电力系统继电保护原理及应用1

一、基本概念

电力系统一次设备

发电机、变压器、母线、输电线路、电动机、电抗器、电容器等组成的电能传输设备（属于高压设备）。电力系统二次设备

对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制与保护的设备（从TA、TV获得成正比的“小信号”——>相额定电压57.7V，额定电流1A或5A）。1电力系统一次设备+二次设备。一、基本概念2电力系统运行状态

正常状态、不正常状态、故障状态。

正常状态电力系统在规定的限度内可以长期安全稳定运行。最关键的指标：Ue±10%,△f≤±0.2Hz

。

不正常状态正常运行条件受到破坏，但还未发生故障。故障状态

一次设备运行中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作，以及自然灾害等各种，导致原因发生短路、断线。一、基本概念3短路故障

雷击、台风、地震、绝缘老化、人为等因素造成。伴随短路故障出现电流增大、电压降低。

故障类型

纵向故障：指各种类型的断线故障，包括单相断线、两相断线和三相断线。横向故障：指各种类型的短路，包括三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路。单相短路，约为总短路故障数的65%，三相短路只占5～10%。三相短路故障发生的几率虽然最小，但故障产生的后果最为严重。

不对称性短路对称性短路一、基本概念3短路故障

短路危害

短路电流大，燃弧，易使元件损坏；电压降低，电力用户正常的生产、生活受到影响；破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至系统崩溃。美加大停电、巴西大停电！！一、基本概念3短路故障

短路特征正常运行短路故障线路流过负荷电流线路流过短路电流母线电压接近额定母线电压降低电压/电流为负荷阻抗，很大电压/电流为母线至故障点的线路阻抗，很小一、基本概念3短路故障

短路特征实现的保护类型电流增大——过电流保护电压降低——低电压保护阻抗减小——阻抗（距离）保护两侧电流大小和相位的差别——纵联差动保护不对称分量出现——零序或负序分量保护（不对称短路）非电气量——瓦斯保护、过热保护等一、基本概念继电保护装置

就是指反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。4继电保护装置的任务

当某一设备发生短路、断线等故障时，切除故障的时间要求为几十到几百毫秒。基本任务

发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件（设备）从电力系统中切除，使非故障部分继续运行。对不正常运行状态，为保证选择性，一般要求保护经过一定的延时，并根据运行维护条件（如有无经常值班人员），而动作于发出信号（减负荷或跳闸），且能与自动重合闸相配合。一、基本概念

测量部分5继电保护装置的构成

测量有关电气量，与整定值比较，给出“是”或“非”，“0”或“1”，“大于”、“不大于”、“等于”等性质的一组逻辑信号，判断保护是否应该启动。一、基本概念

逻辑部分5继电保护装置的构成

根据测量部分输出信号的大小、性质、先后顺序等，使保护按一定的逻辑关系判定故障类型和范围，确定是否应该使断路器跳闸或发出告警信号，并将有关指令传达给执行部分。

执行部分一、基本概念根据逻辑部分的输出结果，发出跳闸脉冲及相应动作信息，或发出告警信号。控制跳闸、调整，或通知值班人员5继电保护装置的构成

包括TV、TA、二次电缆、保护装置、信号设备、工作电源等。

断路器

电流互感器电流继电器中间继电器信号继电器时间继电器一、基本概念6继电保护二次回路

7继电保护的工作配合

预设范围，保护范围重叠，无死区发电机保护区变压器保护区线路保护区低压母线保护区高压母线保护区1高压母线保护区一、基本概念8继电保护分类

主保护

主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择性地切除被保护设备和线路故障的保护。如线路的纵连保护。电力系统中的电力设备和线路，应装设短路故障和异常运行的保护装置。电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护。

线路主保护：纵联电流差动保护、纵联距离保护、纵联方向保护变压器主保护：电流差动保护、瓦斯保护母线保护：电流差动保护一、基本概念

远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备。近后备保护：当主保护拒动时，由该电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。

后备保护

后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护分为远后备和近后备两种方式。一、基本概念8继电保护分类

辅助保护

辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。如零序电流保护。纵联速动主保护相间距离保护接地距离保护零序电流保护断路器失灵保护一、基本概念8继电保护分类9对继电保护的基本要求

选择性速动性灵敏性可靠性一、基本概念简称为：继电保护“四性要求”。“四性”是分析和研究继电保护的基础。对四性中的每一项要求都应当有度，应以满足电力系统的安全运行为准则，不应片面强调某一项而忽视另一项，否则会带来不良的影响。一、基本概念

可靠性

可靠性是指保护该动作时应动作，不该动作时不动作，即不误动、不拒动。为保证可靠性，在装置选择上应选用硬件和软件可靠的装置，在保护配置上，220kV及以上电压等级电网的线路保护一般采用近后备保护方式，110kV及以下电压等级电网一般采用远后备保护方式。

安全性：区外故障可靠不动作可信赖性：区内故障可靠动作9对继电保护的基本要求一、基本概念

选择性

选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件(如起动与跳闸元件、闭锁与动作元件)，其灵敏系数及动作时间应相互配合。

9对继电保护的基本要求一、基本概念

灵敏性

灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生故障时，保护装置具有的正确动作能力的裕度，它反映了保护对故障的反应能力，一般以灵敏系数来描述。灵敏度系数指在被保护对象末段发生金属性短路时，故障量与整定值（反映故障量上升的保护，如电流保护）或整定值与故障量之比（反映故障量下降的保护，如阻抗保护）。9对继电保护的基本要求一、基本概念

速动性

速动性是指保护装置应能尽快切除短路故障，以提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围。继电保护在满足选择性的前提下，应尽可能的加快保护动作时间。在保护配置上，通过配置全线速动主保护、相间和接地故障的速动段保护来快速切除故障。整定计算中，可通过合理的缩小后备保护的动作时间级差来提高快速性。对于系统稳定及设备安全有重要影响对动作时间有要求的保护应保证其速动性，必要时可牺牲选择性。9对继电保护的基本要求一、基本概念9对继电保护的基本要求速动性和可靠性主要通过加强主保护配置、选择技术成熟原理先进硬件可靠的保护装置来保证；灵敏性和选择性主要通过选择合理的运行方式、正确的配合关系以及准确的计算公式来保证。

讨论保护1——>就以保护1为基准本线路

一、基本概念10常用的称谓下一条线路(相邻线路)

一、基本概念10常用的称谓

讨论保护1——>就以保护1为基准10常用的称谓10常用的称谓背后线路

一、基本概念10常用的称谓

讨论保护1——>就以保护1为基准一、基本概念10常用的称谓

讨论保护1——>就以保护1为基准(本线)末端短路相邻线出口短路

讨论保护1——>就以保护1为基准相邻线末端短路

一、基本概念10常用的称谓

讨论保护1——>就以保护1为基准10常用的称谓

讨论保护1——>就以保护1为基准反方向短路

一、基本概念10常用的称谓

讨论保护1——>就以保护1为基准Zm1Zm2－Zm3

依据测量阻抗在不同情况下的“差异”，保护就能够区分出系统是否发生故障，以及故障发生的范围——正向及范围，或反向。

距离保护通过测量输电线路一端的电压、电流,计算它们的比值，反应故障点到保护安装处的距离。该比值称之为测量阻抗:二、距离保护Zm1Zm2Zm1Zm2－Zm3Zm1Zm21基本原理二、距离保护1基本原理测量阻抗通常为复数，可表示为：测量阻抗的幅值测量阻抗角测量电阻测量电抗