电力系统继电保护绪论39页

1、电力系统继电保护有关本课程的若干问题教材 电力系统继电保护.张保会，尹项根编著.中国电力出版社，2005年5月参考书 1 电力系统继电保护原理（增订版）.贺家李，宋从矩主编. 中国电力出版社，2004年9月 2 电力系统继电保护.许建安主编.中国水利电力出版社， 2004年1月主要内容 绪论 电网电流保护 电网距离保护 输电线路纵联保护 电力变压器保护 发电机保护有关本课程的若干问题有关本课程的若干问题 作业及实验 平均一章一次作业，认真完成； 共4个实验 考核方式 平时作业、实验报告和课程结束时的笔试相结合 纪律 不得缺席，有事请假继电保护的概念继电保护包括继电保护技术和继电保护装置继电保护

2、技术是一个完整的体系，它主要包括电力系统故障分析，各种继电保护原理及实现方法，继电保护的设计，继电保护运行及维护技术。继电保护装置是完成继电保护功能的核心。继电保护装置是能反映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。 1.1电力系统的正常、不正常工作状态和故障状态Power System Normal, Abnormal and Fault Condition1.1.1 正常工作状态State of Normal Operating Condition处于正常工作状态的电力系统满足两组方程式：1)等式约束条件：电力系统的组成 电力系统是由发电机、

3、变压器、输电线路、配电线路、负荷等一次设备和继电保护、安全自动控制装置、测量仪表、通信系统等二次设备共同组成的一个实时动态平衡系统；其中 一次设备是电力系统的躯干，电能的生产、传输和消费是靠一次系统来完成的； 二次设备是电力系统的大脑和中枢神经系统，没有二次设备电力系统无法工作。2)不等式约束条件:1.1.2常见的不正常工作状态及其危害Frequently Occurred Abnormal Operating Conditions and Their Threats to the Power System一、不正常状态：指电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏但未出现故障的状态，如：过负荷过电

4、压、低电压频率过高或过低振荡二、危害 影响电力设备及用电设备的寿命；不利于系统的经济运行；危及到系统的安全运行；影响用电设备的正常工作及产品的质量和数量。1.1.3 故障状态及其危害State of Fault and Its Threats一、故障：通常指各种类型的短路和断线，包括各相导体之间或者导体对地的不正常连接、三相或者某相开断。 短路类型：单相接地短路、两相接地短路、两相 短路、三相短路二、 故障原因 1 自然原因 2 人为原因三 短路的危害 1) 故障元件损坏。 2) 非故障元件损坏或使用寿命缩短。 3) 使电力用户的正常工作遭到破坏或产生废品。 4) 破坏电力系统的各发电厂之间并

5、列运行的稳定性， 引起系统振荡，甚至使系统瓦解。一台起重机碰到架空线后引发的短路事故图（1）一台起重机碰到架空线后引发的短路事故图（2）一台起重机碰到架空线后引发的短路事故图（3）1.1.4 继电保护作用Functions of Relay Protection继电保护装置(Relay Protection)电力系统继电保护的基本任务:1.针对故障状态,保护装置应能快速动作于断路器跳闸。2.针对不正常状态,保护装置应能动作于发出信号或延时跳闸。（保护柜实物图）NAS9210系列综合保护装置图南瑞RCS-900线路保护图JMB1型母线保护装置图1.2 继电保护的基本原理及其组成 Basic Pr

6、inciples and Elements of Relay Protection1.2.1继电保护的基本原理Basic Principles of Relay Protection利用电力元件在不同运行状态下其电气量或非电气量的某些差异，来实现对元件所处状态的识别。1 电流保护 短路故障发生后，设备中流过的电流会增大，保护安装点（一般在变电站母线处）所测量的电流会增大，根据电流增大构成的继电保护称为电流保护，电流保护是一种过量保护，越靠近母线，短路电流越大。电流保护说明见图。2 距离保护 输电线路发生短路故障后，电流会增大，电压会降低，根据测量到的电压和电流可以计算出故障点到测量点之间的线路

7、阻抗，这个阻抗值比线路正常运行时小，据此，可以构成阻抗继电器。因为线路阻抗和线路距离成正比，所以阻抗保护又称为距离保护。3 差动保护 正常运行的设备，流进电流和流出电流相等，如果都以流进电流为参考方向，则电流之和为零； 该设备发生短路故障后，流进电流和流出电流不再相等，其和为短路电流。据此，可以构成电流差动保护。 M N Lim in if1if2F1F2正常运行或外部故障时 im+in=0内部故障时 im+in=ifS1S2一、利用元件单侧电气量的差异二、利用对称分量是否出现的差异三、利用元件两侧电流相量（相位、功率方向） 的差异 利用流过被保护元件中电流幅值的增大，可以构成过电流保护。 利

8、用短路时电压幅值的降低，可以构成低电压保护。 利用测量阻抗幅值的降低和阻抗角的变大，可以构成距离（低阻抗）保护。四、反应非电量特征构成瓦斯保护、过热保护 继电保护系统构成 继电保护的根本任务是检测并发现故障，然后通过断路器切除故障设备。因此，一个完整的继电保护系统至少应该包括： 传感器：包括电压互感器、电流互感器、其它传感器（比如瓦斯气体传感器）等 继电保护装置：有通道的继电保护甚至需要在两端（比如线路保护）安装，还需要专用的继电保护通道 断路器：用于切除故障设备，达到保护目的。1.2.2 保护装置的构成Elements of relay protection1.2.3 继电保护的工作回路Wo

9、rking Circuit of Relay Protection1.2.4 电力系统继电保护的工作配合Co-ordination of Relay Protection1.3 对继电保护的基本要求Basic Requirements for Relay Protection 继电保护四个基本要求：可靠性，选择性，速动性和灵敏性。一、可靠性（Reliability）该动作的必须可靠动作（不拒动，mis-operation），不该动作的可靠不动（不误动，mal-operation） 安全性信赖性可靠性对于联系紧密的电网，更强调信赖性对于母线保护，更强调安全性ABCD 二、选择性（Selectiv

10、ity of Protection）选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障设备切除，而使非故障设备能够继续可靠运行，以尽量减少停运设备、缩小停电范围的能力。 三、速动性（Speed)尽可能快地切除故障一些必须快速切除的故障:1.使发电厂或重要用户的母线电压低于允许值（0.7倍额定电 压）；2.大容量的发电机、变压器和电动机内部发生的故障；3.中、低压线路导线截面过小，为避免过热不允许延时切除的故障；4.可能危及人身安全、对通信系统或铁路信号系统有强烈干扰的 故障； 故障切除时间等于保护动作时间和断路器切除时间之和。 一般的断路器动作时间0.06-0.15秒， 一般保护动作时间小于40毫

11、秒。四、灵敏性（Sensitivity）灵敏性:是指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。灵敏性常常用灵敏系数来衡量。灵敏系数按照以下原则来计算：在可能的方式下，选择最不利于保护动作的方式；选择最不利于保护动作的故障类型；选择最不利于保护动作的故障点。1.4 继电保护发展简史Brief History of the Development of Relay Protection保护原理发展过程： 过电流保护（1901）电流差动保护 （1908）方向性电流保护（1910）距离保护（1920）高频保护（1927）微波保护（1950）行波保护、光纤保护 （20世纪70年代）工频突变量原理保护（20世纪90年代）继电保护的发展简史继电保护的发展简史1950年前后出现了微波保护20世纪50年代出现行波保护的思想，70年代末期出现了装置之后原理上的创新甚少！从20世纪50年代出现晶体管，开始出现晶体管保护从20世纪70年代末期到80年代初期，出现集成电路保护从20世纪60年代提出微机保护，80年代前后出现装置从上世纪末期，出现基于