電力系統(tǒng)繼電保護緒論

電力系統(tǒng)繼電保護有關(guān)本課程的若干問題教材

電力系統(tǒng)繼電保護.張保會，尹項根編著.中國電力出版社，2005年5月參考書

1電力系統(tǒng)繼電保護原理（增訂版）.賀家李，宋從矩主編.中國電力出版社，2004年9月

2電力系統(tǒng)繼電保護.許建安主編.中國水利電力出版社，

2004年1月主要內(nèi)容緒論電網(wǎng)電流保護電網(wǎng)距離保護輸電線路縱聯(lián)保護電力變壓器保護發(fā)電機保護有關(guān)本課程的若干問題有關(guān)本課程的若干問題

作業(yè)及實驗

平均一章一次作業(yè)，認(rèn)真完成；共4個實驗考核方式

平時作業(yè)、實驗報告和課程結(jié)束時的筆試相結(jié)合紀(jì)律

不得缺席，有事請假繼電保護的概念繼電保護包括繼電保護技術(shù)和繼電保護裝置繼電保護技術(shù)是一個完整的體系，它主要包括電力系統(tǒng)故障分析，各種繼電保護原理及實現(xiàn)方法，繼電保護的設(shè)計，繼電保護運行及維護技術(shù)。繼電保護裝置是完成繼電保護功能的核心。繼電保護裝置是能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。

1.1電力系統(tǒng)的正常、不正常工作狀態(tài)和故障狀態(tài)

PowerSystemNormal,AbnormalandFaultCondition1.1.1正常工作狀態(tài)StateofNormalOperatingCondition處于正常工作狀態(tài)的電力系統(tǒng)滿足兩組方程式：1)等式約束條件：電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)是由發(fā)電機、變壓器、輸電線路、配電線路、負(fù)荷等一次設(shè)備和繼電保護、安全自動控制裝置、測量儀表、通信系統(tǒng)等二次設(shè)備共同組成的一個實時動態(tài)平衡系統(tǒng)；其中

一次設(shè)備是電力系統(tǒng)的軀干，電能的生產(chǎn)、傳輸和消費是靠一次系統(tǒng)來完成的；

二次設(shè)備是電力系統(tǒng)的大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，沒有二次設(shè)備電力系統(tǒng)無法工作。2)不等式約束條件:1.1.2常見的不正常工作狀態(tài)及其危害

FrequentlyOccurredAbnormalOperatingConditionsandTheirThreatstothePowerSystem一、不正常狀態(tài)：指電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的正常工作遭到破壞但未出現(xiàn)故障的狀態(tài)，如：過負(fù)荷過電壓、低電壓頻率過高或過低振蕩二、危害影響電力設(shè)備及用電設(shè)備的壽命；不利于系統(tǒng)的經(jīng)濟運行；危及到系統(tǒng)的安全運行；影響用電設(shè)備的正常工作及產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。1.1.3故障狀態(tài)及其危害

StateofFaultandItsThreats一、故障：通常指各種類型的短路和斷線，包括各相導(dǎo)體之間或者導(dǎo)體對地的不正常連接、三相或者某相開斷。短路類型：單相接地短路、兩相接地短路、兩相短路、三相短路二、故障原因1自然原因2人為原因三短路的危害

1)故障元件損壞。

2)非故障元件損壞或使用壽命縮短。

3)使電力用戶的正常工作遭到破壞或產(chǎn)生廢品。

4)破壞電力系統(tǒng)的各發(fā)電廠之間并列運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使系統(tǒng)瓦解。一臺起重機機碰到架空空線后引發(fā)發(fā)的短路事事故圖（1）一臺起重機機碰到架空空線后引發(fā)發(fā)的短路事事故圖（2）一臺起重機機碰到架空空線后引發(fā)發(fā)的短路事事故圖（3）1.1.4繼電保護作作用FunctionsofRelayProtection繼電保護裝裝置(RelayProtection)電力系統(tǒng)繼繼電保護的的基本任務(wù)務(wù):1.針對故障狀狀態(tài),保護裝置應(yīng)應(yīng)能快速動動作于斷路路器跳閘。。2.針對不正常常狀態(tài),保護裝置應(yīng)應(yīng)能動作于于發(fā)出信號號或延時跳跳閘。（保護柜實實物圖）NAS9210系列綜合保保護裝置圖圖南瑞RCS-900線路保護圖圖JMB1型母線保護護裝置圖1.2繼電保護的的基本原理理及其組成成BasicPrinciplesandElementsofRelayProtection1.2.1繼電保護的的基本原理理BasicPrinciplesofRelayProtection利用電力元元件在不同同運行狀態(tài)態(tài)下其電氣量或非非電氣量的的某些差異異，來實現(xiàn)對對元件所處處狀態(tài)的識識別。1電流保護短路故障發(fā)發(fā)生后，設(shè)設(shè)備中流過過的電流會會增大，保保護安裝點點（一般在在變電站母母線處）所所測量的電電流會增大大，根據(jù)電電流增大構(gòu)構(gòu)成的繼電電保護稱為為電流保護護，電流保保護是一種種過量保護護，越靠近近母線，短短路電流越越大。電流流保護說明明見圖。2距離保護輸電線路發(fā)發(fā)生短路故故障后，電電流會增大大，電壓會會降低，根根據(jù)測量到到的電壓和和電流可以以計算出故故障點到測測量點之間間的線路阻阻抗，這個個阻抗值比比線路正常常運行時小小，據(jù)此，，可以構(gòu)成成阻抗繼電電器。因為為線路阻抗抗和線路距距離成正比比，所以阻阻抗保護又又稱為距離離保護。3差動保護正常運行的的設(shè)備，流流進電流和和流出電流流相等，如如果都以流流進電流為為參考方向向，則電流流之和為零零；該設(shè)備發(fā)生生短路故障障后，流進進電流和流流出電流不不再相等，，其和為短短路電流。。據(jù)此，可可以構(gòu)成電電流差動保保護。MNLim

in

if1if2F1F2正常運行或或外部故障障時im+in=0內(nèi)部故障時時im+in=ifS1S2一、利用元元件單側(cè)電電氣量的差差異二、利用對對稱分量是是否出現(xiàn)的的差異三、利用元元件兩側(cè)電電流相量（（相位、功功率方向））的差異利用流過被被保護元件件中電流幅幅值的增大大，可以構(gòu)構(gòu)成過電流流保護。利用短路時時電壓幅值值的降低，，可以構(gòu)成成低電壓保保護。利用測量阻阻抗幅值的的降低和阻阻抗角的變變大，可以以構(gòu)成距離離（低阻抗抗）保護。。四、反應(yīng)非非電量特征征構(gòu)成瓦斯保保護、過熱熱保護繼電保護系系統(tǒng)構(gòu)成繼電保護的的根本任務(wù)務(wù)是檢測并并發(fā)現(xiàn)故障障，然后通通過斷路器器切除故障障設(shè)備。因因此，一個個完整的繼繼電保護系系統(tǒng)至少應(yīng)應(yīng)該包括：：傳感器：包包括電壓互互感器、電電流互感器器、其它傳傳感器（比比如瓦斯氣氣體傳感器器）等繼電保護裝裝置：有通通道的繼電電保護甚至至需要在兩兩端（比如如線路保護護）安裝，，還需要專專用的繼電電保護通道道斷路器：用用于切除故故障設(shè)備，，達到保護護目的。1.2.2保護裝置的的構(gòu)成Elementsofrelayprotection1.2.3繼電保護的的工作回路路WorkingCircuitofRelayProtection1.2.4電力系統(tǒng)繼繼電保護的的工作配合合Co-ordinationofRelayProtection1.3對繼電保護護的基本要要求BasicRequirementsforRelayProtection繼電保護四四個基本要要求：可靠靠性，選擇擇性，速動動性和靈敏敏性。一、可靠性性（Reliability）該動作的必必須可靠動動作（不拒拒動，mis-operation），不該動動作的可靠靠不動（不不誤動，mal-operation）安全性信賴性可靠性對于聯(lián)系緊緊密的電網(wǎng)網(wǎng)，更強調(diào)調(diào)信賴性對于母線保保護，更強強調(diào)安全性性ABCD二、選擇性性（SelectivityofProtection）選擇性是指指電力系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生故障障時，保護護裝置僅將將故障設(shè)備備切除，而而使非故障障設(shè)備能夠夠繼續(xù)可靠靠運行，以以盡量減少少停運設(shè)備備、縮小停停電范圍的的能力。三、速動性（Speed)盡可能快地地切除故障障一些必須快快速切除的的故障:1.使發(fā)電廠或重重要用戶的母線電壓壓低于允許許值（0.7倍額定電壓壓）；2.大容量的發(fā)發(fā)電機、變變壓器和電電動機內(nèi)部部發(fā)生的故障障；3.中、低壓線線路導(dǎo)線截截面過小，為避免過過熱不允許許延時切除除的故障；；4.可能危及人身安安全、對通信系系統(tǒng)或鐵路路信號系統(tǒng)統(tǒng)有強烈干擾擾的故故障；故障切除時時間等于保保護動作時時間和斷路路器切除時時間之和。。一般的斷路路器動作時時間0.06-0.15秒，一般保護動動作時間小小于40毫秒。四、靈敏性（Sensitivity）靈敏性:是指對于其其保護范圍圍內(nèi)發(fā)生故故障或不正正常運行狀狀態(tài)的反反應(yīng)能力力。靈敏性常常常用靈敏系系數(shù)來衡量量。靈敏系系數(shù)按照以以下原則來來計算：在可能的方方式下，選選擇最不利利于保護動動作的方式式；選擇最不利利于保護動動作的故障障類型；選擇最不利利于保護動動作的故障障點。1.4繼電保護發(fā)發(fā)展簡史BriefHistoryoftheDevelopmentofRelayProtection保護原理發(fā)發(fā)展過程：：過電流保護護（1901）電流差動保保護（1908）方向性電流流保護（1910）距離保護（（1920）高頻保護（（1927）微波保護（1950）行波保護、光纖纖保護（20世紀(jì)70年代）工頻突變量原理理保護（20世紀(jì)90年代）繼電保護的發(fā)展展簡史繼電保護的發(fā)展展簡史1950年前后出現(xiàn)了微微波保護20世紀(jì)50年代出現(xiàn)行波保保護的思想，70年代末期出現(xiàn)了了裝置之后原理上的創(chuàng)創(chuàng)新甚少！從20世紀(jì)50年代出現(xiàn)晶體管管，開始出現(xiàn)晶晶體管保護從20世紀(jì)70年代末期到80年代初期，出現(xiàn)現(xiàn)集成電路保護護從20世紀(jì)60年代提出微機保保護，80年代前后出現(xiàn)裝裝置從上世紀(jì)末期，，出現(xiàn)基于微機