继电保护 第一章绪论课件

1、电力系统继电保护南京邮电大学自动化学院张颖 第一章 绪论1.1、电力系统的三种状态1.2、继电保护的基本原理及其组成1.3、对继电保护的基本要求1.1、电力系统的状态正常状态电力系统与电力设备中的电流在设定的路径中流动。电力系统所有电气设备的电气参数都在规定范围内。电力系统电能质量符合规定。电力系统结构有较高的可靠性。电力系统经济运行。1.1、电力系统的状态故障状态电力系统与电力设备中的电流没有按设定的路径流动，电力设备的运行参数异常，称为故障状态。发生了设定路径之外的电流流通路径，称为短路。设定的电流路径发生开断，称为断线。短路是最严重的故障状态。有：三相短路，单相短路，两相短路，两相短路接

2、地（两相接地短路）短路对电气设备和电力系统的危害 短路电流流过故障点，引燃电弧，使故障设备烧毁。强大的短路电流不论流过故障还是非故障的电气设备时，都将引起发热现象，使电气设备过热损坏。 强大的短路电流流过故障和非故障的电气设备时，电动力可能使电气设备产生机械变形而损坏。 造成电能质量严重恶化，影响电力用户的正常生产，损害用户的产品质量。电能质量包含电压质量、频率质量和波形质量三个方面。破坏电力系统的稳定性，引起发电机失步，甚至造成整个电力系统瓦解。 南京邮电大学自动化学院继电保护的作用 电力系统继电保护是一门研究这种自动识别故障并排除故障元件的自动装置的技术学科。继电保护自动装置：能反应电力系

3、统中电气元件故障或不正常运行状态并动作于断路器跳闸或发出指示信号的一种自动装置。BkAC1QF2QF3QF4QF5QF6QF7QF图0-1 电力系统中继电保护的作用南京邮电大学自动化学院1.2 继电保护的基本原理及其组成1.2.1 继电保护的基本原理 利用电力系统发生故障和处于不正常运行状态时一些物理量的特征和特征分量，可以构成各种原理的保护。Bk2AC1QF2QF3QF4QF5QF6QFk1图1 继电保护原理示意图南京邮电大学自动化学院2低电压保护的原理如图2中k2点三相短路时，将使B、C母线电压很小甚至几乎为0。利用短路时母线电压下降的特点，可构成测量电压且反应电压下降动作的低电压保护。这

4、个给定电压称为电压保护的动作电压。Bk2AC1QF2QF3QF4QF5QF6QFk1图2 继电保护原理示意图南京邮电大学自动化学院4方向保护的原理在图2中，同一条线路上需要在线路两侧均装断路器并配置保护才能切除该线路上任意处的故障。在这种双电源的线路上发生故障时，可以找到新的故障特点以构成保护。利用相位特点可构成反应功率方向的方向保护。Bk2AC1QF2QF3QF4QF5QF6QFk1图2 继电保护原理示意图南京邮电大学自动化学院5纵联保护的原理利用线路内部短路时其两侧电流均为正，而外部短路时两侧电流一侧为正一侧为负的特点可构成纵联保护。纵差保护是纵联保护的一种。 Bk2AC1QF2QF3QF

5、4QF5QF6QFk1图2 继电保护原理示意图南京邮电大学自动化学院6序分量保护的原理当电力系统中发生不对称短路时，故障电流和电压中含有负序分量。若为不对称接地故障时，故障电流、电压中还包括零序分量。利用故障时序分量的出现可以构成反应序量动作的保护，如零序电流、电压保护，负序电流、电压保护等。7其他保护原理利用变压器内部短路时使其油箱内绝缘油受热分解产生的大量气体构成反应这些气体多少和气流速度的瓦斯保护。利用线路故障时故障点产生的暂态行波分量的传播方向不同等特点可构成各种行波保护。南京邮电大学自动化学院1.2.2继电保护装置的构成 从所完成的功能看，保护的构成如图所示，有输入、测量、逻辑判断、

6、输出和执行等主要部分。输入量-测量比较-逻辑判断-执行输出-跳闸或信号 1.2.3 继电保护的工作回路除继电保护装置外，保护的工作回路还包括：互感器断路器跳闸线圈指示保护装置动作情况的信号设备保护装置及跳闸、信号回路设备的工作电源互感器互感器电压互感器电流互感器是一次回路和二次回路的联络设备。一次回路的高电压、大电流二次回路的低电压 、大电流 作用接入方式变换作用电气隔离作用高电压、大电流变换为标准的低电压、小电流。如100V，5A，1A将二次设备与一次设备相隔离，保证了设备和人身安全 电压互感器 一次绕组以并联形式接入一次回路；二次负荷以并联形式接在电压互感器的二次绕组回路。 电流互感器 一

7、次绕组以串联形式接入一次回路；二次负荷以串联形式接在电流互感器的二次绕组回路。 电压互感器PT电流互感器CT 1）继电器（relay）：I U 2）触点： 常开触点 常闭触点KAKAKA 3）基本逻辑：+KA1KA1KA2KA2KA3KA 4）位置开关触点： 常开触点 常闭触点QFQFQF+-QFIa,IcIa = 10AIzd = 15AIa IzdKA1KA2KA2KA1KTKTKSKS原理接线图+-QFIaIa = 10AIzd = 15AIa IzdIzd = 15AKA1KA2KA2KA1KTKTKSKS原理接线图+-QFIaIa = 20AIzd = 15AIa IzdKA1KA2

8、KA2KA1KTKTKSKS原理接线图+-QFIaTzd = 5sT = 0sT = 1sT = 2sT = 3sT = 4sT = 5sT = 0sT TzdKA1KA2KA2KA1KTKTKSKS原理接线图+-QFIaTzd = 5sT = 5sT TzdKA1KA2KA2KA1KTKTKSKS原理接线图+-QFIa原理接线图1.2.4 继电保护的工作配合每套保护都有预先严格划定的保护范围保护区；借助断路器实现保护范围的划分；上下级电力元件的保护区必须重叠借助断路器和CT实现保护区划分While the CTs provide the ability to detect a fault i

9、nside the zone of protection, the circuit breakers (CBs) provide the ability to isolate the fault by disconnecting all of the power equipment inside the zone. Thus, a zone boundary is usually defined by a CT and a CB. 继电保护的工作配合: 每套保护都有预先划分的保护范围，保护范围划分的基本原则是任一个元件的故障都能可靠的被切除并且造成的停电范围最小。 保护范围相互重叠，保证任意点

10、的故障都置于保护区内。example1.2.4 继电保护的工作配合主保护近后备保护：与主保护安装在同一断路器处，在主保护拒动时近后备保护动作；远后备保护：下级元件的远后备保护安装在上级元件的断路器处。（保护范围覆盖所有下级电力元件的主保护范围）南京邮电大学自动化学院1.3 对继电保护的基本要求一、可靠性 二、选择性 三、速动性 四、灵敏性 选择性、速动性、灵敏性、可靠性1、可靠性需要根据电力系统和负荷的具体情况，对这两方面的性能要求适当地予以协调：备用充足、各元件联系紧密的情况下，应强调不拒动；反之，则应强调不误动。不拒动、不误动对于传送大功率的输电线路保护，一般宜于强调不误动；而对于其它线路

11、保护，则往往强调不拒动。2、选择性保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小；力争相邻元件的保护装置对它起后备作用。南京邮电大学自动化学院2、选择性 当k1短路时，保护1、2动跳1QF、2QF，有选择性； 当k2短路时，保护5、6动跳5QF、6QF，有选择性； 当k3短路时，保护7、8动跳7QF、8QF，有选择性； 若保护7拒动或7QF拒动，保护5动跳5QF（有选择性）； 若保护7和7QF正确动作于跳闸，保护5动跳5QF，则越级跳闸（非选择性）。2.选择性保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小。P1P2P3P4P5P6P7短路点短路电流主保护远后

12、备近后备d11 4跳 1、2/d21 5跳 5跳 1、3跳 5d31 6跳 6跳 5跳 6主保护： 反应严重故障，快速动作于跳闸。后备保护：考虑主保护和断路器拒动时备用。远后备：相邻元件的后备保护，在上一级变电所实现。近后备：主保护拒动时，本元件的另外一套保护作为后备保护，在本变电所实现；3、速动性指保护装置以可能最短的时限将故障或异常工况自电网中切除或消除。 利：提高稳定性(提高了暂态稳定极限)； 快速恢复供电； 减轻设备损坏程度。 故障切除时间保护装置动作时间断路器动作时间弊：易拒动和误动。 0.060.12s 0.060.15s0.010.04s 0.020.06s南京邮电大学自动化学院4、灵敏性 灵敏度是指继电保护对其保护范围内故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置和短路的类型如何，都能灵敏地正确反应。保护的灵敏度一般用灵敏系数(Ksen )来衡量。继电特性输入量为可连续变化的模拟量。输出量只有两种逻辑状态；非“0”，