電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 教案正頁 劉學(xué)軍 第1-11次課 緒論-電流相差高頻保護(hù)

第1次課

課題：

第1章緒論

第2章2.1.1電流俁護(hù)用的互感器

教學(xué)目的：1.了解繼電保護(hù)的任務(wù)、作用；

2.了對繼電保護(hù)的基本要求；

3.了解繼電保護(hù)工作原理、分類及構(gòu)成。

4、了解電流保護(hù)用的互感器

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

1.對繼電保護(hù)的基本要求。

2.了解繼電保護(hù)的基本要求中四性的辯證關(guān)系。

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

授課內(nèi)容和課外作業(yè)：

授課內(nèi)容設(shè)計(jì)：1.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)及作用

一、系統(tǒng)故障及不正常工作狀態(tài)

1、解釋故障與事故的區(qū)別。

2、分析短路故障引起嚴(yán)重后果。

二、繼電保護(hù)名詞與繼電保護(hù)裝置

三、保護(hù)裝置的任務(wù)

1、切除故障元件，

2、反應(yīng)電氣元件不正常工作狀態(tài)，

3、與其他自動(dòng)裝置配合，提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的可靠性。

4、對繼電保護(hù)裝置的基本要求

結(jié)合圖1T講解。這是一個(gè)單側(cè)電源多級(jí)線路的電流保護(hù)例子。先解釋電流保

護(hù)的正方向和保護(hù)的范圍。

1、選擇性：

1）實(shí)現(xiàn)選擇性，分析k3點(diǎn)短路保護(hù)裝置p6應(yīng)起動(dòng)動(dòng)作切除線路WL4。同理,

分析k2、kl點(diǎn)短路故障情況，即距故障點(diǎn)最近的保護(hù)應(yīng)先動(dòng)作。

后備保護(hù)。如k3點(diǎn)短路，P6保護(hù)拒動(dòng)，則上一級(jí)保護(hù)p5應(yīng)延時(shí)動(dòng)作，即近

后備保護(hù)動(dòng)作，如P5拒動(dòng)，則經(jīng)過更大延時(shí)P2和pl動(dòng)作切除故障線路WL4,

稱為遠(yuǎn)后備保護(hù)。

2）解釋主保護(hù)和輔助保護(hù)

3、速動(dòng)性

要求快速切除故障元件，切除時(shí)間等于繼電保護(hù)整定時(shí)間和斷路器動(dòng)作時(shí)間之

和。根據(jù)保護(hù)對象不同，要求時(shí)間不同。

4、可靠性

該動(dòng)作的保護(hù)范圍內(nèi)準(zhǔn)確動(dòng)作，保護(hù)范圍內(nèi)不該動(dòng)作的，不誤動(dòng)。繼電保護(hù)工

作原理、構(gòu)成及分類

1、分類

2、模擬型保護(hù)構(gòu)成框圖（圖1-2）

3、微機(jī)保護(hù)硬件原理構(gòu)成框圖（圖1-4）

4、電流保護(hù)原理

分析電流保護(hù)圖1-3工作原理。

4^電磁式互感器

小結(jié)：第1章、第2章，互感器。，

作業(yè)：1-6

第2次課

課題：電流保護(hù)的互感器和繼電器

教學(xué)目的：

1、掌握互感器的工作原理及構(gòu)成、接線、誤差和使用注意事項(xiàng);

2、了解繼電器構(gòu)成、及繼電特性

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

電磁式互感器的接線和誤差

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法用多媒體課件講授。

授課內(nèi)容設(shè)計(jì)：

2.1單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的相間短路電流、電壓保護(hù)

一、互感器

1、電流互感器TA

1）工作原理：通過圖2-1、-2講解。

2）電流變比KTA,產(chǎn)生電流誤差；通過向量圖2-2分析相位誤差。

3）電流互感器TA的準(zhǔn)確度級(jí)和二次額定容量。

4）TA的極性（反極性）和接線。通過圖2-4講解極性，接線系數(shù)Keon。

2、電磁式電壓互感器TV

1）通過圖2-8講解工作原理，電壓變比降

2）電壓互感器的電壓變比產(chǎn)生電壓誤差，通過向量圖分析相位誤差。

3）TV接線方式（圖2-9）注意d圖為保護(hù)常用接線方式。

4）互感器接線注意事項(xiàng)。TA不能開路，TV不能短路。

二、電流保護(hù)用的繼電器

1、電磁型繼電器

1）結(jié)構(gòu)和工作原理，講清楚繼電保護(hù)特性、動(dòng)作電流、返回電流、返回系數(shù)。

2）介紹各種繼電器的工作原理、文字符號(hào)和圖形符號(hào)。

3）主要講解電流繼電器DL、電壓繼電器DJ、時(shí)間繼電器DS、中間繼電器DZ、

信號(hào)繼電器DX。

2、數(shù)字繼電器（如微機(jī)型繼電器）

三、對互感器和繼電器小結(jié)

作業(yè)：2-1、2-3>2-4>2-5、2-12.

第3次課

課題：三段式電流保技

教學(xué)目的：

1、掌握三段式電流保護(hù)的工作原理、整定計(jì)算、接線圖。

2、繪制三段式電流保護(hù)的時(shí)限特性，按時(shí)間階梯原則，=0.5s。

3、分析三段式電流保護(hù)裝置的接線圖

1)原理接線圖。元件以整體出現(xiàn)，繼電器觸點(diǎn)和線圈以整體出現(xiàn)，保護(hù)的來

龍去脈，一目了然。分析動(dòng)作過程方便。

2)展開接線圖。繼電器觸點(diǎn)和線圈分開，分為交流回路和直流回路。交流回

路又分為信號(hào)回路。直流回路又稱為控制回路。展開接線圖便于安裝和維修。

如果在展開接線圖標(biāo)好回路數(shù)字符號(hào)，就成為安裝接線圖，是現(xiàn)場施工、維修

的重要圖紙。

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

1、三段式電流保護(hù)的工作原理、讀接線圖，分析動(dòng)作特性。

2、三段式電流保護(hù)的整定計(jì)算

3、三段式電流保護(hù)的時(shí)限特性

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

授課內(nèi)容設(shè)計(jì)：

一、無時(shí)限電流速斷保護(hù)

1、通過圖2-28講解保護(hù)的工作原理和整定計(jì)算，又稱為第一段電流保護(hù)。為

了實(shí)現(xiàn)選擇性，第1段電流保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分，不能保護(hù)的部分稱為

死區(qū)。

2、推導(dǎo)第1段電流保護(hù)的動(dòng)作電流公式(2-36),解釋第1段保護(hù)可靠系數(shù)

的物理意義。

3、分析電流保護(hù)接線圖2-29,熟悉圖形符號(hào)和文字符號(hào)。

4、確定第1段電流保護(hù)的保護(hù)范圍，最小運(yùn)行方式要求m=15Q20虬最大運(yùn)

行方式m>50%。

5、在個(gè)別情況下，第1段電流保護(hù)也可以保護(hù)線路的全長。如圖2-30所示。

二、帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)（第2段電流保護(hù)）

1、用圖2-35講解工作原理和整定計(jì)算。

1）保護(hù)1段有死區(qū)，為了保護(hù)線路全長，增加一段帶延時(shí)的電流保護(hù)，用時(shí)

限△t=0.5s實(shí)現(xiàn)選擇性。第2段保護(hù)作為第1段電流保護(hù)的近后備保護(hù)。

2）推導(dǎo)第2段整定計(jì)算公式，解釋第2段保護(hù)的可靠系數(shù)、靈敏系數(shù)的物理

意義。

3、分析第2段保護(hù)原理接線圖動(dòng)作特性。

三、定時(shí)限過電流保持（第3段電流保護(hù)）

1、用圖2-37講解第3段電流保護(hù)工作原理，分析保護(hù)的時(shí)限特性。各級(jí)線路

保護(hù)保護(hù)的時(shí)限不同，越靠近電源側(cè)時(shí)限越長。按階梯原則整定動(dòng)作時(shí)限。

2、靈敏系數(shù)校驗(yàn)。注意遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏系數(shù)比近后備保護(hù)靈敏系數(shù)低。各

級(jí)線路第3段電流保護(hù)的靈敏系數(shù)之間互相配合，對于同一故障點(diǎn)，越靠近故

障點(diǎn)的保護(hù)靈敏系數(shù)越高。

四、三段式電流保護(hù)裝置

分析二段式電流保護(hù)裝置圖2-40動(dòng)作特性.

1）原理圖

3）展開圖（交流回路、信號(hào)回路、控制回路）

第1段保護(hù)由IKA、2KA、IKS、KC0構(gòu)成；

第2段保護(hù)由3KA、4KA、1KT、2KS、KC0構(gòu)成；

第3段保護(hù)由5KA、6KA、2KT、3KS、KCO構(gòu)成。

五、講解例題【2-1],掌握三段式電流保護(hù)的整定計(jì)算。

作業(yè)：2-15、2-18、2-20、2-23

第4次課

課題：2.2電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)

教學(xué)目的：

1、掌握電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)的接線、工作原理及整定計(jì)算。

2、掌握功率方向繼電器的構(gòu)成，相位比較和嗝值比較原理。

3、掌握功率繼電器的內(nèi)角選擇及接線方式。

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

LG-11整流型功率繼電器的工作原理、相位比較和幅值比較。

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

課程內(nèi)容設(shè)計(jì)：

1、對雙側(cè)電源或單側(cè)電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)電流保護(hù)失去選擇性。

2、用圖2-47分析方向電流保護(hù)，按保護(hù)正方向獲將保護(hù)1、3、5分為一組；2、4、6、分

為一組。

每組保護(hù)工作原理分析方法如前所述。

3、電流保護(hù)加裝功率方向繼電器，解決了電流保護(hù)選擇性，，但并不是都要求裝設(shè)，只有

僅靠時(shí)限不能滿足選擇性時(shí)裝設(shè)。

4、分析功率方向繼電器的工作原理，以幅值比較原理和相位比較原理構(gòu)成功率方向繼電器。

5、LG-11功率繼電器有兩個(gè)自大靈敏角可選擇。（-30°或45°）o

6、相位比較和幅值比較之間轉(zhuǎn)換關(guān)系

7、LG-11功率繼電器的電壓形成回路和復(fù)制比校回路

8、LG-11功率繼電器的接線方式。

第5次課

課題：2.3電網(wǎng)的接地保護(hù)

一、中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)零序電流保護(hù)

教學(xué)目的：

1、了解中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)單相接地故障零序電流的特點(diǎn)

2、掌握中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的零序電流保護(hù)。

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

1）掌握零序電流、電壓分布的特點(diǎn)，

2）了解零序電流保護(hù)的工作原理.、整定計(jì)算。

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)：

第一節(jié)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的零序電流保護(hù)

1、單相接地時(shí)零序電流的特點(diǎn)

分析圖2-63的零序等值網(wǎng)絡(luò)，推導(dǎo)出故障點(diǎn)的零序電流、各序電壓和各序復(fù)

數(shù)功率，如公式(2-82)、(2-83)、(2-84)。

零序分量特點(diǎn)：

1)故障點(diǎn)零序電壓最高。零序功率最大。

2)零序電流超前零序電壓90度，零序電流分布由線路零序阻抗和中性點(diǎn)接地

變壓器的零序阻抗決定。

2、中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)零序電流保護(hù)

1)架空線線路零序電流保護(hù)采用零序電流濾過器構(gòu)成，如圖2-64a,電纜線

路采用零序電流互感器構(gòu)成，如圖2-64b。

2)講述三段式零序電流保護(hù)，推導(dǎo)零序電流保護(hù)整定計(jì)算公式。

3)零序電流保護(hù)比相間短路保護(hù)動(dòng)作時(shí)限縮短了。

4)分析圖2-65三段式零序電流保護(hù)的動(dòng)作特性。

課外作業(yè)：。

2-30、2-3K2-34>

T1-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

第6次

課題：2.3電網(wǎng)的接地保護(hù)

二、中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)的接地保護(hù)

教學(xué)目的：

1、了解中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)單相接地故障的特點(diǎn)

2、掌握中性點(diǎn)不接單地網(wǎng)接地保護(hù)工作原理及接線。

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

1）單側(cè)電源單線路單相接地故障點(diǎn)零序電流、電壓分布的特點(diǎn)，

2）單側(cè)電源單多條線路的單相接地相接地零序電壓、電流的分布。

3）絕緣監(jiān)視、零序電流保護(hù)的工作原理、整定計(jì)算。

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)：

中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)的接地保護(hù)

講解中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點(diǎn)

1）講解圖2-74,推導(dǎo)出單側(cè)電源單線路電網(wǎng)的單相接地時(shí)故障點(diǎn)母線上零序

電壓公式（2T10）,各相零序電流公式（2-111）,接地電流公式（2-112）o

得出：故障相對地電壓為零，非故障相電壓升高6倍，故障相電流為610,

接地電流為310。

2）單側(cè)電源多條線路電網(wǎng)單相接地特點(diǎn)

非故障線路零序電流從母線流向線路，故障線路零序電流為全電網(wǎng)非故障相零

序電流之和，方向從線路流向母線。

2.3.2中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的接地保護(hù)

1）絕緣監(jiān)視裝置（圖2-76）

2）零序電流保護(hù)

3）零序功率保護(hù)（圖2-77）

2.3.3中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的單相接地保護(hù)

1、講解消弧線圈的電容電流補(bǔ)償作用，根據(jù)補(bǔ)償程度不同分為完全補(bǔ)償、欠

補(bǔ)償、過補(bǔ)償。廣泛采用過補(bǔ)償度P為596~10%。

2、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)的接地保護(hù)

1）反應(yīng)穩(wěn)態(tài)過程的接地保護(hù)有采用絕緣監(jiān)視裝置；零序電流保護(hù)、反應(yīng)接地

電流有功分量的保護(hù)、反應(yīng)高次諧波分量的保護(hù)。

2）反應(yīng)暫態(tài)過程的接地保護(hù)。包括反應(yīng)暫態(tài)電流幅值的接地保護(hù)和反應(yīng)暫態(tài)

零序分量首半波方向的接地保護(hù)。

2、講解例題[2-4]

課外作業(yè)：。

2-36、2-37>2-38>2-42>2-45、2-4

第7次課

課題：2.3電網(wǎng)的距離保護(hù)

一、距離保護(hù)作用及基本原理

二、單相式阻抗繼電器的整體性及構(gòu)成原理

教學(xué)目的：

1、了解距離保護(hù)工作原理

2、掌握三段式距離保護(hù)工作原理

3、了解阻抗繼電器的分類

4、掌握兩個(gè)電氣量幅值比較原理和相位比較原理阻抗繼電器的構(gòu)成。

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

1、距離保護(hù)基本原理

2、掌握三段式距離保護(hù)的工作原理和整定計(jì)算

3、分析全阻抗繼電器、方向阻抗繼電器、偏移圓阻抗繼電器的幅值比較動(dòng)作

特性和電壓形成回路。

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

授課內(nèi)容設(shè)計(jì)：

一、距離保護(hù)的基本原理

1、距離保護(hù)是反應(yīng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝地點(diǎn)之間距離，并根據(jù)該距離的大小確

定保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的一種繼電保護(hù)。測量阻抗Zr=Ur/Ir,保護(hù)動(dòng)作時(shí)限是距離（阻

抗）的函數(shù)。t-fCZ.Do

2、距離保護(hù)時(shí)限特性

用圖3T講述距離保護(hù)作用原理，推導(dǎo)整定計(jì)算公式（3-1至3-6）

4、講解三段式距離保護(hù)框圖（圖3-2）

三、單相式阻抗繼電器的動(dòng)作特性及構(gòu)成原理

1、阻抗繼電器的分類

1）單相式阻抗繼電器的測量阻抗

2）繼電器的整定阻抗

3）阻抗繼電器用復(fù)平面分析其動(dòng)作特性。圖3-3。

2、阻抗繼電器的構(gòu)成

1）分析比較兩個(gè)電氣量幅值原理阻抗電器的泡成，圖3-4。

2）分析比較兩個(gè)電氣量相位原理的阻抗繼電器構(gòu)成，圖3-5。

3、利用復(fù)平面分析阻抗繼電器特性

只分析幅值比較的全阻抗繼電器、方向阻抗繼電器和偏移圓阻抗繼電器的動(dòng)作

特性和電壓形成回路。其他阻抗繼電器簡單提提，相位比較可以讓學(xué)生自學(xué)。

1）全阻抗繼電器動(dòng)作特性

2）方向阻抗繼電器動(dòng)作特性

3）偏移圓阻抗繼電器特性

四、方向阻抗繼電器的插入電壓和極化電壓

1、插入電壓和極化電壓的作用

記憶回路（圖3-25）

2、采用高Q值50Hz帶通慮波器（圖3-26）

3、引入非故障相電壓

課外作業(yè)：3-3、3-4、3~5

第8次

課題：阻抗繼電器的接線方式

一阻抗繼電器的接線方式

二、影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素

三、距離保護(hù)的整定計(jì)算

教學(xué)目的：

1、了解對距離保護(hù)接線方式的要求

2、掌握阻抗繼電器的接線方式

了解影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的主要因素

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

1、了解阻抗繼電器不同接線方式時(shí)，接入電壓和電流的關(guān)系

2、掌握阻抗繼電器0度接線方式，了解其他諼線方式

3、掌握影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的主要因素

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

授課內(nèi)容設(shè)計(jì)：

一阻抗繼電器接線方式

3、接線方式的基本要求

1）測量阻抗等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間距離；

2）繼電器的測量電壓應(yīng)與保護(hù)類型無關(guān)

4、反應(yīng)相間短路接線方式的阻抗繼電器

見表3-3所示，接線方式有0。接線方式、30°接線方式和反應(yīng)接地故障的阻

抗繼電器接線方式。重點(diǎn)講解0°接線方式。

1）0°接線方式用于相間短路故障

2）30°接線方式用于輸電線路送電端距離保護(hù)的起動(dòng)元件

3）反應(yīng)接地故障的阻抗繼電器接線方式（圖3-36）,用于中性點(diǎn)直接接地電

網(wǎng)作為距離保護(hù)中測量元件阻抗繼電器的接線方式。

二、影響阻抗繼電器正確動(dòng)作的因素

影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素教材上講述了7條，建議只講3條。

1、短路點(diǎn)過渡電阻對距離保護(hù)的影響

2、電力系統(tǒng)震蕩對距離保護(hù)的影響

3、分支電流的影響

三、距離保護(hù)的整定計(jì)算公式。

建議通過例題講解距離保護(hù)的整定

1、推導(dǎo)距離保護(hù)整定計(jì)算的公式(3T21至3T41)

2、講解例題【3-1】

課外作業(yè)：

3-19、3-20.3-2

第9次

題目：輸電線路的差動(dòng)保護(hù)和高頻保護(hù)

教學(xué)目的：

一、差動(dòng)保護(hù)工作原理

電網(wǎng)的高頻保護(hù)

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

一、掌握縱差保護(hù)工作原理

二、掌握高頻保護(hù)工作原理

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

授課內(nèi)容設(shè)計(jì)：

一、輸電線路的導(dǎo)引線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)

1、差動(dòng)保護(hù)工作原理，

采用反應(yīng)輸電線路兩端的電氣量的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)線路全長范圍內(nèi)任

何點(diǎn)短路故障都能快速切除。

用圖4T講解差動(dòng)保持工作原理，分析保護(hù)區(qū)內(nèi)故障和保護(hù)區(qū)外故障差動(dòng)保護(hù)

動(dòng)作情況。推導(dǎo)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流、校驗(yàn)靈敏度（公式4-9至4T1）。

2、影響差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作因素

第10次

分析影響差動(dòng)保技正確動(dòng)作因素。

1）電流互感器的誤差和不平衡電流

2）導(dǎo)引線的阻抗和分布電容

3）導(dǎo)引線的故障和感應(yīng)過電壓

二、電網(wǎng)的高頻保護(hù)

1、高頻保護(hù)的原理與分類

2、高頻通道

1）輸電線路的高頻通道。講述“相-地”制高頻通道的加工設(shè)備。簡介微波通

道和光纖通道。

2）高頻通道的衰耗和裕度。

3）高頻