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文档简介

5/14/2019,登临送目。正故国晚秋,天气初肃。千里澄江似练,翠峰如簇。归帆去棹残阳里,背西风、酒旗斜矗。彩舟云淡,星河鹭起,画图难足。 念往昔、繁华竞逐。叹门外楼头,悲恨相续。千古凭高对此,谩嗟荣辱。六朝旧事随流水,但寒烟、芳草凝绿。至今商女,时时犹唱后庭遗曲。,1 境界,5/14/2019,客亦知夫水与月乎?逝者如斯,而未尝往也;盈虚者如彼,而卒莫消长也。盖将自其变者而观之,则天地曾不能以一瞬;自其不变者而观之,则物与我皆无尽也,而又何羡乎! 且夫天地之间,物各有主,苟非吾之所有,虽一毫而莫取。惟江上之清风,与山间之明月,耳得之而为声,目遇之而成色,取之无禁,用之不竭。是造物者之无尽藏也,而吾与子之所共适。”,1 境界,5/14/2019,人之将死,方知没有生活过。我不愿过并非生活的生活,但生命又是那样可贵;我也不愿逆来顺受,除非万不得已。我想活得深刻洒脱,想吮吸生活中的所有精髓。 Henry Thoreau,1 境界,5/14/2019,怎么活? 为何活? 活得怎样? 道法自然,才能自我赎救!,2 我的境界,5/14/2019,但我们对人生认识的误区: (1)只注重生活的物质层面,而忽视了文化、心理与精神等层面; (2)把生活水平简单地等同于生活质量,忽略了两者的本质区别。,1 境界,5/14/2019,境界(Visaya)为佛教术语:自家势力所到达的地方。 即人的主观感受感悟能力之所及的范围和广度。,1 境界,5/14/2019,人生的四种境界(state of being): 天地(cosmic) 道德(moral), 功利(utilitarian) 自然(natural),1 境界,5/14/2019,“昨夜西风凋碧树,独上西楼,望断天涯路” “衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴” “众里寻她千百度,蓦然回首,那人却在,灯火阑珊处”,王国维治学三境界:,5/14/2019,清华大学电机系创始人 顾毓琇(1902 12.24 - 2002 09.09) 字一樵,著名教育家、科学家、诗人、戏剧家、音乐家和佛学家,江苏无锡人。学贯中西,博古通今,一生充满传奇。 他是江泽民和朱镕基的老师。)清华大学1932设置电机系。,2 偶象,5/14/2019,顾毓琇夫妇与蒋介石、陈立夫和蒋介石的孙子,5/14/2019,蒋介石贺顾70寿,5/14/2019,5/14/2019,5/14/2019,5/14/2019,顾题字,5/14/2019,5/14/2019,5/14/2019,电机工程学会会长,原电力部长陆延昌为贺教授颁奖,5/14/2019,贺家李,教授,男。1925年6月出生于陕西西安。1948年毕业于北洋大学电机系。1961年原苏联莫斯科动力学院继电保护专业研究生毕业获副博士学位。IEEE高级会员,俄罗斯工程院外籍院士。著有电力系统继电保护原理。是我国高校电力系统故障分析与继电保护学科奠基人。研制成短距离输电线方向纵差动保护装置、50万伏输电线路的高频方向保护装置。,5/14/2019,沈国荣,5/14/2019,沈国荣,5/14/2019,沈国荣,5/14/2019,沈国荣,杨志超,5/14/2019,百工居肆以成其事,君子学以致其道。 论语 子张篇。,春风大雅能容物,秋水文章不染尘。 清,邓石如联,3 层次,5/14/2019,我不知道我在世人眼里是什么模样,但我觉得自己从来就像是一个在海边玩耍的男孩,一会儿在这里拾到一块特别光滑的鹅卵石,一会儿又在那头拾到一个特别漂亮的贝壳,因而自得其乐,但展现在我面前的那浩瀚的真理大海却依然尚未被探索。 (英国牛顿),5/14/2019,法拉第(Michael Faraday,17911867)出身英国一个铁匠家庭,从小生长在贫苦的环境中。没有受过良好的、系统的教育。但在一书店打工期间,大英百科全书、关于化学的谈话以及有关电的书籍他最喜欢。繁重的体力劳动,无知和贫穷,都不能阻挡他对科学的向往。,5/14/2019,1831年的8月31日,一个实验改变了法拉弟之前的想法。这项实验目前还在实用。(180余年前),5/14/2019,实验,唯象理论,理论架构,数学,1,2,3,4,开普勒行星运动三大定律(由1至2),牛顿力学与万有引力(以三大定律为基础,由2至3),研究层次的归纳,5/14/2019,实验,唯象理论,理论架构,数学,1,2,3,4,安培 法拉弟,5/14/2019,Maxwells equations:,电场的大小决定于电荷的多少(高斯,库仑),磁场的通量是零。(高斯)(磁力线是闭合的),安培定律。磁场是涡旋场,变化的磁场产生电场,5/14/2019,5/14/2019,杨振宁:一直要等到1905年爱因斯坦发表了那篇伟大的论文之后,人们才理解了麦克斯韦方程组的重要性无论怎样估计也不过分。麦克斯韦方程组就是电磁论。假如没有我们对麦克斯韦方程组的理解,那就不可能有今天这样的世界。直到今天,麦克斯韦方程组的深刻含义仍在继续探讨之中。,5/14/2019,实验,唯象理论,理论架构,数学,1,2,3,4,安培,法拉弟(由1至2),麦克斯韦电磁学方程(由2至3),5/14/2019,实验,唯象理论,理论架构,数学,1,2,3,4,开普勒行星运动三大定律(由1至2),牛顿力学与万有引力(以三大定律为基础,由2至3),5/14/2019,实验,唯象理论,理论架构,数学,1,2,3,4,安培,法拉弟(由1至2),麦克斯韦电磁学方程(由2至3),5/14/2019,实验,唯象理论,理论架构,数学,1,2,3,4,狄拉克,海森伯,玻尔,爱因斯坦,5/14/2019,实验,唯象理论,理论架构,数学,1,2,3,4,狄拉克,海森伯,玻尔,爱因斯坦,海森伯、狄拉克方程 为量子力学的基础,爱因斯坦广义相对论,狭义相对论,5/14/2019,4,3,1,2,实验,唯象理论,数学,理论架构,牛顿的运动方程、麦克斯韦方程、相对论、 海森伯、狄拉克方程及其他五六年方程是 物理学的骨干。,从“Relay”到“Protective Relay”,“继电保护”常被翻译为“Protective Relay”。其中的“Relay”一词被翻译为“继电”或“继电器”,有些令人费解。 “Relay”一词起源于驿站马车作为一种交通工具的古代,“Relay”就是更换疲惫马匹的站点,“Relay”的意思就是“驿马”、“接替人员”,引申的含意为“接替”。在中文中,“继”字的繁体为“繼”,意思是把断了的丝续上,“继,续也”(许慎说文解字)。,4 保护,第一个完整的电力系统(由发电机、电缆、熔丝、电表及负荷组成)是由托马斯爱迪生(Thomas Edison)在纽约城上历史上有名的皮埃尔大街站(Pearl Street Station)建成并于1882年9月投入运行,这只是一个直流电系统,供电半径也只有1.5 km,负荷全部为白炽灯。这个完整电力系统仅在线路中插入一段细小的金属丝来作保护,用于在系统发生短路故障时,切断电源与负荷间的联系。但可以说自有电力系统以来,就有保护。,由继电器构成的继电保护是在断路器设备被发明之后才出现的,这种开关设备能熄灭故障电弧和承受故障条件下引起的短路电流。1892年布朗(Brown)提出了油断路器。断路器代替了熔断器完成切断故障电流的任务。断路器发明之初,采用绝缘油为绝缘介质以消除切断短路电流时所产生的电弧。相应的跳闸驱动装置,多设计为自带保护功能,可直接反应于流过断路器的电流,也可直接反应于油的温度(过电流时,油温会异常升高),但其直接与高压部分相连,使用多有不便。,历史上具有保护功能的继电器是由美国GE公司的史迪威(Lewis B.Stillwell)于1900年发明的,其采用的是电流反时限基本原理,也可称为反时限电流继电器,目前这种继电器仍在使用。故障电流存在时,继电器可通过相应设备(如安装于断路器中的电流互感器)采集故障电流信息,通过一系列的继电器及相应设备,向断路器发出命令,由断路器切断故障电流。由于继电器无法直接输入一次系统大的故障电流,必须通过电流互感器获得相应的二次电流。这样,也就有了“一次(Primary)”与“二次(Secondary)”的区分。相比而言,电流继电器只需要采集电流互感器二次侧电流,通过一只或几只继电器与断路器原有的跳闸驱动装置相连,即可实现跳闸,其优越性非常明显。,一条馈线(配电网中直接由电源母线分配出去的一条配电线路)的继电保护系统,由图可见当馈线上发生故障时,流过线路的电流由负荷电流突然上升为故障电流,需要借助于继电保护装置跳开断路器使故障点失去能量来源以切除该故障。保护装置的测量元件经电压互感器、电流互感器不间断地测量母线电压及线路电流等信息,保护装置的逻辑元件进一步判断出故障确实存在,通过执行元件向断路器操动机构发出跳闸命令,后者执行跳闸操作,跳开断路器的三相主触头,切断故障点与电源之间的联系,从而保障了被保护线路不受故障危害,同时也保障了系统安全稳定运行。相对于该继电保护系统而言,该馈线属于其保护对象。,电力系统的外科医生,根据电力系统理论,在概念上可以将电力系统的运行状态分为如图1-2所示的五个状态,即:正常、警戒、紧急、极端和恢复状态。,电力系统的外科医生,保障高质量的连续供电,是电力系统的主要任务之一。当出现某种电力系统无法承受的状态时,应力求平息它,并可能地缩短停电的时间。电力系统在运行过程中,无可避免地会遭受诸如电源突然消失、电压突然升高,、电压突然下降、设备故障,、自然灾害事件、外力破坏、人为误操作等情况。而这些情况的大部分将导致故障或异常的发生,如相间短路及单相接地。 。,电力系统的外科医生,其中,可导致短路的自然灾害事件主要包括雷害,大风、洪水、冰雪、地震,倒树、飞行物、动物接触及污闪等。外力破坏主要包括车辆触碰导线或带电设备、挖断地下电缆、人为破坏等等。人们尽可能地去避免这些事件的发生,或者减少事件的危害性,但这些问题又是无法杜绝的。,电力系统的外科医生,随着电网建设快速发展,电网结构不断加强,各级电网电气联系日益紧密。电网安全稳定运行可靠性逐步提高。而另一方面,受到全球大环境的影响,暴雪、洪水、地震等极端灾害的频度和强度比以往明显增加,对电网的危害越来越大,如2008 年,在我国南方发生的罕见的雨雪冰冻灾害和汶川“5.12”地震灾害都给局部电网造成了巨大的影响。良好的运行管理及设备维护工作是防止故障及相应停电的重要手段,如改善电网的结构及运行方式、提高输电线路的避雷水平及防污闪能力、适时修剪输电线路下的树木、防止线路外力破坏、提高人员素质等。,电力系统的外科医生,在电力系统中,自然灾害及设备故障成造成的故障占较大比例。而架空输电线路又最易遭受自然灾害,如雷击可造成的单相接地,大风时导线舞动也能造成相间短路或接地,空气严重污染地区的输电线路出现污闪等。 一般而言,从瞬时故障发生,到自动重合闸重合成功的时间一般能控制在35秒以内。在某些瞬时故障发生后,自动重合闸也可能动作不成功,调度及运行人员根据情况采用强行送电或通过查线未发现异常后试送成功,此时的停电时间则可能是几分钟到几小时不等。,电力系统的外科医生,从另一方面,并不是电力系统中所有的故障或异常状态,都将使系统的某些电气量值产生明显的变化。而这些量值可用于区分电力系统处于可承受还是不可承受的状态。这些变化量包括:电流量的增加、电压的升高或降低,功率因数或相角的变化,功率方向的变化,电流方向的变化,测量阻抗的变化,频率的变化,温度的变化,物理位移,压力,绝缘水平的变化等等。换句话说,并不是所有的量值变化都需要继电保护动作。,电力系统的外科医生,故障无法预测,只有通过继电保护装置,快速,灵敏地反应于故障或异常工作状态,才能有效地保障电力系统的安全。同时,在电力系统处于可承受的状态时,既使某些电气量值发生变化,也应能防止继电保护动作,破坏供电的连续性。因此,继电保护是一种科学,是一项技能,更是一门艺术。,电力系统的外科医生,我们必须深刻认识到,对于继电保护相言,用于判断是否发生故障,是否需要动作的“时间窗口”是非常狭窄的。同时,在这个“时间窗口”内,电气量值又常常含有非周期分量或高频分量等“噪声”干扰。某些严重故障发生后,要求保护在几个毫秒内做出反应,更不允许存在确认、复核的附加时间。这就要求继电保护装置在一个非常短的时间内对系统是否发生故障,故障的性质及严重程度、系统是否能够躲过或承受,是否需要动作出口跳闸等一系列问题做出准确的判断。进一步地,如果选择出口跳闸,继电保护还需要考虑如何快速地,有选择性地切除故障区域以减少停电损失及对系统的影响。,电力系统的外科医生,一旦继电保护发生拒绝动作或误动作等错误行为,势必给电力系统造成停电范围或时间扩大、电气设备损坏加重甚至系统失去稳定性等严重的影响。这就要求从继电保护装置的设计与制造、继电保护的配置与整定,现场的安装与测试,日常的运行维护等工作环节的相关人员都要保持认真、细致、谨慎的工作作风,认真做好继电保护不正确动作行为的预防工作。,综上所述,继电保护的基本任务是: 1切除故障元件 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破坏,保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。 2反映不正常运行状态 反映电气元件的不正常工作状态,并根据运行维护的条件,而动作于发出信号或跳闸,此时一般不要求迅速动作,而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时,以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。,2.继电保护是什么,电力系统继电保护泛指继电保护技术和由各种继电保护装置构成的继电保护系统。继电保护装置可定义为在电力系统发生故障或不正常工作状态时,动作于断路器跳闸或发出告警信号的一种安全自动装置。,一个保护系统包括一个或多个保护装置,仪用 互感器、接线、跳闸回路及辅助电源,有时还有通信系 统。根据保护系统的原理,它以包括被保护区的一端或所有各端,可能还包括自动重合闸装置,但保护系统不包括断路器 。,作为电力系统的“外科医生”,在电力系统正常运行的情况下,并不需要它们动作。而在电力系统发生故障或异常情况时,需要继电保护判断准确、行为迅速、反应灵敏、动作可靠地切除故障,从而尽可能地减小故障范围,并降低故障对于系统的影响。从而提高电力系统的安全性、稳定性。在我国,对于继电保护的基本要求的提法简称为“保护四性”,即可靠性、选择性、速动性、灵敏性。而在国外,也有学者对于保护的基本要求提法为:可靠性、选择性、速动性、简单性、经济性。,可靠性,可靠性是指要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作,不误动(安全性),在需要它动作时应可靠动作,不拒动(信赖性)。,如图1-7所示,K1,K2代表具有相同功能的保护装置,分图(a) 中,只要K1动作,分图(b)中,只有K1,K2同时动作,才能实现跳闸,两者在逻辑上构成与门关系,分图(c)中,只要K1,K2有一者动作,就能实现跳闸,两者在逻辑上构成或门关系。相对于分图(a)而言,分图(b)中保护的防误动的能力即安全性增加了,但同时防拒动的能力也随之减弱了。分图(c)中保护信赖性增加了,安全性随之减弱。,换句话说,可信赖性指继电保护在电力系统需要其动作时,挺身而出,一击命中,打必打赢。而安全性多是指在长期的电力系统运行过程中,要求继电保护不受干扰,不被蒙蔽,不做错事。只有这样,当电力系统出现某些能够躲过的暂态情况下平稳过渡,而在某些可能导致严重后果的故障发生时可靠动作以切除故障。实质上,安全性与可信赖性两者是相互矛盾的。因此,继电保护如何在两者之间找到一个恰当的尺度,在某种程度上是一个复杂的命题。我们必须对于被保护对象的故障可能性及后果进行判断,有针对性地对安全性与可依赖性做出取舍,这将是一个非常具有科学性与艺术性的问题。,选择性,保护的选择性(selectivity of protection)是指保护检出电力系统的故障区和/或故障相的能力。当发生故障时,应尽能缩小电力系统被停电的范围,只将故障部分从系统中切除,最大限度地保证系统中无故障部分的仍能继续安全运行。,速动性,保护的选择性 (speed of protection)是指保护尽可能快地切除故障的能力。故障的快速切除,有利于减轻对于电力设备的损害及维持电力系统的稳定性,减少用户在电压降低的情况下工作的时间。因此,在发生故障时,应力求保护装置能够迅速动作,切除故障 。,灵敏性,保护的灵敏性是指保护对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在规定的保护范围内部故障时,在系统任意的运行条件下,无论短路点的位置、短路的类型如何,以及短路点是否有过渡电阻,当发生短路时都能敏锐感觉、正确反应。灵敏性通常用灵敏系数或灵敏度来衡量,增大灵敏度,将增加保护动作的信赖性,但有时与安全性相矛盾。,在理论上,继电保护对于电力系统中所有可能发生的故障或异常情况都应动作,但受到经济条件、行业政策或设备条件的限制,继电保护系统有简有繁,功能也各不相同,如10kV电压等级的配电线路相对于500kV输电线路配置的保护相对就简单得多。针对于不同类型的保护,应就保护“四性”,提出不同的要求;同时,保护“四性”之间也是既矛盾又统一,如选择性与灵敏性之间,可靠性与速动性之间,都存在上述关系。在处理此类问题时,一定要从电力系统安全、稳定运行的需求出发,根据保护对象在电力系统所处地位及重要性,抓住主要矛盾与矛盾的主要方面,使继电保护的设计、配置、整定等应用技术方案既科学合理,又经济可行。,继电保护必备知识 1)所保护对象的电气主接线图; 2)所保护对象的等值阻抗及阻抗图; 3)电力系统的基本参数,如频率、电压等; 4)截止目前,被保护对象已有保护及所存在的问题; 5)被保护对象的运行机理及影响保护正确动作的因素; 6)所被保护对象的重要性及地位; 7)电力系统故障分析知识; 8)与最大负荷及电力系统振荡相关的电气量极值; 9)电流互感器、电压互感器的安装位置、接线及变比; 10)对保护未来扩建的期望及预期。,继电保护发展 继电保护原理及技术是由于电力系统发展要求,随着电子技术、计算机技术、通信技术发展而逐步提出、完善、并实用化。随着材料、器件、制造技术等相关学科的发展,继电保护装置的结构、型式和制造工艺也发生着巨大的变化,经历了机电式保护装置、静态继电保护装置和数字继电保护装置三大发展阶段。,继电保护发展 继电保护技术的发展通常遵循技术发展的基本规律。最初可能是悄无声息的初步发展状态,紧接着的往往是层出不穷的爆发状态,最终走向百炼成钢的稳定状态。需求催生发明,那些满足了人们的需求的想法更容易被成功实践,在继电保护的技术发展历程中,发明代继。具备实用价值的新发明,不断地被付诸实施。市场竞争也促使着各项新发明得以不断地被改进。另一方面,继电保护的发展也并按部就班,由于市场条件不允许或对解决方案没有明显的需求等因素,一些想法和建议从一开始就被否定。但这并不代表着某些暂未投入应用的新想法就没有价值,在市场条件改变

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