第8章 电力系统稳定分析与继电保护基础(第21-1讲) 清华大学 电力系统分析
电力系统继电保护教材
电力系统继电保护教材引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一。
继电保护作为电力系统的重要组成部分，对于保障电力系统的安全、可靠运行至关重要。
本教材将介绍电力系统继电保护的基本原理、常用设备和典型应用场景，旨在帮助读者理解和掌握继电保护的关键概念和技术。
第一章继电保护概述1.1 什么是继电保护继电保护是指在电力系统发生故障时，通过相应的继电器装置来检测故障信号并采取相应的保护措施，以防止故障进一步扩大导致系统崩溃或设备损坏。
1.2 继电保护的作用继电保护的主要作用是保障电力系统的设备和人员安全，防止故障扩大和事故发生。
通过快速检测和隔离故障，继电保护可以降低故障对电力系统的影响，并保证电力系统的可靠运行。
1.3 继电保护的基本原理继电保护的基本原理是基于故障电流的检测和判断。
当电力系统发生故障时，故障电流会引发继电器装置的动作，从而启动相应的保护动作。
第二章继电保护设备2.1 继电保护装置的分类继电保护装置根据其功能和作用可分为过电流保护、距离保护、差动保护、方向保护等多种类型。
本章将详细介绍不同类型的继电保护装置的工作原理和应用场景。
2.2 继电保护装置的组成部分继电保护装置一般由接口电路、判断电路和输出电路组成。
接口电路用于接收故障信号，判断电路用于根据故障信号判断故障类型和位置，输出电路用于发出保护动作指令。
本节将详细介绍继电保护装置的组成部分及其功能。
第三章继电保护应用场景3.1 高压线路继电保护高压线路是电力系统中最重要的组成部分之一，对其进行可靠的继电保护至关重要。
本节将介绍高压线路继电保护的基本原理、常用装置和应用技术。
3.2 变电站继电保护变电站是电力系统中起重要作用的节点，需要进行全面而可靠的继电保护。
本节将介绍变电站继电保护的特点、技术要求以及常见的继电保护装置。
3.3 发电机保护发电机是电力系统的核心设备之一，对其进行有效的保护至关重要。
本节将介绍发电机保护的原理、装置和常见问题。
北京市考研电气工程复习资料电力系统分析与稳定性研究方法
北京市考研电气工程复习资料电力系统分析与稳定性研究方法北京市考研电气工程复习资料：电力系统分析与稳定性研究方法一、引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，其稳定性对于保障电力供应的可靠性至关重要。
为了全面了解电力系统的分析与稳定性研究方法，本文将从理论基础、分析方法和稳定性研究等方面进行探讨。
二、理论基础1. 电力系统概述电力系统是由发电厂、变电站、输电线路和配电网等组成的能量传输与分配系统。
它不仅需要满足电能的供应需求，还要保持系统的稳定运行。
2. 电力系统分析的基本原理电力系统分析的基本原理包括节点电压平衡方程、功率平衡方程和潮流计算等。
通过对电力系统进行分析，可以了解系统中电压、电流、功率等关键参数的变化规律，为系统的优化调控提供依据。
3. 电力系统稳定性的定义和分类电力系统的稳定性指系统在扰动或故障情况下保持稳定运行的能力。
根据扰动的时间尺度和稳定性的破坏程度，电力系统稳定性可分为动态稳定性和静态稳定性两类。
三、分析方法1. 潮流计算潮流计算是电力系统中一种重要的分析方法，它通过求解节点电压和功率等参量的值，揭示系统中的电能传输情况。
通过分析潮流计算结果，可以评估系统的稳定性，并指导电力调度和输电线路的规划。
2. 短路计算短路计算是为了评估系统的过电流保护和设备的额定负荷能力而进行的分析方法。
它通过计算电网中发生短路故障时的电流和电压等参数，确定故障电流的大小和相应的保护措施。
3. 功率系统稳定性分析功率系统稳定性分析是指通过数学模型和仿真方法，研究电力系统在各种扰动和故障条件下的稳定性问题。
包括小扰动稳定性分析和大扰动稳定性分析两个方面，旨在提高系统的可靠性和抗扰能力。
四、稳定性研究方法1. 直流稳定性研究直流稳定性研究主要是研究直流输电系统中的稳定性问题。
通过建立直流电压稳定控制模型，分析直流电压的变化规律，优化控制策略，提高直流输电系统的稳定性。
2. 暂态稳定性研究暂态稳定性研究主要是研究电力系统在大扰动条件下的稳定性问题。
(完整word)电力系统分析.(第三版)知识总结,推荐文档
电力系统分析第一章电力系统稳态分析1.电力系统：通常将生产、变换、输送、分配电能的设备（发电机、变压器、输配电力线路等），使用电能的设备（电动机、电炉等），以及测量、继电保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体。
2.电力网络：电力系统中，各种电压等级的输配电力线路及升降变压器所组成的部分。
3.动力系统：电力系统又加上动力设备（汽轮机、水轮机、锅炉）。
4.电能生产、输送、分配和使用特点：①电能与国民经济各个部门、国防和日常生活之间的关系都很密切；②电能不能大量储存；③电力系统中的暂态过程十分迅速；④对电能质量的要求比较严格。
电能质量主要指频率、供电电能偏移和电压波形。
5.对电力系统运行的基本要求：①保证系统运行的安全可靠性；②保证良好的电能质量；③保证系统运行的经济性。
6.电力系统的总负荷：是指系统中千万个用电设备消耗功率的总和。
根据负荷对供电可靠性的要求，电用负荷：一级负荷：①中断供电将造成人身伤亡时；②中断供电将在政治、经济上造成重大损失时；③中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。
一级负荷为重要负荷，必须有两个或两个以上的独立电源供电。
一级负荷不允许停电。
二级负荷：①中断供电将在政治、经济上造成较大损失时；②中断供电将影响重要用电单位的正常工作。
二级负荷为较重要负荷，可由两个独立电源或一回专用线路供电。
二级负荷允许短时停电。
三级负荷：不属于一级和二级负荷者应为三级负荷，三级负荷无特殊要求。
一般采用一个电源供电。
7.电力系统负荷曲线：是指某一段时间内负荷随时间变化的规律的曲线。
8.常用的负荷曲线：①有功功率日负荷曲线和无功功率日负荷曲线：是指系统有功功率或无功功率负荷在一天24小时内的变化规律；②有功功率年最大负荷曲线：是指在一年内每个月最大有功功率负荷变化的曲线；③年持续负荷曲线：是由一年中系统负荷按其数值大小及其持续的时间顺序由大到小排列而成。
9.最大负荷利用小时数：如果负荷始终等于最大负荷Pmax，则经过Tmax小时所消耗的电能恰好等于全年电量W。
继电保护基础知识
a）闭锁信号传输通道及优、缺陷点
传送闭锁信号的通道大多数为专用载波通道，只要本端保护元件 不动作，在保护启动或通道试验时发闭锁信号。线路两侧通道中收发 信频率一样的，在本线路一侧发出闭锁信号时，线路两侧都能收到闭 锁信号。
优点：发生区内故障时，如果同时通道损坏（比如发生三相接地故障 时），闭锁式纵联保护不会因为通道中断而导致拒动。 缺点：发生正方向区外故障时，通道没有正确传输信号，纵联保护可 能误动。
2）继电保护的四性：速动性、选择性、灵敏性、可靠性
选择性：指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保 护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故 障。为保证对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元 件（如启动与跳闸元件或闭锁与动作元件）的选择性，其灵敏系数及动作时间， 在一般情况下应相互配合。带方向的保护，其方向元件也是为了保证保护的选择 性 ；
5 5
2
3
7
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4
GFX GSX 8
8 GSX GFX
“相-地”制高频通道示意图
连接滤波器
连接滤波器是一个可调节的空 心变压器。在其连接至高频电缆一 侧的线圈中串接有电容器。 连接滤波器与结合电容器共同 1 2 组成带通滤波器，使所需频带的高 3 频电流能够通过。
4
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5
5
GFX GSX 8
E A
jX
U
与无穷大系统电压 U 的夹角 功角δ：发电机电动势 E A
2）电力系统稳定分类
静态稳定
电力系统受到微小的扰动（如负荷和电压较 小的变化）后，能自动地恢复到原来运行状态的 能力。 电力系统受到大干扰后，各同步电机保持同 步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定运行方式 的能力。 电力系统受到小的或大的干扰后，在自 动调节和控制装置的作用下，保持长过程的 运行稳定性的能力。
电力系统稳定考研专业课资料
电力系统稳定考研专业课资料电力系统稳定是电力系统工程中的重要领域，也是电力系统稳定控制的核心内容。
在考研专业课中，电力系统稳定也是一个热门的考点。
下面将为大家介绍一些电力系统稳定的相关资料。
一、电力系统稳定概述电力系统稳定是指电力系统在受到外部扰动或内部故障的情况下，仍能保持正常运行的能力。
电力系统的稳定性包括功角稳定、电压稳定和频率稳定。
其中，功角稳定是指系统中各发电机的相对相位差能够在合理范围内保持稳定；电压稳定是指系统中各节点的电压能够保持稳定；频率稳定是指系统的电网频率能够保持稳定。
二、电力系统稳定分析方法1. 直接分析法：通过分析系统的状态方程，直接求解得到系统的稳定性。
这种方法适用于简单的线性稳定问题，但对于非线性系统则不适用。
2. 线性化分析法：将非线性系统在稳态附近进行线性化处理，得到线性系统的状态方程，进而进行稳定性分析。
这种方法适用于一般情况下的稳定性分析。
3. 数值解法：通过离散化系统的状态方程，利用计算机求解得到系统的稳定性。
这种方法适用于复杂系统的稳定性分析，可以获得较精确的结果。
三、电力系统稳定控制1. 主动稳定控制：通过调节发电机的励磁、机械功率输入或变压器的变比等控制手段，主动地调整系统的参数以提高系统的稳定性。
2. 被动稳定控制：通过增加系统的阻尼和抑制控制等装置，被动地消除系统的振荡和干扰，提高系统的稳定性。
四、电力系统稳定的影响因素1. 外部扰动：包括负荷的突变、短路故障、发电机的停运等外部因素对电力系统的影响。
2. 内部因素：包括发电机的励磁特性、负荷特性、线路和变压器的参数等对电力系统的影响。
五、电力系统稳定的应用领域1. 电力系统规划与设计：通过对电力系统的稳定性进行分析，确定合适的参数和控制策略，保证电力系统的正常运行和扩展。
2. 电力系统运行与控制：通过对电力系统的稳定性进行监测和评估，采取相应的控制措施，保证电力系统的稳定性。
3. 电力系统故障分析与处理：通过对电力系统故障的稳定性分析，找出故障原因，并采取相应的处理措施，恢复系统的稳定性。
电力系统继电保护原理全套课程通用课件
继电保护的基本概念
继电保护
当电力系统中的元件或系统本身发生异常情况或故障时，能自动、迅速、有选 择地将故障元件从系统中切除，保证无故障部分继续运行，将事故限制在最小 范围的一种自动化措施。
继电保护装置
实现继电保护功能的设备或装置，用于快速、正确地隔离故障设备或线路，保 障电力系统的安全稳定运行。
异常运行状态
包括过负荷、过电压、欠电压等， 会对电力系统的稳定运行造成威胁 。
电流、电压、功率等基本物理量
01
02
03
电流
表示电荷在导体中流动的 量，是继电保护中的重要 物理量之一。
电压
表示电场中电位差的大小 ，是电力系统中能量传输 和转化的基础。
功率
表示单位时间内转换、消 耗或传输的能量，是衡量 电力系统运行效率的重要 指标。
差动保护
总结词
差动保护是通过比较线路两侧的电流大 小和相位，判断是否发生故障的保护方 式。
VS
详细描述
差动保护利用电流互感器检测线路两侧的 电流值，通过比较两侧电流的大小和相位 来判断是否发生故障。当检测到两侧电流 大小和相位不一致时，保护装置动作，切 断故障线路。差动保护具有较高的灵敏度 和可靠性，适用于变压器、发电机等重要 设备的保护。
率。
电力系统继电保护的基本元件
互感器
用于将高电压和大电流转换为低电压 和小电流，以便于测量和保护装置的 采集。
断路器
继电器
用于实现继电保护功能，能够根据输 入的物理量（如电流、电压等）判断 电力系统的运行状态，并采取相应的 动作（如跳闸、报警等）。
用于控制电力系统的正常运行和故障 切除，是继电保护装置的重要组成元 件之一。
电力系统继电保护原理培训教材
电力系统继电保护原理培训教材1. 简介电力系统继电保护是电力系统中保障设备平安运行和电能供给的重要组成局部。
本教材旨在为电力系统继电保护原理的学习提供指导和帮助，涵盖了根本原理、主要设备以及常见故障处理等内容。
2. 根本原理2.1 电力系统继电保护的定义电力系统继电保护是指在电路故障发生时，通过电力保护装置对故障点进行保护和解除，以保证电力系统设备的平安和电能的正常供给。
2.2 继电保护的分类根据保护功能的不同，继电保护可分为过流保护、差动保护、接地保护、跳闸保护等。
2.3 继电保护装置的组成继电保护装置主要由电流互感器、电压互感器、测量元件、比拟元件、判别元件和输出元件等局部组成。
3. 主要设备3.1 电流互感器电流互感器是一种用于测量电路中电流的装置，常见的有电流互感器、闭口电流互感器和分合闸电流互感器等。
3.2 电压互感器电压互感器用于测量电路中的电压值，常见的有单相电压互感器和三相电压互感器。
3.3 测量元件测量元件是继电保护装置中用于测量电路参数的元件，包括电流测量元件和电压测量元件。
3.4 比拟元件比拟元件用于对测量值与设定值进行比拟，当测量值超过设定值时，产生警告或触发保护动作。
3.5 判别元件判别元件用于对故障的类型进行识别和判断，以便采取相应的保护动作。
3.6 输出元件输出元件用于实现保护动作，常见的包括继电器、触发器等。
4. 常见故障处理4.1 过流保护的处理过流保护是电力系统中最常见的保护方式，对于过流保护的实际应用，需要根据具体情况进行参数设置和故障处理。
4.2 差动保护的处理差动保护主要用于对电力系统中的发电机、变压器等设备进行保护。
在实际应用中，需要注意差动保护的选择和参数设置。
4.3 接地保护的处理接地保护是对电力系统中接地故障进行保护的重要手段，常见的接地故障有接地短路和接地过电流等。
4.4 跳闸保护的处理跳闸保护是电力系统中发生故障时进行的紧急措施，跳闸保护设备主要包括断路器和隔离开关等。
电力系统继电保护讲义
电力系统继电保护讲义1. 引言电力系统的继电保护是保障电力系统安全、稳定运行的重要组成部分。
在电力系统中，继电保护设备通过监测电力系统中的异常情况并采取相应的保护动作来实现对系统的保护。
本讲义将介绍电力系统继电保护的基本原理、常用设备和工作原理。
2. 继电保护基本原理继电保护的基本原理是通过检测电力系统中的异常电流、电压等参数，并与保护设置的阈值进行比较，当参数超过阈值时触发保护动作。
继电保护通过可靠的电气连接和灵敏的保护设备来实现对电力系统的保护。
3.1. 电流继电器电流继电器是一种常用的保护设备，用于检测电力系统中的电流异常情况。
电流继电器通过电流互感器将电流信号转换为电压信号，然后通过电路进行处理并与保护设定值进行比较，当电流超过设定值时触发保护动作。
3.2. 电压继电器电压继电器用于检测电力系统中的电压异常情况。
电压继电器通过电压互感器将电压信号转换为电压信号，然后通过电路进行处理并与保护设定值进行比较，当电压超过设定值时触发保护动作。
频率继电器用于检测电力系统中的频率异常情况。
频率继电器通过频率传感器将频率信号转换为电压信号，然后通过电路进行处理并与保护设定值进行比较，当频率超过设定值时触发保护动作。
3.4. 相位继电器相位继电器用于检测电力系统中的相位异常情况。
相位继电器通过相位传感器将相位信号转换为电压信号，然后通过电路进行处理并与保护设定值进行比较，当相位超过设定值时触发保护动作。
3.5. 故障录波器故障录波器用于记录电力系统中的故障事件，方便后续的故障分析和处理。
故障录波器通过记录电力系统中的电流、电压等参数，并存储为波形数据，可以提供给保护工程师进行分析。
4. 继电保护工作原理继电保护工作原理是继电保护设备按照一定的逻辑关系进行工作。
继电保护设备将电力系统中的参数信号与设定值进行比较，并根据逻辑关系判断是否触发保护动作。
继电保护设备通常采用可编程逻辑控制器（PLC）或微处理器来实现逻辑运算和保护动作。
华北电力大学电力系统继电保护课程课程
A'电力系统继电保护原理课程教案目录电网的电流保护和方向性电流保护 电网的距离保护 输电线纵联保护自动重合闸电力变压器的继电保护 发电机的继电保护 母线的继电保护第一章绪论、电力系统继电保护的作用1. 继电保护包括继电保护技术和继电保护装置。
*继电保护技术是一个完整的体系，它主要包括电力系统故障分析、 各种继电保护原理及实现方法、继电保护的设计、继电保护运行及维护等技术。
*继电保护装置是完成继电保护功能的核心。
P1继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态， 并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
2. 电力系统的故障和不正常运行状态：（三相交流系统）*故障：各种短路（d ⑶、d （2）、d ⑴、d （1-1）））和断线（单相、两相），其中最常见且最危险的是各 种类型的短路。
其后果：1•电流I 增加 危害故障设备和非故障设备； 2 •电压U 降低或增加 影响用户的正常工作；3 .破坏系统稳定性，使事故进一步扩大（系统振荡，电压崩溃）4.发生不对称故障时，出现12,使旋转电机产生附加发热；发生接地故障时出现 I o ,—对相邻通讯系统造成干扰 *不正常运行状态：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。
如：过负荷、过电压、 频率降低、系统振荡等。
3. 继电保护的作用：（1） 当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故 障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障设备迅速恢复正常运行；（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（例如有无经常值班人员）而动作于发出信号、减负荷或跳闸 。
第一早 绪论第三章第四章 第五早 第六章第七章第八章A'二、继电保护的基本原理、构成与分类：1.基本原理：为区分系统正常运行状态与故障或不正常运行状态一一必须找出两种情况下的区别。
①I增加故障点与电源间一＞过电流保护②U降低母线电压—＞低电压保护Uarg |③相位变化，变化；正常：为负何的功率因数角般为0-30左右短路：为输电线路的阻抗角一般为60°〜85 —＞方向保护.U④测量阻抗降低，Z= 1模值减少增加—＞阻抗保护⑤双侧电源线路外部故障：1入1出内部故障：1入1电流差动保护。
电力系统分析基础(第八章).pptx
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3) 解释
加速面积abcdk 大与
减速面积dgfe 时
是暂态稳定的
最大故障切除角 δc<δmax<δh 是暂态稳定的
2、等面积定则
C
0
(P0
PI Im ax
sin
)d
P(h
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PII Im ax
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0
P PP P P cos clim
0( C
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cos IIImax
第一章 电力系统的基本概念
1、电力系统的概念和组成—电力网、电力系统、动力系统及之间关 系2、电力系统为什么要互联运行—经济、可靠、互补、备用
5、提高静态稳定的措施
1) 采用自动励磁调节装置
采用分裂导线
2) 减少元件的电抗
采用串联电容器 提高线路的额定电压等级 增加回路数
3) 改善电网结构和采用中间补偿设备
四、简单电力系统的暂态稳定 1、分析
1) 假设
a) PT不变（因为1秒左右原动机调速器还不能有明显变 化）
b) 对不对称短路，不计零序及负序电流对转子的影响
)
P*
P0
Pmax sin (
0
)
TJ
d2 d t2
P0
Pmax sin (
0)
d PE
d
1 2!
d2 PE d 2
2
d PE
d
TJ
d2 d t2
d PE
d
0
TJ (P2 Seq) 0
P1
S eq TJ
两个根：
P2
Seq TJ
C ep1t 1
电力系统稳定问题的概念、分类及分析方法闵勇
Power system stability may be broadly defined as that property of a power system that enables it to remain in a state of operating equilibrium under normal operating conditions and to regain an acceptable state of equilibrium after being subjected to a disturbance
2020/5/26 27
电压稳定（续）
➢大部分电压失稳现象表现为电压的持续 下降，但电压上升的失稳情况也是存在 的并发生过
❖电压变化引起发电机和负荷节点处调压设 备的动作
❖转速变化将引起调速系统的动作
❖电压和频率的变化引起负荷功率的变化
➢在扰动下保护单一元件的设备可能引起 系统结构的弱化，降低系统的稳定性
清华大学电机系 闵勇
2020/5/26 11
讨论4
➢ 系统稳定：达到新的平衡状态且系统的整体性 不被破坏，即几乎所有发电机和负荷都通过一 个临近的输电网保持互联
—— IEEE/CIGRE Joint Task Force on Stability Terms
and Definitions，2004
清华大学电机系 闵勇
2020/5/26 8
讨论1
➢CIGRE定义主要针对的是作为一个整体 的互联电力系统
❖本定义不适合下列情况：
某些情况下当系统能够保持稳定时远方发电机 组可能会失去同步
➢ 前述简单的稳定性定义不能采取通用的简单方 法进行分析，需要根据具体的失稳现象采用适 当的描述方式突出重点问题
继电保护复习提纲(清华大学)
复习提纲第一章绪论1．电力系统继电保护的作用2．对继电保护的基本要求（四个基本技术性要求）第二章相间短路的电流电压保护和方向性电流保护第一节单侧电源电网相间短路的电流电压保护1．单侧电源电网相间短路电流保护的整定计算一、二、三段电流保护动作值整定计算方法一、二、三段电流保护动作时间整定计算特别注意：阶梯时间特性2．基本概念：不同接线方式性能比较第二节多侧电源电网相间短路的方向性电流保护1．功率方向继电器（GJ）的工作原理2．使用功率方向继电器的目的：保证选择性一、二段电流保护：动作值不能保证选择性时需使用功率方向继电器三段电流保护：动作时间不能保证选择性时需使用功率方向继电器特别注意：三段电流保护设置功率方向继电器的选择条件第三章接地短路的零序电流保护和方向性零序电流保护1．三段式零序电流保护的动作值整定原则2．基本概念：灵敏零序一段电流与不灵敏零序一段电流3．零序电流保护的主要特点第四章电网的距离保护第一节距离保护的基本概念1．距离保护的作用原理2．距离保护的主要组成元件第二节单相阻抗继电器的构成原理1．阻抗继电器的动作方程2．阻抗继电器的动作特性3．阻抗继电器的交流接线（只要求全阻抗、方向阻抗与偏移阻抗）第三节系统振荡对单相阻抗继电器的影响1．系统振荡对单相阻抗继电器的影响2．振荡闭锁装置的基本原理（要点：系统振荡与故障的主要区别）第五节距离保护的整定计算1．一、二、三段距离保护动作值整定计算方法2．一、二、三段距离保护动作时间整定计算3．分支系数的影响：二段保护整定：保护整定时取可能的最小分支系数，对应实际保护范围最大的情况，以保证其选择性（不延伸进入下条线路II段保护范围）三段保护灵敏度校验：取可能的最大分支系数，对应实际保护范围最小的最不利情况4．*方向阻抗三段距离保护动作值整定（提高灵敏度措施）第五章差动保护第一节差动保护的基本原理1．差动保护的构成原理2．差动保护的不平衡电流第四节变压器差动保护1．变压器纵差保护的暂态不平衡电流：不平衡电流对策2．变压器纵差保护的稳态不平衡电流：LH励磁特性；带负荷调压；变压器各侧一次电流幅值\相位不等（幅值补偿/相位校正)第六章高频(载波)保护第一节高频保护的基本概念1．高频通道工作方式2．高频信号作用方式第二节高频闭锁方向保护1．高频闭锁方向保护的工作原理（动作过程说明）2．高频闭锁方向保护的原理框图3．高频闭锁方向保护的主要组成元件与作用4．高频闭锁方向的功率方向元件第三节高频闭锁距离保护1．高频闭锁距离保护的工作原理（动作过程说明）2．高频闭锁距离保护的原理框图第四节相差高频保护相差高频保护的工作原理第七章自动置合闸(ZCH)1．自动重合闸的作用2．对ZCH装置的基本要求3．具有同步检定和无压检定的重合闸：工作过程说明/同步检定条件4．单自动重合闸的特点：潜供电流的影响第九章微机保护概论1．微机保护的硬件：前置低通滤波/采样定理2．微机保护的算法：(1) 为什么采样值和导数算法在原理上就存在计算误差？(2) R-L模型算法的主要优点？(3)简单滤波器的主要特点？(4)微型机保护的软件程序模块结构及其作用？（初始化及自检循环程序、采样中断程序和故障处理程序）。
电力系统稳定性分析PPT课件
根据等面积定则就可 以确定系统暂态稳定 的临界条件（或称极 限条件）。
加速面积=最大减速面积
极限切除角
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最大可能的减速面积 大于加速面积是保持 暂态稳定的必要条件。
例9-3
• 一简单电力系统如图，并知其线路的零序 等值电抗是正序电抗的4倍，设在输电线 路的某一回路的始端发生两相接地短路， 为 保 持C电lim 力 系 统 暂 态 稳 定 ， 试 计 算 其 极 限 切除角
第38页/共47页
9.4.2 改善电力系统元件的特性和参数
• 4.输电线路 • 1）提高输电线路的电压 • 2）采用分裂导线 • 3）采用串联电容补偿
第39页/共47页
9.4.2 改善电力系统元件的特性和参数
• 5.开关等附加设备 • 1）输电线路设置开关站 • 2）发电机采用电气制动
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KP
Pmax - P0 P0
100%
1 .2 4 6-1 1 0 0 % 1
24.6%
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9.2.3 励磁调节对静态稳定性的影响
1.无调节励磁时发电机机端电压的变化
UE GG
-
U U
jIXjIX-XG
X - XG
X
发电机端电压的端点位于电 压降 jIX上，位置按阻抗的 比值确定。因为EG是常数，
器，如果故障消失则重合闸成功。如果故障没有消失，就再次断开。
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9.4.3 改善电力系统运行条件和参数
所的以方随 向着 转动E G，向U G功也角随着增转大动，
且其模（数值）UG变小。
第17页/共47页
9.2.3 励磁调节对静态稳定性的影响
2.自动励磁调节对功率特性的影响
清华大学电力系统分析课件孙宏斌
线路电压与容量、距离的关系
输电
电压等级(kV)
750 500
输送容量 (MVA)
2000~2500
1000~1500
输送距离(km)
500以上（跨大区） 150~850（跨省）
220
100~500 100~300（跨地区）
高中压 配电
110(部分输电) 35 10
10~50 2~10 0.2~2
50~100（跨县市） 20~50（县市内）
特点 密切性 短促性 同时性
要求
可靠性高（第1、 2、3级负荷）
质量高(频率、电 压、波形)
经济性好，公司经 济效益
2021/3/20
电力系统与心血管系统
心血管 系统 动画
2021/3/20
七、现代互联电力系统
联路线，交换功率，提高可靠性，系统
规模越来越大 Tielines
联络线
2021/3/20
国外典型火电厂
日本 横滨 火电厂
2021/3/20
德国 火电厂1
德国 火电厂2
汽轮机-发电机
汽轮机 发电机 外观1
汽轮机 发电机 外观2
汽轮机 发电机 外观3
2021/3/20
600MW 汽轮机
安装
600MW 发电机 穿转子
火力发电存在哪些问题？
安全问题：采矿和运输中的安全性灾难。 社会代价：采矿和运输的基础设施等 环境问题：酸雨、温室效应、可吸入颗粒
有备用
(f)
7
闭式接线（多个方向获得电能）
环式（单电源）
闭式（多电源）
两端供电式
输电网运行时
8 2021/3/20
一些实际电力网
英国电网
电力系统继电保护详解
电力系统继电保护详解一、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。
电力系统继电保护原理全套课件
电力系统继电保护原理全套课件一、概述电力系统是国民经济的基础产业，电力系统的可靠性、安全性和经济性是保障国家政治和经济安全的重要因素。
因此，在电力系统中，继电保护是一项至关重要的技术措施。
本套课件旨在详细介绍电力系统继电保护的原理、分类、选型和应用等方面的知识，对电力系统从业人员具有较为重要的参考价值。
二、继电保护的基本概念1.继电保护的定义继电保护是指利用继电器和其他电气或电子设备对电力系统中的故障进行检测、判断和控制的技术手段。
它能够及时切断电路故障，防止电力系统故障蔓延，从而保护电力系统的安全稳定运行。
2.故障的分类电力系统中的故障主要包括三种类型：•短路故障：是指电力设备直接短路，从而导致电路的电流大幅度增加，电压降低甚至归零的故障；•地故障：是指电力设备发生与地之间的短路故障，从而电流通过地线回路形成，导致电路电压降低的故障；•开路故障：是指电力设备出现断路，导致设备无法正常工作的故障。
3.继电保护的原理继电保护的原理是利用电力系统中的故障造成的电流、电压、功率等特征参数的变化，通过继电器进行检测、判断，从而产生控制信号，切断故障电路。
通常情况下，继电保护系统主要包括检测、判断、控制等三个模块。
其中，检测模块利用电流、电压等物理量对故障进行检测；判断模块将检测所得的信号与阈值进行比较，判断是否存在故障；控制模块则负责发送控制信号，切断故障电路。
三、继电保护的分类1.电流保护电流保护是指通过对电流进行检测，从而保护电路不受损坏的一种保护方式。
通常情况下，电流保护可分为过流保护、欠流保护、差动保护等多种类型。
2.电压保护电压保护是通过对电压进行检测，从而保护电路不受过压或欠压等异常状态的影响的保护方式。
通常情况下，电压保护可分为过压保护、欠压保护等多种类型。
3.频率保护频率保护是通过对电力系统的频率进行检测，从而保护电路不受频率异常变化的影响的保护方式。
通常情况下，频率保护可分为超频保护、欠频保护等多种类型。
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Idz•J＝ Ifh•J 过量继电器： 0.85≤ Kfh <1
IJ
第一段电流保护— 电流速断保护
满足选择性前提下，保护动作越快越好（速动性） 电流速断保护－仅反应电流增大而瞬时动作。
满足快速性
理想电流速断保护是？
满足选择性
理想快速保护： ｄ４短路－４号继电器快速动作，４号断路器切除故 障，保证Ｈ－４供电； ｄ３短路－３号继电器快速动作，３号断路器切除故 障，保证负荷Ｈ－３与Ｈ－４供电；４号继电器及断路 器不应该动作，否则Ｈ－３会被切除，不符合选择 性的要求。 这种理想的快速保护能实现吗？
ＩＩ段保护的灵敏系数 ４＃的ＩＩ段保护能否保护线路全长，用ＩＩ段灵 敏度系数衡量即： I d min ′′ = '' ≥ 1.3 ~ 1.5 K lm I dz•4 Ｉｄｍｉｎ为本线末端母线Ｂ两相短路的最小短路电流
′′ ≥ 1.3 ~ 1.5 为合格，即能保护线路全长！ K lm
′′ 不合格，减小 I dz K lm ′′ ，延时∆t ↑（即与 下一级ＩＩ段配合），以提高灵敏度。
电力系统保护
Power System Protection
第21讲
问题
1、电力系统短路有什么危害？ 2、什么是电力系统保护与保护的类型？ 3、对电力系统保护有什么要求？ 4、什么是单电源系统的电流速断保护？ 5、单电源系统的第二段电流保护的任务是 什么？如何与速断保护配合？ 6、单电源系统的第三段电流保护的任务是 什么？
保护４的ＩＩ段的整定原则： 下一线路保护３的Ｉ段电流保护区末端短路时不动作！ ＩＩ段保护的范围 延伸到了保护３的保护区
ＩＩ段保护的范围 延伸到了保护３的保护区 ｄ３ 短路时，４的ＩＩ段保护与３的Ｉ段保护将同时动作， 如何避免？ 避免的方法： ′′ ４的ＩＩ段保护的动作时间 t 4
比３的Ｉ段保护动作晚一个时间级差∆ｔ
满足选择性的电流速断保护的整定原则
′ • 4 ，必须整定得大于d3点可 对保护４，动作电流 I dz
能出现的最大短路电流 IdBmax，即：
I
' dz •4
> I dB max
为保证可靠性，取：
I
' dz • 4
= K I dB max
' K
′ = 1.2 ~ 1.3 可靠系数： K K
I
' dz • 4
要装设新的保护－第二段电流保护 限时电流速断保护，功能： １、切除速断保护范围以外的故障； ２、作为速断保护的后备保护 要求： １、任何情况下，保护线路全长； ２、具有足够的灵敏度； ３、具有最小的动作时限－限时电流速断保护
工作原理与整定的基本原则
保护４的Ｉ段保护范围
保护３的Ｉ段保护区末端
′ •3 短路电流 I dz 整定４的ＩＩ段保护为： ′′ •4 = K K ′′ I dz ′ •3 其中 K ′ ′ I dz K = 1.1 ~ 1.2
∆ｔ ＝ ０．３－０．６ 秒，一般取∆ｔ ＝ ０．５秒
４的ＩＩ保护动作延时后： ｄ３ 短路，３的Ｉ段先动作，切除故障，线路电流 ↓， ４的ＩＩ段保护就不会动作了；
ｄ４ 短路，４的Ｉ段不动，４的ＩＩ段∆ｔ后动作，切除故障。 保护满足选择性的要求！
信号分析中－准确的谐波，信号时间需足够长； 生活中－准确的判断，足够长的时间； 导弹防御系统－准确地拦截，足够的时间； 耗子乱踩键盘－“ 给足够的时间，我将写出所有精美 的文章 ” ； 保护中为选择性好，即准确判断故障，需要更长的 判断时间如限时电流速断保护。 “ 测不准原理 ”
很大，故障d1、d3时，∆ I很小
电流差动保护：根据区内故障后电流差很大，而
区外故障电流差基本为零的特征构成的；
零序电流保护：根据故障后零序电流很大的特征构
成的； 对故障分析的深入及分析手段（微机）的大大提高， 新的保护原理层出不穷
继电保护装置的构成原理
输入 信号 测量 部分 定值调整 现大部分已经数字化、微机化！ 逻辑 部分 执行 部分
如保护３速断灵敏度 I d 3 min ′3= ' K lm ′ ≥ 2.0 速断保护规定必须有 K lm I dz 3
电流速断保护的接线方式
继电器动作触点类型：
过流保护动作过程：
电流继电 器动作 中间继电 器起动
信号继 电器
发信号
跳闸线圈 ＴＱ接通 断路器 跳闸
断路器 跳闸线圈 信号继电器
电流速断保护的接线 中间继电器
实际中：
有时宁愿拒动而不误动－保证供电，设备承受力大； 有时宁愿误动而不拒动－设备承受力小，负荷不重要。
d1短路可断开１、２、３、４，切除隔离故障； 为保证最大限度供电，应断开几？。 燕山石化１１０千伏线路保护选择性出现错误，导致 停电的事故。
数字微机保护－故障的判断速度（＜＜０．０２秒） 最快的断路器－６０毫秒 故障切除最快时间－６０毫秒。 最新的进展：电力电子开关速度几十微秒 正在研究几百微秒的快速保护； 短路电流限制器研制； 超导开关有良好的特性－电流大则失超，限流
传统的保护：山脚下的救护车
控制型保护：山顶上加护栏，山脚下有救护车
３、对电力系统保护的基本要求
作用于跳闸的继电保护，技术上有四大要求： • 可靠性 • 选择性 • 快速性 • 灵敏性
保护装置拒动，造成故障后设备损坏、烧毁等等。 保护装置误动，影响正常供电和设备的正常工作。
最高要求：不拒动也不误动！
电流速断保护的优缺点
优点：简单可靠动作迅速，应用广泛 缺点：受运行方式影响，在某些运行方式下， 可能无保护范围。 增大保护区的改进措施： 短路后节点电压
１、利用残压，减小起动电流的整定值； ２、利用残压闭锁超过起动电流整定值的 区外短路引起的动作。
第二段电流保护－限时电流速断保护
电流速断保护 盲区 线路末端部分区域
电流继电器及继电特性 电流继电器（符号ＬＪ）：反应电气量变化、电流增
大的测量元件。机电型、整流型、晶体管型、微机型 主要功能：判断故障是否发生 ＬＪ的两个重要参数： 动作电流Idz•J： IJ ≥Idz•J ，继电器 动作，常开的触点→闭合（或常闭 的触点 →打开） 返回电流Ifh•J： IJ ≤ Ifh•J ，继电器回 复到原来的状态。 ＩＪ 常开触点
第三段电流保护－定时限过电流保护
保护可靠性要求：最恶劣情况可靠切除故障 最恶劣的情况：断路器拒动（如机械故障）或 第一、二段保护拒动。如３＃保护Ｉ、ＩＩ段拒动。 解决办法：４＃装设第三段保护 保护范围：Ｌ－４首端到Ｌ－３末端 功能：４＃Ｉ、ＩＩ段的近后备，３＃的远后备
作业
１、如图所示单电源供电系统，UB =37kV， SB = １００ＭＶＡ， IB = １６５０Ａ。最大运行方式：Xs=０．３１６８，最小运行方式： Xs=０．４１６８，线路４电抗：XL4=０．１７５２，线路３电抗： XL3=０．５，负序参数与正序参数相同。取 试针对相间短路（不接地）为４＃设计Ｉ段、ＩＩ段过电流保 护，并验证灵敏度，画出各段保护的保护范围。
实际故障与计算存在误差，一定的灵敏系数保证误 差最大的情况下保护能可靠动作。 • 可靠性、选择性、快速性、灵敏性在保护设计 时可能相互矛盾，根据实际情况，排出优先等 级，设计时适当取舍。 如“ 忙中出错 ” －快速与可靠、选择性的矛盾
4、单侧电源电网相间短路的电 流保护
• 电流继电器及继电特性 • 第一段电流保护— 电流速断保护； • 第二段电流保护－限时电流速断保护 ； • 第三段电流保护－定时限过电流保护 ； • 相间短路三段式保护的接线图 －自学
分析：
线路出口
Ｌ－４末端 ｄ４ 短路，希望：４号开关动作快速切除故障； Ｌ－３首端 ｄ３ 短路，希望：３号开关动作快速切除故障。 而４号开关不动作。 ｄ４和ｄ３点电距离非常近，短路电流几乎相等。根据短 路电流大小难以区分 ｄ４短路还是 ｄ３短路。 希望ｄ４短路４号快速动作而 ｄ３短路４号不动，不能同时 满足！如何解决？
（１）ｄ４短路，４快速动作；ｄ３短路，３、４均快速切除 （２）重合开关４，如果电流很大，表明是 ｄ４短路，再 断开开关４ （３）如果电流不大，表明是ｄ３短路，４不再断开， 可重新恢复负荷Ｈ－３与Ｈ－４的供电。
有关概念及参数
′ ：使保护装置动作的最小电流值，是 动作电流 I dz 一次侧的电流。
′ • J ：进入继电器的电流值，经ＣＴ？变换得到，是 I dz
输出 信号
继电保护技术发展简史
１９世纪末出现熔断器 １９０１年，第一台机电型继电器 １９０８年，差动继电器 １９１０年，电流方向继电器 １９２０年，距离保护 １９２７年，高频保护－目前逐步被光差动保护取代 ２０世纪６０年代，整流型继电保护继电器； ２０世纪７０年代，晶体管静态型继电器 ２０世纪８０年代，微型计算机、处理器保护 现在，算法复杂、功能全面的集成式综合型保护系 统，利用现代通讯技术的区域型保护与控制结合的 控制保护系统正在发展。
１、电力系统短路的危害
• 产生大电流，引起发热及大电磁力； • 造成低电压，影响电气设备工作 • 干扰以至于破坏系统的稳定运行
一次电源波动可能造成的巨大经济损失
2、电力系统保护的基本概念
• 继电保护的三大功能； • 继电保护的基本原理与构成方式； • 继电保护技术发展简史
继电保护的三大功能
１、有选择性地将故障元件从系统中快速、自动 地切除，使其损坏程度减至最小，保证最大限 度地迅速恢复无故障部分的正常运行； ２、反应电气元件的运行工况，发报警、减负 荷或延时跳闸； ３、尽快自动恢复停电部分的供电。
解决问题的两种思路：
１、选择性最重要 从保护装置起动参数的整定（设定）上保证 下一条线路出口处短路时不动作，即按躲开下 一条线路出口处短路的条件整定。 设定４号保护在下一线路出口即 ｄ３处短路不起动
问题：ｄ４短路４号保护也不能立即动作切除故障， 怎么办？ －第二段保护的任务