继电保护试验培训课件

无时限速断保护没有限时元件，只有包括本身继电器 固有的动作时间〈0.06~0.1秒〉,所以动作是迅速的。限 时速断保护的动作时间一般为0.5~0.6秒〈有时为1秒〉。 它的动作范围通常是被保护线路靠近末端的一部分。 当这部分短路时，保护安装处母线上的残余电压还有 相当的数值，对无故障部分设备的运行影响较小，所 以一般以0.5秒切除还是允许的。这是速断保护的主要 优点。
2、无时限电流速断保护
⑴、由于过流保护的动作电流是按最大负荷电流整定 的，它的保护范围总是伸长到相邻的下一段线路。 为了获得选择性，保护的动作时间必须按阶梯原则 来整定。这样，如果线路段较多，则越靠近电源的 保护，动作时间越长，这是过流保护在原理上存在 的缺点，为了克服这个缺点，可以提高电流整定值 的方法，即将动作电流按躲过被保护线路外部短路 时最大可能的短路电流来整定，使保护范围预先限 制在线路的一定区域上，也就是保护范围不超过被 保护线路之外，因而在时间上就不需要与下一段线 路相配合，这样就可以作成瞬动保护。这种按躲过 被保护线路外部短路的最大短路电流来整定，以保 证保护有选择的动作，就叫做电流速断保护。
电力系统继电保护 讲义
第一部分 继电保护原理 第二部分 继电保护逻辑校验方法
(一)简述继电保护的发展史
电磁型继电器：
出现于上世纪90年代初 1901年：出现了感应型过电流继电器 1908年：提出了电流差动原理 1910年：应用了方向性电流保护 1927年：出现了利用高压输电线上高频载波电流传送
如果Ｋ2点故障，而保护６或断路器QF6拒动，保护５动将断路器QF5 断开，故障切除，这种情况虽然是越级跳闸，但却是尽量缩小了停电范 围，限制了故障的发展，因而也认为是有选择性动作。
对三段式电流保护的评价
⑴、选择性
无时限速断保护是依靠选择动作电流的方法来获 得选择性的,而限时速断保护则同时依靠选择动作电 流和动作时间来获得选择性。所以，在原理上它们 用于多电源和较复杂的网络上都能保证动作的选择 性。这是速断保护的优点。
A2
K1 B
K2
1
C
D
按照选择性的要求，希望能保护本线路全长。
电流速断保护（简称：电流Ⅰ段）
按照选择性的要求，希望能保护本线路全长
。
A2
K1 B
K2
1
C
D
但是，保护2无法区分 K1 点与 K2 点的短路电流(电 流大小几乎一样） ，因此，保护2的电流速断保护按 躲过相邻下一条线路（K2）出口处短路时可能出现的最大 短路电流来进行整定。
2、比较两侧电流相位的变化
如图所示,线路正常运行或外部短路时,被保护线 路两侧电流相位相反,而保护区内部短路时,被保护线 路两侧电流相位相同.
二、继电保护装置的构成 任何一套保护都是由三部分组成：
1、测量部分： 对输入量与整定值进行比较,根据比较结果，给出“是”、 “非”性质的逻辑信号，判断保护是否应该起动。
电力系统继电保护的基本知识
一、继电保护的基本任务：
1、当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件 的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路 器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开， 以最大限度地减少对电力元件本身的损坏，降低对电力 系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求 （如保持电力系统的暂态稳定性等）。
2、逻辑部分：根据测量部分逻辑状态，使保护按一定逻辑关系工作。 3、执行部分：根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置承担的任务。
输入信号 测量
逻辑
部分
部分
整定值
执行 输出信号 部分
2、继电保护装置一般有三大部分组成：测量部分、逻 辑部分、执行部分 。
一是测量部分，其作用是测量被保护对象的工 作状态的一个或几个电气量；二是逻辑部分，其作 用是根据测量元件输出量的大小、性质、组合方式 或出现次序，判断被保护对象的工作状态，以决定 保护装置是否应该动作；三是执行部分，其作用是 根据逻辑部分所在出的判断，执行保护装置任务 （给出信号、跳闸或不动作）。
2、反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作 情况和设备运行维护条件的不同（例如有无经常值班人 员）发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动 地进行调整，或将那些继续运行而会引起事故的电气设 备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置容许 带一定的延时动作。
继电保护装置的基本原理
利用故障前后某些突变的物理量的变化，当突变量达到一定 值时，启动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号
过电流保护的灵敏度一般都能够满足要求，但用在长 距离重负荷的线路上，则往往不能满足要求。当相邻 线路的阻抗很大时〈如长线路、带电抗器或变压器的 线路等〉,过电流保护作为下一元件的后备保护，灵敏 度也往往不够。
4、可靠性。所谓保护装置的可靠性，就是在它的保 护范围内发生属于它应该动作的故障时，不应该由于 它本身有缺陷而拒绝动作；而在发生其它任何不应由 它动作的情况下，则不应该误动作。一般来说工作原 理和结构都简单的保护装置，可靠性都比较高。 现代的继电保护装置，一般能同时满足选择性和快 速性的要求，但有时这两个要求不能同时满足，可保 证选择性，牺牲一点快速性对整个系统有利。
过电流保护的动作时间一般比较长，特别是靠近 电源的保护,有时可长达几秒,这是它的主要缺点。
3、灵敏性。继电保护灵敏性是指继电保护对设计规定 要求动作的故障及异常状态能够可靠地动作的能力。 故障时通人装置的故障量和给定的装置起动值之比， 称为继电保护的灵敏系数。它要求不但在最大运行方 式下三相短路时能可靠动作，而且在最小运行方式下 和经过较大的过渡电阻的两相短路时也能可靠动作。 继电保护愈灵敏，愈能可靠地反应于要求动作的故障 或异常状态；但同时，也愈易于在非要求动作的其他 情况下产生误动，因而与选择性有矛盾。
输电线的继电保护
一、反应相间短路故障的电流（或经低电压闭锁）保 护
1、定时限过电流保护动作原理 过电流保护通常是指其动作电流按躲开此线路
最大负荷电流来整定的一种保护。它在正常运行时 不应起动，而在电网发生故障时，由于电流的增大 而动作，在一般情况下，它不仅能保护本线路的全 长，而且也能保护相邻线路的全长，以起到后备保 护的作用。
90年代以来,它在我国得到了大量的应用,将成 为继电保护装置的主要型式；将成为电力系统继 电保护的未来!
总结：
1、继电保护发展过程： 电磁式-----晶体管式-----微型计算机式
2、静态保护装置： 从晶体管式继电保护装置开始，统称为静态保
护装置； 经历三代：第一代：晶体管式继电保护 第二代：集成电路式继电保护 第三代：80年代软硬件较成熟时
和比较输电线两端功率或相位的高频保护 1929年：出现了距离保护 50年代：出现了利用微波传送和比较输电线两端故障
电气量的微波保护 又过20年后：出现了利用光纤通道的继电保护
晶体管式继电保护：
本世纪50年代初，随着半导体晶体管的发展开 始出现!
又称之为：电子式静态保护装置。
70年代是晶体管继电保护装置在我国大量采 用的时期,满足了当时电力系统向超高压,大容量方
向发展的需要。
微型计算机式继电保护(简称微机保护)：
本世纪60年代末，提出用小型计算机实现继电 保护的设想，由此对继电保护计算机算法进行研 究，为微机保护的发展奠定的理论基础发；
70年代后半期,比较完善的微机保护样机开始
投入到电力系统中试运行；
80年代微机保护在硬件结构和软件技术方面 已趋于成熟，在一些国家得到推广应用；
三、对继电保护的基本要求
对电力系统继电保护的基本性能要求有可靠性、选 择性、快速性、灵敏性。这些要求之间，有的相辅 相成，有的是相互制约，需要针对不同的使用条件， 分别地进行协调。
1、选择性。当系统发生故障时，继电保护装置只 将故障设备切除，使停电范围尽量缩小，保证无故 障设备继续运行，保护装置这样动作就叫做有选择 性。如图所示：
⑵、为了保证选择性，在相邻线路出口时短路时，电 流速断保护不应该起动，因此电流速断保护的动作 电流可按大于本线路未端短路时流过保护的最大短 路电流来整定
电流速断保护（简称：电流Ⅰ段） （1）工作原理：反应于短路电流的幅值增大而瞬
时动作的电流保护（电流大于某个数值时，立即动 作）。
以保护2为例予以说明
对继电保护的基本要求
一、选择性： 仅将故障元件从电力系统中切除，保证停电范围小。
在图示网络中，当线路Ｌ1上Ｋ1点故障，保护1、2动作跳开断路器QF1、 QF2 ，动作有选择性；当线路Ｌ4上Ｋ2点发生短路时，保护6动作跳开断 路器QF6，将Ｌ4切除，继电保护的这种动作是有选择性的，若保护5 动 作于将QF5断开，这种动作是无选择性的。
(二)继电保护的基本工作原理
基本结构上可以分为三部分：
信息获取与初步加工； 信息的综合、分析与逻辑加工、决断； 决断结果的执行；
微机保护与常规保护的区别：中间部分
常规保护是靠模拟电路的构成来实现的，即用模拟电 路实现各种电量的加、减、乘、除和延时与逻辑组合等要 求；
微机保护是用数字技术进行数值(包括逻辑)运算来实 现上述功能的。数字式电子计算机上的数字和逻辑运算是 通过软件进行的，即这些运算要通过预先按一定的规则( 语言)制定的计算程序进行的，也就是说，微机保护是由 “硬件”和“软件”两部分组成的。硬件是实现继电保护 功能的基础，而继电保护原理是直接由软件，即由计算程 序来实现的，程序的不同可以实现不同的原理。程序的好 坏、正确与错误都直接影响着保护性能的优劣、正确或错 误。
I. 利用电流的增加，可构成电流速断、过电流等保护； II. 利用电网电压改变，可构成低电压或过电压保护。 III. 根据故障前后非电气量的变化构成保护，如变压器的瓦斯保
护和过温保护。 IV. 利用阻抗降低，可构成距离保护等。
U↓ I↑
Z↓
例如：反应电流增大构成的过电流保护；反应电压 降低构成的低电压保护；反应电压与电流的比值 变化构成的距离保护；同时反应被保护元件两端 电气量的快速保护，如差动保护、高频保护等； 反应不对称或异常运行时出现的判据，如负序或 零序分量的保护启动元件；反应非电气量的保护， 如瓦斯保护和压力及温度保护等。
灵敏度
速断保护的灵敏度〈保护范围〉受系统运行方式改变 的影响较大，当系统运行方式变化很大时，它的保护 范围往往不能满足要求。对无时限电流速断保护，当 被保护线路的阻抗与保护安装处至电源之间的系统综 合阻抗相比很小时，例如短线路，它的保护范围有时 能降到零。对限时电流速断保护，当相邻线路阻抗很 小时，它的灵敏度往往也达不到要求〈小于1.25〉。电 流电压联锁速断的灵敏度虽然较高，但当出现比整定 计算更小的运行方式时，保护方式可能无选择动作， 以上就是速断保护的主要缺点。
（保证选择性和可靠性，牺牲一定的灵敏性，获得速动性）
3、限时电流速断（带时电流速断）及三段式过电流保护
⑴、由于无时限电流速断不能保护线路的全长，其 保护范围以外的故障必须由另外的保护来切除。为此， 考虑增设第二套电流速断保护，它的动作范围应包括 线路全长，而且必须伸长到下一段线路。为获得动作 的选择性，第二套速断必须带有一定的时限，以便和 下一段线路保护相配合。时间的大小与保护范围延伸 的程度有关。为使这一时间尽量缩短，通常是使它的 保护范围不超越下一段无时限电流速断的保护范围， 这样，它的整定时间只要取得比无时限速断大一个时 间级差△t（一般取0.5秒），所以叫做限时电流速断。 限时电流速断的保护范围，包括本线路的全部和下段 线路的一部分。要求在最小运行方式下本线路末端发 生两相短路时，必须具有一定的灵敏度，必要时可适 当降低动作电流，时间大1.5△t个差。
3.辅助保护—为了补充主保护某种保护性能的不足（如 方向元件的死区）或加速切除某部分故障而装设的简 单保护，例如无时限电流速断。
2、快速性。继电保护快速性是指继电保护应以允许的 可能最快速度动作于断路器跳闸，以断开故障或中 止异常状态发展。继电保护快速动作可以减轻故障 元件的损坏程度，提高线路故障后自动重合闸的成 功率，并特别有利于故障后的电力系统同步运行的 稳定性。快速切除线路与母线的短路故障，是提高 电力系统暂态稳定的最重要手段。
1.主保护—反应被保护元件自身故障并以尽可能短的时 限切除被保护区域内故障。
2.后备保护—应在主保护或断路器拒绝动作时切除故障。 后备保护可分为远后备和近后备两种形式：
① 远后备—当主保护或断路器拒绝动作时，由相邻设备 或线路的保护实现后备。
② 近后备—对每个被保护设备（或元件）上装设分别起 主保护和后备保护作用的独立的两套保护，当主保护 拒绝动作时，由本设备或线路的另一套保护实现后备。