继电保护课件—继电保护

1、电力系统继电保护原理The Principles of Protective Relaying主讲 蔡泽祥 教授第一章 绪论一、电力系统继电保护的作用v 电力系统的运行状态 正常状态（所有参量均不越限） 非正常状态（发生参量越限，但尚未危及设备和系统整体性） 故障状态（危及设备必须尽快切除），其中最常见同时也是最危险的故障是各种型式的短路故障。v 继电保护作用：切除故障设备、隔离故障点、防止事故扩大波及电网健全部分。电力系统运行状态示意图电力系统安全运行的三道防线v第一道防线：继电保护、安全稳定预防性措施（串补、PSS、直流调制、联切负荷）。v第二道防线：区域性稳控系统，紧急控制措施：切机、快

2、关汽门、电气制动、强励、切负荷、直流调制等。v第三道防线：电网失步解列、频率/电压紧急控制，保证解列后局部电网有功/无功平衡，防止事故扩大引发大面积停电。进一步地，在大面积停电后，应用黑启动等恢复控制策略逐步恢复电网整体性。2003.8.14大停电后的影响v短路故障：电路中非等电位点（幅值或相位不等）接触。v短路类型：三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地。v短路原因：绝缘的污染或自然老化；自然原因（风、雨、雪、雷、电、鸟、兽、虫害）；人为原因运行人员误操作（未拆地线合闸、带负荷拉隔离刀闸等）。短路状况：金属性短路、非金属性短路（过渡电阻问题）v缺相运行：因为物理破坏或线路单相跳闸造成

3、的某一相（或二相）退出运行。电力系统的故障2008年粤北冰灾对电网的损害线路杆塔受损情况线路杆塔受损情况导线断股导线断股绝缘子掉串绝缘子掉串防振锤变形防振锤变形水泥杆断裂水泥杆断裂其它设备受损其它设备受损2008年粤北冰灾对电网的损害韶关电网韶关电网变电设备受损变电设备受损 2008年粤北冰灾对电网的损害电力系统故障性质v简单故障：系统在同一时刻只有一个故障。v复杂故障：系统同时存在二个以上的故障。v瞬时性故障和永久性故障：输电线故障在电力系统故障占很大比例，其中绝大多数都是瞬时性的，由于短路电弧等作用使得在线路跳闸后绝缘得以恢复，通过自动重合闸等措施，恢复线路运行，提高供电可靠性。短路的后果

4、v产生大电流发热（I2R）：高温损坏设备，电弧将短时融化（电焊短路的应用）。v电磁力（F=BLI）：损坏设备。v造成低电压：电器设备无法正常工作，医院、矿山引起危险。v干扰以至于破坏系统的稳定运行：如大电厂母线故障导致发电机退出运行；负荷中心故障导致严重失去负荷；总出力与总负荷不平衡导致发电机电动机加速或减速，造成系统振荡、频率变化、发电机失步、电压崩溃而造成局部以至于电力系统大面积停电，损失将极为严重。二、继电保护（Protective Relaying）v继电保护的任务：反应故障特征（电气量，热、油气等非电气量），动作于跳闸（故障）或发告警信号（不正常状态）。v（短路）故障电气特征：电流（

5、增大）、电压（降低）、序分量（负序、零序）、（功率）方向、阻抗（故障距离）、谐波等；v非电量：温度（上升）、气体等。电力系统继电保护的组成形态整定值整定值输出输出信号信号执行部分执行部分逻辑部分逻辑部分测量环节测量环节输入输入信号信号继电保护装置继电保护装置电流、电压互感器电流、电压互感器TA、TV电力系统一次部分（强电）电力系统一次部分（强电）断路器断路器电力系统二次部分（弱电）电力系统二次部分（弱电）= 继电保护继电保护+监控监控+计量计量+远动远动二二次次回回路路电力系统继电保护的组成形态二次电缆二次电缆变电站的庞大二次接线与端子排与继电保护相关的一二次设备v电流、电压互感器：将一次大电

6、流、高电压变换成二次小电流（5A、1A）、低电压（100V），实际是一种特殊的变压器（instrument transformer） 关注的是变换的精度（幅值、相位、线性度）。互感器变比：v断路器（circuti braker）：开断短路电流，目前最大开断电流为63kA。v直流电源：为变电站内所有设备提供工作电源和操作电源，采用电力电子整流、蓄电池组供电，目前主流为直流220V。12112122TATVIwUwnnIwUw三、对电力系统继电保护的基本要求v选择性：只切除故障元件，由离故障点最近的保护装置动作（主保护），停电范围最小；v速动性：尽快切除故障，保证电网稳定（ 超高压电网的故障极限切

7、除时间CCT经常只有在数个周波 ）以及避免危及设备；v灵敏性：故障的保护范围和反应能力；v可靠性：不拒动、不误动v 主保护：第一时间切除被保护元件区域内故障的保护。v 近后备：元件故障后，其主保护拒动，由该元件独立安装的后备保护（延时）动作，切除故障。近后备与主保护安装在同一处。v 远后备：元件故障后，其主保护拒动，由相邻元件的保护动作切除故障，则为远后备。电力系统继电保护的配置v一次和二次的概念（四两拨千斤）v继电保护是一门综合性的科学v理论与实践并重v继电保护的重要性（电力系统行业将继电保护独立为一个专业）四、电力系统继电保护工作的特点v继电保护原理的发展：v熔断器（电流增加的热效应），目

8、前10kV变压器跌落开关（1890s）v感应型过电流继电器（1901）v差动保护原理（1908）v方向性电流保护原理（1910）v高频（方向）保护原理（1927）v微波保护（1950s）v光纤保护（1990s）v行波保护（1970s）、暂态保护（1990s）五、继电保护发展简史v机电型（1950s），目前仍然在低压电网和工业控制中有广泛应用，按原理包括：电磁型和感应型；v晶体管型（1950s1970s）v集成电路型（1970s1980s）v微机型（1984）华北电力学院（杨奇逊）、我国第一台微机保护继电保护装置的发展继电保护所属技术领域v电力系统二次：除继电保护外，还包括变电站监控远动（遥测、遥信、遥调、遥控、遥视），计量等，统称为变电站自动化。v电力系统自动化：属于自动化行业，基本特征是“电力系统+IT技术”，属于智能电网在输变电领域的核心组成部分。v继电保护是电力学科中最活跃的分支。变电站自动化基本功能监控远动计量保护v杨奇逊（