電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理主講教師：楊明玉華北電力大學(xué)電力系電自教研室2023/2/19--課程情況簡介總學(xué)時(shí)：48學(xué)分：3講課學(xué)時(shí)：42實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：6先修課程：電路理論、電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)2023/2/19--教材2023/2/19--參考書2023/2/19--參考書2023/2/19--參考書2023/2/19--第一章緒論2023/2/19--一、電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)1.正常工作狀態(tài)2.故障狀態(tài)3.不正常工作狀態(tài)短路、斷線過負(fù)荷、過電壓、頻率降低、系統(tǒng)振蕩等最常見且最危險(xiǎn)的是各種類型的短路2023/2/19--短路的后果數(shù)值很大的短路電流通過短路點(diǎn)將燃起電弧，使故障設(shè)備燒壞甚至燒毀；短路電流通過非故障設(shè)備，由于熱和電動(dòng)力的作用，致使其絕緣遭到損壞或使設(shè)備縮短使用壽命；電力系統(tǒng)中大部分地區(qū)的電壓下降，使大量電能用戶的正常工作遭到破壞或產(chǎn)生廢品；破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，而使事故擴(kuò)大，甚至造成整個(gè)電力系統(tǒng)瓦解。2023/2/19--事故系統(tǒng)或其中的一部分的正常工作遭到破壞，并造成對用戶少送電或電能質(zhì)量變壞到不能容許的地步，甚至造成人員傷亡和電氣設(shè)備的損壞。2023/2/19--一旦故障發(fā)生，要求在十分之幾甚至百分之幾秒內(nèi)切除故障設(shè)備。只能由繼電保護(hù)裝置才能完成此任務(wù)2023/2/19--繼電保護(hù)技術(shù)

繼電保護(hù)的原理設(shè)計(jì)、配置、整定、調(diào)試、運(yùn)行及維護(hù)等繼電保護(hù)裝置

能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(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)出信號的一種自動(dòng)裝置。二、繼電保護(hù)的基本概念電力系統(tǒng)繼電保護(hù)=繼電保護(hù)技術(shù)+繼電保護(hù)裝置2023/2/19--自動(dòng)、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其它無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件（例如有無經(jīng)常值班人員），而動(dòng)作于發(fā)出信號、減負(fù)荷或跳閘。此時(shí)一般不要求迅速動(dòng)作應(yīng)該具備事件記錄和網(wǎng)絡(luò)通訊的功能三、繼電保護(hù)的作用2023/2/19--1.基本原理正常運(yùn)行短路過電流保護(hù)四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2023/2/19--四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類1.基本原理低電壓保護(hù)正常運(yùn)行

短路2023/2/19--1.基本原理距離保護(hù)正常運(yùn)行

短路lk四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2023/2/19--1.基本原理序分量保護(hù)正常運(yùn)行不對稱短路四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2023/2/19--1.基本原理線路兩側(cè)電流相量的差別電流差動(dòng)保護(hù)四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2023/2/19--1.基本原理線路兩側(cè)電流相位的差別電流相位差動(dòng)保護(hù)四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2023/2/19--1.基本原理線路兩側(cè)功率方向的差別方向比較式縱聯(lián)保護(hù)四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2023/2/19--1.基本原理非電氣量保護(hù)：瓦斯保護(hù)，過熱保護(hù)等…電壓、電流的突變量突變量保護(hù)暫態(tài)量暫態(tài)量保護(hù)差異保護(hù)四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2023/2/19--2.繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成通信四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2023/2/19--2.繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成將輸入量與給定值進(jìn)行比較，給出具有0或1性質(zhì)的邏輯信號，從而判斷保護(hù)裝置是否應(yīng)該啟動(dòng)。跳閘或信號測量部分邏輯部分執(zhí)行部分相應(yīng)輸入量四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2023/2/19--根據(jù)測量部分各輸出量的性質(zhì)、先后順序、持續(xù)時(shí)間等，使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系判定故障的類型和范圍，最后確定是否應(yīng)使斷路器跳閘、發(fā)出信號或不動(dòng)作，并將對應(yīng)的指令傳給執(zhí)行部分。2.繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成跳閘或信號測量部分邏輯部分執(zhí)行部分相應(yīng)輸入量四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2023/2/19--跳閘或信號測量部分邏輯部分執(zhí)行部分相應(yīng)輸入量根據(jù)邏輯部分傳來的指令，發(fā)出跳開斷路器的跳閘脈沖及相應(yīng)的動(dòng)作信息、發(fā)出警報(bào)或不動(dòng)作。2.繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2023/2/19--四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2.繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成以過電流保護(hù)為例測量邏輯執(zhí)行2023/2/19--3.繼電保護(hù)的分類按被保護(hù)的對象分類

輸電線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)等

按保護(hù)原理分類

電流保護(hù)、電壓保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、方向保護(hù)、零序保護(hù)等

按繼電保護(hù)測量值與整定值的關(guān)系分類過量保護(hù)、欠量保護(hù)四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2023/2/19--按保護(hù)所反應(yīng)故障類型分類

相間短路保護(hù)、接地故障保護(hù)、匝間短路保護(hù)、斷線保護(hù)、失步保護(hù)、失磁保護(hù)及過勵(lì)磁保護(hù)等按繼電保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)技術(shù)分類

機(jī)電型保護(hù)（如電磁型保護(hù)和感應(yīng)型保護(hù)）、整流型保護(hù)、晶體管型保護(hù)、集成電路型保護(hù)及微機(jī)型保護(hù)等

3.繼電保護(hù)的分類四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2023/2/19--主保護(hù)：滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。按保護(hù)所起的作用分類

主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)等3.繼電保護(hù)的分類后備保護(hù)：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用來切除故障的保護(hù)。又分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)兩種。四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2023/2/19--近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰上級電力設(shè)備或線路的保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡單保護(hù)。3.繼電保護(hù)的分類四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類2023/2/19--舉例：四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類主保護(hù)范圍變壓器發(fā)電機(jī)變壓器組母線線路母線線路發(fā)電機(jī)2023/2/19--四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類保護(hù)范圍的重疊舉例：2023/2/19--四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類保護(hù)范圍的重疊舉例：2023/2/19--四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類后備保護(hù)QF5失靈舉例：2023/2/19--四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類后備保護(hù)遠(yuǎn)后備保護(hù)QF5失靈舉例：2023/2/19--四、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及分類后備保護(hù)斷路器失靈保護(hù)QF5失靈舉例：2023/2/19--五、對繼電保護(hù)的基本要求1.可靠性（信賴性和安全性）影響可靠性的因素：裝置本身的質(zhì)量和運(yùn)行維護(hù)水平信賴性：在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)可靠動(dòng)作，即不應(yīng)該拒絕動(dòng)作安全性：在不需要其動(dòng)作時(shí)可靠不動(dòng)作，即不應(yīng)該誤動(dòng)作提高安全性和信賴性地措施常常是矛盾的，需根據(jù)具體情況采取適當(dāng)?shù)拇胧?023/2/19--五、對繼電保護(hù)的基本要求2.選擇性指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障元件切除，最大限度地保證系統(tǒng)中無故障部分元件仍能繼續(xù)安全運(yùn)行當(dāng)k1點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)1、2動(dòng)→跳1QF、2QF

有選擇性例：2023/2/19--五、對繼電保護(hù)的基本要求2.選擇性例：當(dāng)k2點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)5、6動(dòng)→跳5QF、6QF有選擇性指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障元件切除，最大限度地保證系統(tǒng)中無故障部分元件仍能繼續(xù)安全運(yùn)行2023/2/19--五、對繼電保護(hù)的基本要求2.選擇性例：當(dāng)k3點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)7、8動(dòng)→跳7QF、8QF有選擇性指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障元件切除，最大限度地保證系統(tǒng)中無故障部分元件仍能繼續(xù)安全運(yùn)行2023/2/19--五、對繼電保護(hù)的基本要求2.選擇性例：當(dāng)k3點(diǎn)短路時(shí)，若7QF未跳保護(hù)5動(dòng)（遠(yuǎn)后備）→跳5QF

有選擇性指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障元件切除，最大限度地保證系統(tǒng)中無故障部分元件仍能繼續(xù)安全運(yùn)行2023/2/19--五、對繼電保護(hù)的基本要求2.選擇性例：當(dāng)k3點(diǎn)短路時(shí)，若保護(hù)7正確動(dòng)作和7QF跳閘保護(hù)5動(dòng)→跳5QF，則越級跳閘（非選擇性）停電指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障元件切除，最大限度地保證系統(tǒng)中無故障部分元件仍能繼續(xù)安全運(yùn)行2023/2/19--五、對繼電保護(hù)的基本要求2.選擇性小結(jié)：選擇性就是故障點(diǎn)在區(qū)內(nèi)就動(dòng)作，區(qū)外就不動(dòng)作。當(dāng)主保護(hù)未動(dòng)作時(shí)，由近后備或遠(yuǎn)后備切除故障，使停電面積最小。因遠(yuǎn)后備保護(hù)比較完善（對保護(hù)裝置、QF、二次回路和直流電源等故障所引起的拒絕動(dòng)作均起后備作用）且實(shí)現(xiàn)簡單、經(jīng)濟(jì)，應(yīng)優(yōu)先采用。2023/2/19--五、對繼電保護(hù)的基本要求3.速動(dòng)性作用于斷路器跳閘的保護(hù)都要求動(dòng)作迅速。其主要原因如下：①可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；②減少用戶在低電壓下工作的時(shí)間；③減少故障元件的損壞程度；④避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。2023/2/19--五、對繼電保護(hù)的基本要求3.速動(dòng)性故障切除時(shí)間：最快快速保護(hù)：斷路器：最快2023/2/19--五、對繼電保護(hù)的基本要求4.靈敏性指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，對故障情況的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應(yīng)出來。通常，靈敏性用靈敏系數(shù)來衡量，并表示為Ksen

2023/2/19--五、對繼電保護(hù)的基本要求4.靈敏性其中故障參數(shù)的最小、最大計(jì)算值是根據(jù)實(shí)際可能的最不利運(yùn)行方式、故障類型和短路點(diǎn)來計(jì)算的。①過量保護(hù)

②欠量保護(hù)

2023/2/19--五、對繼電保護(hù)的基本要求4.靈敏性在GB14285-2006《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》中，對各類保護(hù)的靈敏系數(shù)的要求都作出了具體規(guī)定，一般要求靈敏系