继电保护培训课件

继电保护现场运行及操作第一章绪论一、电力系统中发生短路及其危害：短路是指电路中电源向负载的两根导线不经过负载而相互直接接通，就发生了电源被短路的情况。这是电路中的电流可能增加到远远超过导线所允许的电流限度。电力系统中发生短路时，不禁电流增加，而且电压也会降低，从而造成以下后果：电力系统短路时，有很大的短路电流通过故障点并在故障点处产生电弧，从而烧坏故障设备。短路电流不仅通过故障设备，还要通过非故障设备，由于短路电流的热效应和电动力效应，也会损坏故障设备和非故障设备或缩短其使用寿命。电力系统短路时，短路点附近电压降低，破坏用户正常工作。由于电压的降低，还可能破坏发电厂间并列运行的稳定性，从而扩大事故，甚至瓦解整个电力系统。二、继电保护和安全自动装置的简单定义当电力系统中的电力元件（如发电机、线路等）或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的事件时，需要向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令,以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施、用于保护电力元件的成套硬件设备，一般称为继电保护装置；用于保护电力系统的，则称为电力系统安全自动装置。三、继电保护装置及电力系统安全自动装置的作用：继电保护装置的作用：继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本装备，任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行。电力系统安全自动装置的作用：电力系统安全自动装置则用以快速恢复电力系统的完整性，防止发生和终止已开始发生的足以一起电力系统长期大面积停电的重大系统事故，如失去电力系统稳定、频率崩溃或电压崩溃等。四、继电保护在电力系统中的基本的任务：当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定性等)。反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经常值班人员)发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。五、对继电保护的四项基本要求为使继电保护装置能更好的完成上述两项任务，应满足以下四项基本要求：可靠性、选择性、灵敏性和速动性。XXX~QF1LIQF2QF5QF6QF3QF4K2K1六、继电保护的分类•按被保护的对象分类输电线路保护、发电机保护、变压器保护、母线保护等•按保护原理分类电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等•按保护所反应故障类型分类相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、失步保护、失磁保护等•按继电保护装置的实现技术分类机电型保护（如电磁型保护和感应型保护）、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等•按继电保护测量值与整定值的关系分类过量保护（测量值≥整定值时动作）欠量保护（测量值≤整定值时动作）•按保护所起的作用分类主保护、后备保护、辅助保护等、七、继电保护工作回路KAKTKS信号IQFTAYRt八、继电保护的发展简史继电保护原理——随电力系统的发展而不断发展。继电保护装置——随着构成继电器的元器件制造技术发展而变化。1901年1908年1910年1920年1927年过电流保护差动保护方向电流保护距离保护高频保护微波保护行波保护原理发展微机化网络化智能化保护、控制、测量、通信一体化微机型机电型(电磁型、感应型）整流型60年代晶体管型50年代70年代80年代集成电路型90年代装置发展50年代70年代第二章电网的电流保护第一节电流保护的接线方式1、互感器的作用是什么把大电流变成小电流，大电压变成小电压。满足继电器的要求2、电流互感器的误差变比误差和角度误差①三相完全星型接线②三相不完全星型接线3、电流保护的接线方式一、电流保护的接线方式1、电流互感器（1）电流互感器的极性和一、二次电气量的正方向。I1I22、电流保护的接线方式（１）三相完全星形接线IIIIA。IB。Ia..IC。Ib。TAcTAbTAakA1kA2kA3Ic.（2）两相不完全星形接线.IIIA。IB。Ia..IC。TAcTAakA1kA2IcIb两相不完全星型接线少一组互感器和继电器.IA。IB。Ia..IC。TAcTAaIcIIIIk两互感器三继电器不完全星形接线可以反映B相的电流第二节三段式电流保护1、三段式电流保护的构成？瞬时电流速断保护。限时电流速断保护。定时限过电流保护。2、三段式电流保护的主保护？瞬时电流速断保护和限时电流速断保护定时限过电流保护3、三段式电流保护的后备保护？线路相间短路的三段式电流保护装置三段式电流保护装置：Ⅰ段、瞬时电流速断保护。Ⅱ段限时电流速断保护。Ⅲ段定时限过电流保护。信号IA。IB。Ia..TAaIc.QF1QF原理图TAcIIIIIIIttKA2kA4KA3kA6kA5kA7KA1KT1KT2KMKS1KS2KS3IC。控制电源小母线Ⅰ段电流Ⅱ段电流Ⅲ段电流TAcTAaKA6KA7KA5KA4KA3KA2KA1ACNKS1KS2KS3起动信号交流电流回路WC+FUWCKA2KA1KA3KA4KA5KA6KA7KT1KT2KMKS1KS3KS2KMKT1KT2LTQF1直流回路熔断器跳闸回路展开图第三章电网的距离保护1、距离保护的灵敏度为什么高即反映电流的增大，又反映电压的降低2、距离保护的构成原理利用阻抗继电器构成，分为三段，保护范围增大了。灵敏度高了，保护范围大了。3、距离保护与电流保护的比较一、距离保护的概念距离保护是反应被保护线路始端电压和线路电流比值而工作的一种保护，这个比值被称为测量阻抗，表示为ZM。二、距离保护基本原理根据基本的欧姆定律（Z=U/I）通过计算测量电压和测量电流的比值求得测量阻抗Z。然后用Z与对应于保护范围末端的阻抗定值Zzd进行比较，如果Z小于Zzd则认为是区内故障，保护动作。如果Z大于Zzd则认为是区外故障，保护不动作。因此距离保护本质上应该叫作阻抗保护，但由于考虑到线路阻抗与线路长度也就是距离有关，因此也就被叫成了距离保护。三、三段式距离保护逻辑框图（1）电压二次回路断线闭锁元件。当电压二次回路断线时，保护会误动作。为防止电压二次回路线断线时保护的误动作，当出现电压二次回路断线时可将距离保护闭锁。（2）起动元件。被保护线路发生短路时，立即起动保护装置，以判别被保护线路是否发生故障。（3）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、段测量元件。ZⅠ、Zll、ZⅢ，用来测量故障点到保护安装处阻抗的大小（距离的长短），以判别故障是否发生在保护范围内，决定保护是否动作。（4）振荡闭锁元件。振荡闭锁元件是用来防止当电力系统发生振荡时距离保护的误动作。在正常运行或系统发生振荡时，振荡闭锁装置可将保护闭锁；而当系统发生短路故障时，解除闭锁开放保护。所以振荡闭锁元件又可理解为故障开放元件。（5）时间元件。根据保护间配合的需要，为满足选择性而设的必要延时。正常运行时，起动元件ZⅠ、Zll、ZⅢ，均不动作，距离保护可靠地不动作。当被保护线路发生故障时，起动元件起动、振荡闭锁元件开放，ZⅠ、Zll、ZⅢ，测量故障点到保护安装处的阻抗，在保护范围内故障，保护出口跳闸。4zⅡzⅠtⅡzⅢtⅢ起动元件振荡闭锁逻辑判别出口电压互感器二次断线电压二次回路断线信号1235三段式距离保护原理框图注意非门第四章输电线路纵联保护1.反应单侧电气量保护的缺陷•1)类似距离、零序之类的保护尽管在继电保护中起着非常重要的作用，但其有着不可回避的缺点，也就是从原理上它们不能实现对被保护线路全线的故障实现瞬时保护。因为它们无法区别线路末端故障和邻线首端故障。•2)如图所示，F1和F2两处的故障，由于电气距离很近，如果要求由距离或零序保护的保护1实现对保护范围末端的故障F1实现瞬时切除，那么不可避免的情况是当F2点发生故障时保护会误动作扩大停电范围。而为了保证选择性，我们只有缩短保护1瞬时段保护的保护范围，靠延时段来切除线路末端故障。保护1F1F2保护22.反应两侧电量的输电线路纵联保护•1)由于对故障的快速切除是保证系统稳定性的重要手段，因此我们对于主保护的要求就是能以最快的速度有选择性地切除被保护设备的故障。如果我们能综合处理保护1保护2两端的故障信息，当两侧保护均认为正方向故障时判为区内故障，两侧保护同时动作。•2)当任一侧保护认为是反方向故障时则判为区外故障，两侧保护均不动作。这样就可以区分本线末端和邻线首端的故障，从而保证对被保护线路任一点故障保护都能瞬时切除。3)由于综合了两侧的信息，因此这种保护被称为纵联保护。我们过去常接触到的由纵联方向保护和纵联距离保护，其实两者的原理是一样的，所谓的纵联距离无非是用带有方向性的距离元件代替了纵联方向保护中的方向元件而已，两者并没有实质的区别。继电保护装置继电保护装置通讯设备通讯设备通讯通道TVTATVTA7.纵联差动保护动作原理1）纵联电流差动保护纵联电流差动保护，对两侧信息的综合更加直接。它是将两侧的电气量直接综合计算处理。它还有的原始形态是导引线纵差保护，简单地说就是在两侧保护间铺设一条电缆，从而将两侧的电气量组合在一起，引入差动继电器。2)区外故障时流过两侧的电流为穿越性电流，理论上不会有差流流过差回路；当区内发生故障时两侧电流均流向故障点，在二次流过差回路从而保护动走。3)显然这种保护方法非常的简单，然而却也有着最大的缺点，就是它只适于较短的线路。当线路太长时，短引线电缆在铺设和维护成本上都难以实现。4)不过随着光纤通讯技术的飞速发展，我们可以把两侧的电气量从模拟量变换成数字量方便的在两侧保护之间传递，方便的进行差流的计算。这就是我们目前被广泛采用的电流纵联差动保护。****I举例：纵联电流差动保护M1IN1IM2IN2IK正常运行或区外故障：,IIN1M1N2M2II0IIIN2M2r不动作rI****I举例：纵联电流差动保护M1IN1IM2IN2IK区内故障：动作rILHkLHN1M1N2M2rnInIIIII//)(dzI8.纵联保护运行注意事项最后需要注意的时，由于纵联保护是综合两侧信息的保护。因此两侧的保护必须同时投入或退出运行，这是非常重要的。举一个例子，在图1中线路两侧配置闭锁式纵联保护。如果保护2退出而保护1在运行状态。如果发生F2点故障，保护1判为正方向故障，而收不到闭锁信号（本侧不发，对侧因为停用也不发闭锁信号），则保护会区外故障误动作。第五章纵联保护通道1.纵联保护电力载波通道2.纵联保护光纤通道的组成•继电保护用光纤通道：继电保护所采用的光纤通道主要有两种方式，一是为保护装置敷设专用的光纤通道，二是复用现有的数字通信网络。相应的系统连接方式有专用方式和复用方式两种。1)专用通道方式•专用方式需为继电保护敷设专用的光纤通道，在此通道中只传输继电保护信息。由于受光端机的工作距离的限制和敷设光缆费用的制约（主要由光头的发送功率和接受灵敏度决定），专用方式的通信距离一般在80KM以内。•专用方式的优点是光缆的纤芯经熔纤后由光缆终端箱直接进入保护设备的光端机，不需附加其他设备，可靠性高而且由于不涉及通信调度，管理也较方便。目前，专用方式主要应用于距离较短的城网线路保护以及发电厂与电力系统之间的短联络线保护。专用方式系统连接图差动保护装置差动保护装置光纤光纤通道1通道2发发收收通道1通道2发收收发2）复用通道方式•复用方式则是利用数字PCM复接技术，利用现有的光纤通道和微波通道，对继电保护的信息进行传输。复用方式利用64kbit/s的数字接口经PCM终端设备或利用2M接口直接接入现有数字用户网络系统，不需再敷设光缆，同时传输距离大大提高，可延伸到数字用户网络的每一个通信接点。•继电保护利用复用方式传输数据信息时，需在通信室内增加数字复用接口设备并和数字复用设备相连接。复用方式主要用于