继电保护-新第一章绪论

电力系统继电保护原理主讲教师：徐岩电自教研室第一章.绪论1.1

电力系统继电保护的作用相关知识复习

发电变电输电用电一次设备：包括发电机、变压器、断路器、母线、输电线路、电动机等。二次设备：对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备。

根据电力系统在不同运行条件下的系统与设备的工作状况，电力系统的运行状态分为正常工作状态、不正常工作状态和故障状态。概况

变电站图片概况

概况

概况

正常工作状态电力系统正常运行的约束条件等式约束条件：发电机或其他电源设备发出的有功和无功功率正常工作状态电力系统正常运行的约束条件等式约束条件：负荷使用的有功功率和无功功率正常工作状态电力系统正常运行的约束条件等式约束条件：电力系统中各种有功功率和无功功率损耗正常工作状态电力系统正常运行的约束条件不等式约束条件：用电设备的功率及其上限；母线电压及其上、下限；线路电流及其上限；系统频率及其上、下限；不正常工作状态及其危害常见的不正常状态及其危害：过负荷：因负荷超过电气设备的额定值造成的电流增大；危害：造成载流导体的熔断或加速绝缘材料的老化和损坏从而导致故障。

所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常运行状态。不正常工作状态及其危害常见的不正常状态及其危害：频率降低：系统中出现有功功率缺额而引起；危害：1）影响产品质量；

2）降到47～48HZ以下会引起频率崩溃；

3）使电压下降可能引发电压崩溃。

所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常运行状态。不正常工作状态及其危害常见的不正常状态及其危害：过电压：发电机突然甩负荷而产生；危害：造成绝缘击穿导致短路。

所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常运行状态。不正常工作状态及其危害常见的不正常状态及其危害：系统振荡：因系统受到扰动而失去功率平衡。危害：系统振荡时，电流和电压周期性摆动，严重影响系统的正常运行。

所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常运行状态。故障状态及其危害常见的十种短路类型纵向不对称故障（断线）最常见且最危险的故障是各种类型的短路

复杂故障：在电力系统的不同地点（两处或两处以上）同时发生不对称故障的情况

短路的后果数值很大的短路电流通过短路点将燃起电弧，使故障设备损坏；短路电流通过故障设备和非故障设备时，产生热和电动力的作用，致使其绝缘遭到损坏或使设备缩短使用寿命；电力系统中大部分地区的电压下降，使大量电能用户的正常工作遭到破坏或产生废品；破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至造成整个电力系统瓦解。事故变压器着火

故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。一旦故障发生，要求在十分之几甚至百分之几秒内切除故障设备。运行人员继电保护装置2006年国外停电事故国家发生时间事故后果俄罗斯部分地区2006.10.28圣彼得堡部分地区交通和电力供应中断，近百万居民遭受断水之苦，核电站被迫停止运转。美国东北地区2006.10.28肆虐的狂风将很多社区的树木和电线杆连根拔起，造成美国东北部成千上万的居民生活断电。欧洲电网2006.11.4法国和德国人口最密集的地区以及比利时、意大利、西班牙、奥地利的部分地区发生停电，其中包括法国首都巴黎部分地区。大多数地区在半小时内恢复供电，最严重的地区停电达1个半小时。美国纽约2006.7.17天气过热，造成地下输电线路损伤。纽约市在赖克斯岛的监狱群不得不启用自备发电机，受此次停电事故影响的用户人数可能高达10万人。某些地区停电时间长达一周。Blackoutsintheworld,2006EuropePowerGridBlackout,2006.11.4CAB国外03年发生的大停电事故－特大停电事故是现代社会的灾难国家发生时间事故名称事故后果美国2003.8.14北美东部网损失负荷61.8GW，停电8州1省5000万人，停电面积24000平方公里，最长停电29小时，损失300亿美元。瑞典丹麦2003.9.23瑞典－丹麦停电1800MW，影响500万人用电，停6.5小时意大利2003.9.28意大利6,400MW的功率缺额，最后导致频率崩溃，停电19小时。英国2003.8.28伦敦地铁停电724MW，影响41万用户，50万乘客被困，停电37分钟～1小时马来西亚2003.9.1马来西亚马来西亚北方5个州发生大停电事故，停电持续约4个小时。美国发生的其它大停电事故－预防特大停电事故是对现代科

学技术的挑战事故名称时间事故后果美国东北部大停电1965.11.9最长停电时间达13h，影响居民3000万人，直接经济损失达1亿美元。纽约大停电事故1977.7.13停电时间达25h，停电引起贫民区纵火与抢劫，华尔街计算机停电，损失价值超过百万人小时。美国西部网大停电1994.12.14系统解列成东西南北四个大岛，事故影响到14个州200万人的用电。美国西部网大停电1996.7.2系统解列成五个孤岛，事故影响14个州200万用户美国西部网大停电1996.8.10系统解列成四个孤岛，事故影响9个州750万用户Blackoutaccidentsin2003

NorthAmerica2003.8.14AnExample:August14,2003BlackoutintheUnitedStatesandCanadaAnExample:August14,2003BlackoutintheUnitedStatesandCanadaAnExample:August14,2003BlackoutintheUnitedStatesandCanadaAnExample:August14,2003BlackoutintheUnitedStatesandCanada我国电网市－省级电网省大区电网我国电网规模升级与稳定破坏事故原因:强台风“达维”海南省2005.9.262008年初中国南方雪灾

对电力系统的影响今年1月10日以来，我国南方大部分地区出现了历史罕见的低温、雨雪冰冻天气，给输变电设施带来大面积覆冰，覆冰厚度普遍超过30毫米，局部地区达到80毫米，远远超过规定的设计标准，造成输电线路大量倒塔、断线，电力设施大范围损毁。国家电网公司所属10个省级电网遭受严重灾害。公司经营区域内华中、华东及所属10个省级电网遭受严重灾害，其中湖南、浙江、江西电网设施损毁严重。公司经营区域共有37个地市的545个县（区）、2706万用户受到影响。灾情概述公司所属电网共有17.2万基高压杆塔倒塌，1.2万基受损；高压线路断线12.9万处；低压线路倒断杆51.9万基，低压线路受损15.3万公里；各电压等级线路停运15.3万条，变电站停运884座；公司系统通信光缆受损约2860公里，国家电网直接经济损失高达104.5亿元。

灾情概述

中国南方最低温度是零下五摄氏度，中国北方很多地方的气温可以达到零下二三十摄氏度，为什么没有形成这样的冰呢？中国电力工程顾问集团公司高级工程师梁正平介绍说，南方第一湿度比较大，第二气温在零摄氏度和零下五摄氏度之间，非常适宜上冻，在一定风的作用下冰的厚度还不断地增加。中国电力顾问公司总工程师吴云说，像这样的双回线铁塔，它的重量大概是6吨，但是在结了冰后，重量大概达到50吨，是原来的6倍，因此压垮了铁塔，导致输变电线路断电。

灾害原因

国家电网8日在北京举行新闻发布会，宣布3月8日，国家电网受灾最严重的湖南、浙江电网抗灾救灾重建工作取得最后胜利，至此，国家电网公司辖区电网供电能力恢复到雪灾前水平，提前20天完成了党中央、国务院提出的任务。为提高电网应对冰雪的应对能力，国家电网公司正在调研提高电网设计标准的方案。据有关人士估算，改造电网至少需要5000亿元以上。灾后重建

今年南方电力受灾严重的原因是电力设备抗灾能力不够。对此，国家电网公司表示，今年将投资2500多亿元加强电网建设，提高电网的抗灾能力。国家电网公司总经理刘振亚说：“今年计划电网投资2532亿元，基建任务十分繁重，争取在用科技减灾、科技破冰方面尽快立项。”对两大电网而言，灾后重建还将涉及到南方地区电网线路设计标准的调整，因为此次南方受灾的一个主要原因是电力设施对极端气候灾害防范的设计标准不够。日前，国家电监会已经组织了中国电力工程顾问集团公司、国家电网公司、南方电网公司，研究提出提高设防标准的意见。灾后反思我国保障电网安全运行的

“三道防线”

第一道防线：高速、准确地切除故障元件的继电保护和反应被保护设备运行异常的保护被我国超高压电网普遍采用的装备利用被保护元件两端的尽可能简单的信息；超高压系统主保护动作速度10－25毫秒；超高压系统主保护动作正确率99.82%。正在研究、未来可能装备电网的保护利用被保护元件单端或两端故障暂态信息的继电保护；主保护动作速度2－5毫秒。以尽可能快的速度、在尽可能小的范围内切除故障，减少系统产生的不平衡能量

第二道防线：保障电网安全运行的安全自动装置自动重合闸装置：除减少重合于永久故障时系统不平衡能量外，尽量减少网络拓扑的变化，尽快恢复网络输电能力；备自投、事故减出力、自动切负荷、抽水改发电等：快速保持稳态发输电能力与用电需求的平衡。过负荷控制：连锁切机、切负荷，远方切机、切负荷等。保持稳态输电能力与输电需求的平衡。暂态稳定控制：逻辑式连锁切机、切负荷；利用局部量的稳定性预测与紧急控制装置；基于离线或在线计算的区域性稳定控制系统；用于保持动态输电能力和输电需求的平衡。第三道防线：失步解列与频率、电压控制失步解列：在互联电网失去同步后，在预定的地点解列，以各子网能独立满足供电需求。频率控制：通过低周减载、开启备用机组等满足频率要求，通过高周切机保证频率稳定、机组安全。电压和无功控制：通过低压减载和增发无功维持电压水平，防止电压崩溃。争取各自平衡，尽量减少对用户的损失，维持各子网的安全，创造并网条件。

电力系统是由各种电气元件组成的，由于自然环境、制造质量、运行维护水平等多方面的原因，各电气元件在运行中不可能一直保持正常状态。因此就要有专门的技术来为电力系统建立一个安全保障体系。其中最重要的专门技术之一就是继电保护技术。继电保护装置用于实时检测电力系统各元件的运行状态。一旦系统发生故障或异常，继电保护装置迅速动作实现故障隔离或告警，保证电力系统的安全和稳定。★继电保护的概念和基本任务继电保护技术

包括电力系统故障分析、继电保护原理及设计、配置整定、运行维护及调试等技术。一、继电保护的概念是继电保护技术与继电保护装置的总称。★继电保护的概念及作用继电保护装置

能反应电力系统中电气设备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。

一、继电保护的概念是继电保护技术与继电保护装置的总称。二、继电保护的基本任务自动、迅速、有选择性的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，保证无故障部分迅速恢复正常运行。反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。继电保护---电力系统的医生寻找发生故障或异常的设备1.2继电保护的基本原理和保护装置的组成基本原则：找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征1.2.1继电保护的基本原理电流增大过电流保护电压降低低电压保护电流电压间的相位角会发生变化方向保护1.2.1继电保护的基本原理正常运行时：

线路正方向三相短路：测量阻抗发生变化阻抗保护1.2.1继电保护的基本原理正常运行时：负荷阻抗

短路时：短路阻抗测量阻抗变小电流差动保护正常：∑I=0元件流入电流与流出的关系发生变化1.2.1继电保护的基本原理正常运行时：流入电流＝流出电流

内部故障时：流入电流≠流出电流短路：∑I=Id序分量保护出现负序和零序分量1.2.1继电保护的基本原理正常运行时：只有正序分量

发生故障时：有负序、零序分量出现相间短路时有负序分量出现

接地短路时有零序分量出现

继电保护系统的构成1.2.2继电保护装置的构成输出信号测量部分逻辑部分执行部分输入信号整定值测量从被保护对象输入的有关电气量（如电流、电压、阻抗、功率方向等），并与给定的整定值进行比较，判断保护是否应该启动。

根据测量部分输出的逻辑信号，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行部分。根据逻辑部分输出的信号，完成保护装置的任务。如故障时动作于跳闸，不正常运行时发出信号，正常运行时不动作。

1.2.3继电保护的分类按被保护的对象分类：

输电线路保护、发电机保护、变压器保护、母线保护、电动机保护等。

1.2.3继电保护的分类按保护原理分类：

电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等。

1.2.3继电保护的分类按保护所反应故障类型分类：

相间短路保护、接地短路保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等。1.2.3继电保护的分类按继电保护装置的实现技术分类：

机电型保护、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护、微机型保护。1.2.3继电保护的分类继电保护测量值与整定值的关系分类：

过量保护（测量值﹥整定值）欠量保护（测量值﹤整定值）＊主保护：反映被保护元件本身的故障，并以尽可能短的时限切除故障的保护；1.2.3继电保护的分类按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等。1.2.3继电保护的分类按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等。＊后备保护：主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。又分为近后备保护和远后备保护。

1.2.3继电保护的分类按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等。＊近后备保护：在本元件处装设两套保护，当主保护拒动时，由本元件的另一套保护动作；1.2.3继电保护的分类按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等。＊远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由上一级电力设备或线路的保护来实现的后备保护。辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。

1.2.3继电保护的分类按保护所起的作用分类：

主保护、后备保护、辅助保护等。1.3对电力系统继电保护的基本要求

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，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。选择性

选择性是指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。

例：

当k1点短路时，保护1、2动→跳1QF、2QF有选择性选择性

选择性是指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。

例：

当k2点短路时，保护5、6动→跳5QF、6QF有选择性选择性

选择性是指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。例：

当k3点短路时，保护7、8动→跳7QF、8QF有选择性选择性

选择性是指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。

例：

当k3点短路时，若保护7拒动或7QF拒动，保护5动（远后备）→跳5QF有选择性

选择性

选择性是指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。

例：

当k3点短路时，若保护7正确动作和7DL跳闸，保护5动→跳5DL，则越级跳闸（非选择性）

停电小结： 每个设备和线路等元件都有独立的主保护和后备保护，当本元件的主保护拒绝动作时，由其近后备或远后备动作跳闸以切除故障，使停电范围最小。选择性

速动性

速动性是指尽可能快地切除故障。其主要原因如下：①提高系统暂态稳定性；②减少用户在低电压下运行的时间；

③降低设备的损坏程度；

④避免故障进一步扩大。

速动性

故障切除时间：一般为0.02～0.04s，最快0.01～0.02s。一般为0.06～0.15s，最快0.02～0.04s。保护动作时间；断路器动作时间；灵敏性