继电保护概述及基础知识

1、电力系统的运行状态电力系统的运行状态1. 1.正常运行正常运行2.2.故障故障3.3.不正常运行不正常运行断线断线 短路短路继电保护的任务继电保护的任务继电保护装置的原理及组成继电保护装置的原理及组成 2022-7-57测量测量逻辑逻辑执行执行整定值整定值继电保护的分类继电保护的分类继电保护装置继电保护装置按保护按保护对象分对象分按保护按保护原理分原理分按故障按故障类型分类型分按保护按保护技术分技术分按保护按保护作用分作用分输电线路保护发电机保护变压器保护电动机保护母线保护机电型保护整流型保护晶体管型保护集成电路型保护微机保护电流保护电压保护距离保护差动保护方向保护零序保护主保护后备保护辅助保

2、护相间短路保护接地故障保护匝间短路保护断线保护失步保护失磁保护及过激磁保护2022-7-59主保护、后备保护主保护、后备保护主保护、后备保护示例主保护、后备保护示例继电保护的基本要求继电保护的基本要求选择性要求选择性要求 继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电的范围尽量小，以保证系统中的无故障部分仍能继续工作。当当k1k1短路时，保护短路时，保护1 1、2 2动动跳跳1QF1QF、2QF2QF，有选择性；，有选择性；当当k2k2短路时，保护短路时，保护5 5，6 6动动跳跳5QF5QF、6QF6QF，有选择性；，有选择性；当当k3k3短路时，保护短路时，保

3、护7 7、8 8动动跳跳7QF7QF、8QF8QF，有选择性；，有选择性；若保护若保护7 7拒动或拒动或7QF7QF拒动，保拒动，保护护5 5动动跳跳5QF(5QF(有选择性有选择性) )；若保护若保护7 7和和7QF7QF正确动作于跳正确动作于跳闸，保护闸，保护5 5动动跳跳5QF5QF，则越，则越级跳闸级跳闸( (非选择性非选择性) )。速动性要求速动性要求 快速地切除故障可以提高电力系统并联运行快速地切除故障可以提高电力系统并联运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。 对继

4、电保护速动性的具体要求，应根据电对继电保护速动性的具体要求，应根据电力系统的接线以及被保护元件的具体情况来力系统的接线以及被保护元件的具体情况来确定，例如：确定，例如： 1 1）根据维持系统稳定的要求，必须快速切）根据维持系统稳定的要求，必须快速切除的高压输电线路上发生的故障；除的高压输电线路上发生的故障； 2 2）使发电厂或重要用户的母线电压低于允）使发电厂或重要用户的母线电压低于允许值许值( (一般为一般为0 07 7倍额定电压倍额定电压) )的故障；的故障；速动性要求速动性要求 3 3）大容量的发电机、变压器以及电动机内）大容量的发电机、变压器以及电动机内部发生的故障；部发生的故障； 4

5、 4）1 110kV10kV线路导线截面过小，为避免过线路导线截面过小，为避免过热不允许延时切除的故障等；热不允许延时切除的故障等； 5 5）可能危及人身安全、对通讯系统或铁道）可能危及人身安全、对通讯系统或铁道信号系统有强烈干扰的故障等。信号系统有强烈干扰的故障等。速动性要求速动性要求 故障切除的总时间等于保护装置动作时间和故障切除的总时间等于保护装置动作时间和断路器动作时间之和。断路器动作时间之和。 一般的快速保护的动作时间为一般的快速保护的动作时间为0 004040 008s08s，最快的可达，最快的可达0 001010 002s02s； 一般的断路器的动作时间为一般的断路器的动作时间为

6、0 006060 015s15s，最快的可达最快的可达0 002020 006s06s。灵敏性要求灵敏性要求灵敏性要求灵敏性要求 通常灵敏性用灵敏系数来衡量，表示为通常灵敏性用灵敏系数来衡量，表示为K Ksensen：1 1）反应故障参数增加的保护装置）反应故障参数增加的保护装置( (如电流保如电流保护护) )，其灵敏系数：，其灵敏系数：2 2）反应故障参数降低的保护装置）反应故障参数降低的保护装置( (如低电压如低电压保护保护) )，其灵敏系数：，其灵敏系数： 其中故障参数的最小、最大计算值是根据实其中故障参数的最小、最大计算值是根据实际可能的最不利运行方式、故障类型和短路际可能的最不利运行

7、方式、故障类型和短路点来计算的。点来计算的。Ksen=保扩区末端金属性短路时保护安装处故障参数的最小值保扩区末端金属性短路时保护安装处故障参数的最小值=Ik.min保护装置的动作参数保护装置的动作参数IactKsen=保护装置的动作参数保护装置的动作参数=Uact保护区末端金属性短路时保护安装处故障参数的最大值保护区末端金属性短路时保护安装处故障参数的最大值Uk.man可靠性要求可靠性要求 可靠性：指在该保护装置规定的保护范围内可靠性：指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作动作( (拒动拒动) )，而在任何其他该保护不应该

8、动，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该错误动作作的情况下，则不应该错误动作( (误动误动) )。1 1、影响可靠性的因素、影响可靠性的因素 内在的：装置本身的质量，包括元件损坏、内在的：装置本身的质量，包括元件损坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接线简明，融点多少等；线简明，融点多少等； 外在的：运行维护水平、调试是否正确、正外在的：运行维护水平、调试是否正确、正确安装。确安装。可靠性要求可靠性要求2 2、提高可靠性的措施、提高可靠性的措施1 1）选用适当的保护原理，在可能条件下尽量）选用适当的保护原理，在可能条件下尽量简化接线，减少元器

9、件和融点的数量；简化接线，减少元器件和融点的数量；2 2）提高保护装置所选用的器件质量和工艺水）提高保护装置所选用的器件质量和工艺水平，并有必要的抗干扰措施；平，并有必要的抗干扰措施；3 3）提高保护装置安装和调试的质量，并加强）提高保护装置安装和调试的质量，并加强维护和管理；维护和管理；4 4）采取保护装置多重化措施。）采取保护装置多重化措施。 以上四个基本要求是分析研究继电保护性能以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础，在它们之间，既有矛盾的一面，又的基础，在它们之间，既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。有在一定条件下统一的一面。继电保护的发展继电保护的发展电流互感器电流互感

10、器电流互感器电流互感器 1LloaZ2L1K2K极性端极性端2I1I1I2IaZ1aZ2loaZZ相量图相量图1I2II21III2211WIWI112InIITATAn电流互感器变比电流互感器变比电流互感器电流互感器%100112IIII比值误差比值误差角度误差角度误差小于10%小于712argII电流互感器电流互感器loaZm0maxZ%10I07%10I07电压互感器电压互感器VPVUUUABCabcA B CAUBUCUbUCUaUUabcnVVV1PV2PV3PVUUUA B CabcnUnl电流互感器与电压互感器的工作特点电流互感器与电压互感器的工作特点概述概述概述概述电压变换器电

11、压变换器 如图所示如图所示UVUV原方与电压互感器相联，原方与电压互感器相联，TVTV二次侧有二次侧有工作接地，工作接地，UVUV副方的副方的“直流地直流地”为保护电源的为保护电源的0V0V，电容电容C C容量很小，起抗干扰作用。容量很小，起抗干扰作用。 从从UVUV原方看进去，输入阻抗很大，对于负载而言原方看进去，输入阻抗很大，对于负载而言UVUV可以看出一个电压源，可以看出一个电压源，UVUV两侧电压成正比：两侧电压成正比：U2=KuU1 电流变换器电流变换器 如图所示：从如图所示：从UAUA原方看进去，输入阻抗很小，对原方看进去，输入阻抗很小，对于负载而言于负载而言UAUA可以看成一个电

12、流源。可以看成一个电流源。 UAUA二次电流二次电流( (一般为一般为mAmA级级) )与一次电流成正比，二与一次电流成正比，二次电流在电阻上形成二次电压：次电流在电阻上形成二次电压：U2=RKII1 电抗变压器电抗变压器 VX等效电路如图所示，等效电路如图所示，UX输入阻抗很小，输入阻抗很小，串于串于TA二次回路；对于负载，二次回路；对于负载，UX近似为电近似为电压源。压源。UX励磁阻抗相对于负载来说很小，励磁阻抗相对于负载来说很小，可以认为一次电流全部用于励磁，这样二次可以认为一次电流全部用于励磁，这样二次电压电压U2=ZmI1=KII1 其中其中KI称为称为UX的转移阻抗。与的转移阻抗。

13、与UA的电压变的电压变换电路不同，换电路不同，UX输出电压超前输入电流一输出电压超前输入电流一定相位角，具有定相位角，具有“电抗特性电抗特性”。 概述概述零序电压滤过器零序电压滤过器03UNabcABC03UUUUUcbaout 零序电流滤过器零序电流滤过器gIaIbIcIKOAIBICI03IIIIIcbag负序分量滤过器负序分量滤过器概述概述幅值比较与相位比较之间的关系幅值比较与相位比较之间的关系21UU0090arg90YXUU2U2022-7-545)(21)(21212211UUUUUUUUUUUUYYXXYX或或YUXU1UYUXU1U2UYUXU1U2U幅值比较与相位比较之间的关系幅值比较与相位比较之间的关系090argYXUU21UU090argYXUU21UU090argYXUU21UU电磁型继电器基本结构及工作原理电磁型继电器基本结构及工作原理 常用电磁型继电器的类型常用电磁型继电器的类型反应被保护元件电压升反应被保护元件电压升高而动作的一种继电器高而动作的一种继电器 反应被保护元件电压降反应被保护元件电压降低而动作的一种继电器低而动作的一种继电器 电磁式过电流继电器电磁式过电流继电器gI1324566fseMMMsfeMMM电磁型过电流继电器的参数电磁型过电流继电器的参数AIZOBSV220继电器的接点继电器的接点 电磁型低电压继电器参数电磁型低电压继