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线路保护原理课件
离，从而可以实现对故障区段的比较和判断。
U m
三相系统中测量电压和测量电流的选取
❖由于A相接地时U kB 、U kC 均不等于零，式(6b) 和(6c)无法变成式(5)的形式，即若 U mB U B 、 ImB IB K 3I0 或U mC U C 、 ImC IC K 3I0 ，则U mB、
k3 M KZ Im
G~
Lk3
QF
U m
k1 Lset k2
Lk1
Lk2
图1 线路系统图
N
G~ QF
jX Zk2
Zset
Zk1
ZL
R Zk3
图2 负荷阻抗与短路阻抗
测量阻抗及其与故障距离之间的关系
❖依据测量阻抗 Zm 在上述不同情况下的 “差异”，保护就能够“区分”出系统是否 出现故障，在发现有故障的情况下，可以进 一步地“区分”出是区内故障还是区外故障。 ❖继电保护：依据“差异”，实现“区分”
三相系统中测量电压和测量电流的选取
❖其他类型（两相接地、两相短路、三相故障） 的故障的情况也类似，只有用故障相的电压和 电流（带零序补偿）进行运算时，才能准确地 算出故障距离。计算量中含有非故障相电压、 电流时，算出的测量阻抗不能准确地反映故障 距离，并且一般情况下都大于实际的故障距离， 所以不会动作。
❖ 故障的形式包括：三相故障、两相故障、两相 接地故障、单相接地故障共有不同相别的十种 故障类型，同时要考虑非全相运行的问题、同 杆并架双回线的跨线故障问题等；
220kV及以上输电线路的继电保护
❖ 220kV及以上电压等级输电线路在电力系统中 占据着十分重要的地位，对其继电保护有较高 的要求，微机保护后，线路保护一般均设计为 成套保护，即一套保护完成所有的主保护和原 理上的后备保护功能，为了实现设备上的后备， 通常采用双重化配置或多重化配置。
U m
三相系统中测量电压和测量电流的选取
❖由于A相接地时U kB 、U kC 均不等于零，式(6b) 和(6c)无法变成式(5)的形式，即若 U mB U B 、 ImB IB K 3I0 或U mC U C 、 ImC IC K 3I0 ，则U mB、
k3 M KZ Im
G~
Lk3
QF
U m
k1 Lset k2
Lk1
Lk2
图1 线路系统图
N
G~ QF
jX Zk2
Zset
Zk1
ZL
R Zk3
图2 负荷阻抗与短路阻抗
测量阻抗及其与故障距离之间的关系
❖依据测量阻抗 Zm 在上述不同情况下的 “差异”，保护就能够“区分”出系统是否 出现故障，在发现有故障的情况下，可以进 一步地“区分”出是区内故障还是区外故障。 ❖继电保护：依据“差异”，实现“区分”
三相系统中测量电压和测量电流的选取
❖其他类型（两相接地、两相短路、三相故障） 的故障的情况也类似，只有用故障相的电压和 电流（带零序补偿）进行运算时，才能准确地 算出故障距离。计算量中含有非故障相电压、 电流时，算出的测量阻抗不能准确地反映故障 距离，并且一般情况下都大于实际的故障距离， 所以不会动作。
❖ 故障的形式包括：三相故障、两相故障、两相 接地故障、单相接地故障共有不同相别的十种 故障类型，同时要考虑非全相运行的问题、同 杆并架双回线的跨线故障问题等；
220kV及以上输电线路的继电保护
❖ 220kV及以上电压等级输电线路在电力系统中 占据着十分重要的地位，对其继电保护有较高 的要求，微机保护后，线路保护一般均设计为 成套保护，即一套保护完成所有的主保护和原 理上的后备保护功能，为了实现设备上的后备， 通常采用双重化配置或多重化配置。
微机保护PPT课件
的首端标以K1，末端标以K2;CT电流互感器。
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零序电流
2021/6/21
在三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0。如果在三相四 线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故 障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零， 其相量和为：Ia+Ib+Ic=I(漏电电流）。这样互感器二次线圈中就有一个感应电 压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相 比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件掉闸。这里 所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的
PT电压互感器，其极性是基本二次、线圈单项首端 为a,末端为x。辅助二次线圈首端为aD,末端为xD。
19
2021/6/21 20
2021/6/21
进线有流、开口电压、三相电压计算的综合判别法。
21
CT断线：
2021/6/21
电流互感器是一种专门用于变换电流的特种变压器。 互 感器的一次绕组串联在电力线路中，线路电流就是互感器 的一次电流I1，二次绕组外部接有负荷，如果是测量用电 流互感器，二次就接测量仪表；如果是保护用电流互感器， 二次绕组就接保护控制装置。 电流互感器的一、二次绕组 之间有足够的绝缘，从而保证所有低电压设备和电力线路 的高电压相隔离。电力线路中的电流各不相同，通过电流 互感器一、二次绕组匝数比的配置，可以将不同的一次电 流变化成较小的标准的电流值，一般是5A或1A。这样可以 减小仪表和继电器的尺寸，也可以简化其规格，有利于仪 表和继电器的小型化、标准化
4. 按结构形式分按结构形式分按结构形式分按结构形式分 大致可以分为 1) 贯穿式 又可分为单匝贯穿式和多匝贯穿式 2) 支柱式 3) 母线式 适用于大电流场合，例如安装在发电机母线上，发电机母线就是互感
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零序电流
2021/6/21
在三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0。如果在三相四 线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故 障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零， 其相量和为：Ia+Ib+Ic=I(漏电电流）。这样互感器二次线圈中就有一个感应电 压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相 比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件掉闸。这里 所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的
PT电压互感器，其极性是基本二次、线圈单项首端 为a,末端为x。辅助二次线圈首端为aD,末端为xD。
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2021/6/21
进线有流、开口电压、三相电压计算的综合判别法。
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CT断线：
2021/6/21
电流互感器是一种专门用于变换电流的特种变压器。 互 感器的一次绕组串联在电力线路中，线路电流就是互感器 的一次电流I1，二次绕组外部接有负荷，如果是测量用电 流互感器，二次就接测量仪表；如果是保护用电流互感器， 二次绕组就接保护控制装置。 电流互感器的一、二次绕组 之间有足够的绝缘，从而保证所有低电压设备和电力线路 的高电压相隔离。电力线路中的电流各不相同，通过电流 互感器一、二次绕组匝数比的配置，可以将不同的一次电 流变化成较小的标准的电流值，一般是5A或1A。这样可以 减小仪表和继电器的尺寸，也可以简化其规格，有利于仪 表和继电器的小型化、标准化
4. 按结构形式分按结构形式分按结构形式分按结构形式分 大致可以分为 1) 贯穿式 又可分为单匝贯穿式和多匝贯穿式 2) 支柱式 3) 母线式 适用于大电流场合，例如安装在发电机母线上，发电机母线就是互感
电力系统微机保护装置原理 ppt课件
数据处理，逻辑判断及保护算法 的数字核心部件（CPU，存储器 等）；
开关量输入/输出通道以及人机接 口（键盘，液晶显示器等）。
微机保护从功能上分为6个组成部 分： 数据采集系统（模拟量输入系统） 数据处理系统（CPU主系统） 开关量输入/输出回路 人机接口 通信接口 电源回路
数据采集系统：模拟量
离散的数字量
作用：滤去高于2fs信号 分类：有源滤波：滤波性能良好，介数高
无源滤波：频率特性是单调衰减
采样保持回路： Ts：采样周期 采样频率 fs=1/Ts 采样频率fs误差越小，CPU性能要求越高。 采集点数=fs/50
利用电压/频率变换（VFC）的数据采集系统
原理：VFC把输入的交流模拟电压量usr(t)转变为脉冲信号u0(t)输出。
模拟量：电量信号是在时间和数值上连续变化的信号。 数字量：信号在时间上离散，在数值上量化的信号。
两种A/D转换（数/模转换）方式： 一是基于逐次逼近型A/D转换方式（ALF） 二是利用电压/频率变换（VFC）
基于逐次逼近型A/D转换方式（ALF）的数据采集系统
基于逐次逼近型A/D转换方式（ALF）组成： 电压形成回路，模拟滤波器ALF，采样保持回路S/H，多路开关MPX，A/D转换
3. 继电保 护知识 复习
1、复合电压启动的过电流保护的 动作条件，原理图与逻辑图的比较
2、功率方向元件的作用、动作 特性及90°接线、按相启动
3、定时限与反时限电流保护特点
1、复合电压启动的过电流保护的动作条件
低电压 负序电压 过电流
原理图
比较
逻辑图
低电压U＜和负序电压U2是或门关系 或门与过电流I＞是与门关系 逻辑图比原理图直观清晰
功能：
故障计算
开关量输入/输出通道以及人机接 口（键盘，液晶显示器等）。
微机保护从功能上分为6个组成部 分： 数据采集系统（模拟量输入系统） 数据处理系统（CPU主系统） 开关量输入/输出回路 人机接口 通信接口 电源回路
数据采集系统：模拟量
离散的数字量
作用：滤去高于2fs信号 分类：有源滤波：滤波性能良好，介数高
无源滤波：频率特性是单调衰减
采样保持回路： Ts：采样周期 采样频率 fs=1/Ts 采样频率fs误差越小，CPU性能要求越高。 采集点数=fs/50
利用电压/频率变换（VFC）的数据采集系统
原理：VFC把输入的交流模拟电压量usr(t)转变为脉冲信号u0(t)输出。
模拟量：电量信号是在时间和数值上连续变化的信号。 数字量：信号在时间上离散，在数值上量化的信号。
两种A/D转换（数/模转换）方式： 一是基于逐次逼近型A/D转换方式（ALF） 二是利用电压/频率变换（VFC）
基于逐次逼近型A/D转换方式（ALF）的数据采集系统
基于逐次逼近型A/D转换方式（ALF）组成： 电压形成回路，模拟滤波器ALF，采样保持回路S/H，多路开关MPX，A/D转换
3. 继电保 护知识 复习
1、复合电压启动的过电流保护的 动作条件，原理图与逻辑图的比较
2、功率方向元件的作用、动作 特性及90°接线、按相启动
3、定时限与反时限电流保护特点
1、复合电压启动的过电流保护的动作条件
低电压 负序电压 过电流
原理图
比较
逻辑图
低电压U＜和负序电压U2是或门关系 或门与过电流I＞是与门关系 逻辑图比原理图直观清晰
功能：
故障计算
线路保护原理PPT课件
线路故障可能导致设备过载或短路， 线路保护能够及时切除故障线路，防 止设备损坏。
提高供电可靠性
通过及时切除故障线路，线路保护能 够降低非故障区域的停电风险，提高 供电可靠性。
线路保护的基本概念
01
02
03
电流保护
基于电流的变化进行保护， 当电流超过设定值时，保 护装置动作，切除故障线 路。
电压保护
大地，造成设备损坏或人员触电。接地的原因包括设备老化、外力破坏、
潮湿环境等。
线路保护装置的组成及原理
线路保护装置的组成
线路保护装置由测量元件、逻辑元件和执行元件组成，分别 负责检测故障特征、判断故障类型和执行保护动作。
线路保护装置的原理
线路保护装置通过比较线路正常运行时的电流、电压等电气 量与发生故障时的电气量差异，来判断是否发生故障，并根 据故障类型执行相应的保护动作，如跳闸、报警等。
是否发生故障并进行保护。
高频保护的优点
传输速度快，不受线路分布电容 和电阻的影响，具有较高的动作
准确性和可靠性。
高频保护的局限性
需要建设专用通信通道，成本较 高，且易受通信干扰和故障的影
响。
04
配电线路保护
配电线路的短路保护
短路保护的基本原理
01
通过检测线路中的电流，当电流超过预定值时，判断为短路，
线路保护原理PPT课件
• 线路保护原理概述 • 线路保护原理基础知识 • 输电线路保护 • 配电线路保护 • 特殊线路保护 • 线路保护发展趋势与展望
01
线路保护原理概述
线路保护的重要性
确保电力系统的稳定运行
防止设备损坏
线路保护能够快速定位并隔离故障线 路，防止故障扩大，保障整个电力系 统的稳定运行。
第六章中低压供配电系统保护ppt课件
37
2．反时限过电 流保护装置
反时限过电流保 护装置是指电流继电 器的动作时限与通过 它的电流的大小成反 比。
2023/12/31
38
整定原则
整定原则与 定时限过电流保 护装置相同。但 反时限的动作电 流与动作时间的 整定应按照感应 型继电器的动作 时间特性曲线来 确定。
2023/12/31
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t t t t0 t t t t t0 2t
t 考虑断路器的动作时间和灭弧时间，取
0.5～0.7秒。
2023/12/31
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3）灵敏度
过电流保护装置的灵敏度按系统在最小运行方 式时，保护区末端的两相短路来校验。
Ks
I (2) k . m in.2 Iop.1
1.25 ~ 1.5
2023/12/31
（3）灵敏度 电流速断保护装置的灵敏度按系 统在最小运行方式时，保护装置安装处的两相短路来 校验。
Ks
I (2) k .m in.1 Iop.1
1.25 ~ 1.5(线路） （2 变压器）
式中
I置k(.2m安) in装.1─处─系的统两在相最短小路运电行流方值式（时A），。保护装
── 电流互感器一次侧的起动电流
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3. 时间继电器（DS）
时间继电器应用钟表机构和电磁 铁作用，获得一定的动作时限。在继 电保护中完成保护装置的计时功能。
2023/12/31
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2023/12/31
15
4. 中间继电器（DZ）
中间继电器的触头容量较大，触头数 量较多，在继电保护接线中，当需要同时 闭合或断开几条独立回路，或者要求比较 大的触点容量去断开或闭合大电流回路时， 可以采用中间继电器。中间继电器可以用 来直接接通断路器的跳闸回路。
电力系统第10章 中低压线路保护
(2)三段式过电流保护 装置设三段式保护，
10.1 中低压线路微机保护装置
其中Ⅰ、Ⅱ段为定时限过电流保护，Ⅲ段可设定时限或反时限过 电流保护，由控制字决定。 (3)接地保护 装置应用于不接地或小电流接地系统，在系统中发 生接地故障时，其接地故障点零序电流基本为电容电流，且幅值 很小，用零序过电流继电器来检测接地故障时，很难保证其选择 性。
10.2 RCS—9615线路距离保护测控装置
10.2.1 主要结构原理 1.独立起动元件
图10-9 距离保护流程图
10.2 RCS—9615线路距离保护测控装置
2.距离保护流程 3.低电压距离继电器
图10-10 正方向故障系统图
10.2 RCS—9615线路距离保护测控装置
图10-11 正方向故障时动作特性
10.2 RCS—9615线路距离保护测控装置
图10-19 RCS—9615逻辑框图
10.2 RCS—9615线路距离保护测控装置
图10-19 RCS—9615逻辑框图(续)
10.2 RCS—9615线路距离保护测控装置
图10-20 RCS—9615线路距离保护外部接线端子图
10.2.4 装置定值整定
图10-6 中低压线路保护直流控制回路
10.1 中低压线路微机保护装置
(9)直流操作回路 RCS—9611A保护跳闸及直流操作回路电路如图 10-7所示。
图10-7 保护跳闸及直流操作回路
10.1 中低压线路微机保护装置
10.1.2 保护装置的控制字及定值整定
线路保护测控装置参数、整定值及控制字整定见表10⁃1、表10⁃2
和表10⁃3。
表10-1 线路保护测控装置参数表
表10-2 线路保护测控装置整定值整定表
10.1 中低压线路微机保护装置
其中Ⅰ、Ⅱ段为定时限过电流保护，Ⅲ段可设定时限或反时限过 电流保护，由控制字决定。 (3)接地保护 装置应用于不接地或小电流接地系统，在系统中发 生接地故障时，其接地故障点零序电流基本为电容电流，且幅值 很小，用零序过电流继电器来检测接地故障时，很难保证其选择 性。
10.2 RCS—9615线路距离保护测控装置
10.2.1 主要结构原理 1.独立起动元件
图10-9 距离保护流程图
10.2 RCS—9615线路距离保护测控装置
2.距离保护流程 3.低电压距离继电器
图10-10 正方向故障系统图
10.2 RCS—9615线路距离保护测控装置
图10-11 正方向故障时动作特性
10.2 RCS—9615线路距离保护测控装置
图10-19 RCS—9615逻辑框图
10.2 RCS—9615线路距离保护测控装置
图10-19 RCS—9615逻辑框图(续)
10.2 RCS—9615线路距离保护测控装置
图10-20 RCS—9615线路距离保护外部接线端子图
10.2.4 装置定值整定
图10-6 中低压线路保护直流控制回路
10.1 中低压线路微机保护装置
(9)直流操作回路 RCS—9611A保护跳闸及直流操作回路电路如图 10-7所示。
图10-7 保护跳闸及直流操作回路
10.1 中低压线路微机保护装置
10.1.2 保护装置的控制字及定值整定
线路保护测控装置参数、整定值及控制字整定见表10⁃1、表10⁃2
和表10⁃3。
表10-1 线路保护测控装置参数表
表10-2 线路保护测控装置整定值整定表
微机保护第一章 绪论PPT演示文稿
第三代电网就是“现代电网”、“下一代电网”、“智能电网”
2
第一章 绪论
第三代电网发展时间构架： 第一代电网发展于20世纪前半期； 第二代电网发展于20世纪后半期，我国以1972年330kV系统 建成开始； 第三代电网从本世纪初开始。设想2050年在世界范围内实现。
下一代电网发展面临的机遇和挑战 1、大规模可再生能源电力接入电网的挑战 2、全面智能化对电网运行控制的挑战（智能、高效、可靠） 3、未来电网结构及运行控制模式 电源发展模式；电网发展模式；电网运行控制模式；电网仿 真计算分析模式；电力系统继电保护模式；新一代智能用电 与电网互动模式等。
础。
9
第一章 绪论
晶体管继电保护时代：自50年代末，晶体管继电保护已在 开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展 和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合 作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院 研制的晶体管高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝500 kV线路 上，结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。
第一章 绪论
一、电网和电网技术的代际传承和发展
电网定义的扩展＝电力系统 基于对电网历史发展和未来预测的主要技术经济特征，可将电 网的发展分为三个阶段，形成三代电网的概念。
第一代电网的主要特征
10万kW一下的小机组； 220kV电压一下的输配电； 孤立的小电网或城市电网。
第二代电网的主要特征
大机组：大容量化石燃料的火电、 大水电和核电；
5
第一章 绪论
5、网架互联增强：多区域间失步后的有效解列非单个继电器可以完 成；
6、单台设备容量近百万千瓦：故障切除对系统影响极大，要求预知 检修。
（二）实现技术和条件的发展，奠定保护发展的基础 1、高速的数据采集与处理芯片发展：采集、处理暂态信号不再困难； 2、小波等非周期信号分析算法发展：使得提取暂态量特征更为方便； 3、数字化变电站光通信的普及：使得获取局域、广域实时信息容易； 4、同步相量PMU装置、WAMS系统：使广域动态相量信息可以使用。
2
第一章 绪论
第三代电网发展时间构架： 第一代电网发展于20世纪前半期； 第二代电网发展于20世纪后半期，我国以1972年330kV系统 建成开始； 第三代电网从本世纪初开始。设想2050年在世界范围内实现。
下一代电网发展面临的机遇和挑战 1、大规模可再生能源电力接入电网的挑战 2、全面智能化对电网运行控制的挑战（智能、高效、可靠） 3、未来电网结构及运行控制模式 电源发展模式；电网发展模式；电网运行控制模式；电网仿 真计算分析模式；电力系统继电保护模式；新一代智能用电 与电网互动模式等。
础。
9
第一章 绪论
晶体管继电保护时代：自50年代末，晶体管继电保护已在 开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展 和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合 作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院 研制的晶体管高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝500 kV线路 上，结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。
第一章 绪论
一、电网和电网技术的代际传承和发展
电网定义的扩展＝电力系统 基于对电网历史发展和未来预测的主要技术经济特征，可将电 网的发展分为三个阶段，形成三代电网的概念。
第一代电网的主要特征
10万kW一下的小机组； 220kV电压一下的输配电； 孤立的小电网或城市电网。
第二代电网的主要特征
大机组：大容量化石燃料的火电、 大水电和核电；
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第一章 绪论
5、网架互联增强：多区域间失步后的有效解列非单个继电器可以完 成；
6、单台设备容量近百万千瓦：故障切除对系统影响极大，要求预知 检修。
（二）实现技术和条件的发展，奠定保护发展的基础 1、高速的数据采集与处理芯片发展：采集、处理暂态信号不再困难； 2、小波等非周期信号分析算法发展：使得提取暂态量特征更为方便； 3、数字化变电站光通信的普及：使得获取局域、广域实时信息容易； 4、同步相量PMU装置、WAMS系统：使广域动态相量信息可以使用。