电力系统保护与控制 大学高校课程教学大纲

电力系统保护与控制

(ProtectionandControlofPowerSystem)

课程代码：05410101

学分：2

学时：32（其中：教学学时：28实验学时：4上机学时：（）课程实践学:（））

先修课程：电力工程基础、电力系统分析

适用专业：农业电气化

教材：《电力系统继电保护》，刘学军，机械工业出版社，2016年1月第1版第

3次印刷

开课学院：电气信息工程学院

一、课程性质与课程目标

（一）课程性质

《电力系统保护与控制》是农业电气化专业的一门理论性与实践性很强的专业课，它建立在电

路原理、电力工程基础、电力系统分析等先修课程知识的基础上。通过本课程的学习，使学生掌握

各类电力系统继电保护装置的基本原理、构成、接线方式及整定计算方法，为学生毕业后从事继电

保护相关工作打下理论及实践基础。本课程既培养学生分析问题、解决问题的能力，又能够使学生

具备一定的实践能力。能够根据不同的保护对象，提出合理、可行的保护方案，进行整定计算与分

析。本课程重视理论与实际的结合，通过实验及后续的电力系统综合课程设计来提高学生分析问题、

解决问题的能力。

（二）课程目标

《电力系统保护与控制》课程主要介绍电力系统继电保护的基本原理、基本构成，各种保护方案

的整定计算、灵敏度校验方法、实现电路及适用场合。重点介绍输电线路的电流电压保护、方向电

流保护、零序电流保护、距离保护、纵差保护、高频保护，以及电力变压器保护原理及配置等。课

程目标包括知识目标和能力目标，具体如下：

课程目标1：掌握构成继电保护装置的基本原理，包括掌握电流保护、方向电流保护、零序电

流保护、距离保护、纵联保护（纵差保护、高频保护、光纤通信保护）等。掌握电力变压器的保护

原理及基本配置。

课程目标2：了解与继电保护相关的技术标准、产业政策和行业规范。能针对个人或职业发展

的需求，自主深入学习变压器保护等相关内容，适应今后发展需要。

课程目标3：能够针对35kV、UOkV、220KV等不同电压等级的输电线路和电力变压器等电气

元件配置合理、可行的保护方案。具有对保护方案进行分析、判断和评价的能力。

课程目标4：能够进行三段式电流保护和三段式距离保护的整定计算，并进行灵敏度校验，能

设计原理图及展开图并画出时限特性图。

课程目标5：能够根据三段式电流保护、纵差保护方案构建实验系统，进行实验验证并进行分

析。

二、课程内容及教学要求

第一章绪论

（一）教学内容

1.电力系统的定义、故障类型等基本知识。

2.继电保护的基本任务、基本原理和基本组成，

3.继电保护的基本要求（“四性”）。

4.继电保护的习惯用语（正方向、反方向，误动、距动、越级跳闸；主保护、后备保护（近

后备、远后备保护）；灵敏系数；技术规程）。

5.继电保护的分类、发展简史及课程学习要求。

6.微机保护的初步知识（硬件构成框图）。

（二）教学要求

I.掌握本课程的性质、地位及保护对象。

2.掌握继电保护的定义、基本任务、基本原理及基本要求。

3.掌握继电保护装置的基本组成。

4.了解继电保护的分类和继电保护的发展史。

（三）重点与难点

1.重点

继电保护装置的工作原理类型；继电保护的“四性”，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

2.难点

速动性和灵敏性的本质区别；近后备保护和远后备保护的适用场合。

第二章电网的电流、电压保护

（一）教学内容

1.电流互感器、电压互感器和变换器。

2.电流保护用继电器。

3.无时限电流速断保护。

4.带时限电流速断保护。

5.定时限过电流保护。

6.展开图及三段式电流保护装置

7.*反时限过电流保护。

8.电流电压保护的评价和应用。

9.三段式电流保护整定计算举例。

（-）教学要求

I.了解电流互感器、电玉互感器的工作原理、特点及选用方法。掌握TA极性标注原则（“减

极性”）。

2.掌握电流保护的接线方式、特点及适应场合。

3.理解电流继电器的工作原理，掌握动作电流、返回电流、返回系数和继电特性的含义。

4.掌握系统最大（最小）运行方式、最大（最小）短路电流、保护装置的动作值和整定值的含义。

5.掌握三段式电流保护（即无时限电流速断保护、带时限电流速断保护和定时限过电流保护）

的工作原理，动作电流和动作时限的整定计算，灵敏度的校验方法，原理接线图及优缺点评价。

6.具有对输电线路进行,呆护方案配置的能力。

7.具有对三段式电流保护进行整定计算和灵敏度校验的能力。

8.能够根据三段式电流架护方案，构建实验系统，并进行实验验证，分析实验结果得出结论。

9.理解展开图的含义及表示方法。

（三）重点与难点

1.重点

三段式电流保护的整定计算及灵敏度的校验；保护范围与灵敏度的关系。

2.难点

分支系数的含义（助增和外汲）；灵敏度不满足时的解决措施。

第三章电网相间短路的方向电流保护

（一）教学内容

1.方向性问题的提出及解决方法。

2,功率方向继电器。

3.功率方向继电器的接线方式（90。接线）。

4.方向电流保护的整定计算。

（二）教学要求

1.理解方向性问题的提出及解决方法。

2.掌握功率方向继电器工作原理和动作方程，理解电压死区、灵敏角、潜动现象的基本概念，

掌握如何解决电压死区问题。

3.掌握功率方向继电器的90。接线方式。

4.能够对双侧电源线路进行保护方案的配置，并能够进行方向电流保护的整定计算，具有判别

方向元件装设与否的能力。

（三）重点与难点

1.重点

方向元件动作的判据以及电压死区的产生和如何消除电压死区；对于双侧电源线路，方向电流

保护动作时间的整定计算及那些保护可以不装方向元件的判断。

2滩点

方向元件如何区分正方向故障和反方向故障。

第四章电网的接地保护

（-）教学内容

I.中性点直接接地电网的零序电流保护及零序方向电流保护。

2.中性点非直接接地电网的接地保护。

<1）中心点不接地系统的接地保护

（2）中心点经消弧绕组接地系统的单相接地保护

3.电网接地保护的评价和应用。

（二）教学要求

1.掌握中性点直接接地电网接地故障时零序分量的特点。

2.掌握中性点非直接接地电网接地时零序分量的特点。

3.了解三段式零序电流保护的整定原则。

4.理解三段式零序电流保护的逻辑框图。

5.*了解零序功率方向元件的接线、动作判据及零序方向电流保护。

6.掌握完全补偿、欠补偿和过补偿的含义，具有根据不同电压等级的系统，配置不同的接地方

式及保护方式的能力。

7.掌握无选择性绝缘监视装置的组成、工作原理及适用场合。

8.具有接地保护方案配置的能力。

（三）重点与难点

1.重点

中性点直接接地系统和非直接接地电网接地时零序分量的特点。

2.难点

三段式零序电流保护的整定原则；无选择性绝缘监视装置的组成及工作过程。

第五章电网的距离保护

（一）教学内容

1.距离保护的工作原理、组成和分类。

2.阻抗元件的分类、构成、动作特性和接线图（全阻抗继电器、方向阻抗继电器、偏移特性阻

抗继电器和四边形特性的阻抗继电器）。

3.阻抗元件的接线方式。

4.方向阻抗继电器克服“电压死区”的方法。

5.距离保护的整定计算。

（二）教学要求

1.掌握距离保护的工作原理、组成及分类。

2.掌握全阻抗继电器、方向阻抗继电器的工作原理、动作方程及构成。了解偏移特性、四边形

特性阻抗继电器的特性。

3.掌握阻抗元件的0。接线方式，具有距离保护输入电压和电流的正确选择能力。

4.能够对方向阻抗继电器的优缺点进行综合评价，理解克服“电压死区”的方法。

5.具有对输电线路的距离保护进行整定计算的能力。

（二）重点与难点

1.重点

三种圆特性的阻抗继电器的特性、动作方程与构成。

2滩点

测量阻抗、负荷阻抗、短路阻抗、整定阻抗、线路阻抗的区别与联系。

第六章输电线路的差动保护和高频保护

（一）教学内容

1.纵联保护的定义、分类。

2.输电线路的导引线纵联差动保护。

3.平行线路的横联方向差动保护。

4.电网的高频保护。

5.高频闭锁方向保护和电流相差高频保护。

6.微波保护和光纤通信保护。

（二）教学要求

1.掌握纵联保护的工作原理和分类，掌握不同的通信通道（导引线、输电线路、微波通道、光

纤通道）构成的纵差保护、高频保护、微波保护、光纤通信保护工作原理及优缺点。理解纵差保护

的特点及整定计算方法。

2.掌握高频保护高频通道特点和组成，掌握主要加工设备的作用，能够进行高频保护的方案设

计。

3.理解高频闭锁方向保护和电流相差高频保护。

4.了解微波保护和光纤通讯保护。

5.了解横联差动保护。

（三）重点与难点

1.重点

纵差保护的工作原理、特点；高频通道加工设备。

2.难点

高频电流和高频信号的区别；闭锁信号、允许信号和跳闸信号的区别与联系。

第七章电力变压器的保护

（一）教学内容

1.电力变压器的故障类型、不正常运行状态及相应保护方式。

2.变压器的纵差保护。

3.变压器的电流速断保护。

4.电力变压器保护方案的配置”

（二）教学要求

1.理解变压器的故障类型及不正常运行状态。

2.掌握变压器的主要保护方式，能够针对不同容量、电压等级的变压器配置合理的保护方案。

3.掌握变压器纵差保护的工作原理、整定计算及特点。

4.掌握影响变压器纵差保护不平衡电流的因素，并提出减少不平衡电流的措施。

5.初步具有变压器保护方案配置的能力，能分析变压器保护用电流互感器配置图。

（三）重点与难点

1.重点

变压器纵差保护的工作原理。

2.难点

BCH-2型差动继电器的工作原理。

三、本课程开设的实验项目

编号实验项目名称学时类型要求

1线路的定时限过电流保护实验2设计性必做

2变压器差动保护实验（差动继甩器特性实验）2综合性必做

实验1：线路的定时限过电流保护实验

1.实验目的及要求

1）掌握定时限过电流保护的整定原则和方法；

2）明确定时限保护装置中信号继电器、中间继电器的应用与作用；

3）理解定时限过电流保护原理及线路：

4）学会自我设计线路保护原理图，并分析判断运行结果的正确性。

2.实验主要内容

1）自行设计出两级定时限过电流保护电路；

2）根据以上设计，连接实验电路，并检查是否接线有误；

3）整定计算KA1和KA2的动作电流；

4）整定KT1和KT2时间继电器的动作时间。

3.重难点

电路原理的设计以及两个继电器整定时间的计算。

实验2.变压器差动保护实验

1.实验目的及要求

1）了解BCD-2差动继电器结构及各线圈作用；

2）掌握继电器各线圈间极性检杳方法及继电器的动作安匝测定方法;

3）弄清变压器差动保护范围；

4）熟悉变压器差动保护接线方式；

5）掌握变压器差动保护原理。

2.实验主要内容

1）差动继电器安匝测定；

2）短路线圈匝数比的改变对动作安匝数的影响；

3）设计出模拟变压器差动保护的实验接线图，并连接线路；

4）计算有关参数整定数，模拟变压器内部绕组短路故阿，并观察动作情况。

3.重难点

1）连接实验电路时，要明确平衡线圈、差动线圈、短路线圈；

2）变压器纵差动的保护范围。

注：本课程为专业课，授课对象为大三学生，实验类型主要包括验证性和综合性实验，均需要

提交实验报告，实验报告主要包括实验目的、要求和内容，数据的分析以及思考题的回答。实验评

价内容和评分细则参见附录1。

四、学时分配及教学方法

教学形式及学时分配

章课堂课程主要教学方法

实验上机小计

教学实践

讲授、案例、演示、

第一章结论44

讨论

讲授、案例、自学、

第二章电网的电流、电压保护628

实验

第三章电网相间短路的方向讲授、讨论、对比、

44

电流保护自学

讲授、演示、讨论、

第四章电力系统的接地保护44

自学

第五章电网的距离保护44讲授、自学

第六章输电线路的纵联保护44讲授、自学

讲授、讨论、自学、

第八章电力变压器的保护224

实验

合计28432

注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格；

2.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例等教

学方法）等。

五、课程考核

I.课程考核方式包括期末考试、平时作业及阶段测试情况考核和实验情况考核。

考核形式考核要求考核权重备注

课后完成10〜15个习题，主要考核学生对每节课知识点

平时作业根据平时作业得

的复习、理解和掌握度，计算全部作业的平均成绩再按

及阶段测15%分取平均值或结

15%计入总成绩；可让学生查阅资料，了解本课程相关

试合平时测试情况

技术发展情况，自主学习并完成。

完成2个实验，主要训练学生应用所学知识构建实验系

实验15%评分细财见附录1

统，并进行实验的能力，最后按15%计入课程总成绩。

试卷题型包括填空题、选择题、判断题、简答题、分析期末考试采用闭

期末考试70%

题和“算题6大类，以卷面成绩的70%il入课程总成绩。卷笔试。

六、参考书目及学习资料

1.张保会，尹项根等编，《电力系统继电保护（第二版）》.中国电力出版社，2012o

2.贺家李主编，《电力系统继电保护原理（第四版）》，中国电力出版社，2010.

3.《电力系统继电保护实验指导书》，康梅编写，江苏大学印刷，2016o

七、大纲说明

1.主要采用多媒体教学手段，主要知识点板书与多媒体相结合，多种教学手段综合运用。

2.课后共需完成近15道习题作业，以评价学生对所学内容的理解和应用情况。建议利用网络

教学平台自学相关内容。

制定人：黄永红、许德志

审定人：孙宇新

批准人：高国琴