1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)有關(guān)本課程的若干問題教材 電力系統(tǒng)繼電保護(hù).張保會(huì)，尹項(xiàng)根編著.中國電力出版社，2005年5月參考書 1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理（增訂版）.賀家李，宋從矩主編. 中國電力出版社，2004年9月 2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù).許建安主編.中國水利電力出版社， 2004年1月主要內(nèi)容 緒論 電網(wǎng)電流保護(hù) 電網(wǎng)距離保護(hù) 輸電線路縱聯(lián)保護(hù) 電力變壓器保護(hù) 發(fā)電機(jī)保護(hù)有關(guān)本課程的若干問題有關(guān)本課程的若干問題 作業(yè)及實(shí)驗(yàn) 平均一章一次作業(yè)，認(rèn)真完成； 共4個(gè)實(shí)驗(yàn) 考核方式 平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和課程結(jié)束時(shí)的筆試相結(jié)合 紀(jì)律 不得缺席，有事請(qǐng)假繼電保護(hù)的概念繼電保護(hù)包括繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置繼電保護(hù)

2、技術(shù)是一個(gè)完整的體系，它主要包括電力系統(tǒng)故障分析，各種繼電保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)方法，繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)，繼電保護(hù)運(yùn)行及維護(hù)技術(shù)。繼電保護(hù)裝置是完成繼電保護(hù)功能的核心。繼電保護(hù)裝置是能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。 1.1電力系統(tǒng)的正常、不正常工作狀態(tài)和故障狀態(tài)Power System Normal, Abnormal and Fault Condition1.1.1 正常工作狀態(tài)State of Normal Operating Condition處于正常工作狀態(tài)的電力系統(tǒng)滿足兩組方程式：1)等式約束條件：電力系統(tǒng)的組成 電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、

3、變壓器、輸電線路、配電線路、負(fù)荷等一次設(shè)備和繼電保護(hù)、安全自動(dòng)控制裝置、測量儀表、通信系統(tǒng)等二次設(shè)備共同組成的一個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)；其中 一次設(shè)備是電力系統(tǒng)的軀干，電能的生產(chǎn)、傳輸和消費(fèi)是靠一次系統(tǒng)來完成的； 二次設(shè)備是電力系統(tǒng)的大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，沒有二次設(shè)備電力系統(tǒng)無法工作。2)不等式約束條件:1.1.2常見的不正常工作狀態(tài)及其危害Frequently Occurred Abnormal Operating Conditions and Their Threats to the Power System一、不正常狀態(tài)：指電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的正常工作遭到破壞但未出現(xiàn)故障的狀態(tài)，如：過負(fù)荷過電

4、壓、低電壓頻率過高或過低振蕩二、危害 影響電力設(shè)備及用電設(shè)備的壽命；不利于系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；危及到系統(tǒng)的安全運(yùn)行；影響用電設(shè)備的正常工作及產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。1.1.3 故障狀態(tài)及其危害State of Fault and Its Threats一、故障：通常指各種類型的短路和斷線，包括各相導(dǎo)體之間或者導(dǎo)體對(duì)地的不正常連接、三相或者某相開斷。 短路類型：單相接地短路、兩相接地短路、兩相 短路、三相短路二、 故障原因 1 自然原因 2 人為原因三 短路的危害 1) 故障元件損壞。 2) 非故障元件損壞或使用壽命縮短。 3) 使電力用戶的正常工作遭到破壞或產(chǎn)生廢品。 4) 破壞電力系統(tǒng)的各發(fā)電廠之間并

5、列運(yùn)行的穩(wěn)定性， 引起系統(tǒng)振蕩，甚至使系統(tǒng)瓦解。一臺(tái)起重機(jī)碰到架空線后引發(fā)的短路事故圖（1）一臺(tái)起重機(jī)碰到架空線后引發(fā)的短路事故圖（2）一臺(tái)起重機(jī)碰到架空線后引發(fā)的短路事故圖（3）1.1.4 繼電保護(hù)作用Functions of Relay Protection繼電保護(hù)裝置(Relay Protection)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù):1.針對(duì)故障狀態(tài),保護(hù)裝置應(yīng)能快速動(dòng)作于斷路器跳閘。2.針對(duì)不正常狀態(tài),保護(hù)裝置應(yīng)能動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)或延時(shí)跳閘。（保護(hù)柜實(shí)物圖）NAS9210系列綜合保護(hù)裝置圖南瑞RCS-900線路保護(hù)圖JMB1型母線保護(hù)裝置圖1.2 繼電保護(hù)的基本原理及其組成 Basic Pr

6、inciples and Elements of Relay Protection1.2.1繼電保護(hù)的基本原理Basic Principles of Relay Protection利用電力元件在不同運(yùn)行狀態(tài)下其電氣量或非電氣量的某些差異，來實(shí)現(xiàn)對(duì)元件所處狀態(tài)的識(shí)別。1 電流保護(hù) 短路故障發(fā)生后，設(shè)備中流過的電流會(huì)增大，保護(hù)安裝點(diǎn)（一般在變電站母線處）所測量的電流會(huì)增大，根據(jù)電流增大構(gòu)成的繼電保護(hù)稱為電流保護(hù)，電流保護(hù)是一種過量保護(hù)，越靠近母線，短路電流越大。電流保護(hù)說明見圖。2 距離保護(hù) 輸電線路發(fā)生短路故障后，電流會(huì)增大，電壓會(huì)降低，根據(jù)測量到的電壓和電流可以計(jì)算出故障點(diǎn)到測量點(diǎn)之間的線路

7、阻抗，這個(gè)阻抗值比線路正常運(yùn)行時(shí)小，據(jù)此，可以構(gòu)成阻抗繼電器。因?yàn)榫€路阻抗和線路距離成正比，所以阻抗保護(hù)又稱為距離保護(hù)。3 差動(dòng)保護(hù) 正常運(yùn)行的設(shè)備，流進(jìn)電流和流出電流相等，如果都以流進(jìn)電流為參考方向，則電流之和為零； 該設(shè)備發(fā)生短路故障后，流進(jìn)電流和流出電流不再相等，其和為短路電流。據(jù)此，可以構(gòu)成電流差動(dòng)保護(hù)。 M N Lim in if1if2F1F2正常運(yùn)行或外部故障時(shí) im+in=0內(nèi)部故障時(shí) im+in=ifS1S2一、利用元件單側(cè)電氣量的差異二、利用對(duì)稱分量是否出現(xiàn)的差異三、利用元件兩側(cè)電流相量（相位、功率方向） 的差異 利用流過被保護(hù)元件中電流幅值的增大，可以構(gòu)成過電流保護(hù)。 利

8、用短路時(shí)電壓幅值的降低，可以構(gòu)成低電壓保護(hù)。 利用測量阻抗幅值的降低和阻抗角的變大，可以構(gòu)成距離（低阻抗）保護(hù)。四、反應(yīng)非電量特征構(gòu)成瓦斯保護(hù)、過熱保護(hù) 繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成 繼電保護(hù)的根本任務(wù)是檢測并發(fā)現(xiàn)故障，然后通過斷路器切除故障設(shè)備。因此，一個(gè)完整的繼電保護(hù)系統(tǒng)至少應(yīng)該包括： 傳感器：包括電壓互感器、電流互感器、其它傳感器（比如瓦斯氣體傳感器）等 繼電保護(hù)裝置：有通道的繼電保護(hù)甚至需要在兩端（比如線路保護(hù)）安裝，還需要專用的繼電保護(hù)通道 斷路器：用于切除故障設(shè)備，達(dá)到保護(hù)目的。1.2.2 保護(hù)裝置的構(gòu)成Elements of relay protection1.2.3 繼電保護(hù)的工作回路Wo

9、rking Circuit of Relay Protection1.2.4 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的工作配合Co-ordination of Relay Protection1.3 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求Basic Requirements for Relay Protection 繼電保護(hù)四個(gè)基本要求：可靠性，選擇性，速動(dòng)性和靈敏性。一、可靠性（Reliability）該動(dòng)作的必須可靠動(dòng)作（不拒動(dòng)，mis-operation），不該動(dòng)作的可靠不動(dòng)（不誤動(dòng)，mal-operation） 安全性信賴性可靠性對(duì)于聯(lián)系緊密的電網(wǎng)，更強(qiáng)調(diào)信賴性對(duì)于母線保護(hù)，更強(qiáng)調(diào)安全性ABCD 二、選擇性（Selectiv

10、ity of Protection）選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障設(shè)備切除，而使非故障設(shè)備能夠繼續(xù)可靠運(yùn)行，以盡量減少停運(yùn)設(shè)備、縮小停電范圍的能力。 三、速動(dòng)性（Speed)盡可能快地切除故障一些必須快速切除的故障:1.使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于允許值（0.7倍額定電 壓）；2.大容量的發(fā)電機(jī)、變壓器和電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生的故障；3.中、低壓線路導(dǎo)線截面過小，為避免過熱不允許延時(shí)切除的故障；4.可能危及人身安全、對(duì)通信系統(tǒng)或鐵路信號(hào)系統(tǒng)有強(qiáng)烈干擾的 故障； 故障切除時(shí)間等于保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器切除時(shí)間之和。 一般的斷路器動(dòng)作時(shí)間0.06-0.15秒， 一般保護(hù)動(dòng)作時(shí)間小于40毫

11、秒。四、靈敏性（Sensitivity）靈敏性:是指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的 反應(yīng)能力。靈敏性常常用靈敏系數(shù)來衡量。靈敏系數(shù)按照以下原則來計(jì)算：在可能的方式下，選擇最不利于保護(hù)動(dòng)作的方式；選擇最不利于保護(hù)動(dòng)作的故障類型；選擇最不利于保護(hù)動(dòng)作的故障點(diǎn)。1.4 繼電保護(hù)發(fā)展簡史Brief History of the Development of Relay Protection保護(hù)原理發(fā)展過程： 過電流保護(hù)（1901）電流差動(dòng)保護(hù) （1908）方向性電流保護(hù)（1910）距離保護(hù)（1920）高頻保護(hù)（1927）微波保護(hù)（1950）行波保護(hù)、光纖保護(hù) （20世紀(jì)70年代）工頻突變量原理保護(hù)（20世紀(jì)90年代）繼電保護(hù)的發(fā)展簡史繼電保護(hù)的發(fā)展簡史1950年前后出現(xiàn)了微波保護(hù)20世紀(jì)50年代出現(xiàn)行波保護(hù)的思想，70年代末期出現(xiàn)了裝置之后原理上的創(chuàng)新甚少！從20世紀(jì)50年代出現(xiàn)晶體管，開始出現(xiàn)晶體管保護(hù)從20世紀(jì)70年代末期到80年代初期，出現(xiàn)集成電路保護(hù)從20世紀(jì)60年代提出微機(jī)保護(hù)，80年代前后出現(xiàn)裝置從上世紀(jì)末期，出現(xiàn)基于