2 不正常工作状态及其危害
所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约 束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常 运行状态。 常见的不正常状态及其危害： 系统振荡：因系统受到扰动而失去功率平衡。 危害：系统振荡时，电流和电压周期性摆动，严重影
响系统的正常运行。
15
1.1.3 故障状态及其危害
2）降到47Hz～48Hz以下会引起频率崩溃； 3）使电压下降可能引发电压崩溃。
13
1.1.2 不正常工作状态及其危害
所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约 束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常 运行状态。 常见的不正常状态及其危害： 过电压：发电机突然甩负荷而产生； 危害：造成绝缘击穿导致短路。
14
部网
24000平方公里，最长停电29小时，损失300亿美元。
国家 俄罗斯 部分地区 美国 东北地区 加拿大 部分省 欧洲电网
美国纽约
发生时间
事故后果
2006. 10.28
圣彼得堡部分地区交通和电力供应中断，近百万居民遭受断 水之苦，核电站被迫停止运转。
2006. 10.28
肆虐的狂风将很多社区的树木和电线杆连根拔起，造成美国 东北部成千上万的居民生活断电。
2006. 10.28
故障次数 17
28
91
百分数 1.14% 1.88% 6.12%
1319
32
88.7% 2.16%
17
短路的后果
数值很大的短路电流通过短路点将燃起电弧，使 故障设备烧坏甚至烧毁；
短路电流通过故障设备和非故障设备时，产生热 和电动力的作用，致使其绝缘遭到损坏或使设备 缩短使用寿命；
电力系统中大部分地区的电压下降，使大量电能 用户的正常工作遭到破坏或产生废品；
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d (3)
a
b
c
d
(2) ab
d
(2) ca
a
b
d
(2) bc
c
d
(1) a
a
b
d
(1) b
c
d
(1) c
d
(2,0) ab
d
(2,0) ca
a
b
d
(2,0) bc
c
三相短路
Three phase
两相短路
Phase -to-phase
单相接地短路
Phase -to-ground
常见的十种短路类型
两相接地短路
8
1.1.1 正常工作状态
等式约束条件：
P G i P L j P S 0 Q G i Q L j Q S 0
负荷使用的有功功率和无功功率
9
1.1.1 正常工作状态
等式约束条件：
P G i P L j P S 0 Q G i Q L j Q S 0
电力系统中各种有功功率和无功功率损耗
常见的不正常状态及其危害： 过负荷：因负荷超过电气设备的额定值造成的电流
增大； 危害： 造成载流导体的熔断或加速绝缘材料的老
化和损坏从而导致故障。
12
1.1.2 不正常工作状态及其危害
所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约 束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常 运行状态。
常见的不正常状态及其危害： 频率降低：由于系统中出现有功功率缺额而引起的； 危害：1）影响产品质量；
微分方程式约束条件：
uu12ii12r1r2L1Ld2did1tdit2
dm
dt
dm
dt
双绕组单相变压器
u1u2i1r1i2r2L 1d d1 itL 2d d2it
7
1.1.1 正常工作状态
等式约束条件：
P G i P L j P S 0 Q G i Q L j Q S 0
发电机或其他电源设备发出的有功和无功功率
破坏电力系统并列运行的稳定性，而使事故扩大， 甚至造成整个电力系统瓦解。
18
事故
系统或其中的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， 甚至造成人员伤亡和电气设备的损坏。
一旦故障发生，要求在十分之几甚至百分之几秒内切 除故障设备。
运行人员
继电保护装置
19
2006年国外停电事故
每小时100千米的狂风过后，两省出现大面积停电，波及多伦 多、蒙特利尔和魁北克城等大中城市，共有约8万人受灾。
2006. 11.4
2006. 7.17
法国和德国人口最密集的地区以及比利时、意大利、西班牙、 奥地利的部分地区发生停电，其中包括法国首都巴黎部分地 区。大多数地区在半小时内恢复供电，最严重的地区停电达1 个半小时。
10
1.1.1 正常工作状态
不等式约束条件：
Sk Sk.max 用电设备的功率及其上限;
Ui.minUi Ui.max 母线电压及其上、下限；
Iij Iij.max
线路电流及其上限；
fminf fmax系统频率及其上、下限；
11
1.1.2 不正常工作状态及其危害
所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约 束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常 运行状态。
Phase -to-phaseto-ground
a
a
b
b
c
一相断开
c
两相断开
纵向不对称故障
复杂故障：在电力系 统的不同地点（两处 或两处以上）同时发 生不对称故障的情况
最常见且最危险的是各种类型的短路 16
2002年220kV电网输电线路故障统计表
故障类型 三相短路 两相短路 两相接地短路 单相接地短路 其他
20
国外03年发生的大停电事故－特大停电事故是现代社会的灾难
国家
美国
瑞典丹 麦 意大利
英国
马来西 亚
发生时间 事故名 称
事故后果
2003.8. 北 美 东 损失负荷61.8GW，停电8州1省5000万人，停电面积
电力系统概况
发电
输变电
配电
用电
设备分类：一次设备、二次设备。
5
1.1.1 正常工作状态
电力系统正常运行的约束条件 电力系统的运行条件一般可用3组方程式
描述，一组微分方程式用来描述系统元件及其 控制的动态规律，两组代数方程式则分别构成 电力系统正常运行的等式和不等式约束条件。
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1.1.1 正常工作状态
第一章 绪 论
1
主要内容
1.1 电力系统的各种运行状态 1.2 继电保护的基本原理、构成和分类 1.3 对电力系统继电保护的基本要求 1.4 继电保护发展简史
2
1.1 电力系统的各种运行状态
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电力系统概况
发电
输变电
配电
用电
特点：（1）电能不能大量存贮；（2）电磁过程快速； （3）与国民经济和人民的日常生活等密切相关4。
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1.1.2 不正常工作状态及其危害
所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约 束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常 运行状态。 常见的不正常状态及其危害： 系统振荡：因系统受到扰动而失去功率平衡。 危害：系统振荡时，电流和电压周期性摆动，严重影
响系统的正常运行。
15
1.1.3 故障状态及其危害
2）降到47Hz～48Hz以下会引起频率崩溃； 3）使电压下降可能引发电压崩溃。
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1.1.2 不正常工作状态及其危害
所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约 束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常 运行状态。 常见的不正常状态及其危害： 过电压：发电机突然甩负荷而产生； 危害：造成绝缘击穿导致短路。
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部网
24000平方公里，最长停电29小时，损失300亿美元。
国家 俄罗斯 部分地区 美国 东北地区 加拿大 部分省 欧洲电网
美国纽约
发生时间
事故后果
2006. 10.28
圣彼得堡部分地区交通和电力供应中断，近百万居民遭受断 水之苦，核电站被迫停止运转。
2006. 10.28
肆虐的狂风将很多社区的树木和电线杆连根拔起，造成美国 东北部成千上万的居民生活断电。
2006. 10.28
故障次数 17
28
91
百分数 1.14% 1.88% 6.12%
1319
32
88.7% 2.16%
17
短路的后果
数值很大的短路电流通过短路点将燃起电弧，使 故障设备烧坏甚至烧毁；
短路电流通过故障设备和非故障设备时，产生热 和电动力的作用，致使其绝缘遭到损坏或使设备 缩短使用寿命；
电力系统中大部分地区的电压下降，使大量电能 用户的正常工作遭到破坏或产生废品；
Leabharlann Baidu
d (3)
a
b
c
d
(2) ab
d
(2) ca
a
b
d
(2) bc
c
d
(1) a
a
b
d
(1) b
c
d
(1) c
d
(2,0) ab
d
(2,0) ca
a
b
d
(2,0) bc
c
三相短路
Three phase
两相短路
Phase -to-phase
单相接地短路
Phase -to-ground
常见的十种短路类型
两相接地短路
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1.1.1 正常工作状态
等式约束条件：
P G i P L j P S 0 Q G i Q L j Q S 0
负荷使用的有功功率和无功功率
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1.1.1 正常工作状态
等式约束条件：
P G i P L j P S 0 Q G i Q L j Q S 0
电力系统中各种有功功率和无功功率损耗
常见的不正常状态及其危害： 过负荷：因负荷超过电气设备的额定值造成的电流
增大； 危害： 造成载流导体的熔断或加速绝缘材料的老
化和损坏从而导致故障。
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1.1.2 不正常工作状态及其危害
所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约 束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常 运行状态。
常见的不正常状态及其危害： 频率降低：由于系统中出现有功功率缺额而引起的； 危害：1）影响产品质量；
微分方程式约束条件：
uu12ii12r1r2L1Ld2did1tdit2
dm
dt
dm
dt
双绕组单相变压器
u1u2i1r1i2r2L 1d d1 itL 2d d2it
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1.1.1 正常工作状态
等式约束条件：
P G i P L j P S 0 Q G i Q L j Q S 0
发电机或其他电源设备发出的有功和无功功率
破坏电力系统并列运行的稳定性，而使事故扩大， 甚至造成整个电力系统瓦解。
18
事故
系统或其中的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， 甚至造成人员伤亡和电气设备的损坏。
一旦故障发生，要求在十分之几甚至百分之几秒内切 除故障设备。
运行人员
继电保护装置
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2006年国外停电事故
每小时100千米的狂风过后，两省出现大面积停电，波及多伦 多、蒙特利尔和魁北克城等大中城市，共有约8万人受灾。
2006. 11.4
2006. 7.17
法国和德国人口最密集的地区以及比利时、意大利、西班牙、 奥地利的部分地区发生停电，其中包括法国首都巴黎部分地 区。大多数地区在半小时内恢复供电，最严重的地区停电达1 个半小时。
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1.1.1 正常工作状态
不等式约束条件：
Sk Sk.max 用电设备的功率及其上限;
Ui.minUi Ui.max 母线电压及其上、下限；
Iij Iij.max
线路电流及其上限；
fminf fmax系统频率及其上、下限；
11
1.1.2 不正常工作状态及其危害
所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约 束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常 运行状态。
Phase -to-phaseto-ground
a
a
b
b
c
一相断开
c
两相断开
纵向不对称故障
复杂故障：在电力系 统的不同地点（两处 或两处以上）同时发 生不对称故障的情况
最常见且最危险的是各种类型的短路 16
2002年220kV电网输电线路故障统计表
故障类型 三相短路 两相短路 两相接地短路 单相接地短路 其他