電力系統(tǒng)繼電保護課程作業(yè)資料同學(xué)們，大家好。電力系統(tǒng)繼電保護是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要技術(shù)手段，是電氣工程及其自動化專業(yè)的核心課程之一。本資料旨在為大家的課程作業(yè)提供一些專業(yè)的思路、方法和注意事項，幫助大家更深入地理解繼電保護的原理與應(yīng)用，提升分析和解決實際問題的能力。請務(wù)必結(jié)合教材、課堂筆記及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行學(xué)習(xí)和作業(yè)。一、繼電保護的基本概念與原理1.1繼電保護的定義與作用繼電保護裝置是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。其基本作用包括：*故障時：迅速、準(zhǔn)確地切除故障元件，防止故障擴大，保護設(shè)備安全，縮小事故范圍，保障非故障部分繼續(xù)運行。*不正常運行時：發(fā)出信號，提醒運行人員及時處理，防止故障發(fā)生。1.2繼電保護的基本任務(wù)概括來說，繼電保護的基本任務(wù)主要有兩項：1.自動、迅速、有選擇性地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，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運行。2.反應(yīng)電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件（如有無經(jīng)常值班人員）而動作于發(fā)出信號、減負(fù)荷或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)安全運行的影響程度規(guī)定一定的延時，以免不必要的動作和干擾引起的誤動。1.3繼電保護的基本要求（“四性”）繼電保護裝置應(yīng)滿足以下四項基本要求，這些要求之間既有聯(lián)系又有矛盾，需要根據(jù)具體電力系統(tǒng)的運行特點和保護配置情況進行綜合協(xié)調(diào)。*選擇性：指保護裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。選擇性是通過合理的保護整定和配合來實現(xiàn)的。*速動性：指保護裝置應(yīng)能盡快地切除故障?？焖偾谐收峡梢詼p輕故障設(shè)備的損壞程度，提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低情況下的工作時間。*靈敏性：指保護裝置對其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應(yīng)該在事先規(guī)定的保護范圍內(nèi)部故障時，不論短路點的位置、短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能敏銳感覺，正確反應(yīng)。通常用靈敏系數(shù)來衡量。*可靠性：指保護裝置在其規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動作的故障時，應(yīng)可靠動作（即不拒動）；而在任何其他該保護不應(yīng)動作的情況下，應(yīng)可靠不動作（即不誤動）?？煽啃允抢^電保護裝置最重要的性能指標(biāo)，由設(shè)計、制造、安裝調(diào)試以及運行維護等多方面因素決定。1.4繼電保護的構(gòu)成傳統(tǒng)繼電保護裝置通常由測量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部分組成。*測量元件：測量被保護對象的某些電氣參數(shù)，并與給定的整定值進行比較，判斷保護是否應(yīng)該啟動。*邏輯元件：根據(jù)測量元件輸出量的大小、性質(zhì)、組合方式或出現(xiàn)順序，按照一定的邏輯關(guān)系確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出信號，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。*執(zhí)行元件：接收邏輯元件的命令，最終完成保護裝置的動作任務(wù)，如跳閘或發(fā)信。現(xiàn)代微機保護則是將這些功能通過軟件和硬件的結(jié)合來實現(xiàn)。二、常用保護原理與配置概述2.1階段式電流保護階段式電流保護是配電網(wǎng)和輸電線路中最基本、應(yīng)用最廣泛的保護形式之一，主要包括：*無時限電流速斷保護（電流I段）：動作電流按躲過本線路末端最大短路電流整定，保護本線路的一部分，動作迅速但不能保護全長。*限時電流速斷保護（電流II段）：動作電流按躲過相鄰線路無時限電流速斷保護的動作電流或躲過本線路末端最小短路電流整定，并帶有一定的時限以保證選擇性。它能保護本線路全長，并能作為無時限電流速斷保護的后備。*定時限過電流保護（電流III段）：動作電流按躲過本線路最大負(fù)荷電流整定，動作時限按階梯原則整定，比所在線路上所有其他保護的動作時限都長。它不僅能保護本線路全長，還能保護相鄰線路全長，作為本線路主保護和相鄰元件保護的后備保護。階段式電流保護的整定計算是課程作業(yè)中的常見內(nèi)容，需要熟練掌握其整定原則和配合關(guān)系。2.2距離保護距離保護（阻抗保護）是反應(yīng)故障點至保護安裝處的電氣距離（阻抗），并根據(jù)此距離的大小確定動作時限的一種保護裝置。它主要用于35kV及以上電壓等級的輸電線路。距離保護一般也采用階段式特性，如I、II、III段，分別對應(yīng)不同的保護范圍和動作時限。其主要優(yōu)點是受系統(tǒng)運行方式和短路類型的影響較小，能較好地滿足選擇性和靈敏性要求。2.3差動保護差動保護基于基爾霍夫電流定律，通過比較被保護元件兩側(cè)電流的大小和相位來判斷內(nèi)部是否發(fā)生故障。它具有極高的選擇性和靈敏性，能瞬時切除被保護元件內(nèi)部的故障，是電力變壓器、發(fā)電機、母線等重要電氣設(shè)備的主保護。常見的有縱聯(lián)差動保護、橫聯(lián)差動保護等。理解差動保護的工作原理（正常運行及外部故障時兩側(cè)電流平衡，內(nèi)部故障時出現(xiàn)差流）是掌握該保護的關(guān)鍵。2.4其他常用保護*過電壓保護與低電壓保護：反應(yīng)電壓異常的保護。*瓦斯保護：變壓器的非電氣量保護，反應(yīng)油箱內(nèi)部故障。*零序保護：反應(yīng)電力系統(tǒng)接地故障的一種保護方式，在中性點直接接地系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。2.5保護配置的基本原則在進行電力系統(tǒng)元件的保護配置時，應(yīng)遵循“主保護與后備保護相結(jié)合”的原則。*主保護：能快速、有選擇性地切除被保護元件內(nèi)部故障的保護。*后備保護：當(dāng)主保護或斷路器拒動時，用以切除故障的保護。后備保護又分為近后備（當(dāng)主保護拒動時，由本元件的另一套保護實現(xiàn)后備）和遠(yuǎn)后備（當(dāng)主保護或斷路器拒動時，由相鄰元件的保護實現(xiàn)后備）。三、保護整定計算基礎(chǔ)3.1整定計算的目的與依據(jù)繼電保護整定計算的目的是確定保護裝置的動作參數(shù)（如動作電流、動作電壓、動作阻抗、動作時限等），以確保保護裝置在預(yù)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生故障時能準(zhǔn)確、可靠地動作，而在正常運行及外部故障時不動作。整定計算的主要依據(jù)包括：電力系統(tǒng)運行方式、短路電流計算結(jié)果、保護裝置的技術(shù)參數(shù)、相關(guān)的規(guī)程規(guī)范等。3.2短路電流計算的重要性短路電流計算是繼電保護整定計算的基礎(chǔ)。不同類型的短路故障（三相短路、兩相短路、單相接地短路等）、不同的運行方式（最大運行方式、最小運行方式）下的短路電流值，直接影響保護的定值選擇和靈敏性校驗。課程作業(yè)中常涉及對稱短路電流的計算。3.3整定計算的基本步驟（以階段式電流保護為例）1.確定保護配置方案：根據(jù)被保護元件的類型和重要性，選擇合適的保護類型。2.選擇短路計算點：通常選擇對保護最不利的點，如線路末端（校驗I段保護范圍）、相鄰線路末端（校驗II段選擇性）等。3.計算短路電流：在給定的系統(tǒng)運行方式下，計算各短路點的短路電流。4.確定動作參數(shù)：根據(jù)保護原理和整定原則，計算保護的動作電流（或阻抗、電壓）。5.校驗靈敏度：在最小運行方式下，對保護范圍內(nèi)的最小短路電流進行靈敏系數(shù)校驗。6.確定動作時限：根據(jù)保護配合原則，確定各段保護的動作時限。7.編寫整定報告：整理計算過程和結(jié)果，形成整定報告。3.4注意事項*“四性”的協(xié)調(diào)：整定計算時，需綜合考慮選擇性、速動性、靈敏性和可靠性，有時需要進行權(quán)衡。*運行方式的影響：最大運行方式下校驗選擇性，最小運行方式下校驗靈敏性。*分支系數(shù)的影響：在有分支電路的情況下，計算保護整定值時需考慮分支系數(shù)對短路電流的影響。四、課程作業(yè)常見問題與分析方法4.1閱讀和理解題目仔細(xì)閱讀題目，明確已知條件（系統(tǒng)接線、參數(shù)、運行方式、故障類型等）和待求問題（計算保護定值、分析保護動作行為、校驗靈敏度等）是正確完成作業(yè)的前提。4.2繪制等效電路圖對于涉及短路電流計算和保護整定的題目，繪制清晰的等效電路圖（如正序等效電路）有助于簡化分析過程。在圖中標(biāo)明各元件參數(shù)、節(jié)點編號、短路點位置等。4.3規(guī)范計算過程作業(yè)中應(yīng)展現(xiàn)清晰的計算步驟，包括公式選擇、參數(shù)代入、中間計算過程及最終結(jié)果。這樣不僅便于檢查，也能反映對知識點的掌握程度。注意單位的統(tǒng)一和有效數(shù)字的保留。4.4保護動作邏輯分析分析保護是否動作、如何動作時，應(yīng)依據(jù)保護的動作特性（如電流保護的動作電流和時限特性，距離保護的動作阻抗特性），結(jié)合故障時的電氣量進行判斷。4.5結(jié)果的合理性校驗計算完成后，應(yīng)對結(jié)果的合理性進行初步判斷。例如，電流I段的保護范圍是否合理，II段的動作時限是否大于I段，靈敏系數(shù)是否滿足規(guī)程要求等。五、學(xué)習(xí)建議與總結(jié)電力系統(tǒng)繼電保護是一門理論性和實踐性都很強的課程。要學(xué)好這門課，完成好課程作業(yè)，建議：1.扎實掌握基本概念和原理：如“四性”、各類保護的基本思想。2.多做習(xí)題，勤于思考：通過做題加深對理論的理解和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，注意總結(jié)不同類型題目的解題思路。3.重視實驗和仿真：如果有機會，通過實驗或仿真軟件（如MATLAB/Simulink、PSCAD等）觀察保護的動作行為，能更直觀地理解保護原理。4.關(guān)注規(guī)程規(guī)范：了解相關(guān)的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，如《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》，有助于理解保護配置和整定的工程背景。5.培養(yǎng)工程思維：在學(xué)習(xí)和做作業(yè)時，