繼電保護(hù)的定義：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是對(duì)電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常狀況進(jìn)行檢測(cè)，從而發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要的技術(shù)措施。1.1.1繼電保護(hù)的定義繼電保護(hù)的定義relay1.1.2繼電保護(hù)的由來(lái)從“Relay”到“ProtectiveRelay”把斷了的絲續(xù)上，“繼,續(xù)也”《說(shuō)文解字》許慎1.1.2繼電保護(hù)的由來(lái)1.1.3繼電保護(hù)的任務(wù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)是：（1）在系統(tǒng)發(fā)生元件短路等大擾動(dòng)時(shí)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘命令；（2）當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，發(fā)出告警信號(hào)。

繼電保護(hù)，不是保護(hù)電力系統(tǒng)元件（設(shè)備）不發(fā)生故障，而是將故障元件從電力系統(tǒng)中切除（或異常情況及時(shí)告警）1.2.1

繼電保護(hù)動(dòng)作原理電力系統(tǒng)發(fā)生故障（或出現(xiàn)異常）時(shí)，很多電氣量（以及一些非電氣量）都會(huì)發(fā)生較正常運(yùn)行明顯不同的變化。利用短路故障時(shí)電氣量變化的特點(diǎn)，可以構(gòu)成不同動(dòng)作原理的繼電保護(hù)。例如：（1）反應(yīng)故障時(shí)電流的增加而構(gòu)成的過(guò)電流保護(hù)；（2）反應(yīng)故障時(shí)電壓的降低（或升高）而構(gòu)成的的低電壓（或過(guò)電壓）保護(hù)；（3）同時(shí)反應(yīng)故障時(shí)電壓降低、電流增加而構(gòu)成的阻抗保護(hù)（即距離保護(hù)）；（4）反應(yīng)不對(duì)稱故障時(shí)序分量的變化而構(gòu)成的負(fù)序電流保護(hù)以及零序保護(hù)。繼電保護(hù)裝置的組成示意圖

測(cè)量部分的作用：獲得被保護(hù)對(duì)象的電氣量，將參數(shù)，與整定值或者動(dòng)作條件比較，給出相應(yīng)的判斷結(jié)論。1.2.2繼電保護(hù)裝置組成繼電保護(hù)裝置的組成示意圖

在保護(hù)裝置內(nèi)部，邏輯部分根據(jù)測(cè)量部分的參數(shù)、性質(zhì)、輸出狀態(tài)等出現(xiàn)的順序或者組合，執(zhí)行布爾邏輯和時(shí)序邏輯操作，并將有關(guān)執(zhí)行指令傳遞給執(zhí)行部分。1.2.2繼電保護(hù)裝置組成1.2.2繼電保護(hù)裝置組成繼電保護(hù)裝置的組成示意圖

根據(jù)邏輯部分發(fā)出的指令，如跳閘、發(fā)出告警信號(hào)等，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。例如，向斷路器控制回路發(fā)出跳閘命令，或者，向上級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出告警信號(hào)，等等。結(jié)合工程實(shí)際，可將測(cè)量回路、繼電保護(hù)回路、斷路器控制及信號(hào)回路、操作電源回路、斷路器和隔離開關(guān)的電氣閉鎖回路等，統(tǒng)稱為二次回路（secondarycircuit）。二次回路1.2.2繼電保護(hù)裝置組成1.2.3

保護(hù)對(duì)象與保護(hù)區(qū)保護(hù)對(duì)象主要包括：1）發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)變壓器組；2）主變壓器；3）重要的母線；4）電氣設(shè)備，如電動(dòng)機(jī)，電抗器等。保護(hù)區(qū)域的劃分，必須適應(yīng)電力系統(tǒng)不同的保護(hù)對(duì)象、不同電壓等級(jí)及不同的保護(hù)需求。1.2.3

保護(hù)對(duì)象與保護(hù)區(qū)

L1線路的主保護(hù)，理論上應(yīng)從本側(cè)母線至對(duì)側(cè)母線的整條線路。

但如果在互感器4與線路L1斷路器間發(fā)生故障，繼電保護(hù)動(dòng)作跳開斷路器，此時(shí)故障仍沒(méi)有被該斷路器“切除”，發(fā)電機(jī)G仍向故障點(diǎn)提供短路能量。1.2.4案例：一條饋線的繼電保護(hù)下面通過(guò)一個(gè)案例來(lái)說(shuō)明繼電保護(hù)是如何具體履行的電力系統(tǒng)“外科醫(yī)生”的職責(zé)的。

如圖所示為某一條饋線繼電保護(hù)示意圖。

圖中的斷路器位于該饋線的首端，當(dāng)斷路器處于合閘（閉合）狀態(tài)時(shí)，電源與負(fù)荷通過(guò)饋線相聯(lián)系，負(fù)荷將得電，而當(dāng)斷路器處于跳閘（斷開）狀態(tài)時(shí)，負(fù)荷將失電。電流互感器裝設(shè)在線路出口處，用于將本線路的一次側(cè)電流，變換成較小電流，供繼電保護(hù)裝置采集電流信息。1.2.4案例：一條饋線的繼電保護(hù)電壓互感器裝設(shè)在母線出口處，用于將母線的一次側(cè)電壓，變換成較小電壓，供繼電保護(hù)裝置采集電壓信息。1.2.4案例：一條饋線的繼電保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的主要行為：正常時(shí)不動(dòng)作異常時(shí)告警故障時(shí)跳閘1.2.4案例：一條饋線的繼電保護(hù)由圖（a）可見(jiàn)，正常運(yùn)行時(shí)，斷路器閉合。此時(shí)，保護(hù)采集到母線電壓、饋線負(fù)荷電流，繼電保護(hù)裝置處于“待命”狀態(tài)。如線路中負(fù)荷電流超過(guò)了額定電流值，達(dá)到額定電流的1.15倍，有可能引起相應(yīng)設(shè)備損壞。此時(shí)，保護(hù)裝置要向上級(jí)控制系統(tǒng)發(fā)送告警信號(hào)，反映這種不正常運(yùn)行狀態(tài)。1.2.4案例：一條饋線的繼電保護(hù)

在圖（b）中，初始狀態(tài)仍為正常運(yùn)行狀態(tài)。如饋線上發(fā)生相間短路故障，流過(guò)線路的電流將由負(fù)荷電流突然上升為短路電流。保護(hù)裝置判斷出故障確實(shí)存在，向斷路器發(fā)出跳閘命令。斷路器跳開，切斷故障點(diǎn)與電源之間的聯(lián)系同時(shí)，保護(hù)裝置還要向上級(jí)控制系統(tǒng)發(fā)出“10kV線路跳閘”的信號(hào)。1.2.4案例：一條饋線的繼電保護(hù)結(jié)合如圖所示饋線保護(hù)示例，繼續(xù)以電力系統(tǒng)“外科醫(yī)生”打比方。電壓互感器及電流互感器相當(dāng)于“外科醫(yī)生”的“眼睛”，它們間接地反映了被保護(hù)對(duì)象的一次電壓與一次電流情況。1.2.4案例：一條饋線的繼電保護(hù)保護(hù)裝置提供了感受故障的“大腦”，但作為一個(gè)弱電元件，它不可能親自完成故障隔離任務(wù)。1.2.4案例：一條饋線的繼電保護(hù)斷路器等用于切斷強(qiáng)電回路的元件，能夠完成故障隔離，提供了切除故障的“手腳”。其本身沒(méi)有故障判斷功能，需要聽從來(lái)自于保護(hù)裝置的“命令”。1.2.4案例：一條饋線的繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常情況時(shí)，需要繼電保護(hù)判斷準(zhǔn)確、行為迅速、反應(yīng)靈敏、動(dòng)作可靠地切除故障，從而盡可能地減小故障范圍，并降低故障對(duì)于系統(tǒng)的影響，以提高電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。在我國(guó)，對(duì)于繼電保護(hù)的基本要求的提法簡(jiǎn)稱為“保護(hù)四性”，即可靠性、選擇性、速動(dòng)性、靈敏性。1.3繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.3.1選擇性保護(hù)的選擇性(selectivityofprotection)是指保護(hù)檢出電力系統(tǒng)的故障區(qū)和/或故障相的能力。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)盡可能縮小電力系統(tǒng)被停電的范圍，只將故障部分從系統(tǒng)中切除，最大限度地保證系統(tǒng)中的無(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。

以K1點(diǎn)故障為例，保護(hù)有選擇性時(shí)，應(yīng)跳開斷路器QF1、QF21.3.1選擇性

以K1點(diǎn)故障為例，與之平行的線路保護(hù)動(dòng)作跳開QF3、QF4，則稱保護(hù)動(dòng)作行為“失去選擇性”。1.3.1選擇性NP的相鄰線路PQ上K3點(diǎn)故障，QF6立即跳閘——最理想，QF6未跳閘，故障依然存在——線路NP的保護(hù)經(jīng)延時(shí)動(dòng)作，跳開QF5，使得故障對(duì)于系統(tǒng)的影響盡可能地控制在一個(gè)較小的范圍內(nèi)。此時(shí)NP路保護(hù)的這種動(dòng)作行為，也是滿足“選擇性”要求的。1.3.1選擇性保護(hù)的速動(dòng)性（speedofprotection）是指保護(hù)盡可能快地切除故障的能力。故障的快速切除，有利于防止故障的漫延，減輕對(duì)于系統(tǒng)的不利影響。1.3.2速動(dòng)性保護(hù)速動(dòng)性示意圖0.5s時(shí)刻發(fā)生故障，電流幅值突然增大0.6s時(shí)刻電流變?yōu)榱?.8s后續(xù)波形略去在當(dāng)今技術(shù)條件下，保護(hù)裝置存在約30ms固有延時(shí)，是正常的。真正0秒動(dòng)作出口的繼電保護(hù)是不存在的。1.3.2速動(dòng)性

保護(hù)的靈敏性(sensitivityofprotection)是指保護(hù)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。靈敏性通常用靈敏系數(shù)或靈敏度來(lái)衡量，增大靈敏度，將增加保護(hù)動(dòng)作的可信賴性，但有時(shí)與安全性相矛盾。1.3.3靈敏性可靠性分為兩個(gè)方面:安全性及可信賴性。

保護(hù)的安全性繼電保護(hù)裝置或繼電保護(hù)系統(tǒng)不發(fā)生誤動(dòng)的程度或能力保護(hù)的信賴性繼電保護(hù)裝置或繼電保護(hù)系統(tǒng)不發(fā)生拒動(dòng)的程度或能力1.3.4可靠性圖a中，只要K1動(dòng)作，即可跳閘1.3.4可靠性圖b中，只有K1、K2同時(shí)動(dòng)作，才能實(shí)現(xiàn)跳閘1.3.4可靠性圖c中，只要K1、K2有一者動(dòng)作，就能實(shí)現(xiàn)跳閘。圖中以K1點(diǎn)動(dòng)作為例。1.3.4可靠性1.3繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.3.4可靠性安全性增強(qiáng)可信賴性減弱可信賴性增強(qiáng)安全性減弱安全性和信賴性關(guān)系

安全性與可信賴性兩者是相互矛盾的。因此，繼電保護(hù)如何在兩者之間找到一個(gè)恰當(dāng)?shù)某叨?，在某種程度上是一個(gè)復(fù)雜的命題。我們必須對(duì)于被保護(hù)對(duì)象的故障可能性及后果進(jìn)行判斷，有針對(duì)性地對(duì)安全性與可依賴性做出取舍，這將是一個(gè)非常具有科學(xué)性與藝術(shù)性的問(wèn)題。安全性信賴性1.3.4可靠性1.3.5

繼電保護(hù)“四性”的辯證統(tǒng)一繼電保護(hù)裝置應(yīng)符合可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)