微机保护高压输电线路保

1、目目 录录第一章第一章 继电保护知识继电保护知识第二章第二章 高压输电线路保护高压输电线路保护第三章第三章 变压器保护变压器保护第四章第四章 母线保护母线保护第五章第五章 电容器保护电容器保护第六章第六章 电力系统稳定控制电力系统稳定控制第七章第七章 备用电源自投装置备用电源自投装置第一章第一章 继电保护知识继电保护知识第一节第一节 继电保护的任务继电保护的任务 能反应电力系统故障和不正能反应电力系统故障和不正常运行状态并作用于常运行状态并作用于断路器跳闸断路器跳闸或发出信号或发出信号的一种自动装置，我的一种自动装置，我们称之为们称之为继电保护装置继电保护装置。一、继电保护装置一、继电保护装置

2、二、继电保护的任务二、继电保护的任务1.1.有选择性地通过断路器将故障元件从系统中快速有选择性地通过断路器将故障元件从系统中快速地、自动地切除，保证无故障设备继续运行，使电地、自动地切除，保证无故障设备继续运行，使电网损失减至最轻。网损失减至最轻。2.2.反应电力系统的不正常工作状态，根据运行维护反应电力系统的不正常工作状态，根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出警报信号、减的具体条件和设备的承受能力，发出警报信号、减负荷或延时跳闸。负荷或延时跳闸。第二节第二节 继电保护的基本原理继电保护的基本原理 电力系统各元件在正常运行时都有它的额定参数，电力系统各元件在正常运行时都有它的额定参数，

3、当发生短路或不正常工作状态时，各元件的运行参当发生短路或不正常工作状态时，各元件的运行参数就有偏离其额定值，构成对电力系统安全运行和数就有偏离其额定值，构成对电力系统安全运行和电气设备的威胁。电气设备的威胁。利用被保护线利用被保护线路或设备故障路或设备故障前后某些突变前后某些突变的物理量的物理量 突变量达突变量达 到一定值到一定值 起动逻辑起动逻辑 控制环节控制环节发出相应的跳发出相应的跳闸脉冲或信号闸脉冲或信号一、继电保护装置的组成一、继电保护装置的组成测 量部 分逻 辑部 分执 行部 分故 障 参 数 量输 出 信 号整 定 值图 1 3 继 电 保 护 装 置 的 原 理 结 构 图 测

4、量被保护元件工作测量被保护元件工作状态的物理量，并和状态的物理量，并和已给的整定值进行比已给的整定值进行比较，从而判断保护是较，从而判断保护是否应该动作。否应该动作。根据测量回路的输根据测量回路的输出信号，进行逻辑出信号，进行逻辑判断，以确定保护判断，以确定保护是否应该动作，并是否应该动作，并向执行元件发出相向执行元件发出相应的信号应的信号执行逻辑回路的判执行逻辑回路的判断，发出切除故障断，发出切除故障的跳闸脉冲或指示的跳闸脉冲或指示不正常运行情况的不正常运行情况的信号。信号。发电机、变压器、母线和电动机等元件的继电保护，简称为元件保护。电力网及电力系统中输电线路的继电保护，简称线路保护 。（

5、按设备分类）（按设备分类）继电保护的分类继电保护的分类 二、继电保护装置的分类二、继电保护装置的分类主保护： 能以最快的速度有选择性地切除故障的保护能以最快的速度有选择性地切除故障的保护后备保护：当主保护或断路器拒动时，用来切除故障的当主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护，又分为近后备保护和远后备保护保护，又分为近后备保护和远后备保护。（按作用分类）（按作用分类）继电保护的分类继电保护的分类 辅助保护：辅助保护：为补充主保护与后备保护的性能，或当主保为补充主保护与后备保护的性能，或当主保护与后备保护退出时用以切除故障的保护。护与后备保护退出时用以切除故障的保护。电气量保护电气量保护（按动作

6、量分类）（按动作量分类）继电保护的分类继电保护的分类 非电气量保护非电气量保护三、继电保护的基本要求三、继电保护的基本要求基本要求基本要求可靠性可靠性选择性选择性快速性快速性灵敏性灵敏性第三节第三节 电力系统电力系统继电保护的配置继电保护的配置n 主保护双重化主保护双重化n 阶段式后备距离双重化阶段式后备距离双重化n 反时限方向零序电流双重化反时限方向零序电流双重化n 短线保护短线保护n 过电压保护，远方跳闸，开过电压保护，远方跳闸，开关保护关保护n保护范围内任何故障保护均保护范围内任何故障保护均能正确动作能正确动作n全线速动全线速动n出口故障，正确动作出口故障，正确动作n振荡时保护不能误动振

7、荡时保护不能误动n既能躲过最大负荷，又能在既能躲过最大负荷，又能在大电阻接地故障时正确动作大电阻接地故障时正确动作对线路保护的总体要求对线路保护的总体要求保护具体配置保护具体配置目目 录录第一章第一章 继电保护知识继电保护知识第二章第二章 高压输电线路保护高压输电线路保护第三章第三章 变压器保护变压器保护第四章第四章 母线保护母线保护第五章第五章 电容器保护电容器保护第六章第六章 电力系统稳定控制电力系统稳定控制第七章第七章 备用电源自投装置备用电源自投装置一、概述一、概述 有选择地、快速地、可靠地切除输、配电线路发生的各种故障 。线路保护的任务（一）（一）第二章第二章 高压输电线路保护高压输

8、电线路保护 过流保护过流保护 方向过流保护方向过流保护 接地保护接地保护 电流电压联锁速断保护电流电压联锁速断保护 距离保护距离保护 高频保护高频保护 光纤差动保护光纤差动保护线路保护的种类线路保护的种类（二）（二）二、线路保护装置二、线路保护装置线路线路 保护装置保护装置三段过流保护装置三段过流保护装置电流电压联锁速断保护电流电压联锁速断保护电流方向保护装置电流方向保护装置距离保护装置距离保护装置高频保护装置高频保护装置光纤差动保护装置光纤差动保护装置一）三段过流保护装置三段过流保护装置电流速断保护电流速断保护（段）段）定时限电流速断定时限电流速断保护（保护（段）段）定时限过流定时限过流 保

9、护（保护（段）段）三段过流保护装置三段过流保护装置包包 括括1 1、定时限过流保护、定时限过流保护 图图1 1 定时限过流保护定时限过流保护 为获得过流保护的选择性，各套保护装置应有不同的动作时间。若其为获得过流保护的选择性，各套保护装置应有不同的动作时间。若其时限用时限用tltl、t2t2、t3t3表示，则整定值应为表示，则整定值应为 tlt2t3tlt2t3由此可得由此可得tl =t2+at t2 = t3+attl =t2+at t2 = t3+at其中其中atat称为时间级差，通常取称为时间级差，通常取0.5s0.5s。2 2、电流速断保护、电流速断保护为为减小电气设备的损坏程度减小电

10、气设备的损坏程度 为为 近后备：线路近后备：线路x-lx-l本身的主保护为速断保护和带时限速断保护，而本身的主保护为速断保护和带时限速断保护，而第三段过流保护对本线路的主保护起后备作用，故称近后备。第三段过流保护对本线路的主保护起后备作用，故称近后备。3 3、三段电流保护装置的动作过、三段电流保护装置的动作过程程 远后备：当线路远后备：当线路x-2x-2的保护或开关拒动时，线路的保护或开关拒动时，线路x-1x-1的过流保护均的过流保护均可起后备作用，由于可起后备作用，由于x-1x-1的过流保护是对相邻的下一级线路的过流保护是对相邻的下一级线路x-2x-2的的保护起后备作用，故称远保护起后备作用

11、，故称远远后备。远后备。图图2 2 三段过流保护装置及其动作时限的配合三段过流保护装置及其动作时限的配合 三段电流三段电流 保保 护护 电流速断保护电流速断保护 （段）段）定时限电流速断定时限电流速断保护（保护（段）段） 定时限过流定时限过流 保护（保护（段）段）动作时限动作时限 titi 保护范围保护范围线路线路15%15% titi=tii=tii+at+at 保护范围保护范围线路线路x-1x-1的全部的全部线路线路x-2x-2的一部分的一部分 动作时限动作时限保护范围保护范围x-lx-l及及x-2x-2全部全部动作时限动作时限动作时限动作时限titi=z=z+ at+ at二）电流电压联

12、锁速断保护电流电压联锁速断保护图图1 1 电压速断保护的保护区电压速断保护的保护区在最小运行方式线路在最小运行方式线路各点短路时，母线各点短路时，母线i i上的残压上的残压 在最大运行方式线路在最大运行方式线路各点短路时，母线各点短路时，母线i i上上的残压的残压 继电器动作电压整定值，继电器动作电压整定值，该直线与曲线该直线与曲线1 1、2 2的交的交点，便确定了电压速断点，便确定了电压速断的保护范围的保护范围 图图2 2 低压起动电流闭锁保护装置低压起动电流闭锁保护装置u电压速断保护的原理电压速断保护的原理图中图中2为低压起动元件为低压起动元件图中图中1为电流闭锁元件为电流闭锁元件采用的原

13、因：如果采用的原因：如果didi点发点发 生短路或生短路或tvtv的二次侧熔断的二次侧熔断 器熔断，电压继电器都会器熔断，电压继电器都会 动作。如果只利用电压降动作。如果只利用电压降 低作为保护的动作条件，低作为保护的动作条件， 保护装置将会误动。保护装置将会误动。 采用电流闭锁元件后，采用电流闭锁元件后， 电流继电器的动作电流按电流继电器的动作电流按 躲过最大负荷电流整定。躲过最大负荷电流整定。 这样，可防止上述误动。这样，可防止上述误动。三）电流方向保护三）电流方向保护电流方向保护电流方向保护在双侧电源和环网供电中的作用在双侧电源和环网供电中的作用1 图图1 1 双侧电源供电线路图双侧电源

14、供电线路图图图1 中：当中：当dl点发生短路时，流过保护点发生短路时，流过保护2的电流是由的电流是由线路指向母线，保护线路指向母线，保护2不应动作；而流过保护不应动作；而流过保护d2的的电流是由母线指向线路，保护电流是由母线指向线路，保护3应该动作。这种功率应该动作。这种功率的方向在图中用实箭头标出。当的方向在图中用实箭头标出。当d2点发生短路时，点发生短路时，流过保护流过保护2的电流是母线指向线路，保护的电流是母线指向线路，保护2应动；而应动；而流过保护流过保护3的电流是由线路指向母线，保护的电流是由线路指向母线，保护3不应动。不应动。电流方向保护电流方向保护原理图原理图2 2 图图2 2

15、方向保护接线图方向保护接线图 图图2 2中，电流方向是通过功率中，电流方向是通过功率方向继电器方向继电器kpkp测定的，如果正测定的，如果正向短路电流流过保护，则功率向短路电流流过保护，则功率方向继电器接点接通，如果是方向继电器接点接通，如果是区内故障，则电流继电器起动，区内故障，则电流继电器起动，在功率方向继电器和电流继电在功率方向继电器和电流继电器二者都动作的情况下保护发器二者都动作的情况下保护发动作信号，使断路器跳闸。如动作信号，使断路器跳闸。如果是反向短路，则即使电流继果是反向短路，则即使电流继电器因流过反向电流而动作，电器因流过反向电流而动作，但功率方向但功率方向 继电器不动作，继电

16、器不动作，保护被闭锁。保护被闭锁。四）距离保护四）距离保护反应保护安装地点至故障点反应保护安装地点至故障点之间的距离，并根据距离的之间的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种远近而确定动作时限的一种保护装置。保护装置。 距离保护距离保护（一）（一）概念概念相间距离保护的功相间距离保护的功能是切除线路的相能是切除线路的相间短路。间短路。接地距离保护和零接地距离保护和零序电流保护用来切序电流保护用来切除占总故障除占总故障90%以以上的单相接地和两上的单相接地和两相接地短路。相接地短路。距离保护距离保护分为分为相间距离保护相间距离保护接地距离保护接地距离保护优点优点能正确地测量故障距离，而基本能

17、正确地测量故障距离，而基本上不受系统运行方式的影响。上不受系统运行方式的影响。 缺点缺点受过渡电阻的影响较大。受过渡电阻的影响较大。接地距离保护的接地距离保护的优缺点优缺点 各种距离保护在系统振荡和各种距离保护在系统振荡和电压互感器断线时都会误动，电压互感器断线时都会误动，必须采取闭锁措施。必须采取闭锁措施。 注意注意 由于距离保护是反应保护安由于距离保护是反应保护安装处电压与线路电流的比值，装处电压与线路电流的比值，即测量阻抗而工作的，在正常即测量阻抗而工作的，在正常运行情况下，距离保护感受的运行情况下，距离保护感受的是工作电压和负荷电流之比即是工作电压和负荷电流之比即负荷阻抗。当被保护线路

18、发生负荷阻抗。当被保护线路发生短路时，保护感受的电压是残短路时，保护感受的电压是残余电压，电流是短路电流，它余电压，电流是短路电流，它们的比值为短路阻抗，即从保们的比值为短路阻抗，即从保护安装点至线路短路处之间的护安装点至线路短路处之间的线路阻抗，其值远小于负荷阻线路阻抗，其值远小于负荷阻抗，于是保护动作。抗，于是保护动作。距离保护的基本原理距离保护的基本原理（二）（二）原理原理距离保护的组成距离保护的组成1876543?出口元件跳闸12图3-2 距离保护原理的组成元件框图起动元件方向元件?ziziiziiitiiitii 图图1 距离保护原理的组成元件框图距离保护原理的组成元件框图 距离保护

19、的时限特性距离保护的时限特性 2 图图2 2 距离保护的时限特性距离保护的时限特性 距离保护距离保护距离距离段段距离距离段段距离距离段段动作动作时限时限titi保护保护范围范围线路线路8 80 0 85%85% t=t=t1+att1+at 保护保护范围范围线路线路全长的全长的1 125%25% 动作动作时限时限保护保护范围范围本线路本线路全长及全长及下一级下一级线路的线路的一部分一部分动作动作时限时限动作动作时限时限t=t=t+att+at 瞬时瞬时 动作动作 阻抗继电器阻抗继电器3阻抗继电器是距离保护装置的核心阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，其主要作用是：元件，其主要作用是： 测量短路

20、点到保护安装处之间的测量短路点到保护安装处之间的距离，并与整定阻抗值进行比较，距离，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作以确定保护是否应该动作.对距离保护接线方式的要求对距离保护接线方式的要求4根据距离保护的工作原理，加入继根据距离保护的工作原理，加入继电器的电压和电流应满足：电器的电压和电流应满足：继电器的测量阻抗应能准确判断故继电器的测量阻抗应能准确判断故障地点，即与故障点至保障安装处障地点，即与故障点至保障安装处的距离成正比。的距离成正比。继电器的测量阻抗应与故障类型无继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保护范围不随故障类型而变关，即保护范围不随故障类型而变化。化。影响距离保护

21、正确工作的因素影响距离保护正确工作的因素51电网的接线中可能具有分支电路电网的接线中可能具有分支电路2输电线路可能具有串联电容补偿输电线路可能具有串联电容补偿5短路点具有过渡电阻短路点具有过渡电阻 电力系统发生振荡电力系统发生振荡在在y/y/接线变压器后面发生短路接线变压器后面发生短路436 电流互感器和电压互感器的误差、过渡电流互感器和电压互感器的误差、过渡过程及二次回路断线等过程及二次回路断线等. .因素因素电压回路断线对距离保护的影响电压回路断线对距离保护的影响6当电压互感器二次回路断当电压互感器二次回路断线时，距离保护将失去电线时，距离保护将失去电压，这时阻抗元件失去电压，这时阻抗元件

22、失去电压而电流回路仍有负荷电压而电流回路仍有负荷电流通过，可能造成误动作。流通过，可能造成误动作。对此，在距离保护中应装对此，在距离保护中应装设断线闭锁装置。设断线闭锁装置。 主要优点主要优点能满足多电能满足多电源复杂电网源复杂电网对保护动作对保护动作选择性的要选择性的要求求阻抗继电器阻抗继电器是同时反应是同时反应电压的降低电压的降低与电流的增与电流的增大而动作的，大而动作的，因此距离保因此距离保护较电流保护较电流保护有较高的护有较高的灵敏度灵敏度对距离保护的评价对距离保护的评价7 主要优点主要优点、段距段距离保护仍受离保护仍受系统运行方系统运行方式变化的影式变化的影响，但比电响，但比电流保护

23、要小流保护要小些，保护区些，保护区域和灵敏度域和灵敏度比较稳定比较稳定段距离保段距离保护基本不受护基本不受运行方式的运行方式的影响影响 主要缺点主要缺点不能实现全线瞬动不能实现全线瞬动. .对双侧电源线路，对双侧电源线路，将有全线的将有全线的30%30%40%40%范围以第范围以第段时段时限跳闸，这对稳定限跳闸，这对稳定有较高要求的超高有较高要求的超高压远距离输电系统压远距离输电系统来说是不能接受的来说是不能接受的阻抗继电器本身较阻抗继电器本身较复杂，还增设了振复杂，还增设了振荡闭锁装置，电压荡闭锁装置，电压断线闭锁装置，因断线闭锁装置，因此，距离保护装置此，距离保护装置调试比较麻烦，可调试比

24、较麻烦，可靠性也相对低些靠性也相对低些五）输电线路纵联保护五）输电线路纵联保护 输电线路的纵联保护，就输电线路的纵联保护，就是用某种通信通道是用某种通信通道( (简称通简称通道道) )将输电线两端或各端将输电线两端或各端( (对对于多端线路于多端线路) )的保护装置纵的保护装置纵向连接起来，将各端的电气向连接起来，将各端的电气量量( (电流、功率的方向等电流、功率的方向等) ) 传送到对端，将各端的电气传送到对端，将各端的电气量进行比较，以判断故障在量进行比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范本线路范围内还是在线路范围之外，从而决定是否切断围之外，从而决定是否切断被保护线路。被保护线路。

25、纵联保护纵联保护（一）（一）概念概念（二）（二） 保护原理的本质是识别系统正常和故障状态下电保护原理的本质是识别系统正常和故障状态下电气量或非电气量之间的差别，纵联保护也不例外。输气量或非电气量之间的差别，纵联保护也不例外。输电线路的纵联保护就是利用线路两端的电气量在故障电线路的纵联保护就是利用线路两端的电气量在故障与非故障时的特征差异构成的。当线路发生区内故障与非故障时的特征差异构成的。当线路发生区内故障或区外故障时，电力线两端电流波形、功率、电流相或区外故障时，电力线两端电流波形、功率、电流相位以及两端的测量阻抗都有明显的差异，利用这些差位以及两端的测量阻抗都有明显的差异，利用这些差异就可

26、以构成不同原理的纵联保护。异就可以构成不同原理的纵联保护。两侧电流量特征两侧电流量特征1双端电源线路区内、外故障示意图双端电源线路区内、外故障示意图(a)(a)内部故障；内部故障；(b)(b)外部故障外部故障 当线路发生内部故障时，当线路发生内部故障时，图示有图示有 在故障点在故障点有较大短路电流流出有较大短路电流流出; ; 当线路发生区外短路故障或正常运行时，线路两端电流相当线路发生区外短路故障或正常运行时，线路两端电流相量关系为量关系为 mnk1iiiimn0iii两侧功率方向特征两侧功率方向特征2 当线路上发生区内故障和区外故障时，输当线路上发生区内故障和区外故障时，输电线两端的功率方向

27、也有很大差别。令功率正电线两端的功率方向也有很大差别。令功率正方向由母线指向线路，则线路发生区内故障时，方向由母线指向线路，则线路发生区内故障时，两端功率方向都由母线流向线路，两端功率方两端功率方向都由母线流向线路，两端功率方向同，同为正方向；而发生区外故障时，远故向同，同为正方向；而发生区外故障时，远故障点端功率由母线流向线路，功率方向为正，障点端功率由母线流向线路，功率方向为正，近故障点端功率由线路流向母线，功率方向为近故障点端功率由线路流向母线，功率方向为负两端功率方向相反。负两端功率方向相反。根据根据保护动作原理保护动作原理的不同划分：的不同划分：1 1、方向比较式纵联保护、方向比较式

28、纵联保护2 2、纵联电流差动保护、纵联电流差动保护根据根据利用信息通道利用信息通道的不同划分：的不同划分：1 1、导引线纵联保护；、导引线纵联保护；2 2、电力线载波纵联保护；、电力线载波纵联保护；3 3、微波纵联保护；、微波纵联保护；4 4、光纤纵联保护。、光纤纵联保护。（三）（三） 导引线通道；导引线通道； 电力线载波通信（高频）通道；电力线载波通信（高频）通道； 微波通道；微波通道； 光纤通道。光纤通道。（四）（四） 是反应被保护线路首末是反应被保护线路首末两端电流的差或功率方向信两端电流的差或功率方向信号，用高频载波将信号传输号，用高频载波将信号传输到对侧加以比较而决定保护到对侧加以比

29、较而决定保护是否动作。是否动作。 高频保护高频保护（一）（一）概念概念六）高频保护六）高频保护高频保护信号逻辑图高频保护信号逻辑图1(a)闭锁信号(b)允许信号(c)跳闸信号阻止保护动作阻止保护动作于跳闸的信号于跳闸的信号保护动作于保护动作于跳闸的必要跳闸的必要条件条件收到跳闸信号收到跳闸信号是跳闸的充要是跳闸的充要条件条件高频闭锁方向保护的基本原理高频闭锁方向保护的基本原理 2 是通过高频通道间接比较被是通过高频通道间接比较被保护线路两侧的功率方向，以保护线路两侧的功率方向，以判别是被保护范围内部故障还判别是被保护范围内部故障还是外部故障。是外部故障。概念概念 被保护线路近短路点一被保护线路

30、近短路点一侧为负短路功率，向输电侧为负短路功率，向输电线路发高频波，两侧收信线路发高频波，两侧收信机收到高频波后将各自保机收到高频波后将各自保护闭锁。护闭锁。区外故障区外故障 线路两端的短路功率方向线路两端的短路功率方向为正，发信机不向线路发送高为正，发信机不向线路发送高频波，保护的起动元件不被闭频波，保护的起动元件不被闭锁，瞬时跳开两侧断路器。锁，瞬时跳开两侧断路器。区内故障区内故障高 频 闭 锁 信 号a13b2d2高 频 闭 锁 信 号c45d6d1 在在d1d1点短路，被保护线路点短路，被保护线路abab两侧的起动发信机电两侧的起动发信机电流继电器流继电器1 1动作，接通发信机的功放级

31、电源，向高频通动作，接通发信机的功放级电源，向高频通道发信，并将方向高频保护闭锁。对道发信，并将方向高频保护闭锁。对abab线路来说，近线路来说，近短路点短路点b b侧的短路功率是负的，功率方向继电器不动作，侧的短路功率是负的，功率方向继电器不动作，不去停信。输电线路不去停信。输电线路abab两侧方向高频保护的收信机收两侧方向高频保护的收信机收到高频信号，将各自的保护闭锁，不发出跳闸脉冲。到高频信号，将各自的保护闭锁，不发出跳闸脉冲。区外故障区外故障 被保护线路被保护线路abab区内故障如在区内故障如在d2d2点短路，两侧起动发点短路，两侧起动发信机继电器信机继电器1 1及起动跳闸继电器及起动

32、跳闸继电器2 2动作，继电器动作，继电器1 1起动，起动，向高频通道发信，两侧收信机收到高频信号后，立刻向高频通道发信，两侧收信机收到高频信号后，立刻将保护闭锁，但两侧方向继电器将保护闭锁，但两侧方向继电器3 3承受正方向短路功率承受正方向短路功率而起动。首先停信，解除闭锁，与此同时闭锁继电器而起动。首先停信，解除闭锁，与此同时闭锁继电器起动，发出跳闸脉冲。起动，发出跳闸脉冲。高频闭锁信号a13b2d2高频闭锁信号c45d6d1区内故障区内故障高频闭锁距离保护的作用高频闭锁距离保护的作用3 内部故障时能够瞬时动作，而在外部故障时内部故障时能够瞬时动作，而在外部故障时具有不同的时限特性，起到后备

33、保护的作用。具有不同的时限特性，起到后备保护的作用。 如图：假设线路两侧均采用三段式距离元件，如图：假设线路两侧均采用三段式距离元件，i i段能保护线路段能保护线路全长的全长的8585， ii ii 段能保护线路的全长并具有足够的灵敏度，段能保护线路的全长并具有足够的灵敏度，iiiii i段作为起动元件并可作为后备保护。段作为起动元件并可作为后备保护。距离部分和高频部分的配合关系距离部分和高频部分的配合关系4 iii iii段起动元件段起动元件ziiiziii动作时，起动发信机发出高频闭动作时，起动发信机发出高频闭锁信号，锁信号， iiii段距离元件段距离元件ziizii动作时则停止高频发信机

34、。动作时则停止高频发信机。距离距离iiii段动作后一方面起动时间元件段动作后一方面起动时间元件tictic，可经一定延时，可经一定延时后跳闸，同时还可经过一收信闭锁触点瞬时跳闸。后跳闸，同时还可经过一收信闭锁触点瞬时跳闸。高频闭锁距离保护的动作过程高频闭锁距离保护的动作过程5 靠近故障点的靠近故障点的b b端距离端距离iiii段不动作，不停止发段不动作，不停止发信；信；a a端端iiii段动作停止发信（正方向），但段动作停止发信（正方向），但a a端端收信机收到收信机收到b b端送来的高频闭锁信号，闭锁了端送来的高频闭锁信号，闭锁了iiii段的瞬时跳闸回路，使它只能经过段的瞬时跳闸回路，使它只

35、能经过iiii段时间元段时间元件去跳闸，从而保证了动作的选择性。件去跳闸，从而保证了动作的选择性。1 1）外部故障时）外部故障时注：外部故障点为注：外部故障点为d2点；点；2 2）内部故障时）内部故障时 两端的起动元件动作，起动发信机，但两端的两端的起动元件动作，起动发信机，但两端的距离距离iiii段也动作，又停止了发信机。当收信机收段也动作，又停止了发信机。当收信机收不到对侧高频闭锁信号时，距离不到对侧高频闭锁信号时，距离iiii段瞬时动作段瞬时动作于跳闸。于跳闸。注：外部故障点为注：外部故障点为d1点；点； 利用比较被保护元件始利用比较被保护元件始末端电流的大小和相位的原末端电流的大小和相

36、位的原理来构成输电线路保护的。理来构成输电线路保护的。当在被保护范围内任一点发当在被保护范围内任一点发生故障时，它都能瞬时切除生故障时，它都能瞬时切除故障。故障。纵联差动保护纵联差动保护（一）（一）概念概念七）七）线路纵联差动保护线路纵联差动保护线路纵联差动保护原理及结论线路纵联差动保护原理及结论（二）（二） 电网的纵联差动保电网的纵联差动保护反应被保护线路首末护反应被保护线路首末两端电流的大小和相位，两端电流的大小和相位，保护整条线路，全线速保护整条线路，全线速动。纵联差动保护原理动。纵联差动保护原理接线如左图所示接线如左图所示。 流入差回路流入差回路的电流为的电流为i2i2i2i2 ，即为

37、电流互感即为电流互感器二次电流的差，器二次电流的差，约为零。时差动约为零。时差动保护不会动作保护不会动作。正常运行及外部发生短路正常运行及外部发生短路1 1内部发生短路内部发生短路3 3 。 被保护线路内被保护线路内部故障时，流部故障时，流入差回路的电入差回路的电流远大于差动流远大于差动继电器的起动继电器的起动电流，差动继电流，差动继电器动作，瞬电器动作，瞬时发出跳闸脉时发出跳闸脉冲，断开线路冲，断开线路两侧断路器。两侧断路器。结论结论4 4不能作为相不能作为相邻元件的后备邻元件的后备保护保护灵敏度灵敏度很高很高保护范围保护范围 稳定稳定可以实现可以实现全线速动全线速动高频保护高频保护（二）（

38、二）横差方向保护横差方向保护保护范围保护范围是用于平行线路的保护装置，它装设于是用于平行线路的保护装置，它装设于平行线路的两侧。平行线路的两侧。为双回线的全长为双回线的全长动作原理动作原理 是反应双回线路的电流及功是反应双回线路的电流及功率方向，有选择性地瞬时切除故率方向，有选择性地瞬时切除故障线路障线路. .正常运行及外部发生短路正常运行及外部发生短路1 1 两线路中的电流两线路中的电流相等。两电流互感器相等。两电流互感器差回路中的电流仅为差回路中的电流仅为很小的不平衡电流，很小的不平衡电流，小于保护装置的起动小于保护装置的起动电流，电流保护不会电流，电流保护不会起动。起动。内部故障时内部故

39、障时2 2 故障线路两侧的功率故障线路两侧的功率方向继电器正方向功方向继电器正方向功率动作，保护装置动作，率动作，保护装置动作，跳开故障线路两跳开故障线路两侧开关。侧开关。注：横联差动横联差动方向保护方向保护主要用于主要用于平行线路平行线路. . 故障线路两侧的功率故障线路两侧的功率方向继电器正方向功方向继电器正方向功率动作，保护装置动作，率动作，保护装置动作，跳开故障线路两跳开故障线路两侧开关。侧开关。注：横联差动横联差动方向保护方向保护主要用于主要用于平行线路平行线路. .目目 录录第一章第一章 继电保护知识继电保护知识第二章第二章 高压输电线路保护高压输电线路保护第三章第三章 变压器保护

40、变压器保护第四章第四章 母线保护母线保护第五章第五章 电容器保护电容器保护第六章第六章 电力系统稳定控制电力系统稳定控制第七章第七章 备用电源自投装置备用电源自投装置第三章第三章 变压器保护变压器保护123一、主变常见故障及不正常运行状态一、主变常见故障及不正常运行状态=+主变压器本体保护主变压器本体保护主变压器后备保护主变压器后备保护主变压器主保护主变压器主保护主变保护的配置主变保护的配置差动保护双重化 二、保护配置二、保护配置保护的的基本原理：保护的的基本原理： 利用差动原理，将流入变压器的电流和流出变压器利用差动原理，将流入变压器的电流和流出变压器的电流进行比较（比较被保护变压器两侧的电

41、流和相的电流进行比较（比较被保护变压器两侧的电流和相位），而决定是否动作的一种保护。位），而决定是否动作的一种保护。保护范围：保护范围： 变压器油箱内部的故障、变压器外部绝缘套管及引变压器油箱内部的故障、变压器外部绝缘套管及引出线上的故障（差动用电流互感器以内的设备均受到出线上的故障（差动用电流互感器以内的设备均受到保护）。保护）。 三、差动保护三、差动保护diricdqdi1k ii1k1ta2tatm1i2iki1i 2i kdii2k1ta2tatm1i2iki1i 2i kd差动保护原理图与相量图 动作电流（差动电流）：动作电流（差动电流）： 制动电流制动电流 当动作电流与制动电流对应

42、的工作点位于比率制动特当动作电流与制动电流对应的工作点位于比率制动特性曲线上方时继电器动作。性曲线上方时继电器动作。 变压器内部短路时变压器内部短路时 ，且，且 故继电故继电器动作。器动作。 变压器外部短路时变压器外部短路时 ，且制动电流等于外部，且制动电流等于外部短路电流，继电器不动作。短路电流，继电器不动作。m1iidiim1iiri21irdi2i0idkdii 四、差动保护原理四、差动保护原理主变瓦斯保护的基本原理：主变瓦斯保护的基本原理： 反应油箱内部产生的气体或油流而动作。反应油箱内部产生的气体或油流而动作。主变瓦斯保护的作用：主变瓦斯保护的作用： 反应油箱内的各种故障以及油面降低

43、。反应油箱内的各种故障以及油面降低。 五、主变瓦斯保护五、主变瓦斯保护励磁电流的产生：励磁电流的产生： 空投变压器时；空投变压器时； 区外故障切除时。区外故障切除时。过励磁保护的原理：过励磁保护的原理： 过励磁保护是利用测量电压和频率的关系来监过励磁保护是利用测量电压和频率的关系来监视变压器是否过励磁，即通过测量视变压器是否过励磁，即通过测量u/fu/f之比实现。之比实现。过励磁保护的作用：动作于跳闸。过励磁保护的作用：动作于跳闸。 六、主变过励磁保护六、主变过励磁保护阻抗保护的基本原理：阻抗保护的基本原理： 等同于线路的距离保护等同于线路的距离保护阻抗保护范围阻抗保护范围： 高、中压侧相对地

44、，相间接地故障时起后备保护作高、中压侧相对地，相间接地故障时起后备保护作用，也可作为母线保护的后备。保护方向指向变压器。用，也可作为母线保护的后备。保护方向指向变压器。阻抗保护的作用：阻抗保护的作用： 作为变压器的后备保护并对母线故障起后备保护作为变压器的后备保护并对母线故障起后备保护作用，由本侧阻抗保护的偏移部分来实现。作用，由本侧阻抗保护的偏移部分来实现。 七、阻抗保护七、阻抗保护中性点零序过流保护的作用：中性点零序过流保护的作用： 作为变压器接地故障的近后备和外部接地故障的远后备保护作为变压器接地故障的近后备和外部接地故障的远后备保护对高、中压侧中性点接地的三卷变压器和自耦变压器，高、对

45、高、中压侧中性点接地的三卷变压器和自耦变压器，高、中压侧各装零序电流方向保护作为接地短路的后备保护。中压侧各装零序电流方向保护作为接地短路的后备保护。在大接地电流系统中：在大接地电流系统中：中性点直接接地的变压器装设零序电流保护作为接地短路中性点直接接地的变压器装设零序电流保护作为接地短路的后备保护；的后备保护；中性点可能不接地的分级绝缘变压器需装设间隙零序电流中性点可能不接地的分级绝缘变压器需装设间隙零序电流保护和零序过电压保护作为接地短路的后备保护；保护和零序过电压保护作为接地短路的后备保护；1.1. 中性点可能不接地的全绝缘变压器需装设零序过电压保护中性点可能不接地的全绝缘变压器需装设零

46、序过电压保护作为接地短路的后备保护。作为接地短路的后备保护。 八、中性点零序过流保护中性点零序过流保护温度、压力释放保护后备保护后备保护冷却器全停保护复压过流保护过负荷保护目目 录录第一章第一章 继电保护知识继电保护知识第二章第二章 高压输电线路保护高压输电线路保护第三章第三章 变压器保护变压器保护第四章第四章 母线保护母线保护第五章第五章 电容器保护电容器保护第六章第六章 电力系统稳定控制电力系统稳定控制第七章第七章 备用电源自投装置备用电源自投装置第四章第四章 母线保护母线保护主要内容1. 1. 母线保护的配置原则母线保护的配置原则2. 2. 母线保护的原理母线保护的原理3. 3. 断路器

47、失灵保护断路器失灵保护4. 4. 微机母线保护微机母线保护1.1.母线保护的原理母线保护的原理2.2.断路器失灵保护断路器失灵保护难点母线保护的原理母线保护的原理装设母线保护的基本原则装设母线保护的基本原则 一般小容量的单母线不采用专门的母线保护。一般小容量的单母线不采用专门的母线保护。 在下列情况下应装设专门的母线保护：在下列情况下应装设专门的母线保护： (1) (1) 在在110kv110kv及以上的双母和分段单母上及以上的双母和分段单母上 (2) (2) 重要发电厂、变电站单母线。重要发电厂、变电站单母线。 实现母线保护的基本原理实现母线保护的基本原理 正常运行：母线外部故障时，母线流入

48、的电正常运行：母线外部故障时，母线流入的电流和流出的电流相等，即：流和流出的电流相等，即：i=0i=0 当母线上发生短路故障时，所有与电源点都当母线上发生短路故障时，所有与电源点都向故障点供给短路电流，向故障点供给短路电流，i=idi=id 利用电流流入的元件和流出的元件这两者的利用电流流入的元件和流出的元件这两者的相位相反原理就可以实现母线保护。相位相反原理就可以实现母线保护。完全电流差动母线保护图图1 完全电流差动母线完全电流差动母线保护的原理接线图保护的原理接线图故障点 对完全电流差动母线保护整定对完全电流差动母线保护整定值的影响：值的影响： 1 1、躲开外部故障的时产生的、躲开外部故障

49、的时产生的最大不平衡电流最大不平衡电流idz.jidz.j。 2 2、由于母线差动保护电流回、由于母线差动保护电流回路的启动电流大于任一连接元路的启动电流大于任一连接元件中最大的负荷电流件中最大的负荷电流if.maxif.max。 完全电流差动母线保护的实用完全电流差动母线保护的实用范围：范围： 这种保护方式适用于单母线这种保护方式适用于单母线或双母线经常只有一组母线运或双母线经常只有一组母线运行的情况行的情况 电流比相式母线保护电流比相式母线保护根据电流相位的变化来实现的。根据电流相位的变化来实现的。正常运行正常运行i i1 1和和i i2 2大小相等相位相差大小相等相位相差180180。当

50、母线内部故障时当母线内部故障时(d2(d2点点) )， i i1 1和和i i2 2都流向母线，相位相同。都流向母线，相位相同。 网络接线示意图网络接线示意图 电流比相母线保护的电流比相母线保护的方框结构图方框结构图 相位比较回路原理图相位比较回路原理图图图 2电流比相式母线保护的特点 保护装置的工作原理是基于相位的比较，而保护装置的工作原理是基于相位的比较，而与幅值无关。因此，无需考虑不平衡电流的与幅值无关。因此，无需考虑不平衡电流的问题，这就提高了保护的灵敏性。问题，这就提高了保护的灵敏性。 当母线连接元件的电流互感器型号不同或变当母线连接元件的电流互感器型号不同或变比不一致时，仍然可以使

51、用，这就放宽了母比不一致时，仍然可以使用，这就放宽了母线保护的使用条件。线保护的使用条件。双母运行母线保护的实现方法双母运行母线保护的实现方法图图3 双母运行，固定连接的电流差动保护原理接线图双母运行，固定连接的电流差动保护原理接线图 (a)交流回路接线图；交流回路接线图；(b)直流回路展开图直流回路展开图双母运行母线保护的实现方法双母运行母线保护的实现方法 按正常连接方式运行时，按正常连接方式运行时， 母线上故障的电流分布母线上故障的电流分布按正常连接方式运行时，第按正常连接方式运行时，第1组组保护范围外部故障的电流分布保护范围外部故障的电流分布 当固定连接方式破坏当固定连接方式破坏时，任一

52、母线上的故时，任一母线上的故障都将导致切除两组障都将导致切除两组母线。必然限制了电母线。必然限制了电力系统运行调度的灵力系统运行调度的灵活性活性. .双母运行母线保护的实现方法双母运行母线保护的实现方法 缺缺 点点双母线同时运行的母联相位差动保护 在具有固定连接元件的母线在具有固定连接元件的母线电流差动保护的基础上，改电流差动保护的基础上，改进的成果。进的成果。 它利用比较母联中电流与总它利用比较母联中电流与总差电流相位作为故障母线选差电流相位作为故障母线选择元件。利用两个电流的相择元件。利用两个电流的相位比较，就可以选择出故障位比较，就可以选择出故障母线。母线。 只要母联中有电流流过，则只要

53、母联中有电流流过，则选择元件就能够正确动作，选择元件就能够正确动作，因此，对母线上的元件就无因此，对母线上的元件就无需提出固定连接的要求。需提出固定连接的要求。优点双母运行母线保护的实现方法双母运行母线保护的实现方法母联相位差动保护的原理接线图母联相位差动保护的原理接线图断路器失灵保护 当故障线路的继当故障线路的继电保护动作发出跳电保护动作发出跳闸脉冲后，断路器闸脉冲后，断路器拒绝动作时，能够拒绝动作时，能够以较短的时限切除以较短的时限切除同一发电厂或变电同一发电厂或变电所内其它有关的断所内其它有关的断路器，以使停电范路器，以使停电范围限制为最小的一围限制为最小的一种后备保护。种后备保护。断路

54、路失灵保护断路路失灵保护故障点 断路器失灵保护原理断路器失灵保护原理断路器失灵保护 断路器失灵保护动作的逻辑：断路器失灵保护动作的逻辑： 对于投单重的断路器来说：对于投单重的断路器来说： 第一时限跳本拒动相断路器，第一时限跳本拒动相断路器， 第二时限跳本断路器三相，第二时限跳本断路器三相， 第三时限启动母差保护；断路器失灵保护第三时限启动母差保护；断路器失灵保护 动作启动母差保护。动作启动母差保护。 对于对于35kv35kv、110kv110kv、220kv220kv母差保护，为了防母差保护，为了防止误动作，加装电压闭锁元件；止误动作，加装电压闭锁元件； 500kv500kv断路器失断路器失灵

55、保护动作启动母差保护，直接出口跳该组母线上灵保护动作启动母差保护，直接出口跳该组母线上的所有断路器。的所有断路器。微机母线保护微机母线保护 母线差动保护由分相式比率差动元件构成。母线差动保护由分相式比率差动元件构成。 差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。路。 大差是指除母联开关和分段开关外所有支路电流所大差是指除母联开关和分段开关外所有支路电流所 构成的差动回路。构成的差动回路。 小差是指该段母线上所连接的所有支路小差是指该段母线上所连接的所有支路( (包括母联和包括母联和分段开关分段开关) )电流所构成的差动回路。电流所构成的差动回路。 母线大

56、差比率差动用于判别母线区内和区外故母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障，小差比率差动用于故障母线的选择。障，小差比率差动用于故障母线的选择。 元件的连接方式通过母线侧隔离开关线的合闸元件的连接方式通过母线侧隔离开关线的合闸变位来识别。变位来识别。微机母线保护微机母线保护 当任一组母线检修后再投入之前，利用母联断路器对当任一组母线检修后再投入之前，利用母联断路器对该母线进行充电试验时可投入母联充电保护，当试验该母线进行充电试验时可投入母联充电保护，当试验母线存在故障时利用充电保护切除故障。母线存在故障时利用充电保护切除故障。 母联充电保护有专门的起动元件。在母联充电保护投母联充电保护有专门

57、的起动元件。在母联充电保护投入时，当母联电流任一相大于母联充电保护整定值时，入时，当母联电流任一相大于母联充电保护整定值时，母联充电保护起动元件动作去控制母联充电保护母联充电保护起动元件动作去控制母联充电保护 根据控制字决定在此期间是否闭锁母差保护。在充电根据控制字决定在此期间是否闭锁母差保护。在充电保护开放期间，若母联电流大于充电保护整定电流，保护开放期间，若母联电流大于充电保护整定电流，则将母联开关切除。则将母联开关切除。微机母线保护微机母线保护 当利用母联断路器作为线路的临时保护时可投当利用母联断路器作为线路的临时保护时可投入母联过流保护。入母联过流保护。 母联过流保护有专门的起动元件。

58、在母联过流母联过流保护有专门的起动元件。在母联过流保护投入时，当母联电流任一相大于母联过流保护投入时，当母联电流任一相大于母联过流整定值，或母联零序电流大于零序过流整定值整定值，或母联零序电流大于零序过流整定值时，母联过流起动元件动作去控制母联过流保时，母联过流起动元件动作去控制母联过流保护部分，经整定延时跳母联开关。护部分，经整定延时跳母联开关。微机母线保护微机母线保护 当保护向母联发跳令后，经整定延时母联电当保护向母联发跳令后，经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保护经两母线电压闭锁后切除两母线上所有连接护经两母线电压闭锁后切除两母

59、线上所有连接元件。只有母差保护和母联充电保护才元件。只有母差保护和母联充电保护才 起动起动母联失灵保护。母联失灵保护。微机母线保护微机母线保护 母线的各种主接线方式中以双母线运行最为母线的各种主接线方式中以双母线运行最为复杂。母线上各连接元件在系统运行中需要经复杂。母线上各连接元件在系统运行中需要经常在两条母线上切换，因此正确识别母线运行常在两条母线上切换，因此正确识别母线运行方式直接影响到母线保护动作的正确性。该装方式直接影响到母线保护动作的正确性。该装置引入隔离刀闸辅助触点判别母线运行方置引入隔离刀闸辅助触点判别母线运行方式同时对刀闸辅助触点进行自检式同时对刀闸辅助触点进行自检 目目 录录

60、第一章第一章 继电保护知识继电保护知识第二章第二章 高压输电线路保护高压输电线路保护第三章第三章 变压器保护变压器保护第四章第四章 母线保护母线保护第五章第五章 电容器保护电容器保护第六章第六章 电力系统稳定控制电力系统稳定控制第七章第七章 备用电源自投装置备用电源自投装置第五章第五章 电容器保护电容器保护 非直接接地系统或小非直接接地系统或小电阻接地系统中所装电阻接地系统中所装设的并联电容器有单设的并联电容器有单y y（星形），双（星（星形），双（星形），形）， （三角形）（三角形）接线电容器组。接线电容器组。电容器电容器1 1、定时限过流、定时限过流2 2、过电压保护、过电压保护4 4、低