电力系统继电保护

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

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主讲人：许建安第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

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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

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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

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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

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主讲人：许建安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

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主讲人：许建安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电压同相。区外短路，小于。4.1距离保护概述3、距离保护时限特性距离保护的动作时限与保护安装处到短路点间距离的关系，即的关系称为时限特性。与三段式电流保护类似，具有阶梯时限特性的距离保护获得了广泛的应用。4.1距离保护概述4、距离保护的构成

距离保护构成：三段式距离保护装置一般由启动元件、方向元件、测量元件、时间元件组成。4.1距离保护概述启动元件:发生故障瞬间启动保护装置。可采用反映负序电流构成或负序与零序电流的复合电流构成，也可以采用反映突变量的元件作为启动元件。方向元件：是保证动作的方向性，防止反方向发生短路故障时，保护误动作。4.1距离保护概述测量元件：用阻抗继电器实现，主要作用是测量短路点到保护安装处的距离（或阻抗）。时间元件：主要作用是按照故障点到保护安装处的远近，根据预定的时限特性动作的时限，以保证动作的选择性。4.1距离保护概述

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主讲人：许建安4.2阻抗继电器教学要求：掌握各种阻抗继电器特点及应用范围，整定阻抗、测量阻抗及动作阻抗意义；比幅与比相间的转换。阻抗继电器作用：阻抗继电器是距离保护的核心,其主要作用是测量短路点到保护安装处的距离。

加入阻抗继电器的电压与电流的比值称为测量阻抗。4.2阻抗继电器为了方便比较，通常将测量阻抗与整定阻抗画在同一阻抗复数平面上。4.2阻抗继电器

所表示的直线段为继电器动作区，直线以外的区域为非动作区。

由于互感器的误差，直线形动作特性不能采用的，必须扩大保护区。4.2阻抗继电器4.2.1圆特性阻抗继电器1、全阻抗继电器动作方程：特点:1)圆的半径为整定阻抗；2)圆内为动作区；3)动作不具有方向性。4.2阻抗继电器圆的动作方程为：方程两边乘以电流,则方程为若令整定阻抗为：物理意义：正常运行时，电压为额定电压、电流是负荷电流，方程不满足条件，即继电器不动作；当在保护区内发生短路故障时，电压降低，电流增大，方程满足条件，保护起动。4.2阻抗继电器动作方程两边同乘以测量电流,则方程为若令整定阻抗为：2、方向阻抗继电器4.2阻抗继电器动作方程：4.2阻抗继电器

方向阻抗继电器以电压形式表示的动作方程为：特点：1）动作具有方向性；2）圆的直径为整定阻抗；3）圆内为动作区。缺点：当加入继电器的电压等于零时，保护存在动作死区。4.2阻抗继电器由于在保护安装出口处发生三相短路时，加入继电器的电压为零，存在动作死区。实用的方向元件必须解决保护动作死区问题。动作阻抗：使阻抗继电器启动的最大测量阻抗。整定阻抗：指保护安装处至保护区末端阻抗。4.2阻抗继电器特点：当加入继电器电压与电流之间的相位差为不同数值时，动作阻抗也随之而变。处于灵敏角状态下动作阻抗具有最大值，保护区最长，即最灵敏。当测量阻抗角等于整定阻抗角时，此时动作阻抗具有最大值，将此角度称为灵敏角。4.2阻抗继电器比幅特性与比相特性间的转换：动作方程为：4.2阻抗继电器动作方程用电压形式表示时，其方程为：缺点：当加入继电器电压为零时，也无法比相。存在动作死区。4.2阻抗继电器3、偏移特性阻抗继电器动作方程：4.2阻抗继电器圆的半径为：其中动作方程可表示为：4.2阻抗继电器当，方程为：当，方程为：全阻抗继电器4.2阻抗继电器偏移特性阻抗继电器比相形式动作方程：4.2阻抗继电器以电压形式表示动作方程为：4.2阻抗继电器小结：1）测量阻抗：由测量电压与测量电流的比值，大小与短路点到保护安装处远近有关；2）整定阻抗：一般取保护安装点到保护范围末端线路的阻抗；3）动作阻抗：使阻抗继电器动作的最大测量阻抗。4.2阻抗继电器4.2.2多边形阻抗继电器

多边型阻抗继电器反应故障点过渡电阻能力强、躲过负荷能力好，在微机保护中应用的相对广泛。1、四边形阻抗继电器4.2阻抗继电器动作方程：特点：测量阻抗落入四边形区域内，保护动作。但保护不具方向性。4.2阻抗继电器2、方向性多边形阻抗继电器

为了减小过渡电阻对阻抗保护的影响，各边都采用了倾斜角，特性如图所示。4.2阻抗继电器动作方程：方向判别的动作方程为：4.2阻抗继电器3、零序电抗继电器

为克服单相接地短路时过渡电阻对保护区的影响，使阻抗继电器动作特性适应附加测量阻抗的变化、保护区稳定不变，零序电抗继电器是广泛采用的一种阻抗继电器。其动作特性是过整定阻抗端点有一个倾角的直线。4.2阻抗继电器

送电侧受电侧

若附加测量阻抗角等于倾斜角，则动作特性与附加阻抗平行。则保护区不受过渡电阻的影响。4.2阻抗继电器动作方程为：4.2阻抗继电器小结：（1）多边形特性阻抗继电器与直线形零序电抗继电器在微机保护中被广泛应用；（2）其最大优点是躲过过渡电阻能力比较强；（3）同时可以采用带方向性。4.2阻抗继电器

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主讲人：许建安4.3阻抗继电器接线1、对阻抗继电器接线要求１）阻抗继电器的测量阻抗应正比于短路点到保护安装处之间的距离；２）阻抗继电器的测量阻抗应与故障类型无关，也就是保护范围不随故障类型而变化；3）阻抗继电器的测量阻抗应不受短路故障点过渡电阻的影响。4.3阻抗继电器接线2、反映相间短路故障接线当时，加在继电器端子上电压与电流的相位差为零。接线定义：加入相电压与同相电流时：4.3阻抗继电器接线测量阻抗可正确反应三相短路故障。4.3阻抗继电器接线故障相电压为：测量阻抗为：4.3阻抗继电器接线保护安装处相间电压为：测量阻抗为：4.3阻抗继电器接线

为了正确反映保护安装处到短路点之间的距离，必须加入相间电压与同名相的两相电流差。继电器1继电器2继电器34.3阻抗继电器接线各种相间短路故障时的测量阻抗:1、三相短路保护安装处母线电压为：4.3阻抗继电器接线阻抗继电器1测量阻抗为：

说明在被保护线路发生三相金属性短路故障时，三个阻抗继电器的测量阻抗均等于短路点到保护安装处的阻抗。4.3阻抗继电器接线2、两相短路（BC）故障相间电压为：4.3阻抗继电器接线阻抗继电器2的测量阻抗为：

保护区内BC两相短路时，阻抗继电器2能正确地测量保护安装处至短路点间的阻抗。

阻抗继电器1、3所加电压有一相非故障相电压，电流只有一相故障电流，其测量阻抗较大。4.3阻抗继电器接线3、两相接地短路保护安装处故障相电压4.3阻抗继电器接线阻抗继电器2测量阻抗为：

上式可见，BC两相接地短路故障时，阻抗继器2能正确测量短路点至保护安装处的距离。4.3阻抗继电器接线将故障点电压和电流分解为序分量，则3、反映接地接线4.3阻抗继电器接线保护安装处三序分量电压为4.3阻抗继电器接线保护安装处A相电压为：4.3阻抗继电器接线若加入继电器电压、电流为则测量阻抗为4.3阻抗继电器接线

为了正确测量阻抗，加入继电器电压、电流应为：其中：测量阻抗4.3阻抗继电器接线

显然，加入相电压、带零序电流补偿的相电流，阻抗继电器就能正确测量保护安装处至短路点间距离。继电器1继电器2继电器34.3阻抗继电器接线4、反应突变量阻抗继电器（1）反应工作电压相位变化极化电压取工作电压前一个周期的值，记为：

动作方程为：4.3阻抗继电器接线原理：反映阻抗继电器工作电压相位突变或幅值突变构成的阻抗继电器。阻抗继电器测量的是工作电压前、后周期的相位变化，在稳定状态下阻抗继电器不可能动作，只有在发生短路故障后的第一个周期才有可能动作，所以称为突变量阻抗继电器。反映接地短路故障动作方程为：4.3阻抗继电器接线

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主讲人：许建安4.4选相原理

一个CPU判断十种故障类型和相别耗时太长，因此要求在处理故障之前，预先进行故障类型和相别的判断。识别出故障相别后，将相应的电压、电流量取出，送至故障判别处理程序，可大量节约时间。当然对故障类型和相别判断必须要有足够准确性。选相元件只承担选相任务，不承担测量故障点距离和故障方向的任务。4.4选相原理要求：1）在保护区内发生任何形式的短路故障时，能判别故障相别，或判别出是单相故障还是多相故障。2）单相接地故障时，非故障相选相元件可靠不动作。3）在正常运行时，选相元件应该不动作。4）动作速度要快。4.4选相原理故障选相流程：4.4选相原理1、相电流差工频变化量选相原理：利用系统发生短路故障时两相电流差的变化量的幅值特征来区分各种类型故障。利用对称分量法可得：4.4选相原理为分析方便，设1）A相接地短路故障两非故障相电流差为零。4.4选相原理2）两相短路（BC）两相故障相电流差最大。4.4选相原理3）三相短路三个两相电流差故障分量相等。4.4选相原理4）两相接地（BC）若金属性短路，k为实数且0＜k＜1一般情况下两相接地短路与两相短路相同，故障相电流差最大。4.4选相原理2、对称分量选相原理：先判断是否存在零序分量，排除三相短路和两相短路，再用零序电流和负序电流进行比较，分析单相接地短路和两相接地短路的区别。（1）单相接地短路4.4选相原理4.4选相原理定性分析设（1）A相接地时，（2）B相接地时，和（3）C相接地时，和4.4选相原理（2）两相接地短路4.4选相原理（3）选相方法以基准选相区域，落在在不同相位区，对应了不同的接地故障类型和相别。

4.4选相原理

虽然可以用电流大小来区别两种故障，但是测量电流受负荷电流影响，不能实现准确判别，特别在接地电阻较大时。

（1）当时，若在内，则判为两相接地短路故障。4.4选相原理4.4选相元件2、余弦电压选相4.4选相原理＞4.4选相原理如果不计电阻分量，

简化为：若取4.4选相原理测量阻抗为：其中：4.4选相原理BC相经过渡电阻短路时，测量阻抗为4.4选相原理4.4选相原理只要能覆盖的动作区，余弦电压元件会动作。动作判据为＜＜4.4选相原理

发生接地短路故障时，满足A相为特殊相条件，则A相或BC相接地短路故障。若元件动作，则判为BC接地短路故障。若不动作，判A相接地短路故障，实现了选相。4.4选相原理小结：1）为了能正确地测量短路点至保护安装处的阻抗，分别装设了相间短路和接地短路距离保护。2）微机保护中采用选相，其目的是为节约微机时间。3）要求故障类型及相别判断准确性要高。4.4选相原理4）选相元件仅承担选相任务，不承担测量故障点距离和故障方向。5）相电流差工频变化量选相原理是比较幅值大小。6）余弦电压选相是利用故障点过渡电阻特征。4.4选相原理

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4.6启动元件1、启动元件的作用（1）闭锁作用。因启动元件动作后才给上保护装置的电源，所以装置在正常运行发生异常情况时是不会误动作的，此时启动元件起到闭锁作用，提高了装置工作的可靠性。（2）在某些距离保护中，启动元件与振荡闭锁启动元件为同一个元件，因此启动元件起到了振荡闭锁的作用。4.6启动元件（3）若保护装置中第Ⅰ段和第Ⅱ段用同一阻抗测量元件，则启动元件动作后按要求自动地将阻抗定值由第Ⅰ段切换到第Ⅱ段。当保护装置采用Ⅱ、Ⅲ段切换时，同样按要求能自动地将阻抗定值由第Ⅱ段切换到第Ⅲ段。（4）当保护装置只用一个阻抗测量元件来反应不同短路故障形式时，则启动元件应能按故障类型将适当的电压、电流组合加于测量元件上。4.6启动元件2、对启动元件的要求（1）能反应各种类型的短路故障，即使是三相同时性短路故障，启动元件也应能可靠启动。（2）在保护范围内短路故障时，即使故障点存在过渡电阻，启动元件也应有足够的灵敏度，动作可靠、快速，在故障切除后尽快返回。4.6启动元件（3）被保护线路通过最大负荷电流时，启动元件应可靠不动作；电力系统振荡时启动元件不允许动作。（4）当电压回路异常时，阻抗继电器可能发生误动作，此时启动元件不应动作，为此启动元件应采用电流量，不采用电压量来构成启动元件。4.6启动元件（5）为能发挥启动元件的闭锁作用，构成启动元件的数据采集、CPU等部分最好应完全独立，不应与保护部分共用。3、负序、零序电流启动元件距离保护启动元件：1）电流元件2）阻抗元件3）负序和零序电流元件4）电流突变量元件等4.6启动元件电流启动元件优缺点优点：简单可靠、电压回路断线失压不误启动在较高电压等级的网络中，灵敏度难于满足要求，且振荡时要误启动，只适用于及以下网络的距离保护中。不对称短路特点：一般三相短路是由不对称短路发展而成，所以在三相短路的初瞬间也有负序电流出现。4.6启动元件零序电流启动：提高启动元件灵敏度，与负序电流共同构成启动元件。4、序分量滤过器算法获取负序零序分量方法1）用负序、零序滤过器2）微机保护中，通过算法实现4.6启动元件1、直接移相原理的序分量滤过器对于序列相应公式为4.6启动元件

设每周采样12点，即N=12，根据移相时的数据窗不同有不同的算法。当时，电压相位相对于时滞后角度，对应采样值为当分别为8和4时，电压相量旋转了和。4.6启动元件4.6启动元件当数据窗为8时：于是4.6启动元件当数据窗为4时：4.6启动元件图,因,,三者对称，负序输出为零。4.6启动元件当数据窗为2时：4.6启动元件数据窗为1时：4.6启动元件2、增量元件算法

突变量元件在微机保护中实现起来特别方便，因为保护装置中的循环寄存区有一定记忆容量，可以很方便地取得突变量。比前一个周期的采样值。4.6启动元件

系统正常运行时，负荷电流是稳定的，或虽然有变化，但不会在一个工频周期这样短的时间内突然发生很大变化。4.6启动元件

存在不足：按上式计算，如果电网的频率偏离50，就会产生不平衡输出。解决办法：两式相近4.6启动元件1）相电流突变量元件以A相为例：2）相电流差突变量元件为了更有效地躲过系统振荡，用采样相隔N/2的两个采样值相加。计算式为4.6启动元件4.6启动元件3、小电流接地系统中的序分量滤过器算法

小电流接地系统中一般采用两相式接线方式，电流互感器只装在A、C两相上。或4.6启动元件4.6启动元件4.6启动元件4.6启动元件若将A相正序分量电流逆时针移相，并与C相电流机械化量相加，正序有输出，负序无输出。若将C相负序分量电流逆时针移相，并与A相负序分量电流相量相加，负序分量有输出，正序分量无输出。4.6启动元件如果每周采样N=12，上式的离散形式为或4.6启动元件

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主讲人：许建安4.7距离保护的振荡闭锁1、系统振荡时电气量变化特点特点:电力系统振荡时两侧等效电动势间的夹角在作周期性变化。产生振荡原因：由于切除短路故障时间过长引起系统暂态稳定破坏，在联系较弱的系统中，也可能由于误操作、发电厂失磁或故障跳闸、断开某一线路或设备、过负荷等造成系统振荡。定义：并列运行的系统或发电厂失去同步的现象称为振荡。4.7距离保护的振荡闭锁振荡造成影响：将引起电压、电流大幅度变化，对用户产生严重影响。设，要求：在振荡过程中不允许保护发生误动作。4.7距离保护的振荡闭锁系统振荡时，设超前的相位为，两侧电势相等，系统中各元件阻抗角相等，振荡电流为：若，正常运行时夹角为，负荷电流为：4.7距离保护的振荡闭锁系统M、N点的电压为：当最大。称为振荡中心4.7距离保护的振荡闭锁Z点位于处。4.7距离保护的振荡闭锁特点：正常运行时负荷电流幅值保持不变，振荡电流幅值作周期变化。4.7距离保护的振荡闭锁其中：则测量阻抗变化轨迹为直线。4.7距离保护的振荡闭锁当m具有不同值时,直线位置不同。4.7距离保护的振荡闭锁2、全相振荡时，系统保持对称性，系统中不含负序、零序分量，只有正序分量。短路时，一般将出现负序分量或零序分量。3、系统电压作大幅度变化4.7距离保护的振荡闭锁图中、令则，所以于是4.7距离保护的振荡闭锁，M母线电压最高。当时，当m=0.5时，M母线电压为零。M越趋近0.5。变化幅度越大。4.7距离保护的振荡闭锁设系统总阻抗角与被保护线路阻抗角相等，则可在保护安装处测得振荡中心电压。4.7距离保护的振荡闭锁设两侧电源不相等，设保护安装处电压、电流表示为：设电势相等，则相角差为：4.7距离保护的振荡闭锁求得系统振荡时角的变化率为若用电压标幺值，上式可写成或

4.7距离保护的振荡闭锁当振荡中心离保护安装处不远时，在振荡过程中激烈变化必然造成较大幅度变化。因母线电压很容易检测到，所以检测值可检测出系统是否振荡。（4）振荡时电气量变化速度与短路故障时不同，短路故障时电气量变化是突变的。（5）短路与振荡流过被保护线路两侧电流方向、大小是不相同的。4.7距离保护的振荡闭锁2、系统振荡时测量阻抗特性分析（1）测量阻抗变化轨迹4.7距离保护的振荡闭锁图中P、M、N、Q四定点由阻抗、、值确定相对位置。M侧测量阻抗为：4.7距离保护的振荡闭锁4.7距离保护的振荡闭锁（2）测量阻抗变化率其中：4.7距离保护的振荡闭锁时，阻抗变化率最小，即4.7距离保护的振荡闭锁因，据统计，振荡周期最大值为3s，于是测量阻抗变化率为≥只要适当选择保护开放条件，可保证保护不误动。4.7距离保护的振荡闭锁3、短路与振荡的区分要求：短路时应开放保护；振荡时可靠闭锁保护；振荡过程中发生短路，保护能正确动作；振荡平息后自动复归。（1）利用电气量变化速度不同区分短路故障和振荡4.7距离保护的振荡闭锁(2)判别测量阻抗变化率检测振荡系统振荡测量阻抗变化率必大于，正常运行时测量阻抗变化率为零（负荷阻抗为定值）。阻抗变化率＞若满足，则系统振荡。4.7距离保护的振荡闭锁4、振荡过程中对称短路故障的识别4.7距离保护的振荡闭锁由上图可得:＞4.7距离保护的振荡闭锁若取＜＜设的范围为振荡中心测量阻抗变化轨迹如图4.7距离保护的振荡闭锁1）利用检测振荡中心电压来识别4.7距离保护的振荡闭锁振中电压表达式电弧电压表达式＞若发生三相短路，电弧电压不超过额定电压的6%，振荡中心电压是变化。4.7距离保护的振荡闭锁

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主讲人：许建安4.8断线闭锁

在运行中，可能发生电压互感器二次侧短路故障、二次熔断器熔断、二次侧快速自动开关跳闸、断线等引起失压现象。这些都将使保护装置电压下降或消失，或相位变化，导致阻抗继电器失压误动。1、断线失电时阻抗继电器动作行为4.8断线闭锁a相断线4.8断线闭锁4.8断线闭锁断线相电压下降，相位变化近，、幅值降低，相位也发生了变化。将可能导致阻抗继电器误动。4.8断线闭锁2、断线闭锁元件对断线失压闭锁元件要求：1）二次断线时，闭锁元件灵敏度要满足要求；2）一次系统短路，不应将保护闭锁；3）断线闭锁元件有一定动作速度，以便在保护误动前实现闭锁；4）动作后可靠将保护闭锁，解除闭锁由运行人员进行。4.8断线闭锁（1）三相电压求和闭锁元件

电压互感器二次回路无故障时，三相电压对称，则注意：1）保护安装出口处三相短路也为零；

2）三相正常运行相量和为零。当一相断线时零序电压为4.8断线闭锁当三相断线时,三相电压数值和为注意：1）保护安装出口处三相短路，数值和为零；2）电压互感器安装在线路侧，断路器未合时也为零。一相或两相断线时,有≥

判别三相电压相量和大小可识别一相或两相断；三相电压数值和大小可识别三相断线。4.8断线闭锁当一次系统存在零序电压：中性点直接接地系统开口三角形侧零序电压为中性点非直接接地系统4.8断线闭锁差电压为K系数，中性点直接接地，中性点不接地。电压互感器二次回路完好或一次系统发生接地短路故障时，差电压；二次侧一相或两相断线，差电压有一定的数值。4.8断线闭锁

当三相电压有效值均很低时，可以识别出三相断线；当正序电压很小时，也可以反应三相断线。开口三角形侧断线时，正常情况检测不出，当中性点直接接地系统发生接地故障时，差电压可能很大，此时并没有断线。（2）断线判据一相或两相断线判据为4.8断线闭锁微机保护启动元件不动作，同时满足＞8（V）或＞8（V）

若电压互感器接在线路侧，三相断线的判据是：

微机保护启动元件未启动，断路器在合闸位置，或有一相电流大于无电流门槛值。同时满足4.8断线闭锁≤0.5U2N或采用＜8（V）＜8（V）。＜8（V）、也可采用＜