1绪论

电力系统继电保护,学习资料,教材：电力系统继电保护（第二版），张保会，尹项根主编（著），中国电力出版社，2009 参考教材： 1、电力系统继电保护原理（第三版），贺家李，宋从矩主编，中国电力出版社，1994 2、微型机继电保护基础（第二版），杨奇逊，黄少锋主编，中国电力出版社，2005,考核要求,计划学时：72学时（理论教学54学时，实验教学18学时） 成绩计算：闭卷考试。 1、平时成绩占10%，包括作业、课堂考勤等 2、期中考试成绩占15% 3、期末考试成绩占50% 4、实验成绩占25%,一、绪论,计划学时：4学时 教学重点 1、继电保护在电力系统中的地位与作用 2、继电保护的基本构成原理 3、继电保护的四项基本要求,电力系统的构成 一次设备Primary equipment 传输能量，连接于互感器一次侧 二次设备Secondary device 传输信息，连接于互感器二次侧 电力系统运行状态 正常运行状态 不正常运行状态 故障状态 电力系统控制目标 通过自动的和人工的控制，使电力系统尽快的摆脱不正常状态和故障状态，能够长时间在正常状态下运行,1.1 电力系统运行状态及继电保护的作用,电力系统运行状态电力系统在不同运行条件（负荷水平、出力配置、系统接线、故障等）下的系统与设备的工作状况。根据对电力系统正常运行的等式和不等式约束条件的满足情况，可以分为： 1、电力系统正常运行状态 等式约束条件满足由电能性质本身决定的。即系统发出的有功功率和无功功率应在任一时刻与系统中随机变化的负荷功率（包括传输损耗）相等，即 分别为i个发电机或其他电源设备发出的有功和无功功率； 分别为j个负荷使用的有功功率和无功功率； 分别为电力系统中各种有功功率和无功功率损耗；,不等式约束条件满足涉及供电质量和电力设备安全运行的某些参数，它们应处于安全运行的范围，例如,1.1电力系统运行状态及继电保护的作用,2、电力系统不正常运行状态： 概 念： 通常指运行参数超出额定范围，或电能质量不能满足要求但又没有故障的运行状态 常见现象：过负荷，过电压，频率过低或过高，系统振荡。 主要危害：绝缘老化，降低设备使用寿命电能质量下降，影响用户生产影响系统运行 处理措施：通过人工或自动方式消除，但前提是要能够检测出系统处于不正常状态。可发信号，提醒运行人员处理；也可以延时跳闸。,1.1电力系统运行状态及继电保护的作用,3、电力系统故障状态： 概 念：在运行设备正常的支路外增加了非绝缘支路（短路）或正常支路开断 常见现象：短路，断线 主要危害： 对故障设备：故障电流使故障元件损毁 对非故障设备：短路电流减少其使用寿命 对电力用户：影响用户正常用电、电能质量下降 对电力系统：危害系统稳定运行，造成大面积停电,故障状态及其危害 各种类型的短路包括：三相短路、两相短路、两相短路接地的单相接地短路。大量的现场统计数据表明，在高压电网中，单相短路接地次数占所有短路次数的85%以上。,20,108,38,2196,45,0.83%,4.94%,1.58%,91.23%,1.86%,架空线故障实景,故障损毁的电抗器,绪论电力系统运行状态及继电保护的作用,继电保护的作用 故障不可避免：自然因素，设备制造因素，人为因素 故障必须快速自动切除：电磁暂态过程短，对设备修复有利，对系统稳定有利 基本任务： 1. 自动、快速、有选择性的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，使无故障部分迅速恢复正常运行。 2. 反应电力设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件动作于信号或跳闸,绪论继电保护的基本原理及其构成,继电保护的基本原理 继电保护原理的研究内容： 分析故障、不正常状态、正常状态下，被保护设备各种（电气或非电气）运行参数的特征和区别。利用该特征构成判别的依据保护原理。 保护常用的物理量：电流、电压（为什么？） 保护常用的导出参数：功率，相位，序分量，阻抗，方向,绪论继电保护的基本原理及其构成,故障特征及常见的保护原理,绪论继电保护的基本原理及其构成,继电保护装置的构成,绪论继电保护的基本原理及其构成,继电保护装置的构成 测量比较元件：测量被保护元件相关的物理参量（如电流、电压等），与给定的量（定值）进行比较，给出比较结果的逻辑值 逻辑判断元件：根据测量比较元件的输出信号性质，先后顺序，持续时间等，使保护按一定的逻辑关系判断故障的类型和范围，最后确定保护的控制措施（跳闸、报警，或保持不动作） 执行输出元件：根据逻辑判断元件的控制指令，发出跳闸指令，发出告警或不动作,绪论继电保护的基本原理及其构成,继电保护的工作回路 交流回路：互感器，连接电缆 控制回路：断路器跳闸线圈，信号回路 直流电源回路：保护及控制回路的工作电源 继电保护的正确工作依赖于所有保护回路及其连接电缆的正确工作,绪论继电保护的基本原理及其构成,继电保护的配合及保护范围的划分 保护分区的目的：为了尽可能的减小因故障跳闸引起的停电区域，电力系统中每个继电保护都有严格的保护范围，称为保护区。保护范围内的故障（区内故障），保护才动作；保护范围外的故障，保护不动作 保护分区原则和方法：保护以断路器位置作为分区的基准（因为断路器是切除和隔离故障的主要设备）。遵循全覆盖原则和重叠区原则，保护区的边界取决于电流互感器的位置。,绪论继电保护的基本原理及其构成,继电保护的配合及保护范围的划分 保护配置原则：取决于被保护元件的重要程度、经济性以及规程的规定 主保护：通常指能实现全线快速切除故障的保护设备 后备保护：远后备，近后备,绪论继电保护的基本原理及其构成,继电保护的配合及保护范围的划分,绪论继电保护的基本要求,选择性selectivity,绪论继电保护的基本要求,1.选择性selectivity 选择性原则要求：保护动作跳开除了隔离故障元件，应最大限度的保证系统中其他无故障元件仍能继续安全运行。即因故障跳闸引起的停电范围最小。 如何满足选择性：继电保护通常通过合理的选择定值，合理的配置保护实现选择性。选择性的提高还有赖于一次设备的配置（如负荷开关更换为断路器）。某些保护原理本身具有选择性,绪论继电保护的基本要求,2.速动性speed 速动性原则：保护应以尽可能快的速度切除故障元件。 快速动作的优点：降低设备损坏程度；提高系统稳定水平和输电线传输能力；电能质量。 如何确定动作速度：技术经济比较 保护动作时间的概念： 快速保护：5-10ms（1/4或1/2周波） 常规保护的快速段：20-40ms（1-2周波） 断路器：常规60ms-150ms（3-8周波）；快速1-3周波 必须快速切除的故障（必须配置快速保护的情况）,绪论继电保护的基本要求,3.灵敏性sensitivity 灵敏性定义：保护对故障和不正常运行状态的反应能力称为灵敏性。 灵敏性原则：满足灵敏性的保护在保护区内发生故障时，在任意的系统运行条件下，无论故障位置、故障类型、故障点是否有过渡电阻均能灵敏反应，正确动作。 影响灵敏性的因素：保护的定值，保护的原理，故障类型和故障位置 灵敏性的衡量标准：灵敏系数概念（过量继电器和欠量继电器），规程。 灵敏性校验：选择所有可能运行方式及故障类型中最不灵敏的运行方式和故障类型进行校验。,绪论继电保护的基本要求,4. 可靠性reliability and security 可依赖性reliability：不拒动。该动则动 安全性security：不误动。不该动则不乱动 可靠性是一个综合的指标，与保护原理、定值整定、运行维护等所有与保护正确动作有关的因素有关。 继电保护工作可靠性第一,绪论继电保护的基本要求,5. 四个基本原则之间的关系 保护的四个基本要求，既有联系，又有矛盾。 选择性提高，速度、灵敏性可能会降低 速动性提高，可靠性可能会降低 灵敏度提高，安全性可能会降低 可靠性提高，速动性可能会降低 实际应用中，应根据工程实际、系统情况及运行规程进行博弈和取舍。而这种博弈正是保护思想的精华所在。,