电力系统继电保护继电保护概论F课件.ppt

1、 电力系统继电保护是反映电力系统故障和不正常工作状态的一种自动装置。电力系统：发、供、用电的总称锅炉水库核 堆GTLTT用户电力系统图L故 障：各种形式的短路；不正常工作状态：指正常工作遭破坏 但没有引起故障。自动化开关 继电保护装置的功能可用一个等效的自动化开关来描述，其逻辑框图如图所示。输入量 自动化开关 输出量 整定值（边界）被保护的设备正常运行时，输入量不会越过整定值或边界，自动化开关是打开的，没有输出量，保护装置不动作；当被保护设备发生故障或出现不正常工作状态时，输入量就会越过整定值或边界，自动化开关自动闭合，有输出量及保护装置动作。当电力系统出现故障时，给控制主设备（如输电线路、发

2、电机、变压器等）的断路器发出跳闸信号，将发生故障的主设备从系统中切除，保证无故障部分继续运行；当电力系统出现不正常工作状态时继电保护发出信号，运行人员根据继电保护发出的信号对不正常工作状态进行处理，防止不正常工作状态发展成故障而造成事故。例如：某变压器过载了，运行人员就应相应的减轻该变压器的负载，使该变压器恢复正常运行。不正常工作状态处理不当就会发展成故障；故障处理不及时或处理不当就回造成事故；电力系统的事故后果是可怕的。轻则影响人们的生产、生活，重则危及人身设备安全和国家安全.继电保护的作用与任务继电保护的作用与任务 继电保护是电力系统安全、稳定运行的可靠保证。继电保护的功能，就是将检测到的

3、电气量与整定值进行比较，在越过整定值或边界时就动作。切除故障，发现不正切除故障，发现不正常状态。常状态。在继电保护技术中，将继电保护装置的自动化开关特性，称为继电特性。即：当控制量（输入量）变化到某一定值（整定值或边界）时被控量（输出量）发生突变。因此，凡能实现继电特性的技术，均可引用到继电保护技术中来。如：电磁技术、电子技术、集成电路技术、微机技术等。这样就构成了电磁型、电子型、集成电路型、微机型等不同技术实现的继电保护装置。对继电保护的四个基本要求：可靠性、选择性、灵敏性、快速性 继电保护两种逻辑：一为布线逻辑，一一为布线逻辑，一为数字逻辑。为数字逻辑。布线逻辑的继电保护装置和自动装置（以

4、下简称装置），其功能靠接线来完成，不同原理的装置其接线也不同（及硬件不相同）；数字逻辑的装置其功能由计算（程序）来完成，不同原理的装置计算方法（程序）不相同，但硬件基本相同。布线逻辑的装置要实现一种完善的特性（如四边形阻抗边界），接线将十分复杂，有些边界还不可能实现。数字逻辑的装置其原理是由计算（程序）来实现的；因此，可实现特性完善的装置。1982年8月7日荆胡线发生A相导线对树枝放电，线路两端均为二段动作三相跳闸，荆门侧为零序电流二段1.3S动作跳三相，胡集侧为零序阻抗及零序电流二段0.5S跳三相。荆胡线跳开后，系统稳定破坏，系统发生大振荡，使湖北电网东部地区失去电源容量895MW，造成湖北

5、地区大面积停电。48分钟后电网恢复正常事故前已断开事故前已断开事故前河南向湖北事故前河南向湖北倒送倒送25MW 事故发生后，双河变电站主变过励磁保护动作跳闸；青山电厂200MW发电机因为没有投自动调节励磁装置失磁而跳闸；荆胡线当时没有投全线速动保护，使故障延时切除，也是使故障扩大的原因。从选择性分析，荆胡线故障跳开荆胡线，系统应照常运行。但当时就有那么多“巧合”，造了一次大的系统事故。2019年1月19日，由于首钢民建公司吊车司机违章作业，误碰石景山电厂至八里庄变电站220KV双回线路，引起北京西部地区大面积停电，全部停电负荷为400MW。使党和国家的部分重要政治活动受到影响，给北京西的用户造

6、成停水、停电、停供热。造成了不良的政治影响和社会影响。2019年1月19日，17时18分36秒，由于首钢民建公司吊车司机施工作业时，未收吊杆移动吊车，误碰石八1回A相，使石八1回跳闸；该司机听到放电声后仍未重视，继续向前移动吊车，17时19分45秒误碰石八2回A相，使石八2回跳闸。造成北京西城区的电网与系统解列；频率降到39HZ，北京第二热电厂1.3.4.6.8.9号炉灭火，停止供热。前门前门 中南海、全国政协 国防部、组织部、中联部、中国银行 故宫 广播大厦 月坛中央电视发射塔等几十个单位。20日10时30分恢复对中南海的供热。从此拉开了城网改造的序幕。美国东部时间2019年8月14日16时

7、11分（北京时间2019年8月15日4时11分）开始，美国东北部和加拿大联合电网发生大面积停电事故。事故发生的最初3min内，包括9座核电站在内的21座电厂停止运行。随后美国和加拿大的100多座电厂跳闸，其中包括22座核电站。负荷损失总计61800MW，涉及美国的密西根、俄亥俄、纽约、新泽西、马萨诸塞、康涅狄格等8个州和加拿大的安大略、魁北克省、受影响的居民约5000万人，到8月15日晚9时30分，纽约城在停电29h后全面恢复供电。2019年月日上午10时，莫斯科东南部恰吉诺变电站的变压器发生爆炸，造成近年来俄境内最严重的停电事故；其南部、西南和东南城区大面积停电，使莫斯科市大约一半地区的工业

8、生产、商业活动和交通运输陷入瘫痪。此次停电事故给莫斯科市及其周边地区所造成的损失高达亿卢布（美元约合卢布）常规能源以煤、石油、天然气为主，它不仅资源有限，而且造成了严重的大气污染;一座百万千瓦的燃煤火力发电厂，每天约烧掉8500吨优质煤。同时向大气层吐出300多吨二氧化硫和二氧化碳。因此，对可再生能源的开发利用，特别是对风能太阳能的开发利用已受到各国的高度重视。电网安全事关国家安全、经济发展、社会稳定和人民生命财产安全。随着经济的发展，电力需求日益增长，电力安全生产要求不但提高。电力系统继电保护是电力系统安全、稳定运行的可靠保证。所以，各国在这方面都投入相当大的人力、物力和财力，进行继电保护技

9、术开发、生产和运行维护。其一：全球经济一体化带来的新的经济规 则的形成；其二：互联网技术的网络经济（知识经济）的出现。我国的继电保护技术在国际上处于领先水平，它使我国较薄弱的电力网近年来得以安全运行。技术的先进一是体现在原理上，二是体现在实现原理的手段上，三是该技术的全面性。在原理上我国继电保护工作者发明了以工频变化量为代表的一系列高压、超高压输电线路和大机组先进的保护原理。技术方面：高压、超高压输电线路和大机组继电保护已微机化。其他主设备的继电保护正在向微机化方向发展。我国已行成了一整套高压、我国已行成了一整套高压、超高压输电线路、大机组和用电设超高压输电线路、大机组和用电设备的继电保护先进

10、理论。备的继电保护先进理论。沈国荣 工频变化量保护原理发明者；中国工程院院士；南京南瑞继电保护集团公司总裁。杨奇逊 我国微机型继电保护装置的开拓者；中国工程院院士；华北电力大学教授。王维俭 大型机组继电保护理论基础 杰出贡献者；清华大学教授。贺家李 本科优秀继电保护教材编著者 天津大学教授。天津大学 山东工业大学 清华大学 华中科技大学（有4个继电保护博士点）华北电力大学 东南大学（大机组微机保护装置研究）华北电力大学 山东工业大学 南京工程学院（原南京电力专科学校）重庆电力专科学校 武汉电力职业技术学院 阿城继电器厂 许昌继电器厂 南京自动化设备厂 上海继电器厂 南京南瑞继电保护集团公司 北

11、京四方电气有限责任公司 继电保护技术分制造技术和使用维护技术 当今的继电保护制造技术含有知识经济的成分，由于微机型继电保护装置的实现，使继继电保护装置的制造含有很高的技术付加值电保护装置的制造含有很高的技术付加值，因此，现在的继电保护生产厂经济效益相当好。我国几大厂家的继电保护装置产品产值每年约几百亿人民币。继电保护装置使用维护可归结到服务领域；每个发电厂、地级和县级电力公司均设有继电保护运行维护班组，铁路机车供电、大型企业用电都少不了继电保护运行维护人员；绝大多数继电保护专业人员，从事的是继电保护装置使用维护工作。反应灵敏、悟性好 责任感强 能吃苦、肯学习 电工基础 电子技术 电机学 微机原

12、理 电气设备 电力系统故障分析 继电保护课程的理论性、实践性都 很强。初学者感觉起点高，难入门。继电保护工种是高度的体力劳动与脑力劳动相结合的工种 其一是“层次”问题 其二是“繁”及复杂 首先应分析被保护或被控制的主设备（如发电机、变压器、输电线路等）的特点，特别是要分析他们在不正常工作状态和故障情况时的特征，找出特征量或被控量；接着分析判别这些特征量或被控量的继电器或自动装置；再分析继电保护的工作原理、工作特性。要掌握继电保护技术，实训操作是必不可少的！为了快速切除故障，继电保护的动作时间以毫秒记。因此，对电磁暂态方面的知识要求较高。但在电机学、电力系统等课程中，对暂态方面的知识介绍有限，在

13、学习继电保护和自动装置时往往不够用；这就需要在学习本课程时加以适当的补充。对于这类“层次”问题的难题，将概念搞清即可，没有必要追求理论推导的完整性。学习继电保护感到“繁”是每一个初学者的“通病”。要解决“繁”的问题，应从目的出发，结合对每一种装置的基本要求去衡量这些装置是否达到设定目标。在分析过程中可采用“积木”式的分析方法，将一个复杂的大问题（总装置）化为若干小问题进行分析，加之多观察、多动手，难题也容易解决。对于那些结构十分复杂的装置（如微机保护的硬件电路、自动并列装置等），初学时，可将它的内部结构看成一个“黑匣子”，先搞清它的外特性，学会使用，有必要时再去研究内部结构。继电保护是一门新学

14、科，从形成概念到现在刚过百年 机电型（1901发明发明）晶体管型（1960发明发明）集成电路型（1970发明发明）微机型（1972发明发明）各种原理采用不同技术实现的继电保护层出不穷，计算机理论上可以实现各种原理的继电保护 继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，一体化方向发展。GPS技术应用于继电保护 GPS（Global Positioing System）技术被广泛应用于军事、电力、交通、等领域，在电力系统中的应用也显示出独特优势以及应用前景。在电力系统继电保护中，应用GPS技术将使传统的自动监视和控制功能得到进一步提高。使原来不可能做到的控制和测量精度，以及故障分析，装置实验、特殊参

15、数的采集都可以在GPS条件下得以实现。GPS除了本身可用于全球定位功能外，另一个显著的特点就是精确的时间传递，电力系统可以利用GPS的这个特点，使电力系统继电保护能够在1S的分辩率下进行电网统一时钟和同步采集，以实现各种动态测量。统一电力系统的时钟。GPS接收机在任何时刻都能在同一时刻接收到同一个信号,其误差不超过国际标准时间1S。因此可以很方便地实现全国电力系统时间的真正统一。与传统方法相比，具有精度高（微秒级）、范围广、不需要通讯联络、不受地理和气候条件限制等优点，是理想的统一的全网时钟的首选方案。同步采样。继电保护都需要对测控对象进行采样，不仅需要本地信息，而且还需要远方信息，这些信息要

16、求是同步采集，同时将采集结果进行比较处理，不用GPS是很难解决这个问题的。由于GPS有许多优点，故障定位、线路的电流纵差动保护、保护装置的试验以及相量测量等的应用都可以利用它得到很好的解决。电力设备制造厂全部公司化 发电厂已公司化，但结构复杂，国家参股占绝大多数，如五大发电公司基本是国家持股；另有独资、合姿、集资电厂 主网为国有，配网大多数为国有，少数归地方政府所有；现在有向个人发包配网的趋势。电力系统的运行机制正在向电力系统的运行机制正在向 市场化方向发展！市场化方向发展！2019年全国电力装机总量已突破7亿千瓦，2019年达到10亿千瓦。在相当长的时间内我国电力在相当长的时间内我国电力工业仍将持速发展，继电保护工业仍将持速发展，继电保护将为我国电力系统的安全稳定将为我国电力系统的安全稳定运行作出更大的贡献！运行作出更大的贡献！本页完本讲结束！本讲结束！