电力系统继电保护概述课件

1、电力系统继电保护概述前言w 电力系统继电保护是电力系统的重要组成部分；在电力系电力系统继电保护是电力系统的重要组成部分；在电力系统中起着重要的作用，他保证着电力系统在非正常运行状统中起着重要的作用，他保证着电力系统在非正常运行状态下的安全稳定运行。态下的安全稳定运行。w 随着电力系统的飞速发展，对继电保护不断提出新的要求，随着电力系统的飞速发展，对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入新的活力。继电保护的发展趋势是护技术的发展不断注入新的活力。继电保护的发展趋势是向计算机化，网络化及保护

2、、控制、测量、数据通信一体向计算机化，网络化及保护、控制、测量、数据通信一体化智能化发展。化智能化发展。w 随着计算机硬件技术的迅猛发展，微机保护硬件也在不断随着计算机硬件技术的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。从初期的发展。从初期的8 位单位单CPU结构问世，不到结构问世，不到5年时间就发年时间就发展到多展到多CPU 结构，后又发展到总线不出模块的大规模结结构，后又发展到总线不出模块的大规模结构。除了具备保护的基本功能外，还具有大容量故障信息构。除了具备保护的基本功能外，还具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能。和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能。目录 第三部分：

3、电力系统继电保护的配置第三部分：电力系统继电保护的配置 第四部分：电力系统继电保护的发展方向第四部分：电力系统继电保护的发展方向第一部分：电力系统故障及异常1.1 电力系统故障的危害电力系统故障的危害 电力系统在运行中可能发生各种故障和出现各种不正常运行状态，最电力系统在运行中可能发生各种故障和出现各种不正常运行状态，最常见、同时也是最危险的故障是各种类型的短路。发生短路时将会产生常见、同时也是最危险的故障是各种类型的短路。发生短路时将会产生以下后果：以下后果： (1) 数值较大的短路电流通过故障点时，产生电弧，使故障设备损坏数值较大的短路电流通过故障点时，产生电弧，使故障设备损坏或烧毁。或烧

4、毁。 (2) 短路电流通过非故障元件时，使电气设备的载流部分和绝缘材料短路电流通过非故障元件时，使电气设备的载流部分和绝缘材料的温度超过散热条件的允许值而不断升高，造成载流导体熔断或加速绝的温度超过散热条件的允许值而不断升高，造成载流导体熔断或加速绝缘老化和损坏，从而可能发展成为故障；缘老化和损坏，从而可能发展成为故障； (3) 故障时电力系统中，部分地区的电压大大下降，破坏用户工作的故障时电力系统中，部分地区的电压大大下降，破坏用户工作的稳定性或影响产品的质量。稳定性或影响产品的质量。 (4) 破坏电力系统中各发电厂并列运行的稳定性，引起系统振荡，从破坏电力系统中各发电厂并列运行的稳定性，引

5、起系统振荡，从而使事故扩大，甚至导致整个系统瓦解。而使事故扩大，甚至导致整个系统瓦解。第一部分：电力系统故障及异常1.2 电力系统故障类型及几率电力系统故障类型及几率 电力系统中的短路包括三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地电力系统中的短路包括三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。短路。 不同类型短路发生的概率是不同的，不同类型短路电流的大小也不同，不同类型短路发生的概率是不同的，不同类型短路电流的大小也不同，一般为额定电流的几倍到几十倍。一般为额定电流的几倍到几十倍。 下表为下表为2006年我国年我国220kV电网输电线路各种类型故障发生的次数和百分比电网输电线路各种类型故障

6、发生的次数和百分比 故障类型故障类型 三相短路三相短路 两相短路两相短路 两相短路接地两相短路接地 单相接地短路单相接地短路 其他其他 故障次数故障次数 17 28 91 1319 32 故障百分比故障百分比 1.14% 1.88% 6.12% 88.7% 2.16%第一部分：电力系统故障及异常1.3 电力系统异常状态电力系统异常状态 电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏时，但没有发电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏时，但没有发生故障，这种情况属于不正常工作状态。生故障，这种情况属于不正常工作状态。 如：因负荷超过供电设备的额定值引起的电流升高，称如：因负荷超过供电设备的额定值引起的电流升高

7、，称过负荷，就是一种常见的不正常工作状态。在过负荷时，过负荷，就是一种常见的不正常工作状态。在过负荷时，电气设备的载流部分和绝缘材料过度发热，从而使绝缘电气设备的载流部分和绝缘材料过度发热，从而使绝缘加速老化，甚至损坏，引起故障。此外。系统中出现功加速老化，甚至损坏，引起故障。此外。系统中出现功率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷而产生的率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷而产生的过电压，以及电力系统发生振荡等，都属于电力系统的过电压，以及电力系统发生振荡等，都属于电力系统的不正常运行状态。不正常运行状态。第二部分：电力系统继电保护2.1 电力系统继电保护的任务和作用电力系统继电保护的

8、任务和作用2.2 继电保护的基本原理继电保护的基本原理2.3 继电保护的组成及分类继电保护的组成及分类 2.3.1：模拟型继电保护：模拟型继电保护 2.3.2：数字型的计算机继电器保护：数字型的计算机继电器保护2.4：对继电保护装置的要求：对继电保护装置的要求 2.4.1 可靠性可靠性 2.4.2 选择性选择性 2.4.3 速动性速动性 2.4.4 灵敏性灵敏性2.5 继电保护的发展简史继电保护的发展简史第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w2.1 电力系统继电保护的任务和作用电力系统继电保护的任务和作用w继电保护装置就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状继电保护

9、装置就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护装置基本任务是：继电保护装置基本任务是：w(1) 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，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。w(2) 反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件(如有无经常如有无经常值班人员值班人员)而动作于信号

10、，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。这或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。这种情况一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程种情况一般不要求保护迅速动作，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，以免暂短地运行波动造成不必要的动作跳闸和干扰而度规定一定的延时，以免暂短地运行波动造成不必要的动作跳闸和干扰而引起的误动。引起的误动。w(3) 继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允继电保护装置还可以与电

11、力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。系统运行的可靠性。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 由此可见，继电保护在电力系统中的主要作用是通过预由此可见，继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性、安全防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性、安全稳定性，最大限度地保证向用户安全连续供电。因此，稳定性，最大限度地保证向用户安全连续供电。因此，继电保护是电力系统的重要组成部分，是保证电力系统继电保

12、护是电力系统的重要组成部分，是保证电力系统安全可靠运行的必不可少的技术措施之一。在现代的电安全可靠运行的必不可少的技术措施之一。在现代的电力系统中，如果没有专门的继电保护装置，要想维持系力系统中，如果没有专门的继电保护装置，要想维持系统的正常运行是根本不可能的。统的正常运行是根本不可能的。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 2.2 继电保护的基本原理继电保护的基本原理w为了完成上述的任务，继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于为了完成上述的任务，继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保正常运行状态还是

13、发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。的特征为基础来构成。w电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：w（1）：电流增大。）：电流增大。 短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流；这电流称为故障电流电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流；这电流称为故障电流 。w电网正常运行时，输电线路上流过正常的

14、负荷电流，母线电压约为额定电电网正常运行时，输电线路上流过正常的负荷电流，母线电压约为额定电压。当输电线路发生短路时，故障相电流增大。根据这一特征，构成反应压。当输电线路发生短路时，故障相电流增大。根据这一特征，构成反应故障时电流增大而动作的电流保护。故障时电流增大而动作的电流保护。w（2）：电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间）：电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w （3）：电流与电压之间的相位角改变。正常运

15、行时电）：电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为的阻抗角决定的，一般为60 85 ，而在保护反方，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180+( 6085)。w （4）：测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点）：测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点(保护安保护安装处装处)电压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负电压与电流之比值。正常运行时

16、，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗(即即保护安装处至故障点间的阻抗保护安装处至故障点间的阻抗) ，故障后测量阻抗显著，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。减小，而阻抗角增大。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w （5 5）：不对称短路时，出现相序分量。如两相及单相接地短路时，）：不对称短路时，出现相序分量。如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。和电压分量。这些分量

17、在正常运行时是不出现的。w 因此利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。因此利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。w 例如：例如： a a：据短路故障时电流的增大，可构成过电流保护；：据短路故障时电流的增大，可构成过电流保护； b b：据短路故障时电压的降低，可构成电压保护；：据短路故障时电压的降低，可构成电压保护； c c：据短路故障时电流与电压之间相角的变化，可构成功率方向：据短路故障时电流与电压之间相角的变化，可构成功率方向保护；保护； d d：据电压与电流比值的变化，可构成距离保护；：据电压与电流比值的变化，可构成距离保护；第二部分：电力系统继电保护第

18、二部分：电力系统继电保护 e e：据故障时被保护元件两端电流相位和大小的变化，可构成差：据故障时被保护元件两端电流相位和大小的变化，可构成差动保护；动保护； f f：据不对称短路故障时出现的电流电压的相序分量，可构成：据不对称短路故障时出现的电流电压的相序分量，可构成零序电流保护、负序电流保护和负序功率方向保护；零序电流保护、负序电流保护和负序功率方向保护； g g：高频保护则是利用高频通道来传递线路两端电流相位大小：高频保护则是利用高频通道来传递线路两端电流相位大小和短路功率方向信号的一种保护。和短路功率方向信号的一种保护。 h h：此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频：此外

19、，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护。电气量的保护。 如：超高压输电线路的行波保护电力变压器的瓦斯保护及如：超高压输电线路的行波保护电力变压器的瓦斯保护及反应电动机绕组温度升高的过负荷或过热保护等反应电动机绕组温度升高的过负荷或过热保护等第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 2.3 继电保护的组成及分类继电保护的组成及分类w 继电保护实际上是一种自动控制装置。以控制过程信号的不同，继电保护实际上是一种自动控制装置。以控制过程信号的不同，可分为模拟型和数字型两大类。可分为模拟型和数字型两大类。w 2.3.1：模拟型继电保护：模拟型继电保护 w 是由若干个

20、不同功能的继电器组成或晶体管、集成电路等电子元是由若干个不同功能的继电器组成或晶体管、集成电路等电子元件来实现的。件来实现的。w 模拟型继电保护装置的种类很多，一般而言，它们都由测量回路模拟型继电保护装置的种类很多，一般而言，它们都由测量回路逻辑回路和执行回路三个主要部分组成，其原理框图如下图所逻辑回路和执行回路三个主要部分组成，其原理框图如下图所示。示。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 测量回路的作用：是测量与被保护电气设备或线路工作测量回路的作用：是测量与被保护电气设备或线路工作状态有关的物理量的变化，状态有关的物理量的变化， 如电流、电压等的变化，以如电流、电压等的

21、变化，以确定电力系统是否发生了短路故障或出确定电力系统是否发生了短路故障或出 现不正常运行情现不正常运行情况；况；w 逻辑回路的作用：是当电力系统发生故障时，根据测量逻辑回路的作用：是当电力系统发生故障时，根据测量回路的输出信号，进行逻辑判断，以确定保护是否应该回路的输出信号，进行逻辑判断，以确定保护是否应该动作，并向执行元件发出相应的信号；动作，并向执行元件发出相应的信号；w 执行回路的作用：是执行逻辑回路的判断，发出切除故执行回路的作用：是执行逻辑回路的判断，发出切除故障的跳闸脉冲或指示不正常运行情况的信号。障的跳闸脉冲或指示不正常运行情况的信号。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系

22、统继电保护w 2.3.22.3.2数字型的计算机继电器保护数字型的计算机继电器保护w 是把被保护设备和线路输入的模拟电气量经模数（是把被保护设备和线路输入的模拟电气量经模数（A/DA/D）转换器变换为数）转换器变换为数字量，利用计算机进行处理和判断。计算机由硬件部分和软件部分组成，字量，利用计算机进行处理和判断。计算机由硬件部分和软件部分组成，硬件部分主要采用微型计算机或微处理器来实现。硬件部分主要采用微型计算机或微处理器来实现。w 微机保护的特点微机保护的特点w A. A. 易于获得附加功能。易于获得附加功能。B. B. 微机保护具有灵活性。微机保护具有灵活性。C. C. 微机保护具有高可微

23、机保护具有高可靠性。靠性。D. D. 维护调试方便。维护调试方便。E. E. 保护性能得到很好改善。保护性能得到很好改善。F. F. 良好的经济性良好的经济性w （）：硬件部分（）：硬件部分如图：所示微机继电保护硬件部分原理框图。如图：所示微机继电保护硬件部分原理框图。( (见下页见下页) )w 人机接口部分的作用：是建立起微机保护与使用者之间的信息联系，以人机接口部分的作用：是建立起微机保护与使用者之间的信息联系，以便对装置进行人工操作、调试和信息反馈。外部通信接口的作用是提供便对装置进行人工操作、调试和信息反馈。外部通信接口的作用是提供计算机局域通信网络以及远程通信网络的信息通道。计算机局

24、域通信网络以及远程通信网络的信息通道。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w微机继电保护硬件部分原理框图微机继电保护硬件部分原理框图电压形成低通滤波采样保持多路转换开关A/D转换模拟量输入电压形成低通滤波采样保持CPUEPROM(FLASH)EEPROMRAM定 时 器并 行 接 口串 行 接 口打 印 机通 讯显 示 器键 盘定 时 器开 关 量 输 出(跳 闸 、 信 号 )开 关 量 输 入（ 断 路 器 、隔 离 开 关状 态 ）图 9-1 微 机 保 护 硬 件 系 统 框 图数 据 采 集 系 统来自TATV的电流和电压计 算 机 主 系 统人机对话接口部件输 入

25、/输 出 系 统第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 数据采集系统数据采集系统w 电压形成回路电压形成回路w 在微机保护中通常要求输入信号为在微机保护中通常要求输入信号为5V或或10V的电压信号，取决的电压信号，取决于所用的模数转换器的型号。电压变换常采用小型中间变换器来实于所用的模数转换器的型号。电压变换常采用小型中间变换器来实现。电流变换器、电压变换器和电抗变换器的原理图分别如图现。电流变换器、电压变换器和电抗变换器的原理图分别如图（a）、（）、（b）和（）和（C）所示，（）所示，（d）是电抗变换器的原理结构图。）是电抗变换器的原理结构图。图 9-2 变 换 器 原 理

26、图I1U2URUTATVTXIU（ a）（ b）（ c）IUR（ d）第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 模拟低通滤波器（模拟低通滤波器（ALF）w 滤波器是一种能使有用频率信号通过，同时抑制无用频率信号的电滤波器是一种能使有用频率信号通过，同时抑制无用频率信号的电路。对微机保护系统来说，在故障初瞬间，电压、电流中可能含有路。对微机保护系统来说，在故障初瞬间，电压、电流中可能含有相当高的频率分量（例如相当高的频率分量（例如2kHz以上），为防止频率混叠，采样频以上），为防止频率混叠，采样频率不得不取值很高，从而对硬件速度提出过高的要求。但实际上，率不得不取值很高，从而对硬件

27、速度提出过高的要求。但实际上，在这种情况下可以在采样前用一个低通模拟滤波器在这种情况下可以在采样前用一个低通模拟滤波器(ALF)将高频分将高频分量滤掉，这样就可以降低采样频率，降低对硬件速度的要求。量滤掉，这样就可以降低采样频率，降低对硬件速度的要求。w 模拟低通滤波器通常分为两大类。一类是无源滤波器，由模拟低通滤波器通常分为两大类。一类是无源滤波器，由RLC元件元件构成；另一类是有源滤波器，主要有构成；另一类是有源滤波器，主要有RC元件与运算放大器构成。元件与运算放大器构成。w 目前，微机保护中，采样频率常采用目前，微机保护中，采样频率常采用600Hz（即每工频周波采样（即每工频周波采样12

28、个点）、个点）、800Hz等。等。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 采样保持电路采样保持电路w 采样就是将连续变化的模拟量通过采样器加以离散化。采样就是将连续变化的模拟量通过采样器加以离散化。其过程如图其过程如图 (a)(b)(c)所示。模拟量连续加于采样器的输所示。模拟量连续加于采样器的输入端，由采样控制脉冲控制采样器，使之周期性的短时入端，由采样控制脉冲控制采样器，使之周期性的短时开放输出离散脉冲。采样脉冲宽度为开放输出离散脉冲。采样脉冲宽度为TC，采样脉冲周，采样脉冲周期为期为TS。采样器的输出是离散化了的模拟量。采样器的输出是离散化了的模拟量。w 继电保护算法是多

29、输入而且要求同时采样，再依次顺序继电保护算法是多输入而且要求同时采样，再依次顺序送到公用的送到公用的A/D转换器中去的，微机保护中通常需要采转换器中去的，微机保护中通常需要采样保持电路样保持电路第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w采样保持过程示意图采样保持过程示意图第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 模拟多路转换开关模拟多路转换开关(MUX)w 在实际的数据采集系统中，被模数转换的模拟量可能是在实际的数据采集系统中，被模数转换的模拟量可能是几路或十几路，利用多路开关几路或十几路，利用多路开关MUX 轮流切换各被测量轮流切换各被测量与与A/D转换电路的通路，

30、达到分时转换的目的。在微机转换电路的通路，达到分时转换的目的。在微机保护中，各个通道的模拟电压是在同一瞬间采样并保持保护中，各个通道的模拟电压是在同一瞬间采样并保持记忆的，在保持期间各路被采样的模拟电压依次取出并记忆的，在保持期间各路被采样的模拟电压依次取出并进行模数转换，但微机所得到的仍可认为是同一时刻的进行模数转换，但微机所得到的仍可认为是同一时刻的信息（忽略保持期间的极小衰减），这样按保护算法由信息（忽略保持期间的极小衰减），这样按保护算法由微机计算得出正确结果。微机计算得出正确结果。 第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 模数转换器模数转换器(A/D)w 模数转换器模

31、数转换器A/D是数据采集系统的核心，它的是数据采集系统的核心，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机进行处理、存储、控制和显示。以便计算机进行处理、存储、控制和显示。A/D转换器主要有以下各种类型。逐位比较（逐位转换器主要有以下各种类型。逐位比较（逐位逼近）型、积分型以及计数型、并行比较型、逼近）型、积分型以及计数型、并行比较型、电压频率（即电压频率（即V/F）型等。）型等。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 计算机主系统计算机主系统w 微机保护的计算机主系统有中央处理器（微机保护的计算机主系统有中央处理器（CPU

32、）、只读存储器）、只读存储器EPROM电擦除可编程只读存储器电擦除可编程只读存储器EEPROM、随机存取存储器、随机存取存储器RAM、定时器等。、定时器等。w CPU执行控制及运算功能。执行控制及运算功能。w EPROM主要存储编写好的程序，包括监控、继电保护功能程序等。主要存储编写好的程序，包括监控、继电保护功能程序等。w EEPROM可存放保护定值，可通过面板上的小键盘设定或修改保可存放保护定值，可通过面板上的小键盘设定或修改保护定值。护定值。w RAM作为采样数据及运算过程中数据的暂存器。作为采样数据及运算过程中数据的暂存器。w 定时器用以记数、产生采样脉冲和实时钟等。定时器用以记数、产

33、生采样脉冲和实时钟等。w CPU主系统的常见外设，如小键盘、液晶显示器和打印机等用于实主系统的常见外设，如小键盘、液晶显示器和打印机等用于实现人机对话。现人机对话。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 开关量输入、输出系统开关量输入、输出系统w 微机保护所采集的信息通常可分为模拟量和开关量。无论何种类型微机保护所采集的信息通常可分为模拟量和开关量。无论何种类型的信息，在微机系统内部都是以二进制的形式存放在存储器中。断的信息，在微机系统内部都是以二进制的形式存放在存储器中。断路器和隔离开关、继电器的接点、按钮和普通的开关、刀闸等都具路器和隔离开关、继电器的接点、按钮和普通的开关

34、、刀闸等都具有分、合两种工作状态，可以用有分、合两种工作状态，可以用0、1表示，因此，对它们的工作状表示，因此，对它们的工作状态的输入和控制命令的输出都可以表示为数字量的输入和输出。态的输入和控制命令的输出都可以表示为数字量的输入和输出。w 开关量输入有两类：开关量输入有两类：w a.可以与可以与CPU主系统使用共同电源，无需电气隔离的开关量输入。主系统使用共同电源，无需电气隔离的开关量输入。w b.与与CPU主系统使用不同电源，需要电气隔离的开关量输入。如断主系统使用不同电源，需要电气隔离的开关量输入。如断路器、隔离开关的辅助触点，继电器触点等。路器、隔离开关的辅助触点，继电器触点等。第二部

35、分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w开关量输入回路接线图开关量输入回路接线图+-外部接点接入开关专用电源CR1R2R3R4内部数字电路工作电源并行接口并行接口Ra（a）（b）S第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 开关量输出主要包括保护的跳闸出口以及本地和中央信号输出等。开关量输出主要包括保护的跳闸出口以及本地和中央信号输出等。w开关量输出回路接线图开关量输出回路接线图K+5V+EV1P1P2并行接口-E第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w （）：软件部分：是根据保护的工作原理和动作要求（）：软件部分：是根据保护的工作原理和动作要求编制的计算程序

36、，不同原理的保护计算程序不同。微机编制的计算程序，不同原理的保护计算程序不同。微机保护的计算程序是根据保护工作原理的数学模型即数学保护的计算程序是根据保护工作原理的数学模型即数学表达式来编制的。这种数学模型称为计算机继电保护的表达式来编制的。这种数学模型称为计算机继电保护的算法。通过不同的算法便可以实现各种保护功能。各种算法。通过不同的算法便可以实现各种保护功能。各种类型保护的计算机硬件和外围设备可以是通用的，只要类型保护的计算机硬件和外围设备可以是通用的，只要计算程序不同，就可以得到不同原理的保护，而且计算计算程序不同，就可以得到不同原理的保护，而且计算机可以根据系统运行方式的改变自动改变动

37、作的整定值，机可以根据系统运行方式的改变自动改变动作的整定值，使保护具有更大的灵活性。保护用计算机有自诊断能力，使保护具有更大的灵活性。保护用计算机有自诊断能力，不断地检查和诊断保护本身的故障，并及时进行处理，不断地检查和诊断保护本身的故障，并及时进行处理，大大地提高了保护装置的可靠性，并能实现快速动作的大大地提高了保护装置的可靠性，并能实现快速动作的要求。要求。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护微机保护的软件系统配置微机保护的软件系统配置w 软件分为：接口软件和保护软件。软件分为：接口软件和保护软件。w 接口软件是指人机接口部分的软件，其程序可接口软件是指人机接口部分的软件

38、，其程序可分为监控程序和运行程序。调试方式下执行监分为监控程序和运行程序。调试方式下执行监控程序，运行方式下执行运行程序。控程序，运行方式下执行运行程序。 监控程序主要就是键盘命令处理程序，是为接监控程序主要就是键盘命令处理程序，是为接口插件及各口插件及各CPUCPU保护插件进行调节和整定而设置保护插件进行调节和整定而设置的程序。的程序。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 保护软件：主程序和中断服务程序。保护软件：主程序和中断服务程序。 主程序主程序通常有三个基本模块：初始化和自检循环模块、通常有三个基本模块：初始化和自检循环模块、保护逻辑判断模块和跳闸处理模块。保护逻辑判

39、断模块和跳闸处理模块。w 保护逻辑判断和跳闸处理总称为故障处理模块。保护逻辑判断和跳闸处理总称为故障处理模块。w 保护逻辑判断模块就保护逻辑判断模块就随不同的保护装置随不同的保护装置而而相差甚远相差甚远。保护软件的工作方式三种状态运行调试不对应状态将方式开关或显示器菜单选择为“运行”执行相应保护主程序和中断服务程序。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护选择调试复位CPU后工作在调试状态。选择调试但不复位CPU，并且接口插件工作在运行状态称为：不对应状态第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护中断服务程序中断的作用暂时停止原程序执行转为外部设备服务，并在服务完成后自动

40、返回原程序的执行过程。采用中断目的提高CPU的工作效率，提高实时数据的处理时效。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护人机对话方式常用键盘方式：键盘中断服务程序来实现。有的保护采用查询方式。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护微机保护的算法微机保护是用数学运算方法实现故障量的测量、分析和判断的。而运算的基础是若干个离散的、量化了的数字采样序列。算法：寻找适当的离散运算方法，使运算结果的精确度能满足工程要求。微机保护根据模数转换器提供的输入电气量的采样数据进行分析、运算和判断，以实现各种继电保护的功能的方法称为算法。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保

41、护算法分类根据输入电气量的若干点采样值通过数学式或方程式计算出保护所反映的量值，然后与给定值进行比较；直接模仿模拟型保护的实现方法，根据动作方程来判断是否在动作区内，而不计算出具体的数值。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护分析算法评价方法标准是精度和速度。速度：算法所要求的数据窗长度（或称采样点数）、算法运算工作量。计算精度：则往往要利用更多的采样点和进行更多的计算量。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 2.4：对继电保护装置的要求：对继电保护装置的要求w 继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、

42、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。对选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。对于作用于继电器跳闸的继电保护，应同时满足四个基于作用于继电器跳闸的继电保护，应同时满足四个基本要求，而对于作用于信号以及只反映不正常的运行本要求，而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求如情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求如速动性可以降低。速动性可以降低。w 第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 2.4.1 可靠性可靠性w 可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要求。可靠性包括安全性

43、和信赖性，是对继电保护最根本的要求。w 所谓安全性是要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生所谓安全性是要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动。误动。w 所谓信赖性是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故所谓信赖性是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不拒动。障时可靠动作，即不拒动。w 继电保护正确的调试、整定、运行及维护，都是影响保护的可靠性的继电保护正确的调试、整定、运行及维护，都是影响保护的可靠性的重要因素重要因素 。继电保护的误动作和拒动作都会给电力系统带来严重危害。继电保护的误动作和拒动作都会给电力系统带来严重危害。然而，提

44、高不误动的安全措施与提高不拒动的信赖性措施往往是矛盾然而，提高不误动的安全措施与提高不拒动的信赖性措施往往是矛盾的。由于不同的电力系统结构不同，电力元件在电力系统中的位置不的。由于不同的电力系统结构不同，电力元件在电力系统中的位置不同，误动和拒动的危害程度不同，因而提高安全性和信赖性的侧重点同，误动和拒动的危害程度不同，因而提高安全性和信赖性的侧重点在不同的情况下有所不同。目前，要求每回在不同的情况下有所不同。目前，要求每回220kV 及以上输电线路都及以上输电线路都装设两套工作原理不同、工作回路完全独立的快速保护，采取各自独装设两套工作原理不同、工作回路完全独立的快速保护，采取各自独立跳闸的

45、方式，提高不拒动的信赖性。而对于母线保护，由于它的误立跳闸的方式，提高不拒动的信赖性。而对于母线保护，由于它的误动将会给电力系统带来严重后果，因此更强调不误动的安全性，一般动将会给电力系统带来严重后果，因此更强调不误动的安全性，一般是以两套保护出口触点串联后启动跳闸回路的方式。是以两套保护出口触点串联后启动跳闸回路的方式。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 2.4.2 选择性选择性w 所谓选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路所谓选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切

46、除，确保非故障设备的正常运行。当故障设备或线路的除，确保非故障设备的正常运行。当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。障切除。w 如图：如图： 所示单侧电源网络中有选择性动作的说明图，所示单侧电源网络中有选择性动作的说明图，第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w2.4.3 2.4.3 速动性速动性w所谓速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户所谓速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行在大电流、

47、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。的稳定性。w在高压电网中，维持电力系统的暂态稳定性往往成为继电保护快速性的决在高压电网中，维持电力系统的暂态稳定性往往成为继电保护快速性的决定性因素，故障切除愈快，暂态稳定极限定性因素，故障切除愈快，暂态稳定极限( (维持故障切除后系统的稳定性维持故障切除后系统的稳定性所允许的故障前输送功率所允许的故障前输送功率) )愈高，愈能发挥电网的输电效能；电网的稳定愈高，愈能发挥电网的输电效能；电网的稳定性愈好。性愈好。w故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间，一般快速保护的动作时间故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间，一般快速保护

48、的动作时间为为0.04s0.04s0.08s0.08s，最快的可达，最快的可达0.01s0.01s0.04s0.04s，一般断路器的跳闸时间为，一般断路器的跳闸时间为0.06s0.06s0.15s0.15s，最快的可达，最快的可达0.02s0.02s0.06s0.06s。w但应指出，要求保护切除故障达到最小时间并不是在任何情况下都是合理但应指出，要求保护切除故障达到最小时间并不是在任何情况下都是合理的，故障必须根据技术条件来确定。实际上，对不同电压等级和不同结构的，故障必须根据技术条件来确定。实际上，对不同电压等级和不同结构的电网，切除故障的最小时间有不同的要求。例如，对于的电网，切除故障的最

49、小时间有不同的要求。例如，对于35kV35kV60kV 60kV 配配电网络，一般为电网络，一般为0.5s0.5s0.7s0.7s；110kV110kV330kV330kV高压电网，约为高压电网，约为0.15s0.15s0.3s0.3s；500kV500kV及以上超高压电网，约为及以上超高压电网，约为0.1s0.1s0.12s0.12s。目前国产的继电保护装置，。目前国产的继电保护装置，在一般情况下，完全可以满足上述电网对快速切除故障的要求。在一般情况下，完全可以满足上述电网对快速切除故障的要求。w对于反应不正常运行情况的继电保护装置，一般不要求快速动作，而应按对于反应不正常运行情况的继电保护

50、装置，一般不要求快速动作，而应按照选择性的条件，带延时地发出信号。照选择性的条件，带延时地发出信号。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 2.4.4 2.4.4 灵敏性灵敏性w 灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。能满足灵敏性要求的继电保护，运行情况时，保护装置的反应能力。能满足灵敏性要求的继电保护，在规定的范围内故障时，不论短路点的位置和短路的类型如何，以在规定的范围内故障时，不论短路点的位置和短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能正确反应动作，即要求不但

51、在系统及短路点是否有过渡电阻，都能正确反应动作，即要求不但在系统最大运行方式下三相短路时能可靠动作，而且在系统最小运行方式最大运行方式下三相短路时能可靠动作，而且在系统最小运行方式下经过较大的过渡电阻两相或单相短路故障时也能可靠动作。下经过较大的过渡电阻两相或单相短路故障时也能可靠动作。w 以上四个基本要求是保护设计、保护配置、保护定值计算和维护继以上四个基本要求是保护设计、保护配置、保护定值计算和维护继电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间是相互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际工作中，要间是相互联系的，但

52、往往又存在着矛盾。因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w线路的继电保护原理与技术第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 线路的分类线路的分类w 在电力系统中，线路包括高压、超高压及特高压的输电在电力系统中，线路包括高压、超高压及特高压的输电线路和中低压的配电线路，从继电保护的角度出发，主线路和中低压的配电线路，从继电保护的角度出发，主要分为以下三类：要分为以下三类： 1. 666kV的中低压配电线路；的中低压配电线路； 2. 110kV的输配电线路；的输

53、配电线路； 3. 220kV及以上电压等级的高压输电线路。及以上电压等级的高压输电线路。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 这三种类型线路的继电保护在原理上和构成上有很大的这三种类型线路的继电保护在原理上和构成上有很大的差异：差异：1. 666kV的中低压配电线路一般为单电源、辐射状的小的中低压配电线路一般为单电源、辐射状的小电流接地系统线路，故障形式只有三相故障和两相故障电流接地系统线路，故障形式只有三相故障和两相故障两种形式（两种形式（ABC三相故障或三相故障或AB、BC、CA两相故障）。两相故障）。保护一般为电流电压保护，特殊情况下为方向性电流电保护一般为电流电压保护

54、，特殊情况下为方向性电流电压保护、距离保护或纵联保护。主要问题是速断保护区压保护、距离保护或纵联保护。主要问题是速断保护区短，线路大部分的故障需要经过延时切除。短，线路大部分的故障需要经过延时切除。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护配电线路的继电保护带来的危害：配电线路的继电保护带来的危害： （1 1）设备烧毁的程度严重；）设备烧毁的程度严重； （2 2）引发电压稳定性问题；）引发电压稳定性问题； （3 3）电压跌落持续时间长；）电压跌落持续时间长； （4 4）重合闸成功率低等。）重合闸成功率低等。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护解决问题的思路：解决问题的

55、思路： （1）微机保护采用后，简单、经济、可靠不再是电流电压保护的独）微机保护采用后，简单、经济、可靠不再是电流电压保护的独特优点；特优点； （2）配电系统全面推广应用距离保护；（技术上没有困难，不增加）配电系统全面推广应用距离保护；（技术上没有困难，不增加复杂程度，除应该考虑复杂程度，除应该考虑TV断线闭锁外，基本没有负面影响）断线闭锁外，基本没有负面影响） （2）纵联保护原理应用于配电线路保护。（主要考虑用低成本的通）纵联保护原理应用于配电线路保护。（主要考虑用低成本的通信手段传输继电保护的信息，可用的手段包括：导引线、复用光纤、信手段传输继电保护的信息，可用的手段包括：导引线、复用光纤、

56、无线电台、移动通信、无线宽带技术无线电台、移动通信、无线宽带技术 等）等）第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 2.110kV2.110kV输配电线路的继电保护输配电线路的继电保护w 110kV110kV的输配电线路一般为大电流接地系统的单电源辐射状网络，的输配电线路一般为大电流接地系统的单电源辐射状网络，部分线路末端可能接有小的分散电源；部分线路末端可能接有小的分散电源；w 故障的形式包括：三相故障、两相故障、两相接地故障、单相接地故障的形式包括：三相故障、两相故障、两相接地故障、单相接地故障共有不同相别的十种故障类型；故障共有不同相别的十种故障类型；w 采用的保护一般为三

57、段式相间距离保护、三段式接地距离保护、多采用的保护一般为三段式相间距离保护、三段式接地距离保护、多段式（方向）零序电流保护；段式（方向）零序电流保护；第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 2.110kV2.110kV输配电线路的继电保护输配电线路的继电保护w 末端带有分散电源时，或线路接于较为重要的母线时，末端带有分散电源时，或线路接于较为重要的母线时，可采用纵联保护。可采用纵联保护。w 该电压等级线路的继电保护原理和技术都比较成熟，性该电压等级线路的继电保护原理和技术都比较成熟，性能基本满足要求。能基本满足要求。w 主要问题成套保护后，只有原理上的后备保护，没有设主要问题成

58、套保护后，只有原理上的后备保护，没有设备上的近后备保护。备上的近后备保护。w 集成式后备保护的概念：全站共用一套后备保护集成式后备保护的概念：全站共用一套后备保护第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 3.220kV3.220kV及以上输电线路的继电保护及以上输电线路的继电保护w 220kV220kV及以上电压等级的输电线路一般按双侧具有电源及以上电压等级的输电线路一般按双侧具有电源考虑，所接电网为大电流接地系统，断路器一般采用分考虑，所接电网为大电流接地系统，断路器一般采用分相操作，通常采用综合重合闸方式；相操作，通常采用综合重合闸方式；w 故障的形式包括：三相故障、两相故障

59、、两相接地故障、故障的形式包括：三相故障、两相故障、两相接地故障、单相接地故障共有不同相别的十种故障类型，同时要考单相接地故障共有不同相别的十种故障类型，同时要考虑非全相运行的问题、同杆并架双回线的跨线故障问题虑非全相运行的问题、同杆并架双回线的跨线故障问题等；等；第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 220kV220kV及以上电压等级输电线路在电力系统中占据着十及以上电压等级输电线路在电力系统中占据着十分重要的地位，对其继电保护有较高的要求，微机保护分重要的地位，对其继电保护有较高的要求，微机保护后，线路保护一般均设计为成套保护，即一套保护完成后，线路保护一般均设计为成套保

60、护，即一套保护完成所有的主保护和原理上的后备保护功能，为了实现设备所有的主保护和原理上的后备保护功能，为了实现设备上的后备，通常采用双重化配置或多重化配置。上的后备，通常采用双重化配置或多重化配置。第二部分：电力系统继电保护第二部分：电力系统继电保护w 每套保护的配置方式一般为：每套保护的配置方式一般为： （1 1）主保护：能够全线速切的纵联差动或纵联比较式保护、）主保护：能够全线速切的纵联差动或纵联比较式保护、快速跳闸的独立段保护（如工频变化量距离保护等）快速跳闸的独立段保护（如工频变化量距离保护等） （2 2）后备保护：三段式相间距离保护、三段式接地距离保）后备保护：三段式相间距离保护、三