继电保护ppt

第三道防线：电网失步解列、频率/电压紧急控制， 保证解列后局部电网有功/无功平衡，防止事故扩 大引发大面积停电。进一步地，在大面积停电后， 应用黑启动等恢复控制策略逐步恢复电网整体性。
2003.8.14大停电后的影响
电力系统的故障
短路故障：电路中非等电位点（幅值或相位不 等）接触。 短路类型：三相短路、两相短路、两相短路接 地、单相短路接地。 短路原因：绝缘的污染或自然老化；自然原因 （风、雨、雪、雷、电、鸟、兽、虫害）；人 为原因——运行人员误操作（未拆地线合闸、 带负荷拉隔离刀闸等）。短路状况：金属性短 路、非金属性短路（过渡电阻问题） 缺相运行：因为物理破坏或线路单相跳闸造成 的某一相（或二相）退出运行。
体性）
故障状态（危及设备必须尽快切除），其中最常见同时 也是最危险的故障是各种型式的短路故障。
继电保护作用：切除故障设备、隔离故障点、防 止事故扩大波及电网健全部分。
电力系统运行状态示意图
电力系统安全运行的三道防线
第一道防线：继电保护、安全稳定预防性措施（串 补、PSS、直流调制、联切负荷）。 第二道防线：区域性稳控系统，紧急控制措施：切 机、快关汽门、电气制动、强励、切负荷、直流调 制等。
2008年粤北冰灾对电网的损害
线路杆塔受损情况
2008年粤北冰灾对电网的损害
导线断股
绝缘子掉串
其它设备受损
防振锤变形·
水泥杆断裂
2008年粤北冰灾对电网的损害
韶关电网 变电设备受损
电力系统故障性质
简单故障：系统在同一时刻只有一个故障。 复杂故障：系统同时存在二个以上的故障。
瞬时性故障和永久性故障：输电线故障在电力系统
差动保护原理（1908）
方向性电流保护原理（1910）
高频（方向）保护原理（1927）
微波保护（1950s） 光纤保护（1990s） 行波保护（1970s）、暂态保护（1990s—）
继电保护装置的发展
机电型（—1950s），目前仍然在低压电网和工业
控制中有广泛应用，按原理包括：电磁型和感应型；
继电保护的任务：反应故障特征（电气量，热、油 气等非电气量），动作于跳闸（故障）或发告警信 号（不正常状态）。
（短路）故障电气特征：电流（增大）、电压（降 低）、序分量（负序、零序）、（功率）方向、阻 抗（故障距离）、谐波等； 非电量：温度（上升）、气体等。
电力系统继电保护的组成形态
电力系统一次部分（强电）
速动性：尽快切除故障，保证电网稳定（ 超高压 电网的故障极限切除时间CCT经常只有在数个周 波 ）以及避免危及设备；
灵敏性：故障的保护范围和反应能力；
可靠性：不拒动、不误动
拒动——该动作时没动作：故障未清除，可能导致系统 不稳定、崩溃 误动——不该动作时动作了：造成不必要的停电。
电力系统继电保护的配置
主保护：第一时间切除被保护元件区域内故障的保护。 近后备：元件故障后，其主保护拒动，由该元件独立安装 的后备保护（延时）动作，切除故障。近后备与主保护安 装在同一处。
远后备：元件故障后，其主保护拒动，由相邻元件的保护 动作切除故障，则为远后备。
四、电力系统继电保护工作的特点
nTA I2 w1 nTV U2 w2
断路器（circuti braker）：开断短路电流，目前最 大开断电流为63kA。 直流电源：为变电站内所有设备提供工作电源和操 作电源，采用电力电子整流、蓄电池组供电，目前 主流为直流220V。
三、对电力系统继电保护的基本要求
选择性：只切除故障元件，由离故障点最近的保护 装置动作（主保护），停电范围最小；
“电力系统+IT技术”，属于智能电网在输变电
领域的核心组成部分。 继电保护是电力学科中最活跃的分支。
变电站自动化基本功能
监控
远动
计量
保护
我国继电保护代表人物
杨奇逊（中国工程院院士、华北电力大学、四方公
司）
沈国荣（中国工程院院士、 国电自动化研究院、
南瑞公司）
贺家李（天津大学） 陈德树（华中科技大学） 王维俭（清华大学）、葛耀中（西安交大） 我国继电保护主流厂家：南瑞、许继、四方、南自 厂（寡头垄断格局）
一次和二次的概念（四两拨千斤） 继电保护是一门综合性的科学 理论与实践并重 继电保护的重要性（电力系统行业将继电保护独立 为一个专业）
五、继电保护发展简史
继电保护原理的发展：
熔断器（电流增加的热效应），目前10kV变压器 跌落开关（1890s）
感应型过电流继电器（1901）
晶体管型（1950s－1970s）
集成电路型（1970s—1980s）
微机型（1984—）华北电力学院（杨奇逊）、我国
第一台微机保护
继电保护所属技术领域
电力系统二次：除继电保护外，还包括变电站监控 远动（遥测、遥信、遥调、遥控、遥视），计量等，
统称为变电站自动化。
电力系统自动化：属于自动化行业，基本特征是
干扰以至于破坏系统的稳定运行：如大电厂母线故 障导致发电机退出运行；负荷中心故障导致严重失 去负荷；总出力与总负荷不平衡导致发电机电动机 加速或减速，造成系统振荡、频率变化、发电机失 步、电压崩溃而造成局部以至于电力系统大面积停 电，损失将极为严重。
二、继电保护（Protective Relaying）
电流、电压互感器TA、TV
断路器
输入 信号
测量环节
逻辑部分
执行部分 输出 信号
整 定 值
二 次 回 路
继电保护装置 电力系统二次部分（弱电） = 继电保护+监控+计量+远动
电力系统继电保护的组成形态
二次电缆
变电站的庞大二次接线与端子排
与继电保护相关的一二次设备
电流、电压互感器：将一次大电流、高电压变换成 二次小电流（5A、1A）、低电压（100V），实际 是一种特殊的变压器（instrument transformer） 关注的是变换的精度（幅值、相位、线性度）。 互感器变比： I1 w2 U1 w1
电力系统继电保护原理
The Principles of Protective Relaying
主讲 蔡泽祥 教授 epzxcai@scut.edu.cn
第一章 绪论
一、电力系统继电保护的作用 电力系统的运行状态
正常状态（所有参量均不越限） 非正常状态（发生参量越限，但尚未危及设备和系统整
故障占很大比例，其中绝大多数都是瞬时性的，由
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于短路电弧等作用使得在线路跳闸后绝缘得以恢复，
通过自动重合闸等措施，恢复线路运行，提高供电
可靠性。
短路的后果
产生大电流发热（ I2R ）：高温损坏设备，电弧将 短时融化（电焊——短路的应用）。 电磁力（F=BLI）：损坏设备。 造成低电压：电器设备无法正常工作，医院、矿山 引起危险。