继电保护——绪论及基础知识课件

1、电力系统运行状态1.正常运行。2.故障3.不正常运行断线 短路三相短路、 两相短路、单相接地短路、两相接地短路、发电机和电动机以及变压器绕组间的匝间短路等单相断线 两相断线过负荷、 过电压频率降低 、系统振荡等上页下页返回 第一节 继电保护的任务当电力系统中某电气元件发生故障时，能自动地、迅速地、有选择地将故障元件从电力系统中切除，避免故障元件继续遭到破坏，使非故障元件迅速恢复正常运行。2. 当电力系统中电气元件出现不正常运行状态时，能及时反应并根据运行维护的条件发出信号或跳闸。上页下页返回电力系统继电保护装置 能反应电力系统故障和不正常运行状态并作用于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置 20

2、22/7/17沈阳工程学院 3根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时跳闸；不正常运行时发信号；正常运行时不动作。 第二节 保护装置构成、基本原理和组成测量逻辑执行被测物理量整定值跳闸或信号测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该启动 根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定逻辑关系工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。 上页下页返回

3、继电保护装置的分类继电保护装置按保护对象分按保护原理分按故障类型分按保护技术分按保护作用分输电线路保护发电机保护变压器保护电动机保护母线保护机电型保护整流型保护晶体管型保护集成电路型保护微机保护电流保护电压保护距离保护差动保护方向保护零序保护主保护后备保护辅助保护相间短路保护接地故障保护匝间短路保护断线保护失步保护失磁保护及过激磁保护上页下页返回主保护、后备保护主保护：反应被保护元件自身的故障并以尽可能短的延时，有选择性地切除故障的保护称为主保护。后备保护：当主保护拒动时起作用，从而动作于相应断路器以切除故障元件。 近后备保护：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备的保护。远

4、后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。2022/7/17沈阳工程学院 6主保护、后备保护示例2022/7/17沈阳工程学院 7 第三节 对继电保护的基本要求对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求: 选择性速动性灵敏性可靠性电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围的一种性能。 保护快速切除故障的性能。故障切除时间包括继电保护动作时间和断路器的跳闸时间 在规定的保护范围内，保护对故障情况的反应能力。要求保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地正确地反应出来 发生了

5、属于它该动作的故障，它能可靠动作，即不发生拒绝动作；而在不该动作时，它能可靠不动，即不发生错误动作。该动则动，不该动则不动 上页下页返回关于灵敏性 灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为 ，也称为灵敏度。在计算保护的灵敏系数时，可按如下原则考虑：1.在可能的运行方式下，选择最不利于保护动作的运行方式；2.在所保护的短路类型中，选择最不利于保护动作的短路类型；3.在保护区内选择最不利于保护动作的那点作为灵敏度校验点（计算所选的短路点）。上页下页返回第二章 继电保护的基础知识2022/7/17沈阳工程学院 102022/7/17沈阳工程学院 11一、电流互感器第一节 电流互感器及电压互感器（一）电流互感

6、器正方向规定 极性端极性端一次侧电流同名端流进二次侧电流同名端流出等值电路相量图由等值电路可见： 将电力系统的一次电流按一定的变比变换成二次较小电流，供给测量表计和继电器，同时还可以使二次设备与一次高压隔离，保证工作人员的安全。 由电磁平衡原理：所以电流互感器变比上页下页返回1、电流互感器存在误差的原因（二）电流互感器的误差比值误差角度误差由于励磁电流的存在，使一次电流折算值与二次电流不等，即两者的大小和相位不同。小于10%小于72、电流互感器10%误差曲线电流互感器比值误差为10%，角度误差小于7，电流互感器一次电流倍数与允许的二次负载阻抗之间的关系曲线0上页下页返回电压互感器的接线方式星型

7、接线三相五柱式接线V-V接线 特点：可以获得对称的三个线电压，但不能获得相电压可以获得相电压、线电压和零序电压可以获得相电压、线电压和零序电压二、电压互感器上页下页返回电压互感器二次电压可看成是电压源，而电流互感器二次电流可看成是电流源； 电压互感器在正常工作情况下铁芯的工作磁密较电流互感器高得多；电压互感器工作在二次侧开路状态，电流互感器工作在二次侧短路状态；电流互感器二次不能开路 。（三）电流互感器与电压互感器的工作特点上页下页返回 变换器作用第二节 变换器1按照保护装置构成原理的要求，进行电气量的变换 与综合；2将被保护设备的强电交流二次回路与保护装置的直流弱电回路相隔离；3利用测量变换

8、器一、二次线圈的屏蔽层，抑制干扰信号的侵入，提高保护装置的抗干扰能力。 变换器的种类：电流变换器 电压变换器电抗变压器 上页下页返回一、电压变换器 （中间变压器T） 中间变压器用于将一次电压变换成装置所需要的二次电压。上页下页返回 当忽略其比值误差和角度误差时，则二次输出电压：二次输出电压中间变压器变比一次输入电压二、电流变换器 电流变换器用于将一次电流变换成装置所需要的二次电压。上页下页返回 当忽略其比值误差和角度误差时，则二次输出电压：1221212WWnnRnInRnIUTTIIT=.&二次输出电压变换系数中间变流器变比&三、电抗变压器（UR） 电抗变压器用于将一次电流变换成装置所需要的

9、二次电压。 上页下页返回 电抗变压器铁芯具有气隙，其励磁回路的励磁电抗数值很小，相对于二次较大的负荷阻抗来说，完全可以忽略不计，故一次电流全部作为励磁电流，电抗变压器在工作时二次绕组可认为处于开路状态调节电抗变压器一、二次绕组的匝数可以改变 通过调节电抗变压器绕组所接的电阻可以改变的角度 电流变换器与电抗变压器都是将一次电流成比例的变换成二次电压的，但是在应用上有些不同。电流变换器在磁路未饱和时，励磁电流可以忽略，其二次输出电压波形基本保持了一次电流信号的波形。电抗变压器一次电流全部作为励磁电流，在暂态情况下，忽略铁芯有功损耗，其二次输出电压为：电抗变压器二次输出电压对一次电流中的谐波成分有放

10、大作用，对一次电流中的非周期电流有抑制作用 当输入端三相电流、电压中含有三序分量时，输出端只输出负序分量 为了提高保护装置的灵敏度，经常采用序分量来作为保护的判据。要获得这些序分量就必须借助于各种序分量滤过器，称为对称分量滤过器。当输入端三相电流、电压中含有三序分量时，输出端只输出零序分量第三节 对称分量滤过器 零序分量滤过器零序电压滤过器 零序电流滤过器 负序分量滤过器负序电压滤过器 负序电流滤过器 上页下页返回上页下页返回零序电压滤过器零序电压滤过器的作用是为了获得零序电压，它的输入是三相电压，输出只与输入电压中的零序电压成正比。 构成依据： 构成元件 ： 三个单相式电压互感器或三相五柱式

11、电压互感器都可以获得 上页下页返回零序电流滤过器零序电流滤过器的作用是为了获得零序电流，它的输入是三相电流，输出只与输入电流中的零序电流成正比。 构成依据： 构成元件 ： 由三台具有相同型号和变比的电流互感器构成零序电流滤过器。 2022/7/17沈阳工程学院 22上页下页返回阻容式单相负序电压滤过器参数关系 输出电压 0120116030=-CCAARXtgRXtgjj2022/7/17沈阳工程学院 232022/7/17沈阳工程学院 24结论当输入正序电压时，负序电压滤过器输出为零。当输入负序电压时，负序电压滤过器输出不为零当输入零序电压时，负序电压滤过器输出为零。2022/7/17沈阳工

12、程学院 25 第四节 幅值比较与相位比较幅值比较：就是通过比较两个电压的大小来决定继电器是否动作；相位比较：就是通过比较两个电压的相位来决定继电器是否动作。 2022/7/17沈阳工程学院 26幅值比较与相位比较之间的关系 幅值比较的动作方程：相位比较的动作方程2022/7/17沈阳工程学院 27幅值比较与相位比较之间的关系2022/7/17沈阳工程学院 28 第五节 常用电磁型继电器 一、电磁型继电器基本结构及工作原理 它是利用电磁铁的铁心与衔铁间的吸力作用而工作的继电器。 2022/7/17沈阳工程学院 30电流继电器过电流继电器 电压继电器中间继电器时间继电器信号继电器过电压继电器 低电

13、压继电器 反应被保护元件电流升高而动作的一种继电器 反应被保护元件电压升高而动作的一种继电器 接点多容量大,可实现短延时,及自保持。多用于出口回路和逻辑回路建立保护所需要的延时时间。当保护装置动作时，明显标示出继电器或保护装置动作状态 常用电磁型继电器的类型反应被保护元件电压降低而动作的一种继电器 上页下页返回二、电磁式过电流继电器电磁转矩满足下面关系时，继电器动作电磁转矩满足下面关系时，继电器返回2022/7/17沈阳工程学院 32上页下页返回动作电流返回电流返回系数使电流继电器动合触点闭合的最小电流使电流继电器动合触点打开的最大电流返回电流与动作电流之比实验接线合上电源开关S,调整自耦调压

14、器,使输入电流继电器的电流升高,当小灯刚好亮时电流表指示的电流就是继电器的动作电流.调整自耦调压器,使输入电流继电器的电流减小,当小灯刚好熄灭时,电流表指示的电流就是继电器的返回电流.电磁型过电流继电器的参数关于继电器的接点常开接点:继电器线圈不带电时打开的接点 常闭接点:继电器线圈不带电时闭合的接点 2022/7/17沈阳工程学院 34二、 电磁型低电压继电器参数上页下页返回动作电压返回电压返回系数使电压继电器动断触点闭合的最大电压使电压继电器动断触点打开的最小电压返回电压与动作电压之比实验接线合上电源开关S,调整自耦调压器,使输入电压继电器的电压升高至额定值这时继电器动断触点打开,调整自耦

15、调压器,减小加入继电器的电压,当小灯刚好亮时,电压表指示的电压就是继电器的动作电压.调整自耦调压器,使输入电压继电器的电压升高, 当小灯刚熄灭时,电压表指示的电压就是继电器的返回电压.电流继电器和低电压继电器动作和返回条件动作条件：返回条件：2022/7/17沈阳工程学院 36第六节 离散信号及系统离散信号：只有在离散时刻才有定义的信号。离散时间信号的表示：2022/7/17沈阳工程学院 37离散时间信号举例2022/7/17沈阳工程学院 38月汽车产量（1000辆）0246812345678910离散时间系统指有输入和输出的物理装置或运算的总称，且其输入和输出均为离散信号。表达式：2022/

16、7/17沈阳工程学院 39离散时间系统的描述差分定义：2022/7/17沈阳工程学院 40线性定常系统差分方程描述线性定常离散时间系统2022/7/17沈阳工程学院 41简单的线性定常离散系统表达式及实现的框图y(n)=b1y(n-1)-a0 x(n)+a1x(n-1)框图：2022/7/17沈阳工程学院 42+第七节 采样信号和采样定理采样信号：将时间连续的信号，按照一定的时间间隔变成时间的离散信号采样定理：一个有限频带时间信号f（t），其最高频率为fm，若以T1/（2 fm） 的时间间隔进行采样，所得到的采样信号fs（t）将含有原信号f（t）的全部信息。2022/7/17沈阳工程学院 43

17、2022/7/17沈阳工程学院 44tti(t)i(t)i(t)ti(t)采样过程描述采样定理的说明通过取不同的采样周期采样，来理解采样定理2022/7/17沈阳工程学院 45第八节 数字滤波器数字滤波器就是将一组输入系统中的数字序列，通过一定的运算变为另一组输出的数字序列。2022/7/17沈阳工程学院 46简单滤波器工作原理说明利用加法运算构成2022/7/17沈阳工程学院 47第九节 微机保护算法根据代表电力系统运行状态的电流、电压的数字量进行数学运算，以计算出电流、电压的基波幅值、比值、相位差和功率等，然后再进行分析、比较、判断以完成继电保护功能的计算方法 2022/7/17沈阳工程学

18、院 48一、两采样值积算法 根据输入电气量两个点的采样值，通过一定的数学式或方程式计算出输入电气量的数值。2022/7/17沈阳工程学院 49电流、电压采样值设被采样的正弦电压和电流： 2022/7/17沈阳工程学院 50用两采样值计算电流和电压幅值的公式2022/7/17沈阳工程学院 51二、相电流突变量元件算法反映电流增量工作原理：2022/7/17沈阳工程学院 52第十节 微机保护硬件系统2022/7/17沈阳工程学院 53各组成部分作用数据采集系统的作用: 完成输入信号的预处理。即对取自被保护元件的连续模拟信号进行必要的处理并将其变成离散信号，最后转换成数字信号，输入给微处理机。CPU

19、主系统的作用: 由微处理器执行存放在EPROM中的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析处理，以完成各种继电保护的功能。开关量输人输出系统的作用:完成各种保护的出口跳闸、信号警报、外部开关量的输入及人机对话等功能。 2022/7/17沈阳工程学院 54一、数据采集系统比较式模数变换的数据采集系统1、电压形成回路2、前置模拟低通滤波器3、采样保持电路4、模拟量多路转换开关5、比较式模数变换器2022/7/17沈阳工程学院 55数据采集系统计数式模数变换的数据采集系统1、电压频率式模数转换器VFC变换原理：是产生一个频率正比于输入电压瞬时值的等幅脉冲序列2、计数器在固定的时间间隔内记录VFC输出的等幅脉冲的个数，从而知道此时输入电压的大小，即得到此时模拟电压的数字量。2022/7/17沈阳工程学院 56二、CPU系统2022/7/17沈阳工程学院 57CPU系统基本