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电力系统继电保护操作与维护指南第1章继电保护的基本原理与分类1.1继电保护概述继电保护是电力系统中用于检测故障并迅速切断故障部分,以防止设备损坏、系统失稳及事故扩大的重要技术手段。它是电力系统安全运行的核心保障,广泛应用于输电、变电、配电等各个环节。继电保护系统通常由保护装置、控制回路和执行机构三部分组成,实现对电力系统状态的实时监测与响应。根据不同的保护对象和功能,继电保护可分为过电流保护、差动保护、距离保护、过电压保护等多种类型。电力系统继电保护的发展,是电力工程领域的重要研究方向,也是保障电网稳定运行的关键技术。1.2继电保护的基本原理继电保护的基本原理是基于电力系统中设备或线路的运行状态变化,通过检测特定参数的变化来判断是否发生故障。保护装置通常采用“三相五柱”接线方式,通过比较各相电压和电流的不平衡来判断故障类型。常见的保护原理包括电流速断保护、过电流保护、零序电流保护等,这些原理均基于电流、电压的变化特性来实现故障识别。保护装置在故障发生时,会迅速切断故障线路,以防止故障扩大,减少对系统其他部分的影响。保护装置的响应时间、灵敏度和选择性是衡量其性能的重要指标,直接影响系统的安全性和可靠性。1.3继电保护的分类与作用根据保护对象的不同,继电保护可分为输电线路保护、变压器保护、发电机保护、母线保护等。例如,输电线路保护主要针对输电线路的短路、接地故障等,通过检测线路电流的变化来实现保护。变压器保护则主要针对变压器的过载、短路、接地故障等,通过检测电压和电流的变化来判断是否需要切除变压器。保护装置的作用不仅是切断故障,还包括提供故障信息,为调度中心提供决策支持。有效的继电保护系统能够显著提高电力系统的稳定性和安全性,减少事故损失,保障电网的正常运行。1.4继电保护的发展趋势当前继电保护技术正朝着智能化、数字化、网络化方向发展,以适应日益复杂的电力系统结构。智能化继电保护系统能够通过算法实现故障的自动识别与处理,提高保护的准确性和响应速度。数字化继电保护系统采用高性能处理器和实时数据处理技术,实现对电力系统状态的实时监测与分析。网络化继电保护系统通过通信技术实现多区域保护的协同配合,提高系统的整体可靠性。随着电力系统向高电压、大容量、高可靠方向发展,继电保护技术的升级与创新显得尤为重要,是电力系统安全运行的重要保障。第2章电力系统保护装置的选型与配置1.1保护装置的选型原则保护装置的选型应遵循“可靠性、选择性、速动性、灵敏性”四大原则,这是电力系统继电保护的基本设计准则。选型需根据系统运行方式、故障类型、设备参数及电网结构综合考虑,确保保护装置在正常运行与故障情况下都能有效动作。保护装置的选型应结合电网的电压等级、电流等级及网络结构,选择符合标准的保护装置型号,如采用IEC60255-1标准中的保护装置。保护装置的选型需考虑其动态特性、抗干扰能力及通信接口的兼容性,以满足现代电力系统对实时控制和信息交互的需求。选型过程中应参考相关行业标准和规范,如《电力系统继电保护技术规程》(DL559-2002),确保装置符合国家及行业要求。1.2保护装置的配置方法保护装置的配置需结合系统拓扑结构,合理划分保护范围,确保保护装置在发生故障时能准确识别并切除故障区域。保护装置的配置应遵循“逐级配置”原则,即主保护配置在靠近故障点的设备,后备保护配置在主保护之后,形成逐级保护体系。保护装置的配置需考虑保护装置的配合关系,如电流保护与电压保护的配合、距离保护与差动保护的配合,确保保护动作的协调性。保护装置的配置应结合系统运行方式,如在双电源供电系统中,需配置适当的后备保护以防止因电源切换导致的保护误动。保护装置的配置应通过仿真软件(如PSCAD、ETAP)进行模拟分析,验证保护装置在不同故障情况下的动作性能。1.3保护装置的整定计算保护装置的整定计算需依据系统运行参数及故障类型,确定保护装置的动作电流、动作时间及动作电压等参数。整定计算应考虑系统短路电流、负荷变化及设备参数的变动,确保保护装置在正常运行与故障情况下都能准确动作。保护装置的整定计算通常采用“逐级整定”方法,即从主保护开始,逐级调整保护装置的动作参数,确保各保护装置的配合关系。在整定计算中,需参考相关文献中的典型计算方法,如采用“等效电路法”或“短路电流计算法”进行分析。整定计算结果应通过实际运行数据进行验证,确保保护装置的动作特性符合设计要求。1.4保护装置的校验与调试保护装置的校验应包括外观检查、功能测试及参数校准,确保装置在投入运行前具备良好的性能。校验过程中应使用标准测试设备(如电流互感器、电压互感器)进行测试,验证保护装置的测量精度及动作特性。保护装置的调试需按照系统运行方式,模拟不同故障情况,验证保护装置的动作逻辑及响应时间是否符合设计要求。调试过程中应记录保护装置的动作信号、动作时间及动作结果,分析其是否符合预期,必要时进行调整。保护装置的调试完成后,应进行系统联调,确保各保护装置在实际运行中能够协同工作,提高系统的整体可靠性。第3章电力系统继电保护的运行与操作3.1保护装置的运行管理保护装置的运行管理需遵循“三核对”原则,即装置型号、参数配置、接线图核对,确保其与系统设计一致。保护装置的运行状态应通过监控系统实时监测,包括电压、电流、功率等参数,确保其正常运行。电力系统继电保护装置的运行管理应结合调度自动化系统,实现保护动作的自动记录与分析,便于后续故障诊断。保护装置的运行记录应包括动作次数、动作时间、故障类型等信息,为运行分析提供数据支持。保护装置的运行管理需定期进行性能测试,确保其在各种工况下均能可靠动作。3.2保护装置的启动与停用保护装置的启动需遵循“先开后调”原则,先进行参数设置,再进行系统联调,确保装置与系统匹配。保护装置的启动应通过主控系统进行,启动前需确认相关回路已正常投入,避免误动作。保护装置的停用需按照“先停后撤”原则,先关闭相关回路,再进行参数撤除,确保系统安全。保护装置的停用操作应记录在案,包括时间、操作人员、操作内容等,便于追溯与审计。保护装置的启动与停用需与调度系统协调,确保操作指令准确无误,避免影响系统运行。3.3保护装置的故障处理保护装置发生误动作时,应立即停用该装置,并进行现场检查,确认是否因外部干扰或内部故障引起。保护装置故障处理需遵循“先隔离、后处理”原则,先将故障装置从系统中隔离,再进行检修或更换。电力系统继电保护故障处理应结合故障录波器数据,分析故障特征,确定故障点及原因。保护装置故障处理过程中,应保持系统运行稳定,避免因操作不当导致更大范围的停电。保护装置故障处理后,需进行性能测试与参数校验,确保其恢复正常运行状态。3.4保护装置的维护与检修保护装置的维护与检修应按照“预防性维护”原则,定期进行检查、测试与更换,防止设备老化引发故障。保护装置的维护包括外观检查、接线检查、参数校验、软件升级等,确保其功能正常。电力系统继电保护装置的维护应结合设备生命周期管理,制定合理的维护计划,降低故障率。维护过程中,应使用专业工具进行检测,如绝缘电阻测试、电流互感器二次侧电压测试等。保护装置的维护与检修需由专业人员操作,确保操作规范,避免人为失误导致设备损坏或系统异常。第4章电力系统继电保护的调试与测试4.1保护装置的调试方法保护装置的调试通常遵循“先软件、后硬件”的原则,首先完成逻辑控制程序的调试,确保保护功能在模拟条件下正确动作。根据《电力系统继电保护技术导则》(GB/T31924-2015),调试过程中应采用逐段加压法,逐步验证各功能模块的响应。调试过程中需使用标准测试信号源,如电压、电流、频率等,模拟正常运行与故障状态,确保保护装置在不同工况下均能正确动作。例如,通过施加短路故障,验证过流保护是否在设定时限内可靠动作。保护装置的调试应结合实际运行环境,考虑系统运行参数的变化,如电压波动、频率偏差等,确保保护装置在实际运行中具备良好的适应性。根据《电力系统继电保护装置运行管理规程》(DL/T1062-2018),调试时应记录运行数据,作为后续分析的依据。调试过程中需使用专用调试工具,如保护测试仪、信号发生器等,确保测试信号的准确性与稳定性。例如,使用标准波形(如正弦波、方波)进行测试,验证保护装置对不同波形的响应。调试完成后,需进行整组试验,包括启动试验、故障试验、非故障试验等,确保保护装置在各种工况下均能正常工作。根据《电力系统继电保护装置验收规范》(DL/T1375-2016),整组试验应包括对保护装置的灵敏度、选择性、速动性等关键性能指标的验证。4.2保护装置的测试流程保护装置的测试流程通常包括准备阶段、测试阶段、分析阶段和总结阶段。准备阶段需确认装置的运行环境、电源、通信接口等是否正常,确保测试环境与实际运行一致。测试阶段主要进行功能测试、性能测试和逻辑测试。功能测试包括对保护装置的启动、停止、切换等基本功能的验证;性能测试则涉及灵敏度、选择性、速动性等关键指标的测量。测试过程中需使用专用测试设备,如保护测试仪、信号发生器、数据采集系统等,确保测试数据的准确性和可比性。例如,使用电流、电压互感器采集数据,验证保护装置对故障电流的响应。测试完成后,需将测试数据整理归档,形成测试报告,作为装置验收和运行的重要依据。根据《电力系统继电保护装置运行管理规程》(DL/T1062-2018),测试报告应包括测试时间、测试内容、测试数据、结论等内容。测试过程中需注意安全事项,防止误操作或设备损坏。例如,测试前应断开相关电源,确保测试设备与保护装置之间无电连接,避免测试过程中发生短路或过载。4.3保护装置的性能测试保护装置的性能测试主要包括灵敏度测试、选择性测试、速动性测试和可靠性测试。灵敏度测试是验证保护装置在最小故障电流下能否正确动作,选择性测试则是验证保护装置在故障点附近是否能正确识别并动作。灵敏度测试通常采用标准故障电流,如100A、500A等,根据《电力系统继电保护装置技术要求》(DL/T1578-2016),应确保保护装置在正常运行状态下不误动,而在故障状态下能可靠动作。选择性测试则通过设置不同位置的故障点,验证保护装置在不同位置的保护范围是否正确划分。例如,距离保护在不同距离段应能正确动作,防止越级跳闸。速动性测试是验证保护装置在故障发生后能否迅速动作,通常采用短时故障(如100ms内)进行测试,根据《电力系统继电保护装置运行管理规程》(DL/T1062-2018),速动性应满足保护动作时间不超过设定值。可靠性测试是验证保护装置在长期运行中是否稳定可靠,通常通过连续运行测试或模拟长期运行状态进行,确保装置在各种环境条件下均能正常工作。4.4保护装置的验收与投运保护装置的验收应包括硬件验收和软件验收。硬件验收需检查装置的元器件、接线、通信接口等是否符合设计要求,软件验收则需验证保护程序的正确性与稳定性。验收过程中需进行功能测试、性能测试和逻辑测试,确保装置在实际运行中满足设计要求。根据《电力系统继电保护装置验收规范》(DL/T1375-2016),验收应包括对保护装置的启动、运行、故障处理等全过程的验证。验收完成后,保护装置应进行投运前的模拟运行,包括启动试验、故障试验、非故障试验等,确保装置在正式投运前具备良好的运行性能。投运过程中需严格遵循操作规程,确保装置的正确投运。根据《电力系统继电保护装置运行管理规程》(DL/T1062-2018),投运前应进行系统联调,确保保护装置与一次系统、二次系统协调一致。投运后,需定期进行维护和检查,确保装置长期稳定运行。根据《电力系统继电保护装置运行管理规程》(DL/T1062-2018),应建立运行记录和维护计划,及时发现并处理潜在问题。第5章电力系统继电保护的常见故障与处理5.1保护装置的常见故障类型保护装置常见的故障类型包括误动、拒动、通信异常、硬件损坏及参数设置错误等。根据《电力系统继电保护技术导则》(GB/T32579-2016),误动是指保护装置在不应动作时动作,而拒动则是保护装置在应动作时未动作,两者均属于保护系统性能不达标的主要问题。误动可能由外部干扰、装置内部逻辑错误或外部信号源不稳定引起。例如,电压突变或短路故障可能导致保护装置误判,如电流速断保护在正常负荷下误动作。拒动通常与保护装置的整定值设置不当、外部信号丢失或装置内部硬件故障有关。根据《电力系统继电保护装置设计规范》(DL/T584-2013),保护装置的整定值应根据系统运行工况进行精确整定,否则可能导致保护不动作。通信异常是现代智能变电站中常见的故障,主要表现为数据传输延迟、丢包或通信协议不匹配。据《智能变电站继电保护技术导则》(DL/T1966-2016),通信通道应采用光纤或无线方式,确保数据传输的可靠性和实时性。硬件损坏可能由过载、短路或外部环境因素(如雷击、高温)引起。例如,变压器绕组短路可能导致保护装置内部元件烧毁,需通过绝缘电阻测试和电气试验进行诊断。5.2保护装置故障的诊断方法诊断方法主要包括现场巡视、保护装置数据采集、故障录波分析及专业检测手段。根据《电力系统继电保护运行管理规程》(DL/T1375-2013),现场巡视应检查装置外观、指示灯状态及二次回路连接情况。数据采集系统可记录保护装置的动作记录、电压、电流、功率等参数,通过分析这些数据可判断故障类型。例如,故障录波仪可显示故障发生时的电流、电压变化趋势,辅助判断故障性质。专业检测手段包括绝缘电阻测试、直流参考电压测试、电流互感器变比测试等。根据《继电保护装置运行规程》(DL/T1473-2015),这些测试可评估保护装置的绝缘性能和二次回路的完整性。通过保护装置的告警信息、事件记录及历史数据,可识别故障发生的时间、地点及原因。例如,保护装置的“出口跳闸”告警信息可提示故障点在某一特定设备或线路。对于复杂故障,可采用仿真系统或现场试验进行复现,结合保护装置的逻辑判断,确定故障的具体位置和原因。例如,通过模拟短路故障,验证保护装置是否正确动作。5.3保护装置故障的处理措施故障处理应遵循“先隔离、后处理”的原则。根据《电力系统继电保护事故处理规程》(DL/T1985-2016),在故障发生后,应尽快隔离故障设备,防止故障扩大。对于误动故障,需检查外部信号源、装置逻辑及外部干扰因素,并调整整定值或优化保护策略。例如,调整电流速断保护的灵敏度,避免在正常负荷下误动作。对于拒动故障,应检查保护装置的整定值是否符合实际运行工况,必要时重新整定或更换故障部件。根据《继电保护装置运行管理规程》(DL/T1473-2015),整定值应根据系统运行方式和故障类型进行调整。通信异常故障需修复通信通道,确保数据传输的可靠性。例如,更换光纤或优化无线通信参数,提高通信带宽和稳定性。对于硬件损坏故障,需进行检修或更换损坏部件,并对装置进行重新校验和调试。根据《继电保护装置运行规程》(DL/T1473-2015),检修后应进行功能测试和参数整定,确保装置正常运行。5.4保护装置的故障记录与分析故障记录应包括故障发生时间、地点、故障类型、动作过程、保护装置状态及处理结果等。根据《电力系统继电保护运行管理规程》(DL/T1375-2013),故障记录应详细记录保护装置的动作信号和相关参数。故障分析应结合故障录波数据、保护装置的逻辑判断及现场实际情况,找出故障原因。例如,通过分析故障录波图,可判断是外部短路还是内部故障,进而定位故障点。故障分析结果应形成报告,并作为后续保护装置整定和运行调整的依据。根据《继电保护装置运行管理规程》(DL/T1473-2015),故障分析报告应包括故障现象、原因、处理措施及预防建议。对于重复性故障,应分析其规律,制定针对性的预防措施,如调整保护定值、优化保护配置或加强设备维护。根据《电力系统继电保护运行管理规程》(DL/T1375-2013),预防措施应结合实际运行经验进行制定。故障记录与分析应纳入继电保护的运行档案,作为设备维护和人员培训的重要依据。根据《电力系统继电保护运行管理规程》(DL/T1375-2013),运行档案应定期归档,便于后续查阅和分析。第6章电力系统继电保护的维护与管理6.1保护装置的日常维护保护装置的日常维护是确保其稳定运行的基础工作,通常包括清洁、检查接线、校验参数及观察运行状态。根据《电力系统继电保护技术导则》(GB/T32494-2016),日常维护应遵循“预防为主、检修为辅”的原则,定期进行设备外观检查,防止灰尘、异物或污渍影响设备性能。日常维护中,需检查保护装置的电源是否稳定,电压、电流是否在额定范围内,避免因电压波动导致保护误动作。例如,某变电站继电保护装置在运行过程中,因电压波动引发误跳闸,经检查发现是电源滤波器故障,及时更换后问题得以解决。保护装置的运行日志应详细记录设备运行参数、异常情况及处理措施。根据IEEE1547标准,运行日志应包括装置型号、投运时间、运行状态、告警信息及处理结果,确保可追溯性。维护人员应定期对保护装置进行功能测试,如对过流、差动、距离等保护功能进行模拟试验,确保其在各种工况下均能正常工作。例如,某电厂在冬季运行中,因低温导致保护装置触点氧化,影响动作性能,及时更换触点后恢复正常。日常维护还应关注保护装置的通信接口是否正常,如GOOSE、MMS等通信协议是否稳定,避免因通信故障引发保护误信。根据《电力系统通信网技术规范》(DL/T1966-2016),通信链路应保持冗余设计,确保在单点故障时仍能正常运行。6.2保护装置的定期检查保护装置的定期检查通常按照“计划性检修”和“状态检修”相结合的方式进行,周期一般为季度、半年或一年。根据《电力系统继电保护设备运行管理规范》(DL/T1375-2014),定期检查应包括设备外观、内部元件、接线、参数设置及保护逻辑的全面检查。检查过程中,应使用专业仪器对保护装置的传感器、执行机构、逻辑模块等关键部件进行检测,如使用绝缘电阻测试仪检测二次回路的绝缘性能,使用校验仪校验保护装置的整定值是否符合设计要求。保护装置的定期检查还应包括对保护功能的模拟测试,例如对过流保护进行短路模拟,验证其动作时间是否符合标准,如IEC60255-1中规定的动作时间误差范围。检查结果应形成书面报告,记录设备运行状态、异常情况及处理措施,作为后续维护和故障分析的依据。例如,某变电站的差动保护装置在检查中发现电流互感器变比误差超过5%,经校正后恢复正常。检查过程中,应重点关注保护装置的软件版本是否更新,是否需要进行升级或回退,确保其与系统配置一致,避免因软件版本不匹配导致保护误动。6.3保护装置的档案管理保护装置的档案管理是确保设备可追溯性和维护连续性的关键环节。根据《电力系统继电保护设备档案管理规范》(DL/T1376-2014),档案应包括设备出厂合格证、安装调试记录、运行日志、维护记录、故障记录及技术资料等。档案应按照设备型号、投运时间、维护周期等进行分类管理,便于快速查找和调阅。例如,某省级电网的保护装置档案中,设有“装置编号”、“投运时间”、“维护记录”、“故障记录”等字段,便于维护人员快速定位设备信息。档案管理应遵循“统一标准、分级存储、便于查询”的原则,确保不同部门和人员能够及时获取所需信息。根据《电力系统档案管理规范》(GB/T18827-2017),档案应按时间、设备、功能等维度进行归档,便于长期保存和查阅。档案中应记录保护装置的参数设置、整定值、调试记录及维护操作,确保设备运行参数的可追溯性。例如,某电厂的保护装置档案中记录了各保护功能的整定值,便于在设备检修或故障处理时快速调取。档案管理还应结合数字化手段,如使用电子档案系统,实现信息的电子化存储和共享,提高管理效率。根据《电力系统数字化管理规范》(GB/T32495-2015),数字化档案应具备可查询、可追溯、可更新等特点。6.4保护装置的维护记录与分析维护记录是保护装置运行状态和维护工作的基础依据,应详细记录每次维护的时间、内容、人员及结果。根据《电力系统继电保护设备维护管理规程》(DL/T1377-2014),维护记录应包括设备编号、维护日期、维护内容、故障处理情况及维护人员签字等信息。维护记录应结合设备运行数据进行分析,如分析保护装置的运行频率、动作次数、误动率等,评估其运行状态和维护效果。例如,某变电站的保护装置在一年内共发生3次误动,经分析发现是因参数整定不当,及时调整后误动率下降至0.1%。维护记录应与设备运行状态相结合,用于判断设备是否处于良好状态,是否需要进一步维护或更换。根据《电力系统继电保护设备运行评价规范》(DL/T1378-2014),维护记录应作为设备运行评价的重要依据,用于制定维护计划和优化保护策略。维护记录还应包含对设备的性能评估,如分析保护装置的响应时间、动作可靠性、抗干扰能力等,为后续维护提供数据支持。例如,某电厂的保护装置在测试中显示响应时间较慢,经检查发现是由于硬件老化,更换后响应时间缩短至0.2ms。维护记录应定期汇总分析,形成维护报告,为管理决策提供数据支持。根据《电力系统继电保护设备维护管理规范》(DL/T1379-2014),维护报告应包括设备运行状况、维护情况、问题分析及改进建议,确保维护工作的科学性和有效性。第7章电力系统继电保护的标准化与规范7.1国家与行业标准国家标准《电力系统继电保护技术规程》(DL/T624-2017)明确规定了继电保护装置的技术要求、配置原则及操作规范,是电力系统继电保护设计与运行的基本依据。行业标准《继电保护装置技术规范》(GB/T20840-2016)对保护装置的性能指标、功能要求、通信协议等进行了详细规定,确保不同厂家设备之间的兼容性与互操作性。国际标准如IEC60255-1(继电保护装置通用技术条件)和IEC61850(IEC61850标准)为全球电力系统继电保护提供了统一的技术框架,推动了技术的国际接轨。根据国家能源局发布的《电力系统继电保护管理规范》,继电保护装置的配置、调试、运行、检修及退役全过程均需符合标准化流程,确保系统安全稳定运行。依据《电力系统继电保护装置运行管理规程》,继电保护装置的运行数据应定期至调度系统,实现远程监控与分析,提升运维效率。7.2保护装置的标准化要求保护装置应符合国家规定的IEC61850通信标准,支持IEC61850-3(IEC61850-3)协议,实现与调度系统、SCADA系统的数据交互。保护装置的配置应遵循《电力系统继电保护配置规范》(DL/T1974-2018),包括保护原理、动作逻辑、动作时间、动作范围等参数应符合标准要求。保护装置的硬件设计应满足《电力系统继电保护装置通用技术条件》(GB/T20840-2016)中的电磁兼容性(EMC)和可靠性要求,确保在复杂工况下稳定运行。保护装置的软件应具备自检功能,能够检测装置运行状态,防止误动作或误信号输出。保护装置的安装应符合《电力系统继电保护装置安装规范》(DL/T1975-2018),确保设备安装位置、接线方式、接地方式符合规范要求。7.3保护装置的规范操作流程继电保护装置的投运前应进行全面检查,包括外观检查、接线检查、硬件检查和软件检查,确保装置处于良好状态。操作人员应按照《继电保护装置操作规程》(DL/T1976-2018)进行操作,严格按照“先合后拉”、“先验后动”原则执行操作,避免误操作。保护装置的调试应遵循“先调试、后投运”的原则,调试过程中应记录所有动作信号,确保保护逻辑正确无误。保护装置的运行过程中,应定期进行状态监测和故障分析,及时发现并处理异常情况,防止保护误动或拒动。保护装置的维护应按照《继电保护装置维护规程》(DL/T1977-2018)执行,包括定期清扫、校验、更换老化部件等,确保装置长期稳定运行。7.4保护装置的标准化管理保护装置的管理应纳入电力系统整体管理框架,建立标准化的档案管理机制,包括设备信息、配置信息、运行记录、故障记录等。保护装置的配置应实行统一管理,避免因配置错误导致保护误动或拒动,确保保护装置的配置与系统运行状态匹配。保护装置的运行应实行分级管理,包括调度层、运行层和维护层,确保各层级职责明确,协同配合,提升整体运行效率。保护装置的维护应实行标准化流程,包括定期维护、故障处理、升级优化等,确保装置持续满足安全运行要求。保护装置的退役应遵循《电力系统继电保护装置退役管理规程》(DL/T1978-2018),确保退役过程符合环保与安全要求,避免对系统造成影响。第8章电力系统继电保护的未来发展与创新8.1保护技术的最新发展近年来,电力系统继电保护技术在快速演进,特别是基于和大数据的智能算法被广泛应用于故障识别与定位,提升了保护性能与响应速度。新型

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