华北电力大学精品课程课件-电力系统继电保护(黄少锋教授)-绪论(1)

26/55
继电保护的工作配合 （预设范围，重叠，无遗漏）
变压器保护区
线路保护区
发电机 保护区
低压母线 保护区
高压母线 保护区1
高压母线 保护区 27/55
三、对继电保护的基本要求
1、选择性 2、速动性 3、灵敏性 4、可靠性 简称为：继电保护“四性要求”
28/55
几个位置的称谓 讨论保护1——>就以保护1为基准
47/55
“四性”是分析和研究继电保护的基础。对四性 中的每一项要求都应当有度，应以满足电力系统的 安全运行为准则，不应片面强调某一项而忽视另一 项，否则会带来不良的影响。
100%
该指标除了不反映速动性之外，在很大程度上反 映了可靠性、灵敏性、选择性。
44/55
影响可靠性的因素： 1）内在：装置本身的质量，包括元件好坏、结
构设计的合理性、制造工艺水平、接 线回路简明等。 2）外在：运行维护水平、调试是否正确、正确 安装等。
45/55
提高不误动的安全措施与提高不拒动的信赖性往 往也是矛盾的。
有选择性：最靠近短路点的断路器跳闸。
1
8 A3
25 4 B7
6 C
K3
35/55
在实际运行中，由于各种原因可能存在保护或 断路器拒动的情况，所以，必须要考虑后备保护 （替代功能）的配备。
——目的是：不允许长期存在短路的情况
于是出现了： 近后备保护 远后备保护 断路器失灵保护等
36/55
近后备保护： 本地的后备保护由安装于本地的另外一台（套）
K(1) A
故障类型
K ( 3 ) , K ( 2 ) , K ( 1 ) , K ( 1,1 )
故障相别
15/55
几个名称的区分 继电器：单个元件。
如：家庭中的电视机、空调等电源的控制。自 动控制中经常采用的元件。 继电保护装置：反应电力系统中电气设备发生故障 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。 电力系统继电保护：
电力系统 继电保护原理
主讲人：黄少锋
North China Electric Power University
1/55
第一章 绪论
一、继电保护的作用 二、继电保护的基本原理及其组成 三、对继电保护的基本要求 四、继电保护的发展简史 五、继电保护工作的特点
2/55
一、继电保护的作用 背景： 电力系统是发电、输电、配电、用电组成的一
特殊情况下，侧重点可以有所不同。 1）电网联系紧密，系统备用容量充足，保护误动
对系统影响较小；若保护拒动将会造成设备损 坏或系统稳定性破坏，此时更应强调保护的不 拒动（可信赖性）； 2）系统联系较弱，保护误动将会带来严重后果时， 更应强调保护的不误动（安全性）。
46/55
四性要求之间的关系： 选择性、速动性、灵敏性、可靠性是分析、研究、 评价继电保护性能的基础，它们之间既有矛盾的一 面（选择性与速动性是一对矛盾体；灵敏性与可靠 性是一对矛盾体），又要根据系统的实际运行情况、 被保护元件的作用，使以上四个基本要求在所配置 的保护中得到辨证的统一。 在保证可靠性和选择性的前提下，强调灵敏性， 力争速动性。
IK
母线电压接近额定
Ue (5 ~ 10)%Ue
母线电压降低
U K
感受阻抗
感受阻抗
Zm
U m Im
U e IL
ZL
Zm
差异界线
U m Im
U K IK
ZK
19/55
另外，还可以利用不对称短路时，出现零 序、负序分量，可构成序分量的保护。
20/55
短路的主要特征归纳： 1）电流增大 —— 过电流保护 2）电压降低 —— 低电压保护 3）阻抗减小 —— 阻抗（距离）保护 4）两侧电流大小和相位的差别
泛指继电保护技术以及由各种继电保护装置 构成的继电保护系统，包括继电保护的原理设 计、配置、整定、调试等技术及相关设备。
16/55
二、继电保护的基本原理及其组成
为完成继电保护的基本任务，必须正确区分正常 运行、不正常运行和故障状态，寻找这三种运行状 态下的可测参量(电气量和非电气量)的“差异”。
根据可测参量（电气量）的不同差异，可以构成 不同原理的继电保护。
10/55
当某一设备发生故障时，切除故障的时间 通常要求几十到几百毫秒， ——>这就必须靠自动装置来完成切除故障的
任务， ——>实现这种功能的自动装置就是继电保护
装置。
由于继电保护的特殊性，故，从自动化装 置中“分离出来”，进行专门的研究与分析。
11/55
继电保护的作用（或称为任务）是： 1）自动、迅速、有选择地向断路器发出跳 闸命令，将故障元件从电力系统中切除 ，保证其他无故障部分迅速地恢复正常 运行。 2）反应元件的不正常运行状态，发出信号 ，或进行自动调整，甚至跳闸。
——纵联差动保护(高频、微波、光纤) 5）不对称分量出现——零序或负序分量保护 6）非电气量 —— 瓦斯保护、过热保护等
21/55
继电保护装置的构成示意图
测量部分： 测量有关电气量，与整定值比较，给出“是”
或“非”，“0” 或 “1”， “大于”、“不大于”、 “等于” 等性质的一组逻辑信号，判断 保护是否应该启动。
1
25
6
C 8
A3
4 B7
32/55
几个位置的称谓 讨论保护1——>就以保护1为基准
相邻线末端短路
1
25
6
C 8
A3
4 B7
33/55
几个位置的称谓 讨论保护1——>就以保护1为基准
反方向短路
1
25
6
C 8
A3
4 B7
34/55
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，使停电范围尽可能小，并保证系统中非故障 部分继续安全运行。
40/55
2、速动性
故障切除时间
＝ 保护装置动作时间 ＋ 断路器动作时间
0.02～0.12s
0.06～0.15s
对于高电压等级
0.01～0.04s
0.02～0.06s
220kV及以上系统，要求的标准： 动作时间≤30毫秒。
41/55
3、灵敏性 指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状
态的反应能力。
39/55
2、速动性 要求继电保护装置以尽可能短的时限将故障切
除，减少用电设备的损坏程度，提高系统并列运行 的稳定性。
必须快速切除的故障情况：
1）发电厂或变电站母线故障；
2）大容量发电机、变压器和电动机内部故障；
3）电网并列运行的重要联络线发生的故障等。
快速切除故障，有利于提高系统并列运行的稳
定性。
24/55
继电保护的工作回路示意图：
包括 TV 、 TA、二次电缆、保护装置、信号 设备、工作电源等。
断路器
电流互感器
信号继电器
时间继电器
电流继电器
中间继电器
25/55
继电保护的工作配合 （预设范围，不能遗漏）
每套保护都有预先划分的保护范围，保护范围 划分的基本原则是任一个元件的故障都能可靠地被 切除，并且保证停电范围最小。保护范围相互重叠， 保证任意点的故障都置于保护区内。
下面，先简单了解正常与短路的“差异”。
17/55
正常状态
A
I L( AB)
B
I L(BC )
I C
LC 1I LC 2短路状态源自AIIKL( AB)
B
I KL( BC )
I C LC1 I LC 2
I I K ( BC )
L( BC )
18/55
正常运行
短路故障
线路流过负荷电流
IL
线路流过短路电流
保护元件（或装置）来实现。 举例：如K3点故障，保护6(包括断路器) 由
于设计原理缺陷或装置损坏拒动，可由安装在此处 的另一种保护元件动作切除故障。
1
8 A3
25 4 B7
6 C
K3 37/55
远后备保护： 通过与之邻近的上一级（靠近电源侧）保护元
件来实现。 举例：K3点故障，保护6拒动后，由保护5动作
灵敏系数
反应范围 设定范围
后续内容再涉及灵敏系数的具体计算。
43/55
4、可靠性 指保护装置在其规定的保护范围内发生故障，应
能够可靠动作，不拒动(可信赖性)；而在保护范围之 外的故障，应能够可靠的不动作，不误动(安全性)。
可靠性是评价继电保护性能的主要指标：
正确动作率
保护装置正确动作次数 保护装置总动作次数
制与保护的设备（从TA、TV获得成正比的“小信 号”——>相额定电压57.7V，额定电流1A或5A）。
4/55
根据不同的运行条件，可以将电力系统运 行状态分为：
正常状态、不正常状态、故障状态。
正常状态： 等约束和不等约束条件都满足，电力系统
在规定的限度内可以长期安全稳定运行。 最关键的指标：Ue±10%,△f≤±0.2Hz， 潮流限制
12/55
本课程重点讨论和研究：
电力系统短路的识别与故障区域（元件）的判断。
继电保护是电力系统的重要组成部分，是保证系统
安全、可靠运行的主要措施之一。
虽然电力系统出现故障的几率较低，但继电保护必
须时时刻刻护卫着电力系统，在没有继电保护情况下，
电力系统不能直接投入使用。
类似于军队与国家安全的关系。
继电保护通过断路器实现故障点最小范围的隔离
7/55
正常状态和大部分的不正常状态可以由以 下措施予以调节和控制：
1）有功、无功潮流和电压、频率的调整 ——调整发电机出力、变压器分接头、负荷等；
2）自动化装置 ——备用电源自动投入（备自投）、自动准同 期装置、自动按低频减载（低压减载）、 自动解列、过电压检测等。