继电保护的基本知识

7.1

继电保护的基本知识

继电保护装置就是能反应供配电系统中电器设备发生的故障或异常 运行状态,并能动作于断路器跳闸或启动信号装置发出预告信号的一 种装置。7.1.1继电保护的任务

1．自动地、迅速地、有选择性地将故障设备从供配电系统中切除，使其它非故障部分迅速恢复正常供电。

2．正确反应电器设备的不正常运行状态，发出预告信号，以便运行人员采取措施，恢复电器设备的正常运行。

3．与供配电系统的自动装置（如自动重合闸装置，备用电源自动投入装置等）配合，提高供配电系统的供电可靠性。

7.1.2继电保护的分类

电力系统中的电力设备和电力线路，应装设短路故障和异常运行的保护装置。电力设备和电力线路短路故障应有主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护。1．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地切除被保护设备和线路故障的保护。2．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。后备保护可分为近后备保护和远后备保护两种方式。（1）近后备保护是当主保护拒动时，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后备的保护。（2）远后备保护是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的保护。3．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。4．异常运行保护

异常运行保护是反应被保护设备或线路异常运行状态的保护。

7.1.3继电保护的要求

1.可靠性继电保护在其所规定的保护范围内，发生故障或不正常运行状态，要准确动作，不应该拒动作；发生任何保护不应该动作的故障或不正常运行状态，不应误动作。如图7-1所示系统K点发生短路，保护3不应该拒动作， 保护1和保护2不应该误动作。

2.选择性当供配电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切除故障设备，使停电范围最小，保证系统中无故障部分仍正常工作。

4.速动性

发生故障时，继电保护应该尽快地动作切除故障，减小故障引起的损失，提高

电力系统的稳定性。

3.灵敏性灵敏性是指继电保护在其保护范围内，对发生故障或不正常运行状态的反应能力。在继电保护的保护范围内，不论系统的运行方式、短路的性质和短路的位置如何，保护都应正确动作。继电保护的灵敏性通常用灵敏度KS来衡量，灵敏度愈高，反应故障的能力愈强。灵敏度Ks按下式计算：

7.1.4继电保护的工作原理

供配电系统发生故障时，会引起电流增大、电压降低、电压和电流间相位角改变，利用上述状态参量故障时与正常时的差别，可分别构成电流保护、电压保护、方向保护，利用线路始端测量阻抗降低和两侧电流之差还可构成距离保护和差动保护等。继电保护的种类很多，但其构成基本相同，继电保护装置主要由测量比较单元、逻辑判断单元和执行输出单元三部分组成，如图7-2所示。

图7-2继电保护装置的构成框图 1.测量比较单元测比较单元测量被保护设备的某状态参量，和保护装置的整定值进行比较，根据比较结果，判断被保护设备是否发生故障，保护装置是否应该起动。常用的测量比较元件有过电流继电器、低电压继电器、差动继电器和阻抗继电器等。

2.逻辑判断单元逻辑判断单元根据测量比较单元输出逻辑信号的大小、性质、先后顺序、持续时间等，按一定的逻辑关系判断故障量，确定是否应使断路器跳闸、发出信号或不动作，输出相应信号到执行输出单元。

3.执行输出单元执行输出单元根据逻辑判断单元的输出信号驱动保护装置动作，使断路器跳闸、发出报警信号或不动作。

7.1.5继电保护技术的发展

随着电力系统、电子技术、计算机技术和通信技术的发展，继电保护技术也得到快速发展。继电保护也从电磁式、感应式或电子式继电器构成的模拟保护发展到以微机保护构成的数字保护。 电磁式或感应式继电器构成的模拟保护，虽然结构简单、价格低廉，但难以满足系统可靠性对保护的要求，主要表现在：（1）没有自诊断功能，元件损坏不能及时发现，易造成严重后果。（2）动作速度慢，一般超过0.02s。（3）定值整定和修改不便，准确度不高。（4）难以实现新的保护原理或算法。（5）元件多、体积大、维护工作量大。 微机保护构成的数字保护充分利用和发挥微型控制器的存储记忆、逻辑判断和数值运算等信息处理功能，克服模拟式继电保护的不足，获得更好的保护特性和更高的技术指标。

微机保护的发展还是近50年的事，上世纪60年代末，70年代初美国、澳大利亚等国学者开始研究微机保护，我国70年代末也开始研究微机保护，1984年原华北电力学院研制成功输电线路微机保护装置，其后微机保护得到迅速发展，80年代末微机保护开始得到工业应用，以后微机保护由初期的微机继电器发展到以保护为核心的具有多种综合功能的微机保护和测控装置。目前国外和国内很多厂商生产此类产品，如通用电气公司生产的数字配电继电保护系统（DigitalDistribitionProtectiveRelayingSystem）、BBC公司生产的微机配电保护系统（Microprocessor-basedDistributionProtectionSystem）、ABB公司生产的微机配电保护装置（Circuit-shieldDistributionProtectionUnit）、南京自动化研究院生产的ISA-1微机保护装置、许继电气公司生产的WBK-1型微机保护装置，等等。这类微机保护装置一般都具有测量、保护、重合闸、事件记录、通讯和自检等功能。 我国20世纪90年代已开始大量使用微机保护。目前，电力系统