繼電保護(hù)01緒論a課件

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院機(jī)電工程學(xué)部第1講多媒體電子教案緒論二零一二年二-七月主講：周展懷授課日期：2012.02.24第一周 周四 1-2/3-4節(jié)1.11.2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)和作用對(duì)繼電保護(hù)的基本要求第1章緒論第一章 緒 論一、本課程在本專業(yè)中的地位及教學(xué)目標(biāo)二、本課程的教學(xué)內(nèi)容三、本課程的特點(diǎn)與基本要求1.0 課程介紹本章主要講授內(nèi)容1.0 課程介紹 1.1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)和作用1.2 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求1.3 繼電保護(hù)的構(gòu)成及分類本章基本要求了解電力系統(tǒng)的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)及引起的后果；掌握繼電保護(hù)裝置的概念、繼電保護(hù)的任務(wù)（作用）、原理及組成；熟練掌握對(duì)

2、繼電保護(hù)的基本要求。一、本課程在本專業(yè)中的地位及教學(xué)目標(biāo) 本課程是本專業(yè)的一門主要專業(yè)課，必修課，考試課。通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生掌握發(fā)電廠、變電站繼電保護(hù)裝置工作原理、配置原則，常用繼電器的試驗(yàn)方法；培養(yǎng)學(xué)生繼電保護(hù)裝置整定計(jì)算和識(shí)讀繼電保護(hù)裝置原理圖、展開圖的技能，為畢業(yè)后從事發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)研發(fā)、運(yùn)行、安裝、調(diào)試檢修等工作打下基礎(chǔ)。二、本課程的教學(xué)內(nèi)容1、理論部分1）繼電保護(hù)的基礎(chǔ)元件（互感器及變換器、繼電器等）2）電網(wǎng)的繼電保護(hù)（電網(wǎng)的相間短路保護(hù)、接地保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、高頻保護(hù)）4）主設(shè)備保護(hù)（如電力變壓器保護(hù)、同步發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)、母線保護(hù)、電力電

3、容器保護(hù)等）*5）微機(jī)繼電保護(hù)*2、實(shí)踐部分 繼電保護(hù)裝置的實(shí)驗(yàn)及調(diào)試實(shí)習(xí)三、本課程的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)要求 1、學(xué)會(huì)抓重點(diǎn)，領(lǐng)會(huì)問題的真諦；2、提倡課前預(yù)習(xí)、課堂認(rèn)真聽講、課后復(fù)習(xí)三部曲，提高自學(xué)能力；3、擴(kuò)大自己的視野，以教材為藍(lán)本，鉆研學(xué)習(xí)相關(guān)參考書籍及期刊雜志；4、成績(jī)?cè)u(píng)定：考勤、紀(jì)律10%+作業(yè)20%+期考70%。學(xué)習(xí)要求課程的特點(diǎn)繼電保護(hù)是一門專門研究電力系統(tǒng)故障及反事故措施的技術(shù)學(xué)科，要注重提高對(duì)電力系統(tǒng)故障和異常工作情況的認(rèn)識(shí)和加強(qiáng)故障分析計(jì)算的能力。學(xué)習(xí)繼電保護(hù)的基礎(chǔ)理論（電路、電機(jī)學(xué)、電子技術(shù)、微機(jī)原理、電力系統(tǒng)分析、發(fā)電廠電氣部分）。電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)分析是與繼電保護(hù)聯(lián)系

4、密切的課程，有助于理解繼電保護(hù)理論。繼電保護(hù)是理論與實(shí)踐并重的課程，要重視實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。 電力系統(tǒng)的基本概念圖1-1 動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、 和電力網(wǎng)絡(luò)示意圖(1)變壓器短路故障(3)單相接地故障3.發(fā)生故障可能引起的后果 (1)故障點(diǎn)通過很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障設(shè)備燒壞；(2)系統(tǒng)中設(shè)備，在通過短路電流時(shí)所產(chǎn)生的熱和電動(dòng)力使設(shè)備縮短使用壽命； (3)因電壓降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品質(zhì)量； (4)破壞系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，產(chǎn)生振蕩，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。事故事故指系統(tǒng)的全部或部分的正常運(yùn)行遭到破壞，以致造成對(duì)用戶的停止送電、少送電、電能質(zhì)量變壞到不能容

5、許的程度，甚至毀壞設(shè)備等等。一.電力系統(tǒng)的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)及引起的后果1.電力系統(tǒng)的故障：三相短路K(3)、兩相短路K(2) 、單相短路接地K(1)、兩相短路接地K (1,1)、斷線、變壓器繞組匝間短路、復(fù)合故障等。2.不正常運(yùn)行狀態(tài)：小接地電流系統(tǒng)的單相接地、過負(fù)荷、變壓器過熱、系統(tǒng)振蕩、電壓升高、頻率降低等。為了及時(shí)正確處理故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，避免事故發(fā)生，就需要繼電保護(hù)。二、繼電保護(hù)裝置繼電保護(hù)一種重要的反事故措施。繼電保護(hù)技術(shù)繼電保護(hù)裝置二、繼電保護(hù)裝置 繼電保護(hù)裝置指反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。 繼電保護(hù)裝置最初是

6、以機(jī)電式繼電器為主構(gòu)成的，現(xiàn)代繼電保護(hù)裝置則已發(fā)展成以電子元件或微機(jī)、可編程序控制器為主構(gòu)成?！袄^電保護(hù)”一詞泛指繼電保護(hù)技術(shù)或由各種繼電保護(hù)裝置組成的機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)。為了及時(shí)正確處理故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，避免事故發(fā)生，就需要繼電保護(hù)。繼電保護(hù)一種重要的反事故措施。繼電保護(hù)技術(shù)繼電保護(hù)裝置三、繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)（1） 發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。（2）反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件而動(dòng)作于信號(hào)，以便值班員及時(shí)處理，或由裝置自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行就會(huì)引起損壞或發(fā)展成為事故的電氣設(shè)備予以切除。 （3）繼電保護(hù)裝置還

7、可以與電力系統(tǒng)中的其他自動(dòng)化裝置配合，在條件允許時(shí)，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時(shí)間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。 1）主保護(hù)：是指裝設(shè)在本元件斷路器處并瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)。我們一般都希望故障能夠被主保護(hù)動(dòng)作切除。據(jù)我國某系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)最近十年中220KV線路的主保護(hù)動(dòng)作次數(shù)占全部保護(hù)動(dòng)作次數(shù)的83.7%，154KV線路主保護(hù)動(dòng)作次數(shù)占76.3%。 2）后備保護(hù)：指當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)用來切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)可分為近后備和遠(yuǎn)后備兩種。 近后備：裝設(shè)在本元件斷路器處，動(dòng)作時(shí)限比主保護(hù)長(zhǎng)。當(dāng)本元件主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，才由近后備保護(hù)動(dòng)作來切除故障。 遠(yuǎn)后備：裝設(shè)在相鄰上一元件斷路器處，動(dòng)作時(shí)限比近后備保

8、護(hù)時(shí)限還要長(zhǎng)。當(dāng)本元件的保護(hù)或開關(guān)拒動(dòng)時(shí)，利用相鄰元件的遠(yuǎn)后備保護(hù)切除故障。3）輔助保護(hù)：起輔助作用的保護(hù)。如為消附除方向繼電器的電壓死區(qū)或?yàn)榧铀偾谐拷妇€附近的線路故障而加裝的電流速斷保護(hù)。主保護(hù)和后備保護(hù)一、選擇性：保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)僅將故障對(duì)象從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍限制在最小的范圍內(nèi)。 當(dāng) K3點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)由故障線路WL1上的保護(hù)P7和P5動(dòng)作，將故障線路WL1切除，這時(shí)變電所B則仍可由非故障線路WL2繼續(xù)供電。當(dāng)K4點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)由線路的保護(hù)P4動(dòng)作，使斷路器4QF跳閘，將故障線路WL4切除，這時(shí)只有WL4停電。由此可見，繼電保護(hù)有選擇性的動(dòng)作可將停電范圍限制到最小，

9、甚至可以做到不中斷對(duì)用戶的供電。 圖1-2b 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中有選擇性動(dòng)作 二、速動(dòng)性 速動(dòng)性就是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大電流、低電壓運(yùn)行的時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。故障切除時(shí)間 t 包括保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間和斷路器跳閘時(shí)間：一般快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.06 s 0.12 s，最快的可達(dá) 0.01 s 0.04s，一般斷路器的跳閘時(shí)間為 0.06 s 0.15 s，最快的可達(dá)0.02s 0.06 s。 三、靈敏性 靈敏性是指電氣設(shè)備或線路在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行情況時(shí)，保護(hù)裝置的反應(yīng)能力。保護(hù)裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來衡量，靈敏系

10、數(shù)越大，則保護(hù)的靈敏度就越高，反之就越低。 過量繼電器欠量繼電器四、可靠性 可靠性包括安全性和信賴性，是對(duì)繼電保護(hù)最根本的要求。所謂安全性是要求繼電保護(hù)在不需要它動(dòng)作時(shí)可靠不動(dòng)作，即不發(fā)生誤動(dòng)。所謂信賴性是要求繼電保護(hù)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)可靠動(dòng)作，即不拒動(dòng)。 以上四個(gè)基本要求是設(shè)計(jì)、配置和維護(hù)繼電保護(hù)的依據(jù)，又是分析評(píng)價(jià)繼電保護(hù)的基礎(chǔ)。這四個(gè)基本要求之間是相互聯(lián)系的，但往往又存在著矛盾。因此，在實(shí)際工作中，要根據(jù)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和用戶的性質(zhì)，辯證地進(jìn)行統(tǒng)一。三、靈敏性二、速動(dòng)性一、選擇性1.2 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求對(duì)四性的評(píng)價(jià)： 以上四條基本要求，選擇性是關(guān)鍵，靈敏性必須足夠高，

11、速動(dòng)性達(dá)到要求即可，最重要的是必須滿足可靠性的要求。 1.3 繼電保護(hù)的工作原理、構(gòu)成及分類一、繼電保護(hù)的工作原理 根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)前后物理量變化特征為基礎(chǔ)構(gòu)成繼電保護(hù)裝置發(fā)生短路故障后，利用電流、電壓、線路測(cè)量阻抗、電壓電流間相位、負(fù)序和零序分量的出現(xiàn)等的變化，構(gòu)成相應(yīng)的保護(hù)。如過電流及電流速斷保護(hù)、低電壓及電壓速斷保護(hù)、功率方向保護(hù)、序分量保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、高頻保護(hù)等等。 電力系統(tǒng)故障后工頻電氣量變化主要特征1、電流增大。故障元件上電流增大到大大超過額定負(fù)荷電流2、電壓降低。系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓均下降，短路點(diǎn)電壓最低可降至零。3、電壓與電流之間的相位角發(fā)生改變 。4、

12、測(cè)量阻抗發(fā)生變化。5、出現(xiàn)負(fù)序和零序分量。6、電氣元件流入和流出的電流關(guān)系發(fā)生變化。元件內(nèi)部故障，其流入電流不等于流出電流。 反應(yīng)非工頻電氣量的保護(hù)1、超高壓輸電線路的行波保護(hù)。2、電力變壓器的氣體（瓦斯）保護(hù)。3、電力變壓器繞組溫度過高的過負(fù)荷保護(hù)對(duì)于反應(yīng)電氣元件不正常運(yùn)行情況的繼電保護(hù)，主要根據(jù)不正常運(yùn)行情況時(shí)電壓和電流變化特征來構(gòu)成。二、繼電保護(hù)裝置的分類及構(gòu)成 （一）繼電保護(hù)裝置的分類 分為模擬型和數(shù)字型20世紀(jì)80年代前應(yīng)用的常規(guī)繼電保護(hù)裝置都屬于模擬型，80年代后發(fā)展的繼電保護(hù)裝置屬于數(shù)字型。模擬型又分為機(jī)電型、靜態(tài)型繼電保護(hù)裝置。1、機(jī)電型繼電保護(hù)裝置包括電磁型和感應(yīng)型。2、靜態(tài)

13、型繼電保護(hù)裝置是應(yīng)用晶體管或集成電路等電子元件構(gòu)成。3、數(shù)字繼電保護(hù)保護(hù)裝置由微機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成 （二）繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成 1、模擬型繼電保護(hù)裝置這種保護(hù)裝置由測(cè)量回路、邏輯回路和執(zhí)行回路三個(gè)主要部分組成。（1）測(cè)量部分：測(cè)量被保護(hù)對(duì)象的有關(guān)物理量，與給定量進(jìn)行比較，給出“是”或“非”信號(hào)。（2）邏輯部分：根據(jù)測(cè)量輸出的大小、性質(zhì)、輸出邏輯狀態(tài)，使保護(hù)按一定邏輯關(guān)系工作，然后確定跳閘或發(fā)信號(hào)。 圖1-1 模擬型繼電保護(hù)裝置原理圖（3）執(zhí)行部分:根據(jù)邏輯部分傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所承擔(dān)的任務(wù)。工作原理舉例說明 正常狀態(tài)： 一次設(shè)備通過的電流為負(fù)載電流， KA流過的二次電流小于動(dòng)作值 KA不動(dòng)作其

14、接點(diǎn)不閉合斷路器主、輔觸點(diǎn)保護(hù)不動(dòng)作 。電流繼電器時(shí)間繼電器電流互感器脫扣器中間繼電器跳閘線圈2、數(shù)字型微機(jī)繼電保護(hù) 微機(jī)繼電保護(hù)裝置由硬件部分和軟件部分組成。微機(jī)保護(hù)硬件部分原理接線如圖1-4所示。 。圖1-4 微機(jī)繼電保護(hù)硬件部分原理框圖開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出（1）微機(jī)保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（模擬量輸入系統(tǒng)）包括電壓形成、模擬濾波、采樣保持、多路轉(zhuǎn)換以及模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能。完成將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。微機(jī)主系統(tǒng)包括微處理器、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、定時(shí)器及并行口等。開關(guān)量輸入輸出通道。由若干并行口、光電耦合器件及中間繼電器組成。通訊接口。包括通訊接口電路及接口。電源。供給微處理器、數(shù)字電路、模擬轉(zhuǎn)換芯片及繼電器所需弱電電壓。（2）微機(jī)保護(hù)的工作原理通過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（MPX）將多個(gè)輸入電氣量按輸入時(shí)間前后分開，依次送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D），將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算處理，判斷是否 發(fā)生故障，通過開關(guān)量輸出通道，經(jīng)光電隔離電路送到出口繼電器發(fā)出跳閘脈沖給斷路器跳閘繞組YR，使斷路器跳閘，切除系統(tǒng)故障部分。人機(jī)接口部件的作用是建立起微機(jī)型保護(hù)與使用者之間的信息聯(lián)系。以便對(duì)裝置進(jìn)行人工操作、調(diào)試和得到反饋信息。外部通信接口部件的作用是提供計(jì)算機(jī)局域通信網(wǎng)絡(luò)以及遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)的信息通道。（2）微機(jī)保護(hù)的工作原理軟件部分是根據(jù)保護(hù)工作原理和動(dòng)作要求編制計(jì)