电力系统继电保护原理

电力系统继电保护原理ProtectionPrincipleofPowerSystem主讲教师：田有文信息与电气工程学院电气工程教研室办公地点：农工楼320联系电话：88760692（家）88487128（办）课程内容安排第一章2学时第二章16学时第三章10学时第四章2学时第五章3学时第六章3学时第七章6学时第八章2学时实验10学时（5个）总计54学时继电保护的主要特点继电保护工作涉及到每个电气主设备和二次辅助设备。继电保护是一门综合性的科学，它奠基于理论电工、电机学和电力系统等基础理论，还与电子技术、通信技术、计算机技术和信息科学等新理论新技术有着密切的关系。继电保护是一门理论和实践并重的学科。继电保护工作稍有差错，即可能对电力系统的运行造成严重的影响，给国民经济和人民生活带来不可估量的损失。课程要求上课认真听讲,积极思考,不缺勤,有病有事要请假。按时完成作业，不抄袭。实验亲自动手做，完成后认真填写实验报告。考试方式期末终考（60%）+平时（40%）平时包括：作业、实验、出勤、学习态度、平时回答问题。参考书孙国凯等编著.电力系统继电保护原理.北京:中国水利水电出版社.2002,1贺家李,宋从矩.电力系统继电保护原理.北京:水利水电出版社.1985王瑞敏主编.电力系统继电保护原理.北京:农业出版社.1994王维俭编.电力系统继电保护基本原理.北京:清华大学出版社.1991第一章绪论基本要求学习内容习题与思考题本章基本要求了解电力系统的故障和不正常运行状态及引起的后果；掌握继电保护装置概念、继电保护的任务（作用）、原理及组成；熟练掌握对继电保护的基本要求。返回第一章绪论第一节电力系统继电保护的作用第二节继电保护的基本原理和保护装置的组成第三节对继电保护装置的基本要求第四节继电保护技术发展简史第一节电力系统继电保护的作用一、电力系统的故障和不正常运行状态电力系统的故障：三相短路f(3)、两相短路f(2)、单相短路接地f(1)、两相短路接地f(1,1)、断线、变压器绕组匝间短路、复合故障等。不正常运行状态：小接地电流系统的单相接地、过负荷、变压器过热、系统振荡、电压升高、频率降低等。二、发生故障可能引起的后果1、故障点通过很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障设备烧坏；2、系统中设备，在通过短路电流时所产生的热和电动力使设备缩短使用寿命；3、因电压降低，破坏用户工作的稳定性或影响产品质量；破坏系统并列运行的稳定性，产生振荡，甚至使整个系统瓦解。事故事故：指系统的全部或部分的正常运行遭到破坏，以致造成对用户的停止送电、少送电、电能质量变坏到不能容许的程度，甚至毁坏设备等等。三、继电保护装置及其任务继电保护装置：就是指反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。返回基本任务：1、发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件（设备）从电力系统中切除，使非故障部分继续运行。2、对不正常运行状态，为保证选择性，一般要求保护经过一定的延时，并根据运行维护条件（如有无经常值班人员），而动作于发出信号（减负荷或跳闸），且能与自动重合闸相配合。第二节继电保护的基本原理和保护装置的组成继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。1、利用基本电气参数的区别。2、利用内部故障和外部故障时被保护元件两侧电流相位（或功率方向）的差别。3、对称分量是否出现。4、反应非电气量的保护。一、继电保护的基本原理1、利用基本电气参数的区别发生短路后，利用电流、电压、线路测量阻抗等的变化，可以构成如下保护。（1）电流保护：反映电流的增大而动作。（2）低电压保护：反应于电压的降低而动作。（3）距离保护：反应于短路点到保护安装地之间的距离（或测量阻抗的减小）而动作。ZdA12BIdCUd=0d(3)图1—1单侧电源线路2、利用内部故障和外部故障时被保护元件两侧电流相位（或功率方向）的差别。规定电流的正方向是从母线流向线路。正常运行和线路AB外部故障时，A-B两侧电流的大小相等相位相差180°。当线路AB内部短路时，A-B两侧电流一般大小相等、相位相等。构成各种差动原理的保护，如纵联差动保护，相差高频保护、方向高频保护等。3、对称分量是否出现电气元件在正常运行（或发生对称短路）时，负序分量和零序分量为零；在发生不对称短路时，一般负序和零序都较大。因此，根据这些分量的是否存在可以构成零序保护和负序保护。此种保护装置都具有良好的选择性和灵敏性。4、反应非电气量的保护反应变压器油箱内部故障时所产生的气体而构成瓦斯保护；反应于电动机绕组的温度升高而构成过负荷保护等。二、继电保护装置的组成继电保护一般由三个部分组成:测量部分、逻辑部分和执行部分，其原理结构如下图所示。测量部分逻辑部分执行部分故障参数量输出信号整定值图1—3继电保护装置的原理结构图测量被保护元件工作状态的物理量，并和已给的整定值进行比较，从而判断保护是否应该起动。根据测量部分各输出量的大小，性质，出现的顺序等，使保护装置按一定的逻辑程序工作，最后传到执行部分。根据逻辑部分送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如发出信号，跳闸或不动作等。举例说明正常状态：一次设备通过的电流为负载电流KA流过的二次电流小于动作值KA不动作其接点不闭合断路器主、辅触点保护不动作。电流继电器时间继电器电流互感器脱扣器中间继电器跳闸线圈短路故障时：流过一次设备的电流激增返回KA流过的二次电流大于KA动作值KA接点闭合，KT得电KT触点闭合KM线圈得电，其触点闭合QF的YT线圈得电跳闸切除故障。举例说明第三节对继电保护装置的基本要求选择性速动性灵敏性可靠性一、选择性(Selectivity)选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。d3点短路：保护6动作，6QF跳闸；若保护6或6QF拒动，5QF跳闸；d2点短路：保护5动作，5QF跳闸；若保护5或5QF拒动，保护1和保护3动作于1QF、3QF跳闸；d1点短路：保护1和保护2动作，1QF、2QF跳闸；若保护2或2QF拒动，保护3动作于3QF跳闸；主保护：能有选择性地快速切除全线故障的保护。后备保护：当故障线路的主保护或断路器拒动时用以切除故障的保护。近后备保护：作为本线路主保护的后备保护。远后备保护：作为下一条相邻线路主保护或开关拒跳的后备保护。二、速动性（Speed)速动性是指尽可能快地切除故障。短路时快速切除故障，可以缩小故障范围，减轻短路引起的破坏程度，减小对用户工作的影响，提高电力系统的稳定性。灵敏性是指对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，灵敏系数越大，则保护的灵敏度就越高，反之就越低。三、灵敏性(Sensitivity)对过量继电器：值同一物理量保护的最小值内部故障某突变保护整定物理量范围lmK对欠量继电器：量的最大值故障某突变保护定值同一物理量保护物理范围内部整lmK以上四个基本要求之间，有的相辅相成，有的相互制约，需要针对不同的使用条件，分别地进行协调。此四个基本要求是分析研究继电保护的基础，也是贯穿全课程的一个基本线索。根据被保护元件在电力系统中的地位和作用来确定具体的保护方式，以满足其相应的要求。四、可靠性(Reliability)可靠性是指在规定的保护范围内发生了属于它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在其它不属于它应该动作的情况下，则不应该误动作。返回第四节继电保护技术发展简史继电保护的发展是随着电力系统和自动化技术的发展而发展的。在20世纪50年代及以前，差不多都是用电磁型的机械元件构成。随后陆续推广了整流型元件和由半导体分力元件组成的装置。70年代以后，集成电路构成的继电保护装置中得到广泛运用。到80年代，微型机在继电保护装置中逐渐应用。随着新技术新工艺的采用，继电保护硬件设备的可靠性，运行维护方便性也不断得到提高。继电保护技术将达到更高的水平。最初熔断器难以实现选择性电压、电流保护环网、多源网方向电流、电压保护受系统运行方式影响，难以满足选择性、灵敏性、速动性距离保护单端测量方式，难以保证快速跳闸差动保护长距离难以实现高频保护返回复习思考题：1、在电力系统中继电保护的任务是什么？2、继电保护的基本原理有哪些？都是怎样构成的？3、电力系统对继电保护的基本要求是什么？什么叫选择性，速动性，灵敏性和可靠性？4、何谓主保护、后备保护？何谓远后备保护、近后备保护？5、继电保护装置由哪几部分组成？各部分的作用是什么？习题:1.如下图所示，试按图回答下列问题：（1）当d1点短路时，根据选择性要求应由哪些保护动作并跳开哪些断路器？如此时保护6拒动或6QF因失灵而拒跳，保护又将如何动作？（2）当d2点短路时，根据选择性要求应由哪些保护动作并跳开哪些断路器？如此时保护3拒动或3QF拒跳，但保护1动作并跳开1QF，问此种动作是否有选择性？如果拒动的为2QF，对保护1的动作又应作何评价？2.在下图所示网络中，设在d点发生短路，试就以下几种情况评述保护1和保护2对四项基本要求的满足情况：（1）保护1按整定时间先动作跳开1QF，保护2起动并在故障切除后返回；（2）保护1和保护2同时按保护1整定时间动作并跳开1QF和2QF；（3）保护1和保护2同时按保护2整定时间动作并跳开1QF和2QF；（4）保护1起动但未跳闸，保护2动作跳开2QF；（5）保护1未动，保护2动作并跳开2QF；（6）保护1和保护2均未动作。返回