继电保护讲义

继电保护讲义陈丕雅

电力系统电力系统是由电力生产的5个环节：发电、输电、变电、配电和用电组成的整体。输电网和配电网统称为电网。完成一次能源转换成电能并输送和分配到用户的统一系统称为一次系统；对一次系统进行保护、控制、测量、调节、监视、通信等相应的辅助系统称为二次系统。

继电保护当电力系统中的电力元件发生故障时，向运行值班人员及时发出警告信号，或者向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施的成套硬件设备，用于保护电力元件的一般称为继电保护装置。安全自动装置当电力系统本身发生故障或危及其安全运行的事件时，向运行值班人员及时发出警告信号，或者向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施的成套硬件设备，用于保护电力系统的通称为电力系统安全自动装置。功率瞬时功率：电阻、电感和电容的瞬时功率。有功功率：用电设备真实消耗掉的功率称为有功功率。有功与频率相关；无功功率：在完成电能转换为机械能的过程中，建立电、磁场需要的功率称为无功功率，无功与电压相关。频率、电压和谐波是反映电能质量的三大指标，频率和电压又是保持电网稳定最重要的电气量。现在有人加供电的可靠性。视在功率：瞬时功率：功率一次，以母线流向线路为电流正方向；母线对地为电压正方向。二次，极性端流入继电保护装置为电流正方向；极性端对地为电压正方向。只有这样规定，才有：当接入R时，发电机发出P，P>0；负荷受入P。Q=0。电压电流同相。当接入L时，发电机发出Q，Q>0；负荷受入Q。P=0。电压超前电流900。当接入C时，发电机受入Q，Q<0；负荷发出Q。P=0。电压滞后电流900。功率UIP>0Q>0P>0Q<0P<0Q>0P<0Q<0

同步稳定三道防线1常见的普通故障，要求系统在承受此类故障时能保持稳定运行和正常供电；2为出现概率较低的较严重的故障，要求系统在承受此类故障时能保持稳定运行，但允许损失部分负荷；3为罕见的严重复杂故障，电力系统在承受此类故障时，如不能保持系统稳定运行，则必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。1合理的电网结构和电源布局，保护重合闸和开关正确动作，必须保持稳定和正常供电；2保护重合闸和开关正确动作，必须保持稳定，但允许损失部分负荷（切机、切负荷、解列）；3振荡解列、低周低压减载等。符号法正弦量三要素，振幅、频率和初相角，在研究稳态工频量时，频率是常数，由欧拉公式，可以将同频率的正弦量转换为复数运算。对称分量法其中：

三相量可分解为。

可以用三相线路电压方程引入概念。

对称分量法对称分量法对称分量法特点：1三序网相互独立。将相量的满阵转换为对角阵。2正常运行和对称故障只有正序。不接地两相短路有正序和负序。接地短路和不对称断线有正、负、零序。3负序和零序属故障分量，其对应的序网络是无源网络，外加源在故障点。正序定则序网（略）电力系统对继电保护的要求“四性”：可靠性（可信赖性和安全性）选择性快速性灵敏性“四性”可靠性（可信赖性和安全性）可信赖性：要求继电保护在设计要求它动作的异常或故障状态下，能准确地完成动作，即要求不拒动。安全性：要求继电保护在非设计要求它动作的其他所有情况下，能够可靠不动作，即要求不误动。可信赖性与安全性是一对矛盾。实际应用中它与接线方式与电网结构有关。对于220kV电网以可信赖性为主，重点防止保护拒动。对于500kV电网以安全性为主，重点防止保护误动。

“四性”继电保护选择性选择性是指期望能在电力元件发生故障时，由最靠近故障元件的继电保护装置动作断开故障。继电保护选择性是通过合理的动作值整定来完成。选择性整定原则：越靠近故障点的保护装置的动作灵敏度越大，动作时间应越短。

“四性”继电保护快速性继电保护快速性是指继电保护装置应以允许的可能最快速度动作切除故障。继电保护快速跳闸，一方面可以减轻故障设备的损坏程度，另一方面是提高电力系统暂态稳定的重要手段。

“四性”注意两点：1）快速性与可靠性之间存在矛盾—只有在继电保护装置可靠动作前提下的快速性才有实际意义。2）快速性并不是愈快愈好---只有在系统暂态稳定需要的前提下才是合理的。继电保护快速性对通道传输时间有规定要求。华中电网500kV线路保护切除故障时间变化：110ms→90ms→70ms，对电网稳定贡献巨大！

“四性”继电保护灵敏性继电保护灵敏性是指继电保护装置对设计规定要求动作的故障及异常状态能够可靠地动作能力。在规程中规定每种保护元件的具体灵敏系数。继电保护对动作的灵敏性是出于保护装置可靠动作需要。

“四性”注意：正确处理灵敏性与选择性之间矛盾。愈灵敏愈能可靠反应要求动作的故障或异常状态，但同时愈易于在非要求动作的其他情况下产生误动。

继电保护系统作用1）断开电力故障元件，最大限度地减少对电力元件本身的损坏。2）反应电力元件不正常工作状态，便于监视与调整。3）支持电力系统安全运行。特别是保护快速动作对提高电网暂态稳定的特殊作用，其他稳定措施是不能与其相比拟。

继电保护的配置原则超高压（220kV及以上），双重化原则，近后备+断路器失灵。高压（220kV以下），主、备独立，远后备。主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择性地切除被保护设备和线路故障的保护。继电保护的配置原则后备保护是主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。远后备保护是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。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的后备保护。当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。继电保护的配置原则辅助保护是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。异常运行的保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。TV、TA的安装位置与保护范围的关系

一般横向故障由TA的安装位置决定保护范围，这是因为TA两边故障的电流方向不同，而TV两边故障的电压相同；纵向故障由TV的安装位置决定保护范围，这是因为TV两边故障的电压方向不同，而TA两边故障的电流相同。线路保护整定计算中的一些概念

继电保护装置是通过安装处采集的电压、电流，根据动作判据认定是否动作、何时动作。整定计算就是计算动作判据的整定值和动作时间，以保证故障发生在保护范围内，按配合时间的要求可靠地动作（灵敏性）；在保护范围外可靠地不动作（选择性）。为此目的，必须划分保护范围、设置故障点、设置故障类型、选择运行方式。划分保护范围保护范围分为两类：一类是保护范围固定不受运行方式影响，如：被保护的线路、被配合的相邻线路的纵联保护和距离保护Ⅰ段、相邻变压器的差动保护、变压器另一侧出线的纵联保护和距离保护Ⅰ段。另一类是保护范围不固定受运行方式影响，如：被配合的电流保护、距离保护高段。这类保护要找到保护范围很不容易，尤其当保护范围伸出本线路，对侧母线接有多分支，对每一个分支都存在一个保护范围。但是，这些保护范围是由一个保护定值决定的。因此，同原理保护配合往往是定值上的配合，即用配合定值乘以助增系数或分支系数。不同原理保护配合就不能在定值上取得配合，这是因为各序网络独立，存在不同的电流分配系数，两类保护定值没有固定的关系。设置故障点在计算灵敏性时，故障点设在保护范围内灵敏度最低处；在计算选择性时，故障点设在保护范围外灵敏度最高处。对无零序互感线路，离保护安装点愈近故障灵敏度愈高，因此故障点设在保护范围末端。它是保护范围内灵敏度最低处，又是保护范围外灵敏度最高处。对零序互感线路则不然，由于互感的取磁作用，零序电流随故障点远去有可能单调减后又单调升，但不会单调升后又单调减。故障点可设在非故障线路的出口或末端。对于环网的助增系数或分支系数，也随故障点不同而不同，但容易失去配合点往往在保护范围末端。故障点可设在保护范围末端。设置故障类型由被保护的故障对象（相间、接地）决定。设置故障类型由计算目的（最大、最小）电压、电流、分支系数等决定。值得注意的是，环网中的解环线路、相继动作、零序互感等问题。后备保护配置的意义和目的后备保护是主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。超高压线路按近后备原则，断路器拒动由失灵保护切除故障。主保护拒动由本线路后备保护切除故障，因此，对近后备保护提出两点基本要求：1硬件——主保护硬件损坏（包括通道故障）时，后备保护能保持正常工作；2软件——主保护原理上存在缺陷或灵敏度不足。两点中任何一点都是后备保护存在的理由。

逐级配合的定义