《继电保护及自动装置》课件（共七章）

第1章电力系统继电保护概述1.1电力系统继电保护的作用

教学要求:理解电力系统继电保护含义、任务；了解继电保护装置基本原理及组成；理解对继电保护的基本要求；熟悉继电器的图形符号文字表示方法以及型号的表示方法；理解主保护、后备保护、辅助保护、启动、动作等几个重要名词定义。继电保护装置:由测量继电器与逻辑继电器通过合理组合而成的装置。第1章电力系统继电保护概述继电保护：对测量继电器与逻辑继电器进行合理整定，使之完成特定功能。电力系统继电保护：应用在电力系统线路、元件上的保护。1、电力系统故障和异常运行

电力系统的发电机、变压器、母线、输电线路和用电设备通常处于正常运行状态，但也可能出现故障或异常运行状态。1.1电力系统继电保护的作用

在三相交流系统中，最常见、最危险的故障是各种形式的短路。

金属性短路：指直接连接（不考虑过渡电阻）的短路。

异常运行状态：指电力系统的正常工作遭到破坏，但未形成故障。与其他电气元件相比，输电线路是电力系统中最容易发生故障的一环；线路还可能发生复故障。1.1电力系统继电保护的作用短路故障的最大特点是：短路点的短路电流很大，电压降低。短路后果：1）电流的热效应和机械效应会直接损坏电气设备，电压下降影响用户的正常工作和产品质量。2）更严重的后果导致并列运行的稳定性、引起系统振荡，甚至系统瓦解。1.1电力系统继电保护的作用异常运行状态：最常见的是电气元件的电流超过其额定值，即过负荷状态。

功率缺额造成频率降低、发电机甩负荷引起过电压及系统振荡，也属于异常运行状态。事故：指整个系统或部分正常工作受到破坏，造成送电减少、停电或电能质量达到不允许地步，造成设备损坏或人身伤亡。1.1电力系统继电保护的作用2、继电保护的任务继电保护装置是能反映系统电气元件发生故障或异常状态，动作于跳闸或发出信号的一种自动装置。任务：1）当电力系统被保护对象发生故障时，能自动地、有选择地、快速地通过断路器将故障元件从电力系统中切除。2）当电力系统出现异常运行状态时，并根据运行维护条件，动作于发出信号、减负荷或跳闸。1.1电力系统继电保护的作用1、继电保护基本原理基本原理：利用被保护线路或设备故障前后某些变化的物理量为信息量，当信息量达到一定值时，起动逻辑环节，发出相应的命令。（1）利用基本电气参数量的区别

利用故障后电流、电压、线路测量阻抗、电压电流间相位、负序和零序分量的出现等变化，构成相应的保护。1.2继电保护基本原理和保护装置组成1）过电流保护：反应电流增大而动作的保护。

保护1和保护2都能反应(测量)到这个电流，保护2首先动作于断路器QF2跳闸。1.2继电保护基本原理和保护装置组成2）低电压保护：反映电压降低而动作的保护。

此时A、B母线上的电压将降低，保护1、2都能反应到电压降低，从选择性要求，保护2应首先动作。1.2继电保护基本原理和保护装置组成3）距离保护：是反应保护安装处到短路点之间的阻抗下降而动作的保护。B母线上电压为：1.2继电保护基本原理和保护装置组成保护2测量阻抗为：

其大小等于保护安装处到短路点间的阻抗，正比于短路点到保护2之间的距离。1.2继电保护基本原理和保护装置组成（2）利用比较两侧的电流相位

正常运行时，线路AB两侧的电流大小相等，相位差为。1.2继电保护基本原理和保护装置组成外部发生短路故障时:

显然外部短路时，结论与正常运行相同。保护区内部短路时：1.2继电保护基本原理和保护装置组成

从分析可知，若两侧电流相位相同，则判为内部故障；若两侧电流相位相反，则判为外部故障。1.2继电保护基本原理和保护装置组成

利用被保护线路两侧电流相位，可构成纵差保护、相差高频保护、方向保护等。（3）反应序分量或突变量是否出现特点：1）不对称短路时，将出现负序分量；2）接地短路时，将出现零序分量；3）发生短路时，正序分量将出现突变。

根据是否出现负序、零序分量构成序分量保护；根据正序突变量构成对称、不对称短路保护。1.2继电保护基本原理和保护装置组成（4）反应非电量保护

反映变压器内部故障产生的瓦斯气体，构成瓦斯保护；反应绕组温度升高而构成过负荷保护等。2、继电保护装置的组成1.2继电保护基本原理和保护装置组成（1）测量部分：测量被保护对象的有关物理量，与给定量进行比较，给出“是”或“非”信号。（2）逻辑部分：根据测量输出的大小、性质、输出逻辑状态，使保护按一定逻辑关系工作，然后确定跳闸或发信号。1.2继电保护基本原理和保护装置组成(3)执行部分:根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所承担的任务。1.3对继电保护的要求

每一电气元件一般都有装设：主保护、后备保护。必要时增加辅助保护。1.2继电保护基本原理和保护装置组成(3)执行部分:根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所承担的任务。1.3对继电保护的要求

每一电气元件一般都有装设：主保护、后备保护。必要时增加辅助保护。1.2继电保护基本原理和保护装置组成主保护：反应整个被保护对象的故障并以最短的时延有选择地切除故障的保护。后备保护：当主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。近后备：主保护或断路器拒动时，由本保护对象的另一套保护实现后备。1.3对继电保护的基本要求远后备：主保护或断路器拒动时，由相邻元件或线路的保护实现后备的。辅助保护：为补充主保护或后备保护的不足而增设的比较简单的保护。1、可靠性：在规定的保护区内发生故障时，它不应该拒动，区外发生故障时不误动。1.3对继电保护的基本要求2、选择性：保护装置动作时仅将故障对象从电力系统中切除，使停电范围限制在最小的范围内。1.3对继电保护的基本要求3、灵敏性：在保护区内发生故障时，保护装置反应故障能力。通常用灵敏度来衡量。反应过量的保护：1.3对继电保护的基本要求反应欠量的保护：

由于多数短路故障是非金属性短路，计算或测量参数有误差等，要求灵敏度要大于1。1.3对继电保护的基本要求4、速动性：应力求保护装置能迅速地切除故障。

保护的基本要求是互相联系而又互相矛盾的。保护随着电力系统的发展，在不断解决保护装置应用中出现的对基本要求之间的矛盾，使之在一定条件下达到辩证统一的过程中发展起来的。继电保护的基本要求是分析研究各种继电保护装置的基础，是贯穿本课程的一条基本线索。

1.3对继电保护的基本要求

继电器是各种继电保护装置的基本组成元件。一般来说，按预先整定的输入量动作，并具有电路控制功能的元件称为继电器。

继电特性：输入连续变化，输出跃变。1.4继电器

使继电器的正常位置时的功能产生变化，称为起动。

继电器完成所规定的任务，称为动作。

从动作状态回到初始位置，称为复归。失去动作状态下的功能，称为返回。常开触点：当继电器输入量未达到整定值时，断开的触点。常开触点也称动合触点。1.4继电器常闭触点：当继电器输入量未达到整定值时，闭合的触点称常闭触点也称动断触点。电力系统保护装置用的继电器，称保护继电器。分类：1）按输入物理量分：电量、非电量两类；2）按功能分：测量、逻辑继电器。1.4继电器型号：国产继电器按汉语拼音字母表示型号。第一字母表示继电器的工作原理，第二字（或第三）母代表用途。

第一个字母第二、三个字母D——电磁型

L——整流型

B——半导体型

J——极化型或晶体管型L——电流继电器Z——阻抗继电器Y——电压继电器X——信号继电器ZB——中间继电器1.4继电器继电器线圈和触点的表示方法常用继电器和保护装置1）电力系统一旦发生故障，将对正常供电、人身安全和设备造成危害。要求发生短路，应将故障部分切除。发生异常运行状态动作于信号，以便分析处理。2）利用电气参数变化可构成过电流、低电压、距离保护；3）利用相位变化可构成方向、差动保护等；4）利用负序、零序分量构成序分量保护；小结5）根据正序突变量可构成突变量保护；继电保护的基本要求是衡量保护装置性能的重要指标，是评价各种原理保护的主要依据。保护的基本要求是分析研究各种保护的基础，是贯穿本课程的一条基本线索。小结第2章继电保护基本元件普通电流互感器：一次绕组的匝数较少，串联于电路中，二次绕组的匝数较多。

变比为一次、二次绕组磁势相等，即

实际运行中二次侧负荷阻抗小，接近于短路状态。

1、电流互感器原理2.1电流互感器穿芯式电流互感器其变比根据一次绕组穿过互感器铁心中的匝数确定，穿芯匝数越多，变比越小；反之，穿芯匝数越少，变比越大。二次电流为2.1电流互感器2、电流互感器极性L1和K1为同极性端

注意事项：电流互感器极性端的标注与变压器不同。2.1电流互感器极性端标注法。2.1电流互感器3、电流互感器的10%误差曲线磁势平衡方程

由于励磁电流的存在，电流互感器的一次折算后的电流和二次电流大小不相等，相位不相同，说明电流转换中将出现数值和相位误差。

变比误差2.1电流互感器保护用的电流互感器都要按10%误差曲线校验，防止保护装置在被保护对象发生故障时拒动，保证电力系统稳定、可靠的运行，提高继电保护的正确动作。2.1电流互感器

为了控制误差在一定的范围，对一次电流倍数及二次侧的负载阻抗有一定的限制。

误差曲线是指一次电流倍数与最大允许负载阻抗的关系曲线，称为10%误差曲线。

允许变比误差为10％，角度误差为7°。2.1电流互感器允许的二次负荷阻抗

一次电流倍数

二次负荷阻抗较大则允许的一次电流倍数就较小。如果二次负荷阻抗较小，则允许的一次电流倍数就较大。2.1电流互感器当不满足10%误差要求时，采取的措施：1）改用伏安特性较高的电流互感器二次绕组，提高带负荷的能力；2）提高变比或采用额定电流小的电流互感器；以减小一次电流倍数；3）串联相同级别电流互感器二次绕组；2.1电流互感器5）将电流互感器的不完全星形接线方式改为完全星形接线方式；差电流接线改为不完全星形接线方式；6）改变二次负荷元件的接线方式，将部分负荷移至互感器备用绕组，以减小计算负荷。4）增大二次电缆截面或采用消耗功率小的继电器；2.1电流互感器作用：1)变换电量：将电流或电压转换为弱电压。2）隔离电路：将保护逻辑部分与电气设备的二次隔离。

3)用于定值调整：改变绕组匝数以实现定值整定或扩大定值范围。4)用于电量的综合处理：将多个电量综合成单一电电，简化保护。2.2测量变换器2、分类电压变换器电流变换器电抗变换器2.2测量变换器3、工作特性（1）电压变换器

铁心工作在磁化曲线的直线部分，电压变换器二次侧电压与一次侧电压的关系可近似表示为要求：为减小误差要求励磁电流要小、连接负载要大、漏抗要小，铁芯工作在线性部分。2.2测量变换器（2）电流变换器

将一次侧电流变换为一个与之成正比的二次侧电压。输出电压：

当铁心不饱和时，输出电压波形基本保持一次侧电流的波形。2.2测量变换器（3）电抗变换器

电抗变换器将输入电流直接转换成与电流成正比电压的一种电量变换装置。输出电压：调相电阻，用于改变输入电流与输出电压之间的相角差。2.2测量变换器

开路结论：电压超前电流约2.2测量变换器为了满足被保护线路不同阻抗角要求，需要通过调整输入电流与输出电压间的相位。措施：在接入调相电阻来实现。转移阻抗，复常数。2.2测量变换器调相电阻接入时结论：适当选择调相电阻，即可调节相位。2.1电流互感器电抗变换器特点：1）电抗变换器具有电感性质，有放大高次谐波的作用。2）有较强抑制非周期分量的作用。3）铁芯的线性范围比电流变换器宽。要求：输出电压与输入电流间呈线性关系，即转移阻抗为常数。2.2测量变换器教学要求:掌握零序分量滤过器、负序分量滤过器工作原理以及分析方法。2.3对称分量滤过器2.3.1概述

电力系统发生不对称短路，故障参数出现负序分量，接地故障出现零序分量，正常运行负、零序分量基本为零。序分量作用：1）利用电流、电压的不对称，判断故障的位置和类型；2）利用反映负序、零序分量可构成不对称短路保护。2.3对称分量滤过器序分量保护优点：能避开负荷电流，可提高保护灵敏度；不反映系统振荡；能判断故障位置类型；简化保护构成。

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，称为零序分量滤过器；只输出负序分量时，称为负序分量滤过器；只输出正序分量时，称为正序分量滤过器。2.3.2零序分量滤过器2.3对称分量滤过器1、零序分量滤过器（1）零序电流滤过器

根据不对称分量的理论，正序、负序三相仍然对称，其三相相量和等于零。因此：2.3对称分量滤过器

三相并联的输出电流为：2.3对称分量滤过器正常运行时：出现不平衡电流原因：互感器励磁电流不对称。

在保护区外发生短路故障时，因短路电流较大，互感器铁芯饱和，不平衡电流要比正常运行时大的多。2.3对称分量滤过器

(2)零序电压滤过器由于三相电压不完全对称，即使不发生接地故障，也有不平衡电压输出。2.3对称分量滤过器

2.3.4负序电压滤过器滤过器参数关系:

由于相间电压中不存在零序分量，相当于零序分量已被滤掉。因此，负序电压滤过器无一例外地加入相间电压。2.3对称分量滤过器即2.3对称分量滤过器输出为2.3对称分量滤过器

由于元件参数不准确,阻抗值随温度及频率的影响,加入正序电压时有不平衡电压输出,使用时应注意。

如果将负序电压滤过器任意两个输入端互换连接，则滤过器就会成为正序电压滤过器。2.3对称分量滤过器2.3.5负序电流滤过器电流变换器的一次绕组匝数关系为：

其目的是消除零序电流的影响。输出电压为：2.3对称分量滤过器电抗变换器一次两个绕组匝数相等，加入两相电流差。其二次输出为：

加入两相电流差的目的也是为了消除零序分量的影响。2.3对称分量滤过器负序电流滤过器的输出为：2.3对称分量滤过器如果，则无输出。加入正序分量时：2.3对称分量滤过器加入负序分量时：输出为2.3对称分量滤过器2.3对称分量滤过器二次极性相反

以上的分析中，没有考虑变换器的角度误差，若计及误差存在，正常运行时有一不平衡分量输出。

通常可采取在电流变换器电阻旁并联一个电容，可保证电流变换器输出与电抗变换器输出同相位。且二次电压超前电流角度小于。2.3对称分量滤过器小结：1)采用序分量滤过器的目的，可以提高保护的灵敏度；2)为获得零序分量，只要将三相电流互感器同极性并联，电压顺极性串联；3)为了消除零序分量影响，加入负序电压滤过器的电压应为线电压；4)必须合理选择参数，才能满足负序分量滤过器的要求；2.3对称分量滤过器5）如果参数失调，可构成复合滤过器；6)若将负序滤过器的相序对换，则成为正序滤过器，即正序、负序滤过器的内部结构相同，只是相序不同而已；7）为了消除零序分量的影响，负序电流滤过器采用零序电流补偿法与加入两相电流差方法。2.3对称分量滤过器2.4电磁型继电器电磁型继电器结构：2.4电磁型继电器1、电磁型电流继电器线圈通过电流时，产生电磁力，力矩表示为当转矩大于反作用力矩和摩擦力矩时，常闭触点闭合。2.4电磁型继电器摩擦力矩反作用力矩2.4电磁型继电器2.4电磁型继电器2.4电磁型继电器使继电器动作的最小电流，称为继电器的动作电流。使继电器由动作状态返回到起始位置的最大电流，称为继电器的返回电流。2.4电磁型继电器1、改变弹簧反作用力2、改变绕组联接方式3、改变舌片初始位置返回系数：2.4电磁型继电器输入电流不变：串联磁势为并联接磁势为动作电流并联是串联的2倍。串联并联2.4电磁型继电器2.4电磁型继电器2、电磁型电压继电器过电压继电器动作电压、返回电返回系数与过电流基本相同。低电压继电器动作电压：使继电器动作的最高电压。低电压继电器返回电压：使继电器动作的最小电压。2.4电磁型继电器2、电磁型电压继电器串联磁势为并联磁势为结论：串联是并联的2倍。2.4电磁型继电器3、信号继电器作用：保护装置动作的信号指示，接通声光信号回路。特点：动作后触点自保持，应手动复归。2.4电磁型继电器4、中间继电器特点：触点容量大，触点数量多，可直接接通跳闸回路。可实现小延时。2.4电磁型继电器2.4电磁型继电器2.4电磁型继电器检验分类:新安装验收检验；定期检验；补充检验。1）新安装验收检验；要求对继电器进行全面检查试验，以保证继电器投入运行后的性能和质量满足要求。

2）定期检验：分为定期全部检验、定期部分检验以及作用于断路器的整组跳合闸试验。5、电流继电器检验2.4电磁型继电器3）补充检验：主要是指由于装置改造、一次设备检修或更换、运行中发现异常现象情况以及在事故以后所进行的检验。

试验接线：接线的基本构成原则应尽量模拟实际运行情况，使得试验时加入继电器的电气量与继电器的实际工作情况相符合。2.4电磁型继电器

过电流继电器应采用突然加入电流，模拟故障发生时电流突然上升的方法。测量误差：真值：在测量中，被测量所具有的真实大小称为该量的真值。测量误差：测量结果对被测量的真值的偏差称为测量误差。2.4电磁型继电器测量误差通常分为：绝对误差和相对误差。

绝对误差是指被测得值与真值之间的差值。相对误差：绝对误差：（整定值）平均误差：在相同规定条件下，对同一继电器所进行的规定测量中，每次测量所得误差值(绝对误差、相对误差)的代数和的平均值。2.4电磁型继电器动作值变差：n次试验中动作值的最大值与最小值之差称为变差，其表示法有绝对变差和相对变差。绝对变差：相对变差：2.4电磁型继电器动作值的离散度：n次试验中与平均值之差最大的动作值减去n次动作值的平均值，再与n次动作值的平均值之比称为动作值的离散度。

6、一般性检验项目和要求2.4电磁型继电器（1）内部和机械部分检查（2）绝缘检验（3）继电器触点工作可靠性检验：带上实际负荷对继电器的触点进行检查。（4）动作电流和返回电流的检验检验方法步骤：2.4电磁型继电器

1)将继电器的线圈串联，将调整杆放在某一个整定值上，调压器处在输出电压最小位置（电阻最大位置）。2.4电磁型继电器

2)合上刀闸ＱＫ，然后调节输出电压，慢慢地增加电流直至继电器动作，停止调节。记下电流数值，即动作电流，再重复二次，求它的平均值。2.4电磁型继电器3)继电器动作后，均匀地减小输出电流，直至继电器的触点刚刚分开，此时电流为返回电流，重复二次将其值填入表内，求它的平均值。根据动作电流和返回电流算出返回系数。2.4电磁型继电器

动作值与返回值的测量应重复三次，每次测量值与整定值误差不超过±3％。

过电流继电器的返回系数应不小于0.85。当大于0.9时，应注意触点压力。2.4电流继电器检验

6）返回系数的调整改变舌片的起始角与终止角、适当调整触点压力。7）动作值的调整

继电器在最大刻度值附近时调整舌片的起始位置、继电器在最小刻度值附近时调整弹簧。4)将调整杆放在其它标度重复上述试验。

5)将继电器线圈采用并联接法，按上述步骤试验。重点1）电流互感器极性2）电流互感器10%误差校验3）变换器作用4）电流继电器原理及定值调整5）中间、信号继电器作用6）电流继电器检验方法及要求2.5微机保护硬件微机保护主要部分是微型计算机,须配备自电力系统向计算机输入有关信息的输入接口和计算机向电力系统输出控制信息的接口。

还需输入相关计算和操作程序、输出记录的信息，供运行人员分析事故。2.5.1硬件组成2.5微机保护硬件2.5微机保护硬件1、数据采集系统

数据采集系统：电压形成、模拟滤波、采样保持、多路转换、模-数转换等功能块。

其作用：将所检测的模拟量准确地转换为微机所需数字量。2、微机主系统2.5微机保护硬件

微机主系统（）：微处理器、只读存储器、随机存储器、定时器、并行及串行接口等。3、开关量输入/输出

由并行口适配器、光隔器件及触点中间继电器等组成。

主要实现：各种保护的出口跳闸、信号报警、外部触点输入及人机对话、通信等功能。2.5微机保护硬件2.5.2数据采集系统1、电压形成回路

微机保护模拟量的设置以满足保护功能为基本准则，输入量与计算方法结合后，能够反映被保护对象的所有故障特征。以高压输电线路距离保护为例：2.5微机保护硬件

模拟量一般设置为：三相相电流、零序电流、三相相电压和线路侧相电压。

微机保护从被保护对象的电流、电压互感器或其他变换器上取得信息，但互感器二次值对微机保护电路不适用，通常将输入量变换为±5伏或±10伏范围内的电压信号。因此采用中间变换器实现。2.5微机保护硬件2、采样保持电路和低通滤波器采样基本原理：在极短时间内测量输入量在该时刻瞬时值，并在模-数转换期间保持不变。要求：电子模拟开关AS的闭合时间应满足有足够的充电或放电时间，即采样时间。2.5微机保护硬件对采样保持电路的要求：

采样宽度短、保持时间长、模拟开关的动作延时、闭合电阻和开断时的漏电流要小。2.5微机保护硬件2.5微机保护硬件采样频率的选择：采样间隔的倒数称为采样频率。2.5微机保护硬件要求：采样频率必须大于2倍最大频率，即采样定理。

因短路瞬间电流、电压中含有高频率信号，为了防止混叠误差，要求采样频率很高，势必增加对硬件的要求。目前大多数微机保护原理是反映工频量的，可以在采样之前将最高信号波频率分量限制在一定频带内。一般在采样前用一个低通滤波器（ALF）将高频分量滤掉。2.5微机保护硬件3、多路转换开关

多路转换开关又称多路转换器，它是将多个采样保持后信号逐一与模数转换器芯片接通的控制电路。常被测量或被控制量往往可能是几路或几十路。例如，阻抗、功率方向等都要求对各个模拟量同时采样，以准确的获得各个量之间的相位关系，以进行保护计算。2.5微机保护硬件

在微机保护中，各个通道模拟电压是在同瞬间采样并保持记忆，在保持期间各路被采样的模拟量电压依次被取出进行模-数转换，但微机所得到的仍认为是同一时刻的信息。4、模数转换器原理：电力系统中电流、电压为模拟量，微机只能对数字量进行运算，必须用模-数转换器将连续的模拟量转换为离散的数字量。2.5微机保护硬件

模-数转换器被视为编码电路。它将输入模拟量相对于模拟参考量经编码电路转换成数字量输出。输入与输出关系：

对于单极性模拟量，小数点在最高位前，既要求输入必须小于参考量。2.5微机保护硬件也可写成：

微机保护用的模数转换器绝大多数都是应用逐次逼近法实现的。2.5微机保护硬件原理：逐次逼近法是指数码设定方式是从最高位到低位逐次设定每位的数码是“1”或“0”，并逐位将所设定的数码转换为基准电压与待转换的电压相比较，从而确定各位数码应该是“1”还是“0”。2.5微机保护硬件2.5.3微机主系统主系统包括：中央处理器、只读存储器、电擦除可编程只读存储器、随机存取储器、定时器等。1）中央处理器：用于实现微机保护整体控制及保护各种功能运算。2）只读存储器：用于存储各种编写好的程序，如监控程序、保护功能等。2.5微机保护硬件3）电擦除可编程只读存储器：用于存储保护定值等信息数据，保护定值的设定或修改可通过面板键盘实现。4）随机存储器：用于采样数据及运算过程中数据的暂存。5）定时器：用于计数、产生采样脉冲和实时钟等。2.5微机保护硬件

微机主系统还配有小键盘、液晶显示器和打印机等常用设备用于人机对话。4、开关量输入/输出电路（1）开关量输出电路2.5微机保护硬件

微机保护装置中设开关量输出(DO，简称“开出”)电路，用于驱动各种继电器。如跳闸出口继电器、重合闸出口继电器、装置故障告警继电器等。开关量输出电路主要包括保护的跳闸出口、本地和中央信号及通信接口、打印机接口，一般都采用并行接口的输出口来控制有触点继电器的方法，但为提高抗干扰能力，经一级光电隔离。2.5微机保护硬件分类：一类是开出电源受告警，启动继电器的触点闭锁开出量；另一类是开出电源不受闭锁的开出量。

AXJ告警继电器触点；QDJ起动继电器触点。2.5微机保护硬件正常运行时，软件通过并行口发出闭锁开出电路的命令(即PB⋅7=1、PB⋅6=0、PB⋅5=0)，从而光电隔离不导通，出口继电器均不动作。2.5微机保护硬件

发生故障后，起动继电器动作QDJ的触点闭合。经微机保护程序计算，如故障位于保护区内，则发出跳闸命令(即PB⋅7=0、PB⋅6=1)，光电隔离导通，三极管导通，24V电源经告警继电器的常闭触点、三极管、隔离二极管使出口继电器CKJ1动作。软件检查断路器跳闸成功后应收回跳闸命令。2.5微机保护硬件

保护装置正常运行时，软件每隔一段时间对开出量电路进行一次检查。方法是：通过并行口发出动作命令(即PB⋅7=0、PB⋅6=1)，然后从并行口的输入线读取状态，当该位为低电平时，说明开出电路正确，否则说明开出电路有断路情况，报告开出电路故障。2.5微机保护硬件

如检查正确，则再发出闭锁命令(即PB⋅7=1、PB⋅6=0)，然后从并行口的输入线读取状态，当该位为高电平时，说明开出电路正确，否则说明开出电路有短路情况，报告开出电路故障。2.5微机保护硬件2、开关量输入电路

保护装置中一般设置几路开关量输入电路。开关量输入(DI，简称“开入”)主要用于识别运行方式、运行条件等，以便控制程序的流程。

开关量输入电路主要是将外部一些开关触点引入微机保护的电路，通常外部触点不能直接引入微机保护装置，必须经过光电隔离芯片引入。开关量输入电路包括断路器和隔离开关的辅助触点或跳合闸位置继电器触点输入，外部装置闭锁重合闸触点输入，轻瓦斯和重瓦斯继电器触点输入，及装置上连接片位置输入等回路。2.5微机保护硬件开关量触点分类：1）安装在装置面板上的触点。这类触点指键盘触点及切换装置工作方式用的转换开关等。2)从装置外部经端子排引入装置的触点。由运行人员不打开装置外盖而在运行中切换的各种压板、转换开关以及其他保护装置和操作继电器的触点等。2.5微机保护硬件图a的原理：当外部触点接通时，光电隔离导通，其集电极输出低电位；当外部触点断开，光电隔离不导通，其集电极输出高电位，读并行口该位的状态，即可知道外部触点的状态。2.5微机保护硬件图b的原理：当外部触点接通时，光电隔离导通，其发射极输出高电位；当外部触点断开，光电隔离不导通，其发射极输出低电位，读并行口该位的状态，也可知道外部触点的状态。2.5微机保护硬件2.6微机软件系统配置微机保护软件分为监控程序和运行程序两部分。监控程序：对人机接口键盘命令处理程序及插件调试、整定设置、显示等配置的程序。运行程序：指保护装置在运行状态下所需执行的程序。

运行程序软件一般三个部分:2.6微机软件系统配置1）主程序:包括初始化，全面自检、开放及等待中断等；2）中断服务程序:通常有采样中断、串行口中断等。

采样中断包括数据采集与处理、保护起动判定等，串行口中断完成保护CPU与保护管理CPU之间的数据传送。

2.6微机软件配置3）故障处理程序:在保护起动后才投入，用以进行保护特性计算、判定故障性质等。2.6微机软件系统配置2.6微机软件系统配置1、主程序给保护装置上电或按复归按钮后，进行必要的初始化（初始化一）。如堆栈寄存器赋值、控制口的初始化、查询面板上开关的位置（如在调试位置进入监控程序，否则进入运行状态）。CPU开始运行状态所需的各种准备工作（初始化二）。2.6微机软件配置首先往并行控制口写数，让所有继电器处于正常位置；2.6微机软件配置然后询问面板上定值切换开关的位置，按照定值套号从EEPROM中取出定值，放至规定的定值区。准备好定值后，将对装置各部分进行全面自检，在确认一切良好后才允许数据采集系统开始工作。2.6微机软件配置完成采样系统初始化后，开放采样定时器中断和串行口中断，等待中断发生后转入中断服务程序。全面自检包括有：随机存储器读写检查，质读存储器程序和定值求和检查，开出量回路检查等。2.6微机软件配置若中断时刻未到，就进入循环状态。它不断进行循环通用自检及专用自检项目。2.6微机软件配置2.6微机软件系统配置通用自检包括有：定值选择拨轮的监视和开入量的监视等。2.6微机软件系统配置专用自检依不同的被保护元件或不同保护原理而设置。

2、采样中断服务程序包括：1）数据采样及存贮；2）电流差突变量启动元件；3）电压、电流求和自检。

2.6微机软件系统配置2.6微机软件系统配置

进入中断服务程序后，先关闭其他中断，在中断返回前则应开中断。2.6微机软件配置求和中断故障中断电压、电流求和自检目的是检查是否断线。

延时60ms后一直满足，则置起动标志QDB=1，程序中断返回时转至故障处理程序。3、故障处理程序2.6微机软件系统配置

进入故障处理程序先查电压、电流求和自检标志，以确定采样中断是求和自检不通过，还是相电流差突变量启动元件动作而进入故障处理程序。若求和自检不通过，需进一步判定自检不通过原因。

一次系统故障所致，那么此时应满足2.6微机软件系统配置(零序滤过器)当表明电压或电流采集通道故障，闭锁保护并报警。2.6微机软件系统配置（自产）2.6微机软件系统配置2.6微机软件系统配置4、算法分类2.6微机软件系统配置保护算法的实质是实现某种保护功能的数学模型。按该数学模型编制微机应用程序，对输入的实时离散数字信号量进行数学运算，从而获得保护动作的判据。简单地说保护的算法是从采样值中得到反应系统状态的特征量的方法。算法的输出是继电保护动作的依据。

（1）分类：正弦量函数算法、微分方程算法、按实际波形的复杂数学模型算法及继电器动作方程直接算法。2.6微机软件系统配置分析算法评价方法：精度和速度。精度：则往往要利用更多的采样点和更多的计算量。速度：算法的数据窗长度（或称采样点数）、算法运算工作量。（2）正弦函数模型的算法2.6微机软件系统配置假设：被采样的电压、电流信号都是纯正弦特性，即不含有非周期分量，又不含有高频分量。以电流为例：因故障后电流、电压都含有各种暂态分量，而且数据采集系统还会引入各种误差，所以这一类算法要获得精确的结果，必须和数字滤波器配合使用。2.6微机软件系统配置假设方程式是数字滤波器的输出,而不是模数转换器提供的输出。1）两点采样值算法采样值算法是利用采样值的乘积来计算电流、电压、阻抗的幅值和相角等电气参数的方法，此方法是利用2~3个采样值推算出整个曲线情况，所以属于曲线拟合法。其特点是计算的判定时间较短。2.6微机软件系统配置上两式平方后相加，得2.6微机软件系统配置设和分别相隔的采样时刻和的采样值同理：2.6微机软件系统配置复阻抗的模量和幅角为：2.6微机软件系统配置电流和电压复数形式：2.6微机软件系统配置2）导数算法2.6微机软件系统配置用差分方程近似求导方法：导数算法采样差分近似求导2.6微机软件系统配置导数算法需要的数据窗较短，仅一个采样间隔。结论：瞬时值用平均值计算存在误差。2.6微机软件系统配置3）解微分方程算法特点：仅用计算阻抗。以距离保护为例，忽略线路分布电容时，方程为2.6微机软件系统配置两个不同时刻和分别测量联立求解得用近似算法有2.6微机软件系统配置电流、电压平均值2.6微机软件系统配置实例（1)设输入相电压、相电流分别为已知取每周期采样次数写出一个基频周期的采样值。2.6微机软件系统配置解：因为，所以每隔采样一次。以电压为例：2.6微机软件系统配置第一个采样点为第二个采样点为依次类推得到其他点的采样值为2.6微机软件配置2.6微机软件系统配置实例：（2）采用两点乘积算法，利用上例得到采样序列，计算电压有效值、电流有效值、电阻及电抗。解：两点乘积法假设输入量为正弦量，两点乘积法取相隔的采样值进行计算。当时，采样周期所对应电气角度为两点乘积法取相隔3个的采样值进行计算。2.6微机软件配置采样时刻发生变化，相位也发生变化，但有效值不变；计算阻抗时电压量和电流量采用同时刻的采样值。1）取计算：2.6微机软件系统配置2.6微机软件系统配置2）取计算：2.6微机软件配置2.6微机软件系统配置重点1、主程序初始化、自检作用2、中断服务作用3、故障处理需进行故障性质判定4、正弦量算法作业：练习2-3、2-5第3章输电线路的电流电压保护教学要求：掌握三段式电流保护的原理、整定计算方法、特点及原理图。线路故障特征：电流突然增大、电压降低。利用电流突然增大，可构成电流保护；利用电流、电压变化，可构成低压过电流保护。3.1.1无时限电流速断保护3.1单侧电源输电线路相间短路的电流电压保护无时限(或瞬时)电流速断保护，它是反映电流升高，不带时限动作的一种保护，也称Ⅰ段保护。图形符号＞1、工作原理和整定计算相间短路电流与故障点间关系为：3.1.1无时限电流速断保护三相短路：两相短路：设系统正、负序电抗相等。当系统运行方式一定时，和是常数，流过保护安装处短路电流是保护安装处至故障点距离的函数。3.1.1无时限电流速断保护

系统运行方式及故障类型变化时，短路电流的大小也会发生变化。在保护整定计算中，一般考虑两种极端的运行方式，即最大运行方式和最小运行方式。3.1.1无时限电流速断保护为满足选择性：保护动作电流按保护区末端短路条件整定原因：被保护线路末端与相邻线路出口处短路电流几乎相等；保护1无法正确区分。按上式确定定值后，保证了在相邻线路上发生短路故障保护1不会误动作。

3.1.1无时限电流速断保护

确定最大短路电流必须考虑因素：1）系统运行方式；2）短路点位置；3）短路类型；4）电网接线方式；3.1.1无时限电流速断保护

保护区分析3.1.1无时限电流速断保护

保护规程规定，电流速断保护的灵敏度用保护范围来衡量，当最大保护范围达50%，最小保护范围不应小于线路全长的15%~20%时，才能装设无时限电流速断保护。最大保护区确定：3.1.1无时限电流速断保护最小保护区确定：说明：当不需求实际保护长度时，可直接求50%处三相短路及15%处两相短路时，若保护安装处测量到短路电流大于整定值，无时限速断保护可装设。3.1.1无时限电流速断保护2、线路-变压器组无时限电流速断保护当采用线路─变压器组的接线时，保护的保护范围可延伸到相邻变压器一部分，使全线都能瞬时切除故障。保护动作电流配合系数灵敏度3.1.1无时限电流速断保护原理接线：3.1.1无时限电流速断保护3.1.2限时电流速断保护1、限时电流速断保护原理和整定计算要求：应能保护线路全长。

被保护线路末端短路有灵敏度，必然保护区要延伸到相邻线路、或相邻元件的一部分。

为满足选择性要求，保护动作带有一定的时限。图形符号＞3.1.2限时电流速断保护为满足选择性、快速性，动作电流必须大于相邻无时限电流线路速断保护。3.1.2限时电流速断保护保护动作电流为：1）与相邻线路配合2）与相邻变压器配合可靠系数取；配合系数取3.1.2限时电流速断保护为满足选择性要求，保护动作时间必须与相邻线路、元件配合，即

时限级差，一般取范围内，微机保护可取小值。3.1.2限时电流速断保护动作时间配合：3.1.2限时电流速断保护取大值为保护1动作时间。灵敏度：≥3.1.2限时电流速断保护

当灵敏度不满足要求时,可与相邻线路的限时电流速断保护配合。原理接线：3.1.2限时电流速断保护小结：（1）无时限电流速断保护只能保护线路的一部分，动作的选择性依靠动作值来保证。对于线路变压器组，可使全线处于速动保护范围之内。（2）无时限电流速断保护的灵敏度以保护区的长度来确定。（3）限时电流速断保护作为线路的主保护，要求应能保护被保护线路全长。为了缩短保护的动作时间，动作值与相邻线路、元件速断保护配合。3.1.2限时电流速断保护（4）限时电流速断保护的选择性是依靠动作值、动作时间来保证。（5）当灵敏度不满足要求时，可与相邻线路限时电流速断保护配合。3.1.2限时电流速断保护3.1.3定时限过电流保护1、定时限过电流保护工作原理要求：应能保护被保护线路的全长，也能保护相邻线路全长及相邻元件的全部。即应能起到近后备与远后备保护的作用。作用：一般作为主保护的后备保护。3.1.3定时限过电流保护K点短路时，一般短路电流大于保护装置1、2、3的动作电流，保护1、2、3将起动。按选择性要求，保护3动作断开QF3后，保护1、保护2应立即返回。

为满足选择性的要求，必须依靠各保护装置具有不同的动作时限来保证。3.1.3定时限过电流保护即保护动作时间应满足：

从上式可见，保护装置动作时间是从用户到电源逐级增加，越靠近电源，保护动作时间越长。3.1.3定时限过电流保护特点：形状象一个阶梯，故称为梯形时限特性。

因保护动作时限固定，与短路电流大小无关，称定时限过电流保护。3.1.3定时限过电流保护2、定时限过电流保护的整定计算原则：1）正常运行被保护线路流过最大负荷电流时，保护不动作2）相邻线路短路故障切除后，保护应可靠返回自起动电流，3.1.3定时限过电流保护

根据可靠返回条件，过电流保护动作值为其中：可靠系数取自起动系数取返回系数取3.1.3定时限过电流保护3、灵敏度校验

是系统在最小运行方式下，保护区末端短路保护处测量到最小短路电流。

要求：作为近后备保护时，；远后备。≥≥5.1~3.13.1.3定时限过电流保护

确定应计及：1）系统应取最小运行方式；2）短路点位置取保护区末端；3）短路类型取两相短路；4）选择保护测量到最小短路电流的开环或闭环运行方式。3.1.3定时限过电流保护4、保护动作时间

按阶梯原则整定，即从用户到电源的各保护的动作时间逐级增加一个时限级差。其表达式为3.1.3定时限过电流保护

为了能反映各种类型的相间短路故障，应合理选择保护的接线方式。

电流保护接线是指电流继电器线圈（或变换器）与电流互感器二次绕组之间的连接方式。常用接线：1）三相完全星形接线；2）不完全星形接线。3.1.4电流保护接线

1、三相完全星形接线特点:三相电流互感器二次绕组与三个电流继电器分别按相连接，三个继电器触点并联。3.1.4电流保护接线2、不完全星形接线特点:只有两相装设电流互感器，按相连接继电器。应用范围：中性点不接地系统。要求：所有线路的电流互感器必须安装在同名相上。3.1.4电流保护接线3、两种接线方式比较1）仅切除一回路；3.1.4电流保护接线2）切除两回路；3.1.4电流保护接线3）越级跳闸，属误动。3.1.4电流保护接线结论：在两回路上不同地点、不同相别发生两点接地短路时，若保护具有相同的动作时间，采用两相式接线有2/3的机会只切除一条回路，这是两相式接线的优点。缺点：在串联线路上发生两点接地短路，有1/3机会切除两回线路。3.1.4电流保护接线4、两相三继电器接线特点：中性上的电流继电器测量到B相电流。3.1.4电流保护接线定时限过电流保护作为变压器远后备保护采用不完全星形接线，远后备保护的灵敏度将受到影响。

接线的变压器，在电力系统中应用比较广泛。采用此接线的目的：为了提高变压器后发生两相短路的灵敏度。为分析方便，假设变压器的线电压比，

3.1.4电流保护接线由图解法知，低压侧两相短路，高压侧三相都有短路电流，但大小不相等，最大相是最小相的二倍。低压侧两相短路，高压侧相电流最大。1、图解法3.1.4电流保护接线2、相量法3.1.4电流保护接线结论：采用两相三继电器接线，可测量到三相短路电流，所以灵敏度得到提高，广泛应用于Yd接线变压器的远后备保护。电流保护接线应用条件：1）中性点直接接地系统应采用三相三继电器接线；2）中性点不接地系统只能采用两相式接线；3）作为Yd变压器远后备保护，采用两相三继接线。3.1.4电流保护接线3.2双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护教学要求：通过学习要求掌握方向过电流保护的基本工作原理；功率方向继电器工作原理及动作区。消除出口三相短路死区的方法。双侧电源供电目的：是为了提高输电线路供电可靠性。1、方向性问题的提出3.2方向电流保护当K1点短路,保护1、2动作，断开QF1和QF2，接在A、B、C、D母线上的用户，仍然由A侧电源和D侧电源分别供电，提高了对用户供电可靠性。3.2方向电流保护

阶段式电流保护用于双侧电源的网络中，不能完全满足选择性要求。3.2方向电流保护

以无时限电流速断保护1为例，保护的动作电流为：为满足选择性要求，定值应取大值，若背侧短路电流大于正向，保护1正向保护灵敏度降低。3.2方向电流保护对过电流保护，当在K1点短路时，要求＜当K2点短路时，要求＞显然，双侧电源不同地点故障时，动作时间的要求是相互矛盾。3.2方向电流保护对过电流保护，当在K1点短路时，要求＜当K2点短路时，要求＞显然单电源环形网络利用动作时间是无法满足选择性要求的。3.2方向电流保护结论：短路功率方向从母线指向线路时，保护动作才具有选择性。3.2方向电流保护2、方向过电流保护工作原理规定：短路功率的方向从母线指向线路为正方向。K1点短路时，保护1、2、4、6为正方向；保护3和5反方向，不应起动。3.2方向电流保护

为了满足选择性要求，保护1、3、5动作时间需进行配合；保护2、4、6动作时间需进行配合。结论：相同动作方向保护的动作时间仍按阶梯原则进行配合。3.2方向电流保护单相式方向过电流保护原理接线：由起动元件、方向元件、时间元件和信号元件组成。3.2方向电流保护3、功率方向继电器工作原理3.2方向电流保护K1点发生短路故障时，加入保护3的电压与电流反映了一次电压和电流的相位和大小。3.2方向电流保护通过保护3的短路功率为：＞0

当反方向短路时，通过保护3的短路功率为＜

0

3.2方向电流保护功率方向继电器动作条件：＞0

动作；＜0时不动作。（1）相位比较式原理实质是判断母线电压与电流之间相位角是否在范围内。3.2方向电流保护动作方程表达式≤≤事实上是间接比较保护安装处母线电压与流过保护安装处电流的相位。≤≤当加入继电器电压为零时，无法进行比相。3.2方向电流保护简化后的表达式为：≤≤其中：称功率方向继电器内角。3.2方向电流保护（2）幅值与相位比较间关系A称为动作量，B称为制动量。当＜时，A＞B当＞

时,A＜B3.2方向电流保护当，则当＞

时,A＜B3.2方向电流保护

由上面分析可见，相位比较与幅值比较相互间是可以转换的。比幅关系比相关系3.2方向电流保护≥比幅式动作方程从上式可见，当加入继电器电压为零时，动作量等于制动量，继电器存在动作死区。3.2方向电流保护4、功率方向继电器接线要求：应能正确反应故障的方向；正向短路故障时，应使方向元件工作在较灵敏的状态。

时，加入继电器的电流超前电压。3.2方向电流保护功率方向继电器

电流

电压KP1KP3KP33.2方向电流保护3.2方向电流保护动作区画法：动作区：3.2方向电流保护（1）三相短路3.2方向电流保护（2）近处两相短路3.2方向电流保护（3）远处两相短路3.2方向电流保护三相短路和近处两相短路灵敏角变化范围为：两相远处短路，B相灵敏角变化范围：C相灵敏角变化范围：3.2方向电流保护为了使各种相间短路保护都能动作，最大灵敏角范围：3.2方向电流保护5、非故障相电流的影响与按相起动其中：图b为正确接线，图c错误接线。3.2方向电流保护6、方向电流保护的整定计算方向过电流保护动作电流可按下列两条件整定：(1)躲过被保护线路中的最大负荷电流在单电源环形电网中，不仅要考虑闭环时线路的最大负荷电流，还考虑开环时负荷电流的突然增加。(2)同方向的保护的灵敏度应相互配合，即同方向保护的动作电流应从例电源远的保护开始，向着电源逐级增大。

3.2方向电流保护＞＞

＞＞以保护4为例，其动作电流为3.2方向电流保护（2）相继动作：单电源环形电网中，当靠近A母线近处短路，流过保护2的短路电流几乎为零。只有保护1跳开QFl后，保护2才动作跳开OF2。保护装置的这种动作情况，称为相继动作。相继动作的线路长度，称为相继动作区域。3.2方向电流保护3.方向过电流保护灵敏系数的校验：方向过电流保护灵敏系数，主要取决于电流元件。其方法与不带方向元件的过电流保护相同，但在环网中允许用相继动作的短路电流来校验灵敏度。要求：相继动作区不能动大于全长的50%。3.2方向电流保护4.助增电流的影响在保护1和2之间存在一助增电源，在线路K点发生故障，流过故障线路电流比保护1大。保护1限时电流速断保护的动作电流为分支系数为3.2方向电流保护小结：（1）方向电流保护是为了满足双电源线路、单电源环形网络选择性与灵敏性，在电流保护的基础上增加方向元件。（2）方向元件在正向出口处三相短路时存在动作死区。（3）采用接线是为了消除正向出口两相短路的动作死区。（4）比幅与比相间的转换关系是四边形边与对角线的关系。3.2方向电流保护3.3接地保护保护接地方式：中性点直接接地、中性点不直接接地。中性点直接接地称为大电流接地系统。中性点不直接接地称为小电流接地系统。3.3.1中性点非直接接地系统单相接地的特点相间电压特点：相间电压仍然对称，对用户没有影响，一般情况可继续运行一段时间。3.3接地保护保护3.3.1中性点不接地系统接地保护保护3.3.1中性点不接地系统接地保护保护电压相量图：结论:故障相电压降低，非故障相电压升高。

单相金属性接地时，故障相电压为零，非故障相电压升高为线电压值。3.3.1中性点不接地系统接地保护保护电网中性点和各相对地电压为零序电压为：3.3.1中性点不接地系统接地保护保护非故障线路的零序电流接地点总零序电流为故障线路的零序电流为3.3.1中性点不接地系统接地保护保护单相接地特点：（1）全系统都出现零序电压、且零序电压全系统相等。（2）非故障线路零序电流由本线路对地电容形成。（3）故障线路零序电流由全系统非故障线路、元件对地电容形成。（4）故障相电压下降，非故障相电压升高。3.3.1中性点不接地系统接地保护保护2、中性点经消弧线圈单相接地故障特点从接地点流回的总电流为

3.3.1中性点不接地系统接地保护保护由于和的相位差约，因此将因消弧线圈的补偿而减小。补偿方式：完全补偿、过补偿和欠补偿。为防止运行方式变化时，出现串联谐振的现象，应采用过补偿方式。

完全补偿时要可能产生串联谐振，不宜采用。3.3.1中性点不接地系统接地保护保护3、中性点非直接接地系统的接地保护（1）无选择性绝缘监视装置

在中性点非直接接地电网中，任一点发生接地短路时，都会出现零序电压。根据此特点构成的无选择性接地保护，称为绝缘监视装置。

3.3.1中性点不接地系统接地保护保护（2）零序电流保护原理：利用故障线路与非故障线路零序电流的数值不同实现。使用条件：电缆线路或经电缆出线的架空线路上。保护动作电流瞬时动作可靠系数取4-5，延时动作取1.5-2。灵敏系数3.3.1中性点不接地系统接地保护保护（3）零序功率方向保护中性点不接地电网发生单相接地故障时,故障线路的零序电流和非故障线路的零序电流方向相反，即故障线路的零序电流滞后零序电压。而非故障线路的零序电流超前零序电压，采用零序功率方向保护可明显区分故障线路。3.3.1中性点不接地系统接地保护保护（4）反映高次谐波分量保护在电力系统中5次谐波分量数值最大，中性点经消弧线圈接地,消弧线圈只对基波电容电流有补偿作用，5次谐波消弧线圈的感抗增加5倍,对容抗减小5倍；5次谐波电感电流相对于5次谐波电容电流来说是很小,起不了补偿作用,在5次谐波分量中可不考虑消弧线圈的影响。5次谐波电容电流在消弧线圈的分配规律与基波在中性点不接地系统中的分配规律相同。根据5次谐波零序电流的大小和方向就可以判别故障线路与非故障线路。3.3.1中性点不接地系统接地保护保护3.4中性点直接接地系统的接地保护1、中性点直接接地系统接地时零序分量的特点电力系统发生单相接地时,可利用对称分量法将电流分解为正序、负序和零序。接地时等效网络：3.4中性点直接接地系统的接地保护3.4中性点直接接地系统的接地保护特点：（1）故障点的零序电压最高为，离故障点越远处的零序电压越低，变压器中性接地点的零序电压为零。（2）零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。3.4中性点直接接地系统的接地保护（3）运行方式变化，若线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就不变。系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，将间接影响零序分量的大小。（4）对发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。3.4中性点直接接地系统的接地保护（5）系统发生接地短路时，都将出现零序电流和零序电压，在非全相运行或断路器三相触头不同时合闸时，系统中也会出现零序分量。系统正常运行、振荡、相间短路不会出现零序分量。（6）保护安装处的零序电压和零序电流之间的关系，取决于保护背后的零序阻抗，与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关。3.4中性点直接接地系统的接地保护2、零序电流保护零序电流保护通常也采用阶段式保护。从保护构成看，三段式零序电流保护与三段式相间短路保护相类似。（1）无时限零序电流速断保护特点：为了保证保护动作的快速性和选择性要求，保护只能保护线路的一部分。3.4中性点直接接地系统的接地保护动作条件：1）按躲过被保护线路末端接地短路时，保护安装处测量到的最大零序电流整定。接地故障零序电流为3.4中性点直接接地系统的接地保护2）按躲过断路器三相触头不同时合闸时，最大零序电流整定若保护动作时间大于断路器三相合闸不同期时间，本条件可不考虑。灵敏度不满足要求措施：保护可经小延时，使保护装置的动作时间大于断路器触头不同时合闸的时间。3.4中性点直接接地系统的接地保护3）按非全相运行且振荡条件整定按此条件整定，通常整定值较高，按1）和2）整定可能误动，可采用设置两个速断保护。即灵敏I段，不灵敏I段保护。（2）限时零序电流速断保护要求应保护线路全长。工作原理与相间短路保护相似。3.4中性点直接接地系统的接地保护动作电流有分支情况下：动作时间：灵敏度：3.4中性点直接接地系统的接地保护当下级线路比较短或运行方式变化比较大，灵敏系数不满足要求时，可采用下列措施加以解决:①使本线路的零序Ⅱ段与下一线路的零序Ⅱ段相配合，其动作电流、动作时限都与下一线路的零序Ⅱ段配合；②保留原来0.5s时限的零序Ⅱ段，增设一个与下一线路零序Ⅱ段配合的、动作时限为1s左右的零序Ⅱ段，它们与瞬时零序电流速断及零序过电流保护一起，构成四段式零序电流保护。3.4中性点直接接地系统的接地保护③从电网接线的全局考虑，改用接地距离保护。（3）零序过电流保护作用：作为近后备保护和远后备保护。动作电流按最大不平衡电流整定。同时要求各保护间进行配合。3.4中性点直接接地系统的接地保护

按保护范围末端接地短路时流过本保护的最小零序电流来校验。近后备要求灵敏度≥1.3-1.5，远后备要求灵敏度≥1.25。灵敏度动作时间：3.4中性点直接接地系统的接地保护3、原理接线3.4中性点直接接地系统的接地保护4、方向性零序电流保护如图点短路时，应该由保护1和保护2动作切除故障，但零序电流流过保护3时，若保护3无方向元件可能误动。2、零序功率方向继电器1、原理3.4中性点直接接地系统的接地保护

零序功率方向继电器接于零序电压和零序电流之上，动作与否决定于零序功率功率的方向。

在正向保护区内发生接地短路时，要求零序功率方向继电器应能正确动作，并工作在较灵敏的状态下。3.4中性点直接接地系统的接地保护保护2方向元件的零序、零序电流间的相位差取决于保护安装处背后的变压器T2和线路BC的零序阻抗角。3.4中性点直接接地系统的接地保护变压器与线路总和阻抗角约，因此零序电流超前零序电压约。灵敏角为：3.4中性点直接接地系统的接地保护a、b的接线实质上一样，只是极性标注方法不同。由于在正常运行情况下不存在零序量，零序方向元件的极性接线错误不易被发现，在实际工作中应特别注意。3.4中性点直接接地系统的接地保护评价：1）灵敏度高过电流保护二次动作电流一般为5

7A。零序过电流保护二次动作电流一般为24A。2）动作迅速零序过电流保护的动作时限不必与Yd11接线的降压变压器后线路保护相配合。3）不受系统振荡和过负荷的影响当系统发生振荡和对称过负荷时，保护不受其影响，因无零序分量。3.4中性点直接接地系统的接地保护评价：1）灵敏度高过电流保护二次动作电流一般为5

7A。零序过电流保护二次动作电流一般为24A。2）动作迅速零序过电流保护的动作时限不必与Yd11接线的降压变压器后线路保护相配合。3）不受系统振荡和过负荷的影响当系统发生振荡和对称过负荷时，保护不受其影响，因无零序分量。3.4中性点直接接地系统的接地保护评价：1）灵敏度高过电流保护二次动作电流一般为5

7A。零序过电流保护二次动作电流一般为24A。2）动作迅速零序过电流保护的动作时限不必与Yd11接线的降压变压器后线路保护相配合。3）不受系统振荡和过负荷的影响当系统发生振荡和对称过负荷时，保护不受其影响，因无零序分量。3.4中性点直接接地系统的接地保护4）接线简单零序电流保护反应的零序分量，用一个测量元件就可以反应接地短路，测量元件数量少。总结：1）相间短路的电流保护由无时限电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护组成，可采用两段式或三段式。3.4中性点直接接地系统的接地保护2）无时限电流速断、限时电流速断保护构成主保护，定时限过电流保护作为近后备保护和远后备保护。3）在电流保护的基础上加装方向元件就构成了方向电流保护，用于双电源网络和单电源环形网络，可满足动作选择性的要求。3.4中性点直接接地系统的接地保护4.1距离保护概述1、距离保护的作用

原因：电流保护区随系统运行方式而变化，有时电流速断保护或限时电流速断保护的保护范围将变得很小，甚至没有保护区。

对长距离、重负荷线路，线路的最大负荷电流可能与线路末端短路时的短路电流相差甚微，采用过电流保护，其灵敏性也常常不能满足要求。4.1距离保护概述在高电压、结构复杂的电网中，自适应电流保护的优点还不能得到充分发挥。2、距离保护的基本原理工作原理：距离保护是反应故障点至保护安装处之间的距离，并根据该距离的大小确定动作时限的一种继电保护装置。特点：故障点距保护安装处越近时，保护的动作时限就越短；反之，故障点距保护安装处越远时，保护的动作时限就越长。

4.1距离保护概述故障点总是由离故障点近的保护首先动作切除，从而保证了在任何形状的电网中，故障线路都能有选择性的被切除。距离保护核心元件：阻抗继电器。阻抗继电器：测量故障点至保护安装处的距离。方向阻抗继电器不仅能测量阻抗的大小，而且还应能测量出故障点的方向。4.1距离保护概述原理：测量故障点至保护安装处的阻抗，实际上是测量故障点至保护安装处的线路距离。假设：电压、电流互感器变比等于1。加入继电器电压、电流为、。测量阻抗工作电压：4.1距离保护概述设阻抗继电器安装在线路M侧：特点：1）正向保护区外短路时，工作电压大于0。4.1距离保护概述2）正向保护区内短路时，工作电压小于0。3）反向短路，工作电压大于0。

结论：检测工作电压的相位变化，不仅能测量出阻抗的大小，而且还能检测出短路故障的方向。1、极化电压设极化电压与测量电压同相位，以极化电压作为参考相量。4.1距离保护概述区内区外注意：极化电压只作相位参考量，不参与阻抗测量，任何时候其值不能为零。4.1距离保护概述动作方程或极化电压作用：1）极化电压是按相位比较原理工作的方向阻抗继电器工作所必须。数值过大或过小都是不适宜的。4.1距离保护概述2）可保证方向阻抗继电器正、反向出口短路故障时有明确的方向性。3）根据比相原理的阻抗继电器性能特点的要求，极化电压有不同的构成方式，可获得阻抗继电器的不同功能，改善阻抗继电器性能。

2、插入电压令4.1距离保护概述区内短路，大于。插入电压一般与测量