国网考试之电力系统继电保护：继保知识点讲解--17页--吉老师

1、考点1：电力系统继电保护的基本构成、作用、原理及基本要求在电力系统中，继电保护的任务之一就是当一次系统设备故障时，由保护向距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使之从系统中脱离，以保证系统其他部分的安全稳定运行，并最大限度的减少对电力设备的损坏。因此保护应能区分正常运行与短路故障；应能区分短路点的远近。相电流应取自同名相。图3-8中i、分别为电流保护i段、段、段的电流测量元件(可以采用电流继电器)，t1、t2分别为电流保护段、段的时间元件(可以采用时间继电器)。图中hl、h2、h3、h4是或门。在工程应用中，三段式电流保护不一定三段全部投入。例如，当系统运行方式变化很大，i段保护范围太小或没有

2、保护区时，则不投入i段；对于线路一变压器接线，工段可以保护线路全长时，则可以不投入段；在末端线路，可能段和段的动作时间相同，则也可以不投入段。考点3：距离保护原理、构成及整定计算系统在正常运行时，不可能总工作于最大运行方式下，因此当运行方式变小时，电流保护的保护范围将缩短，灵敏度降低；而距离保护，顾名思义它测量的是短路点至保护安装处的距离，受系统运行方式影响较小，保护范围稳定。常用于线路保护。距离保护的具体实现方法是通过测量短路点至保护安装处的阻抗实现的，因为线路的阻抗成正比于线路长度。在前面的分析中大家已经知道：保护安装处的电压等于故障点电压加上线路压降，即ukm=uk+；其中线路压降并不单

3、纯是线路阻抗乘以相电流，它等于正、负、零序电流在各序阻抗上的压降之和，即u=ik1*x1+ik2*x2+ik0*x0。接下来我们先以a相接地短路故障将保护安装处母线电压重新推导一下。因为在发生单相接地短路时，3io等于故障相电流ika；同时考虑线路x1=x2则有：ukam=uka+ika1*xlm1+ika2*xlm2+ika0*xlm0=uka+ika1*xlm1+ika2*xlm1+ika0*xlm0+(ika0*xlm1ika0*xlm1)=uka+xlm1(ika1+ika2+ika0)+ika0（xlm0xlm1）=uka+xlm1*ika+3ika0（xlm0xlm1）*xlm1/

4、3xlm1=uka+xlm1*ika1+（xlm0xlm1）/3xlm1令k=（xlm0xlm1）/3xlm1则有ukam=uka+ika*xlm1(1+k)或ukam=uka+ika*xlm1(1+k)=uka+xlm1(ika+kika)=uka+xlm1(ika+k3ika0)同理可得ukbm=ukb+xlm1(ikb+k3ikb0)ukcm=ukc+xlm1(ikc+k3ikc0)这样我们就可得到母线电压计算得一般公式：ukm=uk+xlm1(ik+k3i0)该公式适用于任何母线电压的计算，对于相间电压，只不过因两相相减将同相位的零序分量k3ikc0减去了而已。一、接地阻抗继电器的测量

5、阻抗我们希望，故障时加入阻抗继电器的电压、电流测量值zj=uj/ij正好成正比于保护安装处至短路点的线路阻抗zlm对于单相接地阻抗继电器来说，如果按相电压、相电流方式接线，则故障时继电器的测量阻抗zj=uj/ij=zlm(ik+k3i0)/ik当金属性单相接地短路时uk=0=(1+k)zlm它不能正确反映保护安装处至短路点的线路阻抗zlm那么为了使阻抗继电器测量阻抗zj正好等于保护安装处至短路点的线路阻抗zlm我们可以在构成阻抗继电器上做文章，使zj=zlm(ik+k3i0)/(ik+k3i0)=zlm也就是说使继电器的计算用电压等于相电压、计算用电流等于ik+k3i0，常规继电器构成上可以采

6、用ik+k3i0复合滤序器实现，微机保护更简单，直接通过软件算法实现。zj=uj/(ik+k3i0)的接线方式称为带零序电流补偿的接地阻抗继电器。接地阻抗保护一般采用该种接线。二、相间阻抗继电器的测量阻抗在前面两相短路的分析中，我们得出：ikabm=2ikamukabm=2ikam*x1m则有母线处测量阻抗zj=2ikam*x1m/2ikam=x1m因此对于相间阻抗继电器来说，如果按相间电压、对应相间电流方式接线，则故障时继电器的测量阻抗zj=uj/ij=2ik*zlm/2ik=zlm能够正确反映保护安装处至短路点的线路阻抗zlmzj=uj/ij的接线方式称为相间阻抗继电器的0。接线，相间距离

7、一般采用该种接线。三、正、反向短路故障测量阻抗比较假设为金属性短路，故障点电压为零规定正方向：电流由母线指向线路为正方向；电压以电压升为正方向如下图示：1、正方向短路故障测量阻抗：zj=uj/ij=zlm2、反方向短路故障测量阻抗：zj=uj/ij=zlm由上式可以看出：在特定的正方向下，测量阻抗具有明显的方向性；也就是说正向故障实际上是由保护装置背侧电源作用的结果；而反向故障是由对侧电源作用的结果。四、距离保护的实现方法不论是常规保护还是微机保护为了实现对一次设备的保护，首先要按照我们的意愿确定一个固定的动作特性（相对应有一个动作方程），若计算出的测量阻抗zj落在动作特性内部，继电器就动作。

8、阻抗继电器一般应包含两个量1）补偿电压或工作电压2）极化电压或参考电压工作电压uop=ujijzzd通过这个等式可以看出，ijzzd实际上是保护安装处至整定点的压降。那么母线电压减去保护安装处至整定点的压降实际上就是整定点的电压。即保护范围末端的电压。现在我们结合下图来看一下工作电压uop在正向区内、正向区外及反方向故障时同测量电压uj测量的相位关系。在正向区内k1点发生短路，zjzzd则uop=ujijzzd=ij(zjzzd)uj=ijzjuop与uj同向；在反方向k3点发生短路，zjzzd则uop=ujijzzd=ij(zj+zzd)uj=ijzjuop与uj同向；所以可以通过比较uop

9、与uj的相位关系来判断区内、区外及反向故障。只要是按动作方程实现的距离保护就一定含有工作电压这一项。极化电压是与工作电压比较的参考电压，选用不同的极化电压可以获得不同的动作特性。例如：选用uj为极化电压可构成方向阻抗继电器、选用uj+ijzzd为极化电压可构成全阻抗继电器、选用ijrzd为极化电压可构成电抗性阻抗继电器、选用ijxzd为极化电压可构成电阻性阻抗继电器等等。下面我来介绍一下方向阻抗继电器的动作特性：其动作方程为|1/2zzd|zj1/2zzd|(绝对值比较方程)或90oarg(zjzzd)/zj270o(相位比较方程)这两个方程对应同一个动作特性，又是如何等效互换的呢？是根据平行

10、四边形法则实现的互换。大家看一下下面的四个图形：由图可看出：c=ba；d=b+a当|a|=|b|，且b超前a时，argc/d=90o；当|a|=|b|，且a超前b时，argc/d=270o；当|a|b|，且b超前a时，argc/d90o；当|a|b|，且a超前b时，argc/dk2ikd(4-4)式中ikd2差动电流中的二次谐波电流；k2二次谐波制动系数；ikd差动电流。满足式(4-4)时，判别为励磁涌流，闭锁差动保护；不满足式(4-4)时，开放差动保护。制动方式有最大相制动和分相制动，图4-5为最大相制动方式。当任一相差动回路电流的二次谐波分量满足制动判据时，经过或门h2闭锁与门y1，即使有差动元件动作保护也不会出口；如果是发生短路，无二次谐波制动，允许保护由差动元件决定保护的动作。3差动速断元件当变压器内部发生严重故障时，短路电流很大，应该快速切出故障。但是，当短路电流很大时，由于电流互感器饱和影响，造成二次电流波形畸变，将出现二次谐波电流，影响保护的正确动作。因此，当短路电流数值达到差动速断动作值时，通过差动电流速断元件直接出口切除变压器，不再经过任何其他条件的判断。通常差动速断元件的动作电流大于变压器励磁涌流数值。4ta断线检测在电流互感器二次断线时发出信号。变压器差动保护的保护范围为保护用电流互感器之间的一次系统，包括变压器绕组和变压器绕组的引出线，反应各种短路故障