1、继电保护原理继电保护原理 一、电力系统的三种状态一、电力系统的三种状态数据采集和传输数据采集和传输2v一次设备、二次设备一次设备、二次设备一次设备：一次设备：一般将电能通过的设备称为电力一般将电能通过的设备称为电力系统的一次设备。如发电机、变压器、断路系统的一次设备。如发电机、变压器、断路器、母线、输电线路、补偿电容器、电动机器、母线、输电线路、补偿电容器、电动机及其他用电设备等。及其他用电设备等。二次设备：二次设备：对一次设备的运行状态进行监视、对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备测量、控制和保护的设备3v一次系统、二次系统一次系统、二次系统一次系统：一次系统：是由高压电气设
2、备通过连接线组是由高压电气设备通过连接线组成的系统。主要包括生产和转换电能的设备，成的系统。主要包括生产和转换电能的设备，接通或断开电路的设备，限制故障电流和防接通或断开电路的设备，限制故障电流和防御过电压的电器设备、接地装置和载流导体御过电压的电器设备、接地装置和载流导体5部分。部分。二次系统：二次系统：由二次设备组成的系统。由二次设备组成的系统。包包括括监视监视、控制、测量以及起保护作用的、控制、测量以及起保护作用的设备。设备。4v断路器、隔离开关、负荷开关断路器、隔离开关、负荷开关根据电网运行需要将一部分电力设备或线路投入或退出运行，主要用于电力系统的控制和保护。上述3种开关设备关合和开
3、断电流能力不同。5v电压互感器、电流互感器电压互感器、电流互感器将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或1A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。6v电气主接线、电气主接线图电气主接线、电气主接线图电气主接线：电气主接线：是指由变压器、高压电器和设是指由变压器、高压电器和设备等各种电器元件和连接导线所组成的接受备等各种电器元件和连接导线所组成的接受和分配电能的电路。和分配电能的电路。电气主接线图：电气主接线图：用规定的设备文字符号和图用规定的设备文字符号和图形代表电气设备形代表电气设备和和导线，并根据它们的作用导线，并根据它们的
4、作用和运行操作次序，按一定要求连接的单线或和运行操作次序，按一定要求连接的单线或三线接线图，称为电气主接线图。三线接线图，称为电气主接线图。78v继电保护装置继电保护装置 反映电力系统中电气元件发生故障或不反映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正常运行状态并动作于断路器跳闸或发出信号或指示的自动装置。号或指示的自动装置。二、继电保护的基本概念二、继电保护的基本概念 v继电保护系统继电保护系统实现继电保护原理的继电保护装置和所有其实现继电保护原理的继电保护装置和所有其他相关设备他相关设备构成的系统构成的系统。9继电保护装置继电保护装置v继电保护系统及其工作回路继
5、电保护系统及其工作回路交流回路交流回路：互感器，连接电缆等直流电源回路直流电源回路：保护及控制回路的工作电源控制回路控制回路：断路器跳闸线圈，信号回路10v继电保护的基本原理继电保护的基本原理 利用被保护线路或故障前后某些突变的物理量利用被保护线路或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。制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。v继电保护的基本任务继电保护的基本任务自动、迅速、有选择性地将故障元件从系统中切自动、迅速、有选择性地将故障元件从系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其他无除，使故障
6、元件免于继续遭到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；故障部分迅速恢复正常运行；反应电力设备的不正常运行状态，并根据运行维反应电力设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件动作于发出信号或跳闸。护条件动作于发出信号或跳闸。11三、继电保护装置的基本组成三、继电保护装置的基本组成 给出给出“是是”、“非非”、“大大于于”等逻辑信号判断保护是等逻辑信号判断保护是否启动否启动常用逻辑回路有常用逻辑回路有“或或”、“与与”、“否否”、“延时起动延时起动”等，确定断等，确定断路器跳闸或发出信号路器跳闸或发出信号12四、继电保护的基本要求四、继电保护的基本要求 四性：选择性、速动性、灵敏性和可靠性四性：
7、选择性、速动性、灵敏性和可靠性v选择性选择性 保护装置动作时仅将故障元件从系统中保护装置动作时仅将故障元件从系统中切除，使停电范围尽量减少。切除，使停电范围尽量减少。d补充概念补充概念 远后备远后备：由上级（电源侧）相邻的电力设备由上级（电源侧）相邻的电力设备或线路的保护来实现的后备保护。或线路的保护来实现的后备保护。近后备近后备：由本电力设备或线路的另一套保护由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护。来实现的后备保护。主保护主保护：以最快速度有选择地切除被保护设以最快速度有选择地切除被保护设备或线路故障的保护。备或线路故障的保护。后备保护后备保护：主保护没有动作时，经过延时切主保护没有
8、动作时，经过延时切除故障的另一个保护称为后备保护。除故障的另一个保护称为后备保护。14例：例：4 4处阻抗保护为主保处阻抗保护为主保护护4 4处过电流保护为近处过电流保护为近后备保护后备保护3 3处保护为远后备处保护为远后备1516选择性的原则要求：选择性的原则要求：只应由装在故障元件上的保护装置动作切除故障；力争相邻元件的保护装置对它起后备保护的作用。如何满足选择性：如何满足选择性：通过合理的保护配置和选择定值，使主保护与近后备保护、相邻后备保护之间能够正确配合。某些保护原理本身具有选择性。v速动性速动性 继电保护装置应尽可能快的断开故障元继电保护装置应尽可能快的断开故障元件。故障的切除时间
9、等于保护装置和断路器件。故障的切除时间等于保护装置和断路器动作时间之和。动作时间之和。17v灵敏性灵敏性 保护装置对其保护范围内的故障或不正保护装置对其保护范围内的故障或不正常状态的反应能力，常用灵敏系数来衡量常状态的反应能力，常用灵敏系数来衡量。v可靠性可靠性 在保护装置规定的保护范围内发生了它在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反映的故障时，保护装置应可靠地动作应该反映的故障时，保护装置应可靠地动作（即（即不拒动，称信赖性不拒动，称信赖性）而在不属于该保护）而在不属于该保护装置动作的其他情况下，则不应该动作（即装置动作的其他情况下，则不应该动作（即不误动，称安全性不误动，称安全性）。）。
10、18五五 继电保护发展史继电保护发展史 继保技术是随着继保技术是随着电力系统的发展电力系统的发展而发展起来的。而发展起来的。机电型（电磁型、感应型、电动型）机电型（电磁型、感应型、电动型）晶体管型晶体管型集成电路型集成电路型微机型微机型微机保护装置结构如图所示微机保护装置结构如图所示20保护装置功能介绍保护装置功能介绍保护范围：任意点故障都置于保护区内，相邻保护分区要有重叠。变压器主保护变压器后备保护线路保护变压器变压器主保护：主保护：变压器变压器主保护有主保护有差动保护差动保护和非电量保护和非电量保护，非，非电量保护在收到非电量信号后直电量保护在收到非电量信号后直接接跳闸跳闸变压器变压器后备
11、保护包括后备保护包括：高压侧过电流保护、低压侧过电流保护、零序过电流、低压侧过电压、过负荷段、过负荷段、进线失压保护、高压侧PT断线、低压侧PT断线、进线有压元件、低压启动元件馈线保护包括：馈线保护包括：四段距离保护、电流速断保护、过电流保护、电流增量保护、过负荷保护、失压保护、一次自动重合闸、PT断线检测ATAT保护包括：保护包括：差动速断保护、比率差动保护、电流速断保护、过电流保护、过负荷保护、失压保护、非电量保护、AT自投变压器的继电保护变压器的继电保护油箱外部故障：引出线及套管上引出线及套管上发生的各种相间短发生的各种相间短路和接地故障。路和接地故障。变压器的故障类型变压器的故障类型油
12、箱内部故障：如绕组的相间短如绕组的相间短路、匝间短路、单相路、匝间短路、单相接地、铁心烧损等。接地、铁心烧损等。变压器的不正变压器的不正 常工作状态常工作状态外部故障或过负荷外部故障或过负荷引起的过电流引起的过电流 外部接地短路外部接地短路引起的过电流引起的过电流外部接地短路引外部接地短路引起的中性点过电压起的中性点过电压 变压器油面降低变压器油面降低 过励磁等过励磁等差动保护原理、配置及整定计算差动保护原理、配置及整定计算变压器比率制动保护变压器比率制动保护Y/-11Y/-11变压器差动保护接线变压器差动保护接线IIKIIIIIIphACCBBA1101011变压器平衡系数变压器平衡系数21
13、CTCTphnnkK电流平衡关系电流平衡关系nmnmIIKII差动电流和制动电流的计算差动电流和制动电流的计算 BCBC相、相、CACA相差动电流、制动电流计算类似。相差动电流、制动电流计算类似。IKIIIphBACDA1IKIIIphBAZDA121差动保护差动保护差动速断差动速断按躲过变压器的合闸涌按躲过变压器的合闸涌流整定，一般整定为变压器流整定，一般整定为变压器额定电流的额定电流的6 68 8倍倍比率制动差动保护比率制动差动保护 222121 21111IIIIIKIIKIIIIIIIKIIIIIZDDZZDCDZDDZZDCDZDDZCD当当当0.1 0.1 1.0Ie1.0Ie0.
14、2 0.2 2.0Ie2.0Ie0.2 0.2 10Ie10Ie0.2 0.2 0.80.80.2 0.2 0.80.8二次谐波闭锁二次谐波闭锁%2015or%2015or%2015)1()2()1()2()1()2(CCDCCDBCDBCDACDACDIIIIII第一段为水平线，用来躲正常运行的不平衡电流，第二段，用来躲CT未饱和时的不平衡电流，第三段，用来躲CT饱和时的不平衡电流n低压启动过电流保护低压启动过电流保护电压一般牵引网额定电压的电压一般牵引网额定电压的60%60%70%70%整定整定高压侧低压启动过电流保护原理框图高压侧低压启动过电流保护原理框图跳两侧断路器1信号TGL1&UU
15、DYUUDYIAIGLIBIGLICIGL相低压启动过电流保护原理框相低压启动过电流保护原理框相低压启动过电流保护原理框图相低压启动过电流保护原理框图跳相断路器信号TGL0&IIGL0UUDY跳相断路器信号TGL0&IIGL0UUDYn反时限过负荷保护反时限过负荷保护 一般反时限特性：一般反时限特性：甚反时限特性：甚反时限特性：极度反时限特性：极度反时限特性：10114.002.0GFGFTIIt1015.13GFGFTIIt101802GFGFTIIt牵引网馈线保护牵引网馈线保护自适应距离保护自适应距离保护躲涌流偏移角、容性偏移角、线路阻抗角躲涌流偏移角、容性偏移角、线路阻抗角ZDLZDZD
16、RKXRXXKXXRRKR11ctgctg110 0tg 11012或电流速断保护原理框图电流速断保护原理框图电流增量保护原理框图电流增量保护原理框图动作方程为：动作方程为：ZDhhhAqhIKIKKIII)1(111反时限过负荷保护反时限过负荷保护 一般反时限特性：一般反时限特性：甚反时限特性：甚反时限特性：极度反时限特性：极度反时限特性：101802GFGFTIIt10114.002.0GFGFTIIt1015.13GFGFTIIt馈线保护配置及整定馈线保护配置及整定l单线单边供电方式单线单边供电方式 保护配置：保护配置：阻抗阻抗段段电流速断电流速断电流增量（电流增量（可选配可选配）变电所
17、 分区所 D L 保护整定：保护整定：a)a)阻抗阻抗段段电抗边整定电抗边整定按线路全长整定按线路全长整定电阻边整定电阻边整定按负荷阻抗整定按负荷阻抗整定0XLKXkZDLFFFknZDtgIKURsincos9.0max b)b)电流速断电流速断 为最大负荷电流，为最大负荷电流，为可靠系数为可靠系数 c)c)电流增量电流增量 为一列车的启动电流，为一列车的启动电流，为可靠系数为可靠系数maxFkzdIKIkKmaxFImaxFkzdIKIkKmaxFIl单线越区供电方式单线越区供电方式保护配置：保护配置：阻抗阻抗段段阻抗阻抗段段电流速断电流速断电流增量（电流增量（可选配可选配）SS SP L
18、1 L2 D1 D2 保护整定：保护整定：a)a)阻抗阻抗段段电抗边整定电抗边整定按线路全长按线路全长L1L1的的85%85%整定整定电阻边整定电阻边整定与单线单边供电方式下的整定相同与单线单边供电方式下的整定相同 b)b)阻抗阻抗段段电抗边整定电抗边整定按被保护线路全长（按被保护线路全长（L1+L2L1+L2）整定）整定0185.0XLXZD021)(5.1XLLXZD SS SP L1 L2 D1 D2 电阻边整定电阻边整定与单线单边供电方式下的整定相同与单线单边供电方式下的整定相同c)c)电流速断电流速断电流速断按分区所电流速断按分区所SPSP处最大短路电流整定处最大短路电流整定 d)d
19、)电流增量电流增量与单线单边供电方式下的整定相同与单线单边供电方式下的整定相同max.2.1SPdzdIImaxFkzdIKIl复线单边供电方式复线单边供电方式保护配置：保护配置：变电所变电所SSSS处处D1D1、D2 D2 分区所分区所SPSP处处D3D3 阻抗阻抗段段 正向阻抗正向阻抗段段 阻抗阻抗段段 反向阻抗反向阻抗段段 电流速断电流速断 电流速断电流速断 电流增量（电流增量（可选配可选配）电流增量（电流增量（可选配可选配）SS L SP D1 D2 D3 a)a)变电所变电所SSSS的保护整定的保护整定 阻抗阻抗段段 阻抗阻抗段段 电流速断电流速断电流速断按分区所电流速断按分区所SP
20、SP处最大短路电流整定处最大短路电流整定 电流增量电流增量)15.185.0(85.0120XXLXZD025.1XLXZD保护整定：保护整定：max.2.1SPdzdIImaxFkzdIKI b)b)分区所分区所SPSP的保护整定的保护整定 正向、方向阻抗正向、方向阻抗段的整定段的整定 电流速断电流速断 按一列车的最大负荷电流整定按一列车的最大负荷电流整定 为一列车的最大负荷电流为一列车的最大负荷电流 电流增量电流增量 05.1XLXZDJCZDII2.1JCImaxFkzdIKI 当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动地将备用电源或备用设备投入工作，使用户不致于停电的一种装置。主要用于11
21、0kV以下的中、低压配电系统中，是保证电力系统连续可靠供电的重要设备之一。铁路牵引供电负荷属一级负荷，备用电源自动投入装置也得到了广泛应用。进线自投进线自投 主变自投主变自投一、一、1#进线，进线，1主变运行主变运行l 1进线失压时进线失压时 1DL、3DL、5DL、1G、跳闸，2G、3G、1DL、3DL、5DL合闸。牵引变电所主接线示意图l 1主变故障时主变故障时 1DL、3DL、5DL跳闸，3G、2DL、4DL、6DL合闸。二、二、1#进线，进线，2主变运行主变运行l 1进线失压时进线失压时 2DL、4DL、6DL、1G、3G跳闸，2G、2DL、4DL、6DL合闸。牵引变电所主接线示意图l
22、 2主变故障时主变故障时 2DL、4DL、6DL、3G跳闸，1DL、3DL、5DL合闸。三、三、2#进线，进线，1主变运行主变运行l 2进线失压时进线失压时 1DL、3DL、5DL、2G、3G跳闸，1G、1DL、3DL、5DL合闸。牵引变电所主接线示意图l 1主变故障时主变故障时 1DL、3DL、5DL、3G跳闸，2DL、4DL、6DL合闸。四、四、2#进线，进线，2主变运行主变运行l 2进线失压时进线失压时 2DL、4DL、6DL、2G跳闸，1G、3G、2DL、4DL、6DL合闸。牵引变电所主接线示意图牵引变电所主接线示意图l 2主变故障时主变故障时 2DL、4DL、6DL跳闸，3G、1DL、3DL、5DL 合闸。49 定义定义 将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计；采用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术；实现对全站设备的自动监视、自动测量、自动控制和保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。（三（三)变电站自动化系统变电站自动化系统2.系统构成50513.数字化变电站
