华北电力大学国家级精品课《电力系统继电保护》课件 (第一章)
合集下载
电力系统继电保护PPT课件
4.电磁式中间继电器
动静触点
文字符号： KM
图形符号：
I>
测量线圈
电磁线圈 及Leabharlann 磁铁电磁式中间继电器实物图片
2021/3/22
动作 触点
常开 触点
常闭 触点
4.电磁式中间继电器
1.特点：
① 触点容量大，可直接作 用于断路器跳闸；
② 触点数目多,可实现时间 继电器难以实现的延时 。
2.结构：吸引衔铁式。 3.文字符号：KM。
3.两相一继电器电流差接线
2021/3/22
IKA Ia Ic
3.两相一继电器电流差接线（续）
3 ......K (3)
KW
I kA I2
2 1
........K
(2) AC
........K
(2) AB
2021/3/22
1
........K
(2) BC
图7－18两相一继电器式接线
不同相间短路的相量分析 （a）三相短路；（b）A、C两相短路；
2021/3/22
Kw
I KA I2
Ⅱ、保护装置的接线方式（续）
1、三相三继电器完全星形接线方式
接线系数KW：
2021/3/22
KW
I kA I2
1
Ⅱ、保护装置的接线方式（续）
2.两相两继电器不完全星形接线方式
接线系数KW：
2021/3/22
KW
I kA I2
1
2.两相两继电器不完全星形接线方式(续) 在6～35kV小电流接地系 统中得到了广泛的应用
反应故障参数增大而动作的保护：
保 护 区 末 端 金 属 性 短 路 时 故 障 参 数 的 最 小 计 算 值
电力系统继电保护课件-1
按工作原理: 电磁、静态等 弹簧 按功能 电磁铁
有或无继电器
辅助元件 中间、时间、信号继电器等 信号电源 工作回路 电磁继电器 触点
量度继电器
继电保护和自动装置中作为主要元件 ，与辅助元件有或无 继电器配套 电流、电压、频率、功率继电器等
电磁式电流继电器
正面
侧面
电磁式中间继电器
正面
侧面
继电保护装置如何工作？
不同的对象，不同的故障类型等所对应的故 障特征有各自的特点
保护原理判据——根据被保护对象故障时不 同的故障特征，构成不同的保护原理和判据
电流增大 过电流保护原理 过流保护判据：I B > I Setting 电压降低 低电压保护原理 低电压保护判据：U < U Setting 测量阻抗减少 距离保护原理 距离保护判据：Z B < Z Setting
电力系统继电保护
主讲人：李海锋
联系方式：
办公室：电力试验楼604 电话：87112008 Email：lihf@
课程介绍
电力系统继电保护是电气工程领域主要 的专业方向之一，是电力系统安全运行 的保障，它在现代电力系统的发展中占 据地位十分重要的地位。 它是电气工程专业的主干课之一，对培 养同学们分析和解决电力工程问题的能 力具有重要意义。
不同的保护原理、判据都有各自的优缺点 和适用范围。 保护动作策略——根据被保护对象的特点、 要求确定。
跳闸、发告警信号、自动重合闸等
三、继电保护装置的组成
继电保护装置中的基本组成元件——继电器
一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定 值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。
继电器的工作原理（以电磁继电器为例） 衔铁 继电器的分类
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)
主讲人：黄少锋电力系统继电保护原理第一章绪论一、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、用电组成的一个实时的、复杂的联合系统。
电力生产的特点：电能无法大容量存储，电能的生产与消耗几乎是时刻保持平衡。
因此，不能中断——>可靠性要求极高！电力系统一次设备：发电机、变压器、母线、输电线路、电动机、电抗器、电容器等组成的电能传输设备（属于高压设备）。
电力系统二次设备：对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制与保护的设备（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）。
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，潮流限制不正常状态：正常运行条件受到破坏，但还未发生故障。
等约束条件满足，部分不等约束条件不满足。
例如：负荷潮流越限；发电机突然甩负荷引起频率升高；系统无功缺损导致频率降低；非接地相电压升高；电力系统发生振荡等等。
故障状态：一次设备运行中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作，以及自然灾害等各种，导致原因发生短路、断线。
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。
电力系统发生短路故障是不可避免的，如雷击、台风、地震、绝缘老化，人为因素等引起。
伴随着短路——>出现电流增大、电压降低——>从而导致设备损坏、绝缘破坏、断电和稳定破坏，甚至使整个电力系统瘫痪等。
电力系统继电保护课件-第一章 电力系统继电保护[1]
![电力系统继电保护课件-第一章 电力系统继电保护[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/c566866f4a35eefdc8d376eeaeaad1f347931150.png)
▪ 按继电保护装置的构成原理分类： 电流保护、电压保护、差动保护、距
离保护、高频保护等。
▪ 按被保护的对象分类： 线路保护、变压器保护、发电机保护、
母线保护、电动机保护、电容器保护等。
二、继电保护装置的分类
▪ 按构成保护装置的元件分类： 机电型继电保护装置、静态型继电保
护装置、微机型继电保护装置；
继电器的表示符号
▪ 图形符号 ▪ 文字符号
LJ（KA）、YJ（KV）、SJ（KT）、 ZJ（KC）、XJ（KS）
二、静态型继电保护装置
三、微机型继电保护装置
微机型继电保护装置基本结构
硬件 软件
微机保护装置硬件电路的基本组成
TA 、 TV
二 次 侧 i 、数 据 采
u
集系统
微型计算 机系统
二、电力系统继电保护的任务
▪ 电力系统发生故障时，自动、快速、有选 择地将故障设备从电力系统中切除，保证 非故障设备继续运行，尽量缩小停电范围。
▪ 电力系统出现异常运行状态时，自动、及 时、有选择地发出告警信号或减负荷、跳 闸。
电力系统继电保护装置
▪ 能反应电力系统中电气设备发生故障或异 常运行状态而动作于断路器跳闸或发出信 号的一种自动装置。
▪ 灵敏系数：Ks
对反应故障时参数量增加的保护装置
Ks＝
保护区末端故障参数的最小计算值 保护动作参数的整定值
对反应故障时参数量降低的保护装置
Ks＝
保护动作参数的整定值 保护区末端故障参数的最大计算值
四、可靠性
▪ 在电力系统正常运行时，不误动； ▪ 在规定的保护范围内发生故障时，应可靠
地动作； ▪ 在不属于该保护动作的其它任何情况下，
装设继电保护装置的目的
离保护、高频保护等。
▪ 按被保护的对象分类： 线路保护、变压器保护、发电机保护、
母线保护、电动机保护、电容器保护等。
二、继电保护装置的分类
▪ 按构成保护装置的元件分类： 机电型继电保护装置、静态型继电保
护装置、微机型继电保护装置；
继电器的表示符号
▪ 图形符号 ▪ 文字符号
LJ（KA）、YJ（KV）、SJ（KT）、 ZJ（KC）、XJ（KS）
二、静态型继电保护装置
三、微机型继电保护装置
微机型继电保护装置基本结构
硬件 软件
微机保护装置硬件电路的基本组成
TA 、 TV
二 次 侧 i 、数 据 采
u
集系统
微型计算 机系统
二、电力系统继电保护的任务
▪ 电力系统发生故障时，自动、快速、有选 择地将故障设备从电力系统中切除，保证 非故障设备继续运行，尽量缩小停电范围。
▪ 电力系统出现异常运行状态时，自动、及 时、有选择地发出告警信号或减负荷、跳 闸。
电力系统继电保护装置
▪ 能反应电力系统中电气设备发生故障或异 常运行状态而动作于断路器跳闸或发出信 号的一种自动装置。
▪ 灵敏系数：Ks
对反应故障时参数量增加的保护装置
Ks＝
保护区末端故障参数的最小计算值 保护动作参数的整定值
对反应故障时参数量降低的保护装置
Ks＝
保护动作参数的整定值 保护区末端故障参数的最大计算值
四、可靠性
▪ 在电力系统正常运行时，不误动； ▪ 在规定的保护范围内发生故障时，应可靠
地动作； ▪ 在不属于该保护动作的其它任何情况下，
装设继电保护装置的目的
华北电力大学电力系统继电保护完整PPT教案
电力系统中各种有功功率和无功功率损耗
第9页/共81页
正常工作状态
电力系统正常运行的约束条件
不等式约束条件：
Sk Sk.max 用电设备的功率及其上限；
Ui.min Ui Ui.max 母线电压及其上、下限；
Iij Iij.max
线路电流及其上限；
fmin f fmax 系统频率及其上、下限；
第18页/共81页
An Example:August 14, 2003 Blackout in the United States and Canada
第19页/共81页
第20页/共81页
第21页/共81页
第22页/共81页
第23页/共81页
2008年初中国南方雪灾 对电力系统的影响
第24页/共81页
第65页/共81页
选择性
选择性是指电力系统发生故障时，保护装 置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正 常运行，以尽量缩小停电范围。
例：
A1
3
2B
5 4
6 C7
k3 8 D
当k3点短路时，若保护7拒动或7QF拒动， 保护5动（远后备）→跳5QF 有选择性
第66页/共81页
选择性
选择性是指电力系统发生故障时，保护装
置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正
常运行，以尽量缩小停电范围。
例：
A1
2B
停电
5
6 C7
k3 88 D
3
4
当k3点短路时，若保护7正确动作和7DL跳 闸，保护5动→跳5DL，则越级跳闸 （非选择性）
第67页/共81页
选择性
小结： 每个设备和线路等元件都有独立
的主保护和后备保护，当本元件的主 保护拒绝动作时，由其近后备或远后 备动作跳闸以切除故障，使停电范围 最小。
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)讲述
主讲人：黄少锋电力系统继电保护原理第一章绪论一、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、用电组成的一个实时的、复杂的联合系统。
电力生产的特点：电能无法大容量存储，电能的生产与消耗几乎是时刻保持平衡。
因此，不能中断——>可靠性要求极高！电力系统一次设备：发电机、变压器、母线、输电线路、电动机、电抗器、电容器等组成的电能传输设备（属于高压设备）。
电力系统二次设备：对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制与保护的设备（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）。
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，潮流限制不正常状态：正常运行条件受到破坏，但还未发生故障。
等约束条件满足，部分不等约束条件不满足。
例如：负荷潮流越限；发电机突然甩负荷引起频率升高；系统无功缺损导致频率降低；非接地相电压升高；电力系统发生振荡等等。
故障状态：一次设备运行中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作，以及自然灾害等各种，导致原因发生短路、断线。
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。
电力系统发生短路故障是不可避免的，如雷击、台风、地震、绝缘老化，人为因素等引起。
伴随着短路——>出现电流增大、电压降低——>从而导致设备损坏、绝缘破坏、断电和稳定破坏，甚至使整个电力系统瘫痪等。
电力系统继电保护ppt课件
6
一、继电保护的概念
继电保护泛指继电保护技术或各种继 电保护装置组成的继电保护系统。
继电保护装置是指安装在被保护元件 上，反应被保护元件故障或不正常运行状 态并动作与断路器跳闸或发出信号的一种 自动装置。
11/13/2023
7
二、故障、不正常运行状态与事故
电力系统在运行中，由于外界（雷击、鸟 害等）、内部（绝缘损坏、老化等）及 操作等原因，可能引起各种故障或不正常 工作状态。
11/13/2023
3
二、本课程的教学内容
1、理论部分 1 继电保护的基础元件 2 输电线路的继电保护 3 电力变压器的继电保护 4 同步发电机的继电保护 5 微机保护 2、实践部分 1 继电保护课程设计 2 继电器调试与二次配线实习
11/13/2023
4
三、学习本课程的基本要求
1、学会抓重点，领会问题的真谛；
21
§4 继电保护的基本组成
11/13/2023
22
§5 继电保护的工作原理
测量部分测量被保护组件运行参数，并 与整定值相比较，以判断被保护组件是份 发生故障。如果运行参数达到或超过（或 低于）整定值，测量部分向逻辑部分发信 号，并起动保护装置。逻辑部分接受测量 部分的信号后，按照规定的逻辑条件，判 断保护装置是否动作于跳闸或动作于发信 号，执行部分根据逻辑部分送来的信号而 动作。
2
一、本课程在本专业中的地位及教学目标
本课程是本专业的一门主要专业课，通 过本课程的学习，能够使大家掌握电力系 统继电保护装置工作原理、配置原则，常 用继电器的试验方法；培养继电保护装置 整定计算和识读继电保护装置原理图、展 开图的技能，为毕业后从事电力系统继电 保护的运行、安装、调试检修及设计工作 打下基础。
电力系统继电保护-PPT课件
继电保护与重合闸的配合关系
对单相自动重合闸的评价
优点： 绝大多数故障情况下保证对用户的连续供电
提高了双侧电源系统并列运行的稳定性
缺点： 按相操作的断路器 选相元件 非全相运行时退出其他保护，防止误动作
其他特殊问题 1.非全相运行对保护的影响。采用单相重合闸后，要求在单相 接地短路时至跳开故障相的断路器，这样在重合闸期间的断电时 间内出现了只有两项运行的非全相不对称运行状态，从而在线 路中出现负序以及零序的电压、电流分量，这就可能引起本线 路某些保护以及系统中的其他保护误动作。 对于可能误动的保护，应在单相重合闸动作是予以闭锁，或在 保护的动作之上躲开非全相运行或动作时限大于单相重合闸间 歇时间。 2.重合过电压问题。当线路发生单相接地而采用三相重合闸时， 会产生相当严重的重合过电压。这是由于三相跳闸时，在非故 障相上保留有残余电压，且该电压在较短的重合闸间隙断电时 间内
3.应考虑非全相运行对继电保护的影响，还需要考虑非全相运行 对通信系统和铁道号志系统的影响。
故障选相元件 为实现单相重合闸，首先就必须有故障相选择元件。对选相 元件的基本要求是： 首先应保证选择性，即选相元件与继电保护相配合只跳开发 生故障的一相，而接于另外两相上的选相元件不应动作；其次， 在故障相末端发生单相接地短路时，接于该相上的选相元件应 保证有足够的灵敏性。 根据网络接线和运行特点，满足以上要求的常用选相元件有 以下几种：电流选相元件、低电压选相元件、阻抗选相元件。
单相自动重合闸的动作过程 单相接地短路→跳故障单相→重合单相 瞬时性故障→重合成功 永久性故障→跳三相
单相自动重合闸的特点
与三相重合闸所带来的新问题主要表现在以下几个方面。
1.需要设置故障选相元件，应该指出有些保护装置本身就具有选 相功能
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。
华北电力大学国家级精品课《电力系统继电保护
由于要求切除故障的速度要很快，只能通过自动的继电保护 装置来完成。
3. 继电保护装置的基本任务 (1) 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中 切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其它无故障 部分迅速恢复正常运行。 即内部故障时发出跳闸命令。 (2) 反应电气元件的不正常运行状态，根据运行维护的 具体条件（例如有无经常值班人员）和设备的承受能力， 发出警报信号、减负荷或延时跳闸。 即不正常工作时发出告警信号。
反应数值上升的保护： 反应数值下降的保护：
4、可靠性
定义：当保护范围内部故障时必须动作（不拒动）， 当外部故障时不动作（不误动）。 包括两个方面： （1）不拒动，即可信赖性
（2）不误动，即安全性
影响可靠性的因素： 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、内外接线简明， 触点多少等；
正常运行： 电流：为负荷电流，两侧电流大小相等，方向相反（即相位相差 180）。 内部d1短路： 电流：线路BC两侧电流大小一般不等，方向相同（即相位相同）； 差动保护原理
基本原理的总结
电流 I ： 故障时增大 - 过电流保护 正常状态时 两侧电流相位相同 内部故障时 两侧电流相位相反 电压U ：故障时降低 －低电压保护 阻抗Z ：Z模值减小 －阻抗（距离）保护 －差动保护
远后备保护：位于其它变电站、发电厂中的后备保护； 近后备保护：位于本变电站、发电厂中的的后备保护；
2、速动性（迅速性）
定义：继电保护装置要以尽可能短的时间将故障从电网中切除。 优点： （1）提高电网的稳定性； （2）加快非故障部分的恢复供电； （3）减轻故障设备的损坏程度。 故障切除时间＝保护装置动作时间＋断路器动作时间 保护装置的动作时间为： 微机保护最快：0.01～0.04秒，即0.5～2个周期就动作；
电力系统继电保护ppt
3.3 阻抗继电器的实现方法
继电保护装置的作用：判断故障处于区内还是区外
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。
数字式距离保护相位比较的实现 阻抗比较方式 求出测量阻抗Zm 与已知阻抗组合出ZC、ZD 代入动作条件表达式，判断是否动作 电压比较方式 相量比较 瞬时采样值比较
3.3.2 相位比较原理的实现
相量比较方式
动作范围-90°～90 °，则
（3.56） （3.57）
展开并乘 ，得
电力系统继电保护
电力系统继电保护
习题：
请分析如图所示的阻抗继电器的动作特性。
第一章节
距离保护的整定计算与对距离保护的评价
3.4.1 距离保护的整定计算
电力系统继电保护
三段式配置方式： I、II段：方向性测量元件 III段：带有偏移特性的测量元件 如图： AB线路A处保护的I段 AB线路A处保护的II段 AB线路A处保护的III段 BC线路B处保护的I段
瞬时采样比较方式
两点积算法：用相隔1/4周期的两个采样值完成比相
（3.58）
（3.68）
电力系统继电保护
3.3.3 比较工作电压相位法
电力系统继电保护
区外K1点短路：Uop与Um同相位
反向K3点短路： Uop与Um同相位 区内K2点短路：Uop与Um反相位 结论：
Uop与Um同相位：区外
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
3.4.1 距离保护的整定计算
继电保护装置的作用：判断故障处于区内还是区外
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。
数字式距离保护相位比较的实现 阻抗比较方式 求出测量阻抗Zm 与已知阻抗组合出ZC、ZD 代入动作条件表达式，判断是否动作 电压比较方式 相量比较 瞬时采样值比较
3.3.2 相位比较原理的实现
相量比较方式
动作范围-90°～90 °，则
（3.56） （3.57）
展开并乘 ，得
电力系统继电保护
电力系统继电保护
习题：
请分析如图所示的阻抗继电器的动作特性。
第一章节
距离保护的整定计算与对距离保护的评价
3.4.1 距离保护的整定计算
电力系统继电保护
三段式配置方式： I、II段：方向性测量元件 III段：带有偏移特性的测量元件 如图： AB线路A处保护的I段 AB线路A处保护的II段 AB线路A处保护的III段 BC线路B处保护的I段
瞬时采样比较方式
两点积算法：用相隔1/4周期的两个采样值完成比相
（3.58）
（3.68）
电力系统继电保护
3.3.3 比较工作电压相位法
电力系统继电保护
区外K1点短路：Uop与Um同相位
反向K3点短路： Uop与Um同相位 区内K2点短路：Uop与Um反相位 结论：
Uop与Um同相位：区外
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
3.4.1 距离保护的整定计算
华北电力大学精品课程电力系统继电保护黄少锋教授—零序保护ppt课件
本质是反映：
IK 1kA
43
2.3.6 方向性零序电流维护 通常为多接地点——类似于“多电源〞点。
因此，需求方向元件。 回想一下零序方向特征：
44
分析1上图，并归2 纳后，可以1 知道： 2 1〕内部接地时 2〕N侧外部接地时
U0M
正向
0
I0M
U0M 正向
I0M
正向
U0N
I0N
0K
U0N
0
反向
I0N
I0KZ2Z2Z0I1K
Z1
I1K
Z2
将I1K代入 I0K表达式，整理 Z 0
得： I0K
Z1
E0 2Z0
I0K
23
如何求取单相、两相接地的最大零序电流？
知：
I(1) 0K
E0 2Z1 Z0
I(1,1) 0K
E0 Z1 2Z0
I0(1K) I0(1K， 1)
Z1 2Z0 2Z1 Z0
12Z0 Z1
旋转成I： 0同与 方向
47
0K —线路的零序阻抗角
（一般为 700～850）
出口发生接地短路时，零序电压最大，所以，没 有出口死区的问题。
接线方式简单：3U 0和3I0 。 但是, 3U0 的极性经常被接错,导致不正确动作。 虽然想了很多方法，依然难以彻底处理。主要缘 由是：正常运转时，无 3U0 。 <继电维护规程>确定：110kV及以上系统中，采 用自产零序电压。正常三相有电压,便于确认极性。
一、零序电流Ⅰ段维护 1〕躲开线路末端的最大零序电流。
2〕躲开断路器三相不同时合闸的 I0.unb 。
(假设会误动，靠延时 100ms 躲开) 3〕躲开非全相运转的负荷电流。
《电力系统继电保护原理》全套PPT课件
运行参数：I、U、Z∠φ 反应 I↑→过电流保护 反应 U↓→低电压保护 反应 Z↓→低阻抗保护(距离保护)
二、反应电气元件内部故障与外部故障（及正常运行）时两端 所测电流相位和功率方向的差别而构成的原理（双端测量原 理，也称差动式原理）
以A-B线路为例：
规定电流正方向：保护处母线→被保护线路
规定电压正方向：母线高于中性点
的继电器(保护)，Kh>1 2、集成电路型过电流继电器（晶体管型：略）
3ms延时：防止干扰信号引起的误动(干扰持续时间一般<1ms) 12ms展宽：使输出动作信号展成连续高电平。
二、电流速断保护（电流I段）
电流速断保护：瞬时动作的电流保护。
1、整定计算原则
(1) 短路特性分析：
三相短路时d(3),流过保护安装处的短路电流：
对于过量保护,灵敏系数：
应保护的范围内发生金 属性短路时的故障参数 计算值
Klm
保护装置的动作参数
（电流保护的故障参数计算值：系统最小运行方式下被保护线
路末端发生两相短路时，流过本保护的最小短路电流）
对保护1的电流II段：Klm=
I (2) d .B. m in I II dz..1
要求：Klm 1.3～1.5
d3点短路：6动作：有选择性； 5动作：无选择性 如果6拒动，5再动作：有选择性(5作为6的远后备保护)
d1点短路：1、2动作：有选择性； 3、4动作：无选择性 后备保护（本元件主保护拒动时）：
(1)由前一级保护作为后备叫远后备. (2)由本元件的另一套保护作为后备叫近后备.
二、速动性：故障后,为防止并列运行的系统失步,减少用户 在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度，应尽 量地快速切除故障。 (快速保护:几个工频周期，微机保护：30ms以下)
二、反应电气元件内部故障与外部故障（及正常运行）时两端 所测电流相位和功率方向的差别而构成的原理（双端测量原 理，也称差动式原理）
以A-B线路为例：
规定电流正方向：保护处母线→被保护线路
规定电压正方向：母线高于中性点
的继电器(保护)，Kh>1 2、集成电路型过电流继电器（晶体管型：略）
3ms延时：防止干扰信号引起的误动(干扰持续时间一般<1ms) 12ms展宽：使输出动作信号展成连续高电平。
二、电流速断保护（电流I段）
电流速断保护：瞬时动作的电流保护。
1、整定计算原则
(1) 短路特性分析：
三相短路时d(3),流过保护安装处的短路电流：
对于过量保护,灵敏系数：
应保护的范围内发生金 属性短路时的故障参数 计算值
Klm
保护装置的动作参数
（电流保护的故障参数计算值：系统最小运行方式下被保护线
路末端发生两相短路时，流过本保护的最小短路电流）
对保护1的电流II段：Klm=
I (2) d .B. m in I II dz..1
要求：Klm 1.3～1.5
d3点短路：6动作：有选择性； 5动作：无选择性 如果6拒动，5再动作：有选择性(5作为6的远后备保护)
d1点短路：1、2动作：有选择性； 3、4动作：无选择性 后备保护（本元件主保护拒动时）：
(1)由前一级保护作为后备叫远后备. (2)由本元件的另一套保护作为后备叫近后备.
二、速动性：故障后,为防止并列运行的系统失步,减少用户 在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度，应尽 量地快速切除故障。 (快速保护:几个工频周期，微机保护：30ms以下)
【精品】电力系统继电保护原理PPT课件(完整版)
按工作原理可分为电磁式、感应式、电动式、电子式(如晶 体管型)、整流式、热式(利用电流热效应的原理)、数字式等； 1.电磁型继电器（电磁型电压继电器工作原理与电流继电器 基本相同）
-电流继电器KA
-电压继电器KV
电磁型继电器
电磁型继电器动作分析
（1）继电器动作的条件：为使继电器动作，必须增大电流通 过增大电流来增大电磁转矩，当继电器的电磁力矩大于弹簧 的作用力距和摩擦力矩之和时，衔铁被吸合时，称为继电器 动作。
2.1、单侧电源电网相间短路的电流保护 当电网输电线路发生短路时，故障相电流增大。根据这一
特征，可以构成反应故障时电流增大而动作的电流保护。 -无时限电流速断保护（电流一段保护） -限时电流速断保护（电流二段保护） -定时限过电流保护（电流三段保护）
三种保护配合使用构成主后备保护、完成对输电线路所有故障点的反应。
继电保护装置在电力系统产生短路或不正常运行时，继 电保护装置应该能够有选择地切除故障电流或给出提示信号， 并保证故障范围最小。
（2）速动性： 继电保护装置在电力系统产生短路时，继电保护装置应
该在尽可能短的时间内有选择地切除故障，保证系统故障设 备的安全性。
速动性的意义： A、电力系统产生故障时，迅速切除故障可以提高系统供电的 质量，减少停电时间，提高生产效率； B、提高故障设备的修复率； C、提高电力系统运行的稳定性； D、减小电力系统故障范围，提高自动重合闸的成功率。
2.1.1、反应单一电气量的继电器 继电器是根据某种输入信号来实现自动切换电路的自动控
制电器。当其输入量达到一定值时，能使其输出的被控制量 发生预计的状态变化，如触点打开、闭合或电平由高变低、 由低变高等，具有对被控制电路实现“通”、“断”控制的 作用，所以它“类似于开关”。
-电流继电器KA
-电压继电器KV
电磁型继电器
电磁型继电器动作分析
（1）继电器动作的条件：为使继电器动作，必须增大电流通 过增大电流来增大电磁转矩，当继电器的电磁力矩大于弹簧 的作用力距和摩擦力矩之和时，衔铁被吸合时，称为继电器 动作。
2.1、单侧电源电网相间短路的电流保护 当电网输电线路发生短路时，故障相电流增大。根据这一
特征，可以构成反应故障时电流增大而动作的电流保护。 -无时限电流速断保护（电流一段保护） -限时电流速断保护（电流二段保护） -定时限过电流保护（电流三段保护）
三种保护配合使用构成主后备保护、完成对输电线路所有故障点的反应。
继电保护装置在电力系统产生短路或不正常运行时，继 电保护装置应该能够有选择地切除故障电流或给出提示信号， 并保证故障范围最小。
（2）速动性： 继电保护装置在电力系统产生短路时，继电保护装置应
该在尽可能短的时间内有选择地切除故障，保证系统故障设 备的安全性。
速动性的意义： A、电力系统产生故障时，迅速切除故障可以提高系统供电的 质量，减少停电时间，提高生产效率； B、提高故障设备的修复率； C、提高电力系统运行的稳定性； D、减小电力系统故障范围，提高自动重合闸的成功率。
2.1.1、反应单一电气量的继电器 继电器是根据某种输入信号来实现自动切换电路的自动控
制电器。当其输入量达到一定值时，能使其输出的被控制量 发生预计的状态变化，如触点打开、闭合或电平由高变低、 由低变高等，具有对被控制电路实现“通”、“断”控制的 作用，所以它“类似于开关”。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
短路点 K2 K3
短路电流 1～5 1～6
主保护 跳 5 跳 6
远后备 跳 1、3 跳 5
近后备 跳 2、4 /
远后备保护：位于其它变电站、发电厂中的后备保护； 近后备保护：位于本变电站、发电厂中的的后备保护；
2、速动性（迅速性） 速动性（迅速性） 定义：继电保护装置要以尽可能短的时间将故障从电网中切除。 优点： 优点 （1）提高电网的稳定性； （2）加快非故障部分的恢复供电； （3）减轻故障设备的损坏程度。 故障切除时间＝保护装置动作时间＋断路器动作时间 故障切除时间＝保护装置动作时间＋ 保护装置的动作时间为： 保护装置的动作时间为： 微机保护最快： 01～ 04秒 微机保护最快：0.01～0.04秒，即0.5～2个周期就动作； 个周期就动作； 电磁式保护： 0.06～0.12秒，即3～6个周期就动作 0.06～0.12秒 断路器的动作时间为： 断路器的动作时间为： 最快： 最快： 一般： 0.02～0.06秒，即1～3个周期断开电流； 02～ 06秒 个周期断开电流； 0.06～0.15秒 0.06～0.15秒，即3～7个周期断开电流
五、继电保护学习的特点
1、理论要求高
各设备的原理、性能、参数计算、故障状态的分析。 各设备的原理、性能、参数计算、故障状态的分析。 电工原理、电机学、电力系统稳态/暂态分析、 电工原理、电机学、电力系统稳态/暂态分析、经济调 安全控制、电力系统规划设计原则、 度、安全控制、电力系统规划设计原则、运行方式制定 的依据等等。 的依据等等。
1. 继电保护的基本原理
正常运行状态： 正常运行状态： 电流：负荷电流，电源侧负荷电流大； 电压：±5％内，靠近电源侧的母线电压较高； 测量阻抗：负荷阻抗，阻抗模值很大 短路故障状态： 短路故障状态： 电流：Id 剧增 过电流保护 电压：Ud 降低 低电压保护 测量阻抗：阻抗模值减小 距离保护
确定线路两侧电流参考正方向：母线→线路（如绿色箭头） 正常运行： 正常运行 电流：为负荷电流，两侧电流大小相等，方向相反（即相位相差 180°）。 内部d1短路： d1短路 内部d1短路 电流：线路BC两侧电流大小一般不等，方向相同（即相位相同）； 差动保护原理
正常状态： （ 3 ） 正常状态 ：电力系统的电压、频率正常。不需采取措 施。
2. 电力系统继电保护的作用 能够反应电力系统中电气元件发生的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。 QF表示断路器，它的 作用是接收跳闸命令后， 迅速切断短路电流。
当线路L1上发生短路故障时，继电保护迅速反应这个短路 故障，发出跳闸命令给断路器QF1，断路器QF1接收了命令后， 打开触头，切断短路电流。 由于要求切除故障的速度要很快，只能通过自动的继电保护 装置来完成。
3、 灵敏性 指对于其保护范围内发生故障的反应能力。 任何运行方式下，被保护设备范围内发生故障，不论短 路点的位置、类型、是否有过渡电阻，都能动作于跳闸或发 出信号。 保护的灵敏度通常用灵敏系数来衡量。 灵敏系数 Klm：常见不利运行方式和不利故障类型下通入 装置的故障量和整定动作值之比。
反应数值上升的保护： 反应数值下降的保护：
二、基本原理和保护装置的组成
继电保护的基本原理：正确区分正常运行 故障 正常运行和故障 正常运行 或不正常运行状态，当确认被保护设备发生内部 或不正常运行状态 故障或不正常运行状态时，发出跳闸命令或告警 信号。 继电保护的基本原理的核心：区分正常运行 故 正常运行和故 正常运行 障或不正常运行状态。 障或不正常运行状态 如何区分正常运行和故障或不正常运行状态？ 必须利用电力系统在正常运行和故障或不正常运行 状态时，其电气量（如电流、电压、阻抗等）的不同 来加以区分。
电力系统的三种状态：故障、不正常运行、 电力系统的三种状态：故障、不正常运行、正常状态
不正常运行状态： （ 2 ） 不正常运行状态 ： 电力系统设备的电流过大、电压过 高等不正常状态。 不正常运行状态产生的后果： 不正常运行状态产生的后果：电力设备的电流过大会使设备 载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和 损坏，可能发展成故障。 不正常运行状态产生的对策： 不正常运行状态产生的对策：一旦电力系统设备发生不正常 运行状态，应该发出告警信号、减负荷或跳闸。
2、综合性科学
电工、电机、电子、电力系统、数学、计算机、 电工、电机、电子、电力系统、数学、计算机、通讯新 理论、新技术、 理论、新技术、新材料的引用都基于以上各学科的发展
3、理论和实践并重
实验室实验、动模实验、现场人工故障实验、 实验室实验、动模实验、现场人工故障实验、试运行
4、继电保护工作责任重大
微机保护： 微机保护： 计算、分析、逻辑判断能力强，有存储记忆功能， （1） 计算、分析、逻辑判断能力强，有存储记忆功能，可实 现复杂原理的保护； 现复杂原理的保护； 维护调试方便，可靠性高； （2） 维护调试方便，可靠性高； 统一硬件，保护装置硬件易标准化； （3） 统一硬件，保护装置硬件易标准化； 有强大辅助功能，简化调试、事故分析和事故后处理。 （4） 有强大辅助功能，简化调试、事故分析和事故后处理。
短路点 K1 K2 K3
短路电流 1～4 1～5 1～6
主保护 跳 1、2 跳 5 跳 6
后备 / 跳 1、3 跳 5
主保护:反映元件严重故障，快速动作于跳闸的保护 后备保护：主保护不动作时备用的保护，由相邻设备的保护来 完成。
为了保证可靠性，选择性包含2种意思： （1）正常情况下只应由装在故障元件上的保护装置动作 切除故障； （2）当电气设备的主保护不能切除故障时，力争相邻设 备的保护装置对它起到后备保护的作用。
3. 继电保护装置的基本任务 (1) 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中 切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其它无故障 部分迅速恢复正常运行。 即内部故障时发出跳闸命令。 (2) 反应电气元件的不正常运行状态，根据运行维护的 具体条件（例如有无经常值班人员）和设备的承受能力， 发出警报信号、减负荷或延时跳闸。 即不正常工作时发出告警信号。
电磁型继电保护 （现在已很少应用）
微机型继电保护 （现在被大量应用）
2、继电保护原理发展 、
过电流保护原理，1901年 电流差动保护原理，1908年 方向性电流保护，1910年 距离保护，1920年 高频保护，1927年 行波保护，1950年 工频变化量保护，1980年，由我国专家提出。 继电保护硬件装置不断变化，但保护原理不变。
附录一：继电器的分类、 附录一：继电器的分类、型号和表示方法
一、电力系统继电保护的作用
电力系统的三种状态：故障、不正常运行、 1. 电力系统的三种状态：故障、不正常运行、正常状态 故障状态：发生短路故障，各种型式的相间、单相短路 （ 1 ） 故障状态 故障。 .故障产生的后果： 故障产生的后果： 故障产生的后果 ①通过故障点的很大的短路电流使故障元件进一步损坏； ②短路电流流过相邻非故障元件，可能损坏或缩短其使用寿命； ③故障附近地区电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响 工厂产品的质量； ④破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整 个系统瓦解。 故障的对策：一旦故障发生，必须迅速而准确地切除故障设备， 故障的对策 保证电力系统的安全。切除故障的时间要求小到十分之几甚至百 分之几秒。
基本原理的总结 电流 I ： 故障时增大 - 过电流保护 正常状态时 两侧电流相位相同 内部故障时 两侧电流相位相反 电压U ：故障时降低 －低电压保护 阻抗Z ：Z模值减小 －阻抗（距离）保护 阻抗（距离） －差动保护
非电气量：温度升高 － 瓦斯保护
2. 继电保护装置的原理结构
测量部分：测量有关电气量,与整定值比较,给出 “是”、 测量部分 “非”、“大于”、“不大于”、“等于”、 “0”、“1” 性质的一组逻辑信号,判断保护是否应该启动。 逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的 逻辑部分 顺序或它们的逻辑组合，确定是否应该使断路 器跳闸或发出报警信号，并将有关命令传达给 执行部分。 执行部分：根据逻辑部分的结果，立即或延时发出报警信 执行部分 号和跳闸信号（故障、不正常运行时）。
微机保护
第三代静态保护
各种硬件继电保护的特点： 各种硬件继电保护的特点：
电磁型：体积大，消耗功率大， 动作慢，机械转动部分、 电磁型：体积大，消耗功率大， 动作慢，机械转动部分、 触点部分容易磨损或粘连，调试维护比较杂。 触点部分容易磨损或粘连，调试维护比较杂。 晶体管型：动作快 无机械转动部分，易发生特性变化。 晶体管型：动作快, 无机械转动部分，易发生特性变化。 集成电路型：体积更小, 集成电路型：体积更小, 工作更可靠，抗干扰能力差。 工作更可靠，抗干扰能力差。
需要根据电力系统和负荷的具体情况， 需要根据电力系统和负荷的具体情况，对这两方面 不拒动、不误动）的性能要求适当地予以协调。 （不拒动、不误动）的性能要求适当地予以协调。
在系统有充足的旋转备用容量、各元件之间联系十 分紧密的情况下，应着重强调不拒动的可靠性；反之， 则应强调不误动的可靠性。 对于传送大功率的输电线路保护，一般宜于强调不 误动；而对于其它线路保护，则往往强调不拒动。 对于大型发电机组的继电保护，无论拒动或误动跳 闸，都会引起巨大的经济损失，可信赖性和安全性同样 重要，因此可采用三中取二的双重化方案或双倍的二中 取一双重化方案。
四、继电保护的发展简史
1、继电保护硬件发展 、
1901年发明 年发明
电磁型 机电型
电磁型
感应型
电动型
1960年发明 年发明
晶体管型 保护
晶体管型
70年代 第一代静态保护 年代
1970年发明 年发明
集成电路 型保护
集成 电路型
80年代后 第二代静态保护 年代后
1972年发明 年发明 90后大量应用 后大量应用
4、可靠性 定义：当保护范围内部故障时必须动作（不拒动）， 定义：当保护范围内部故障时必须动作（不拒动）， 当外部故障时不动作（不误动）。 当外部故障时不动作（不误动）。 包括两个方面： 包括两个方面： （1）不拒动，即可信赖性 ）不拒动， （2）不误动，即安全性 ）不误动， 影响可靠性的因素： 影响可靠性的因素： 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、内外接线简明， 触点多少等； 外在：运行维护水平、调试是否正确、正确安装