继电保护概论1

继电保护概论电力系统运行状态1.正常运行。2.故障3.不正常运行断线

短路三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路、发电机和电动机以及变压器绕组间的匝间短路等单相断线两相断线过负荷、过电压频率降低、系统振荡等上页下页返回

故障状态：一次设备运行中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作等原因发生短路、断线。电力系统运行状态分为：正常状态：等约束和不等约束条件都满足，电力系统在规定的限度内可以长期安全稳定运行。负荷潮流越限致使电流升高（过负荷）发电机突然甩负荷引起发电机频率升高；系统出现有功功率缺额引起的频率降低；中性点不接地系统单相接地引起的非接地相电压升高；电力系统发生振荡；

不正常状态：正常运行条件受到破坏，但还未发生故障。等约束条件满足，部分不等约束条件不满足。3短路的危害：（1）短路电流大，燃弧，易使元件损坏；（2）电压降低，用户正常的生产、生活受到影响；（3）破坏系统稳定性,引起系统振荡,甚至系统崩溃。4

事故：系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，造成对用户少送电或电能质量变坏到不能允许的程度，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。5一、继电保护的作用电力生产的特点：电能无法大容量存储，电能的生产与消耗必须时刻保持平衡。负荷的波动与电力设备的退出运行，都会导致电力系统的运行状态发生变化。电力系统运行状态是指电力系统在不同运行条件（负荷水平、系统接线、出力配置、故障等）下的系统与设备的工作状况。6（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。

（2）反应电气元件的不正常运行状态，根据运行维护的具体条件（例如有无经常值班人员）和设备的承受能力，发出警报信号、减负荷或延时跳闸。电力系统继电保护的基本任务：7继电保护的基本原理及其组成

为了完成继电保护的基本任务，必须正确区分正常运行、不正常运行和故障状态，寻找这三种运行状态下的可测参量（电气量和非电气量）的“差异”。

根据可测参量的不同差异，可以构成不同原理的继电保护。8

正常运行线路流过负荷电流母线电压额定电压附近

感受阻抗（电压与电流比）短路故障线路流过短路电流母线电压降低感受阻抗9正常运行：电流：负荷电流，两侧电流大小相等方向相反d1短路：电流：故障段线路BC两侧电流大小一般不等，相位一般相同；非故障段线路与正常运行时情况相同。10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（高频、微波、光纤）对称分量－零序或负序分量保护非电气量

－瓦斯保护、过热保护等保护原理：11第一节继电保护的任务当电力系统中某电气元件发生故障时，能自动地、迅速地、有选择地将故障元件从电力系统中切除，避免故障元件继续遭到破坏，使非故障元件迅速恢复正常运行。2.当电力系统中电气元件出现不正常运行状态时，能及时反应并根据运行维护的条件发出信号或跳闸。电力系统继电保护装置能反应电力系统故障和不正常运行状态并作用于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置

根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时跳闸；不正常运行时发信号；正常运行时不动作。第二节保护装置构成、基本原理和组成测量逻辑执行被测物理量整定值跳闸或信号测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该启动

根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定逻辑关系工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。上页下页返回

继电保护装置的分类继电保护装置按保护对象分按保护原理分按故障类型分按保护技术分按保护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主保护、后备保护主保护：反应被保护元件自身的故障并以尽可能短的延时，有选择性地切除故障的保护称为主保护。后备保护：当主保护拒动时起作用，从而动作于相应断路器以切除故障元件。近后备保护：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备的保护。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来实现的后备保护。16主保护、后备保护示例17第三节对继电保护的基本要求对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求:

选择性速动性灵敏性可靠性电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围的一种性能。

保护快速切除故障的性能。故障切除时间包括继电保护动作时间和断路器的跳闸时间在规定的保护范围内，保护对故障情况的反应能力。要求保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地正确地反应出来发生了属于它该动作的故障，它能可靠动作，即不发生拒绝动作；而在不该动作时，它能可靠不动，即不发生错误动作。该动则动，不该动则不动关于灵敏性

灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为，也称为灵敏度。在计算保护的灵敏系数时，可按如下原则考虑：1.在可能的运行方式下，选择最不利于保护动作的运行方式；2.在所保护的短路类型中，选择最不利于保护动作的短路类型；3.在保护区内选择最不利于保护动作的那点作为灵敏度校验点（计算所选的短路点）。四者之间既相互联系又相互矛盾：

因此，须从电力系统的实际情况出发，分清主次，求得最优情况下的统一。为保证选择性，有时要求保护动作带延时（降低了速动性要求）；为保证速动性，有时允许保护非选择性动作，再由自动重合闸装置来纠正；为保证速动性和选择性，有时采用较复杂的保护装置（即降低了可靠性）。P1P2P3P4P5P6P7继电保护工作的特点1、理论要求高各设备的原理、性能、参数计算、故障状态的分析。电工原理、电机学、电力系统稳态/暂态分析、经济调度、安全控制、电力系统规划设计原则、运行方式制定的依据等等。2、综合性科学电工、电机、电子、电力系统、数学、计算机、通讯新理论、新技术、新材料的引用都基于以上各学科的发展3、理论和实践并重实验室实验、动模实验、现场人工故障实验、试运行4、责任重大继电保护相关专业知识23一、电流互感器电流互感器及电压互感器（一）电流互感器正方向规定

极性端极性端一次侧电流同名端流进二次侧电流同名端流出等值电路相量图由等值电路可见：

将电力系统的一次电流按一定的变比变换成二次较小电流，供给测量表计和继电器，同时还可以使二次设备与一次高压隔离，保证工作人员的安全。

由电磁平衡原理：所以电流互感器变比1、电流互感器存在误差的原因（二）电流互感器的误差比值误差角度误差由于励磁电流的存在，使一次电流折算值与二次电流不等，即两者的大小和相位不同。小于10%小于7º2、电流互感器10%误差曲线电流互感器比值误差为10%，角度误差小于7°，电流互感器一次电流倍数与允许的二次负载阻抗之间的关系曲线0电压互感器的接线方式星型接线三相五柱式接线V-V接线

特点：可以获得对称的三个线电压，但不能获得相电压可以获得相电压、线电压和零序电压可以获得相电压、线电压和零序电压二、电压互感器电压互感器二次电压可看成是电压源，而电流互感器二次电流可看成是电流源；电压互感器在正常工作情况下铁芯的工作磁密较电流互感器高得多；电压互感器工作在二次侧开路状态，电流互感器工作在二次侧短路状态；电流互感器二次不能开路。（三）电流互感器与电压互感器的工作特点

变换器作用变换器1．按照保护装置构成原理的要求，进行电气量的变换与综合；2．将被保护设备的强电交流二次回路与保护装置的直流弱电回路相隔离；3．利用测量变换器一、二次线圈的屏蔽层，抑制干扰信号的侵入，提高保护装置的抗干扰能力。

变换器的种类：电流变换器电压变换器电抗变压器

一、电压变换器（中间变压器T）

中间变压器用于将一次电压变换成装置所需要的二次电压。

当忽略其比值误差和角度误差时，则二次输出电压：二次输出电压中间变压器变比一次输入电压二、电流变换器

电流变换器用于将一次电流变换成装置所需要的二次电压。

当忽略其比值误差和角度误差时，则二次输出电压：1221212WWnnRnInRnIUTTIIT====.二次输出电压变换系数中间变流器变比三、电抗变压器（UR）

电抗变压器用于将一次电流变换成装置所需要的二次电压。

电抗变压器铁芯具有气隙，其励磁回路的励磁电抗数值很小，相对于二次较大的负荷阻抗来说，完全可以忽略不计，故一次电流全部作为励磁电流，电抗变压器在工作时二次绕组可认为处于开路状态调节电抗变压器一、二次绕组的匝数可以改变

通过调节电抗变压器绕组所接的电阻可以改变的角度

电流变换器与电抗变压器都是将一次电流成比例的变换成二次电压的，但是在应用上有些不同。电流变换器在磁路未饱和时，励磁电流可以忽略，其二次输出电压波形基本保持了一次电流信号的波形。电抗变压器一次电流全部作为励磁电流，在暂态情况下，忽略铁芯有功损耗，其二次输出电压为：电抗变压器二次输出电压对一次电流中的谐波成分有放大作用，对一次电流中的非周期电流有抑制作用当输入端三相电流、电压中含有三序分量时，输出端只输出负序分量

为了提高保护装置的灵敏度，经常采用序分量来作为保护的判据。要获得这些序分量就必须借助于各种序分量滤过器，称为对称分量滤过器。当输入端三相电流、电压中含有三序分量时，输出端只输出零序分量对称分量滤过器

零序分量滤过器零序电压滤过器

零序电流滤过器

负序分量滤过器负序电压滤过器

负序电流滤过器

零序电压滤过器零序电压滤过器的作用是为了获得零序电压，它的输入是三相电压，输出只与输入电压中的零序电压成正比。构成依据：

构成元件

：

三个单相式电压互感器或三相五柱式电压互感器都可以获得零序电流滤过器零序电流滤过器的作用是为了获得零序电流，它的输入是三相电流，输出只与输入电流中的零序电流成正比。

构成依据：

构成元件

：

由三台具有相同型号和变比的电流互感器构成零序电流滤过器。

34阻容式单相负序电压滤过器参数关系

输出电压

0120116030====--CCAARXtgRXtgjj结论当输入正序电压时，负序电压滤过器输出为零。当输入负序电压时，负序电压滤过器输出不为零当输入零序电压时，负序电压滤过器输出为零。

幅值比较与相位比较

幅值比较：就是通过比较两个电压的大小来决定继电器是否动作；相位比较：就是通过比较两个电压的相位来决定继电器是否动作。

幅值比较与相位比较之间的关系

幅值比较的动作方程：相位比较的动作方程

幅值比较与相位比较之间的关系常用电磁型继电器一、电磁型继电器基本结构及工作原理

它是利用电磁铁的铁心与衔铁间的吸力作用而工作的继电器。

电流继电器过电流继电器

电压继电器中间继电器时间继电器信号继电器过电压继电器

低电压继电器

反应被保护元件电流升高而动作的一种继电器

反应被保护元件电压升高而动作的一种继电器

接点多容量大,可实现短延时,及自保持。多用于出口回路和逻辑回路建立保护所需要的延时时间。当保护装置动作时，明显标示出继电器或保护装置动作状态

常用电磁型继电器的类型反应被保护元件电压降低而动作的一种继电器

二、电磁式过电流继电器电磁转矩满足下面关系时，继电器动作电磁转矩满足下面关系时，继电器返回动作电流返回电流返回系数使电流继电器动合触点闭合的最小电流使电流继电器动合触点打开的最大电流返回电流与动作电流之比实验接线～合上电源开关S,调整自耦调压器,使输入电流继电器的电流升高,当小灯刚好亮时电流表指示的电流就是继电器的动作电流.调整自耦调压器,使输入电流继电器的电流减小,当小灯刚好熄灭时,电流表指示的电流就是继电器的返回电流.电磁型过电流继电器的参数关于继电器的接点常开接点:继电器线圈不带电时打开的接点常闭接点:继电器线圈不带电时闭合的接点二、电磁型低电压继电器参数动作电压返回电压返回系数使电压继电器动断触点闭合的最大电压使电压继电器动断触点打开的