电力系统继电保护原理教案中文

1内蒙古工业大学教 案2013/2014 学年 第一学期学 院 电力学院 系 别 电力系 课程名称 电力系统继电保护原理 授课对象 电气 10-1.2 主讲教师 康海珍 职 称 副教授 课程学时 56 2内蒙古工业大学教案(课程)教案编写时间：2013-8-22课程代码 120214008课程名称 电力系统继电保护原理学 时 56课程类别 公共课 ( ) 基础课 ( ) 专业课( )技术基础课( ) 专业选修课( ) 公共选修课( )总学时： 56 学时讲课： 46 学时上机： 0 学时实验： 6 学时习题： 4 学时授课对象 电气 10-1.2教材：1、 电力系统继电保护 张保会 主编 中国电力出版社主要参考资料：1、 电力系统继电保护原理 贺家李 宋从矩编2、 电力系统继电保护原理 王维俭 主编 清华大学出版社教学目的、要求：目的：本课程是“电力系统及其自动化”专业的一门主要专业课，是一门理论性和实践性都很强的专业课。学生通过本课程的学习掌握电力系统继电保护的基本原理、基本概念、考虑和解决问题的基本方法以及基本的实验技能，为学生毕业后从事本专业范围内的各项工作奠定基础。要求：1、使学生掌握电流保护、方向性电流保护、距离保护和差动保护等几种常用保护的基本工作原理，实现方法和应用范围。2、使学生掌握上述各种原理继电保护整定计算的基本原则和各保护之间的配合关系。3、使学生了解电力系统各主要组成元件（发电机、变压器、母线、各级电压的送电线路）的故障类型、不正常运行状态及相应的保护方式。4、使学生了解各重要继电器的构成原理，实现方法、动作特性和一般的调试方法。5、使学生深刻理解继电保护在电力系统中所担负的重要任务。教学重点、难点：1、 第一章 绪论 重点：讲清对继电保护的基本要求及它们之间的关系。使学生掌握继电保护在保证电力系统安全稳定运行中的作用；理解对继电保护的四个个基本要求。2、第二章 电网的电流保护和方向性电流保护 重点：输电线路三段式电流保护，装设方向元件的必要性3、第三章 电网的距离保护 重点：阻抗继电器的动作特性。4、第四章 输电线纵联保护 重点：纵差动保护和高频保护的工作原理。5、第五章 自动重合闸 重点：重合闸工作原理及继电保护与重合闸的配合。6、第六章 电力变压器的保护 重点：变压器纵联差动保护。7、第七章 发电机的继电保护 重点：发电机匝间短路保护，负序反时限电流保护和定子接地保护。8、第八章 母线保护 重点：母线差动保护基本原理；断路器失灵保护。3内蒙古工业大学教案(课次)第 1 次课 2 学时授课题目：第一章 绪 论 1.1 电力系统继电保护的任务和作用 1.2 对继电保护的基本要求 1.3 继电保护的工作原理、构成及分类教学目的、要求：通过本课次的学习使学生掌握电力系统继电保护的任务及其在保证安全供电方面的作用，继电保护的基本原理和保护装置的组成，对电力系统继电保护的基本要求，继电保护技术。学习完本课次后，学生应能够通过所学内容，具体分析判断电力系统继电保护“四性”的满足程度。教学重点、难点：1、 继电保护构成的主要依据；2、 继电保护在电力系统中的作用；3、 电力系统继电保护“四性”的应用；教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等) ：1、 首先阐述电力系统存在故障和事故的可能性，然后提出防范措施-继电保护概念的提出，这样由浅入深地引导学生理解继电保护装置的概念；（大约 20 分钟）2、 进一步提出如何构成继电保护装置及其主要依据；（大约 10 分钟）3、 由以上基础向学生讲授继电保护构成逻辑框图（大约 20 分钟） ；4、 电力系统继电保护“四性”的分析；（大约 40 分钟）A、 定义；B、 通过具体电力网络说明“四性”的含义；C、 讲解其中能够量化的性能指标；5、归纳总结继电保护的分类及发展历程；（大约 10 分钟）板书设计：以讲述内容的大标题为主线，适度配合若干电力系统简单的网络图加以说明。作业布置：1.2 ；1.8主要参考资料：电力系统继电保护 张保会 主编 中国电力出版社继电保护原理刘学军 主编 中国电力出版社课后自我总结分析：1、 学生学习积极性较高；出勤率很高；2、 由于是该学科的绪论，纯属科普性讲解，便于理解、很好接受；授课效果很好。3、 自身授课方面：由于是绪论，所以在板书设计上重点处理好了提纲及标题的层次性；4、 总体情况良好。4内蒙古工业大学教案(课次)第 2 次课 2 学时授课题目：1.3 继电保护的工作原理、构成及分类 2 电网的电流保护2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护教学目的、要求：1、通过本课次的学习使学生掌握电流保护核心器件电流继电器的工作原理；要求通过本课次的学习深刻理解电流继电器的动作及返回电流的概念以及相应的边界条析。学习完本课次后，学生应掌握无时限电流速断保护的基本原理、动作电流整定计算、该保护的适用范围。 教学重点、难点：1、电流保护核心器件电流继电器的工作原理；2、无时限电流速断保护的基本概念、基本原理以及动作电流计算、灵敏度等性能指标的检验；教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：1、电流继电器原理部分的讲解-由于电流继电器是电流保护的核心器件，所以对该元件原理的掌握直接关系到对电流保护的理解，所以在教学上采取了由浅入深的方法讲解此部分内容，首先用电磁型电流继电器为例详细地讲述五个基本概念（电流继电器动作、电流继电器动作电流、电流继电器返回、电流继电器返回电流、电流继电器返回系数） ；然后再将此概念推广到晶体管型保护、集成电路型保护和微机型保护，最后使学生能脱离开具体的电流继电器而理解此五个基本概念。 （大约 50 分钟）2、在掌握电流继电器原理提基础上讲解无时限电流速断保护；A、 定义；B、 从定义的内涵上加以解释；（结合单侧电流幅射型线路）C、 动作电流的计算；D、 电作时间的规定；E、 保护灵敏度的检验；F、 结合短路电流计算曲线说明该保护的保护范围大小的确定；G、 讲授如何以电流继电器为核心构成无时限电流速断单相原理图；板书设计：以讲述内容的大标题为主线，适度配合若干电力系统简单的网络图以及短路电流计算曲线加以说明。文图布置均要合理。作业布置：补充英文习题 1主要参考资料：电力系统继电保护 张保会 主编 中国电力出版社继电保护原理刘学军 主编 中国电力出版社课后自我总结分析：1、 学生学习积极性较高；出勤率很高；2、 自身授课方面：重点讲解详细，讲课速度比预期的要慢。3、 在板书设计上重点处理好内容讲解标题与例图摆设的位置及布局；4、其它总体情况良好。5内蒙古工业大学教案(课次)第 3 次课 2 学时授课题目：2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护教学目的、要求： 1、通过本课次的学习使学生在掌握电流保护核心器件电流继电器的工作原理的基础上全面掌握带时限电流速断保护的定时限过电流保护。2、学习完本课次后，学生应掌握电流保护段、电流保护段的基本原理、动作电流整定计算、该保护的适用范围。 教学重点、难点：1、 带时限电流速断保护的基本概念、基本原理以及动作电流计算、灵敏度等性能指标的检验；定时限电流速断保护的基本概念、基本原理以及动作电流计算、灵敏度等性能指标的检验；教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等) ：1、在掌握电流继电器原理提基础上讲解带时限电流速断保护（电流保护段保护） ；（50分钟）A、定义；B、从定义的内涵上加以解释；（结合单侧电流幅射型线路）C、动作电流的计算；D、电作时间的规定；E、保护灵敏度的检验；F、结合短路电流计算曲线说明该保护的保护范围大小的确定；G、讲授如何以电流继电器为核心构成该保护的单相原理图；2、在掌握电流继电器原理提基础上讲解带时限电流速断保护（电流保护段保护） ；（50分钟）A、定义；B、从定义的内涵上加以解释；（结合单侧电流幅射型线路）C、动作电流的计算；D、动作时间的规定；E、保护灵敏度的检验； F、结合短路电流计算曲线说明该保护的保护范围大小的确定；G、讲授如何以电流继电器为核心构成定时限保护的单相原理图2、在掌握电流保护、段基础上引出阶段式电流保护的概念A、 三段式电流保护的构成；B、 三段式电流保护接线方式（三种常用电流保护接线方式） ；C、 三段式电流保护装置的原理接线图和展开图；板书设计：板书设计：以讲述内容的大标题为主线，适度配合若干电力系统简单的网络图以及短路电流计算曲线加以说明。文图布置均要合理。作业布置：补充英文习题 2主要参考资料：电力系统继电保护 张保会 主编 中国电力出版社继电保护原理刘学军 主编 中国电力出版社课后自我总结分析：1、学生学习积极性较高；能够实现课堂上师生呼应；2、自身授课方面：重点讲解详细，讲课速度比预期的要慢。3、在板书设计上重点处理好内容讲解标题与例图摆设的位置及布局；4、其它总体情况良好。6内蒙古工业大学教案(课次)第 4 次课 2 学时授课题目： 2.2 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护教学目的、要求： A、 通过该次课的学习，使学生深刻理解电网相间短路的方向电流保护的引入原因，掌握其工作原理。B、 要求学生理解功率方向继电器判别短路功率方向的依据、手段。C、 掌握功率方向继电器的动作方程、动作特性。教学重点、难点：重点：功率方向继电器判别短路功率方向的依据、手段。功率方向继电器的动作方程、动作特性。 难点： 双电源网络中方向性电流保护装设的必要性及如何确定保护定值。教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等) ：一、电网相间短路的方向电流保护的引入原因（15 分钟）A、 通过置疑-电能类负荷对电网结构的要求，引出双电源辐射型线路；B、 双电源辐射型线路中装设一般性电流保护存在的问题；C、 确定改进方案引入方向性电流保护。二、双电源辐射型线路不同点短路，短路功率方向的特点（15 分钟）A、 先由不同点短路后，短路功率流动的现象，提炼出规律；B、 其次，定义出 线路断路器的参考正方向-导出正负功率的概念；三、功率方向继电器判别短路功率方向的依据、手段（20 分钟）利用电流与电压间的相位角确定短路功率方向。四、功率方向继电器的动作方程、动作特性（50 分钟）A、 理想情况下的动作方程；B、 考虑实际情况下的动作方程；C、 两种基准下的动作特性；（以电压为参考向量/以电流为参考向量）板书设计：文图布置均要合理。作业布置：复习课堂内容；预习新课主要参考资料：电力系统继电保护 张保会 主编 中国电力出版社继电保护原理刘学军 主编 中国电力出版社7课后自我总结分析：A、学生学习积极性较高；能够实现课堂上师生呼应；B、本身授课能够由浅入深地开展，学生反应良好。内蒙古工业大学教案(课次)第 5 次课 2 学时授课题目： 2.2 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护教学目的、要求： A、 通过该课次的讲授，使学生掌握相间短路的功率方向继电器的接线方式相关的知识；B、 使学生掌握非按相启动接线造成保护误动的原因，进而，提出功率方向继电器的按相启动。教学重点、难点：重点： 功率方向继电器接线方式的定义，功率方向继电器内角的意义及取值；难点： 利用相量图进行分析内角的取值；8教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等) ：一、功率方向继电器的接线方式（大约 40 分钟）A、 定义何谓功率方向继电器的接线方式；B、 电力系统对功率方向继电器的两个基本要求；C、 在基本要求下，提出 90 度接线方式；并利用相量图进行分析定义的正确性。二、90 度接线功率方向继电器，欲使在正向时动作，其内角的取值范围分析（大约 70 分钟）1、三相对称短路时；（以 B 相功率方向继电器为例）A、 三相对称短路时，保护安装处的电压电流分析；B、 B 相功率方向继电器输入信号的分析；C、 若使其动作，必须满足功率方向继电器动作方程，根据此条件推导出内角的取值；2、两相 BC 短路时；（以 B 相功率方向继电器为例）A、两相 BC 近区短路时，保护安装处的电压电流分析；B、B 相功率方向继电器输入信号的分析；C、若使其动作，必须满足功率方向继电器动作方程，根据此条件推导出内角的取值；3、两相 BC 短路时；（以 B 相功率方向继电器为例）A、两相 BC 远区短路时，保护安装处的电压电流分析；B、B 相功率方向继电器输入信号的分析；C、若使其动作，必须满足功率方向继电器动作方程，根据此条件推导出内角的取值；综合 1、2、3 总结出实际应用时的内角应取 30 度或 45 度三、功率方向继电器的按相启动非按相启动接线造成保护误动的原因，进而，提出功率方向继电器的按相启动。板书设计：文图布置均要合理。作业布置：思考题，相量图分析 主要参考资料：电力系统继电保护 张保会 主编 中国电力出版社继电保护原理刘学军 主编 中国电力出版社课后自我总结分析：由于本课次内容涉及的专业课基础知识比较多，讲授时学生反映不好接受。内蒙古工业大学教案(课次)第 6 次课 2 学时授课题目： 习题课阶段式电流保护整定计算教学目的、要求： 通过四道例题的讲解，使学生进一步巩固无时限电流速断保护、带时限电流速断保护、定时限过电流保护的基本概念、基本原理，并且使学生掌握阶段式电流保护的整定原则及方法。 教学重点、难点：重点：阶段式电流保护的整定原则及方法；难点：助增网及外汲电力网的带时限电流速断保护的整定；9教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等) ：A、 单侧电源辐射型线路的阶段式电流保护的整定计算例题（大约 50 分钟）B、 助增网及外汲电力网的电流保护的整定计算例题（大约 50 分钟）这样由简单例题到较复杂电力网进行讲解，便于学生接受。板书设计：配合若干电力系统简单的网络图以及短路电流计算曲线加以讲授。文图布置均要合理。作业布置：3.153.16 主要参考资料：电力系统继电保护 张保会 主编 中国电力出版社继电保护原理刘学军 主编 中国电力出版社课后自我总结分析：A、 学生理论知识运用于具体习题时，具体问题具体分析的能力较差，表现在对不同网络拓朴的求解上，系统分析基础知识存在问题；这样使得在讲继电保护习题时不得不复习所涉及到的其它课程的知识点，使讲授节奏不理想。B、 学生学习积极性较高；能够实现课堂上师生呼应；C、 本身授课能够由浅入深地开展，学生反应良好。内蒙古工业大学教案(课次)第 7 次课 2 学时授课题目： 2.3 中性点直接接地电网的零序电流及方向保护教学目的、要求： 通过该课次的讲授，使学生掌握中性点直接接地