1、电电 力力 系系 统统 继继 电电 保保 护护 课程介绍 电力系统继电保护概述 电力系统的四种运行状态正常运行、异常运行、故障、事故异常运行：电力系统正常工作遭到破坏，但未形成故障。最常见的异常运行状态：过负荷故 障：在三相交流系统中，最常见的，最危险的故障是各种形式的短路。三相短路、两相短路、单相接地短路。把直 接连接的短路称为金属性短路。电力系统继电保护的作用事 故 是指整个系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，以至造成对用户：1.少送电2.停止送电3.电能质量降低到不能允许的地步4.造成设备损坏和人身伤亡 继电保护：故障和异常运行状态，都可能在电力系统中引起事故，使发电厂、电力系统中的一部
2、分供电中断或正常运行遭到破坏。甚至造成人身伤亡和电气设备损坏，除应采取积极措施预防发生故障，还应在一旦发生故障时，能迅速而有选择地切除故障元件，使非故障部分继续工作。这种通过快速选择切除故障元件而处理故障和消除异常运行的自动化技术及其装备称为“继电保护”。继电保护的任务（1）发生故障时，自动、迅速、有选择地切除故障元 件，使故障元件避免继续遭到破坏，使无故障部分 的元件恢复正常运行；（2）出现异常运行状态时，及时向值班人员发出不正常 运行的警告信号、减负荷或跳闸，使不正常运行状 态能得以消除。继电保护的基本原理和保护装置的组成继电保护的基本原理基本原理：利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物
3、理 量为信号量，当突变量达到一定值时，启动逻辑 控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。即：利用正常运行与区内外短路故障电气参数变化的特征构 成保护的判据，根据不同的判据就构成不同原理的继电 保护。例如:（1）电流增加（过电流保护）:故障点与电源直接连接的电气设备上的电流会增大；（2）电压降低（低电压保护）:各变电站母线上的电压也将在不同程度上有很大的降低，短路点的电压降低到零；（3）电流电压间的相位角会发生变化（方向保护）:正常20左右，短路：6085；（4）电压与电流的比值会发生变化(距离保护也称阻抗保护):系统正常运行是负荷阻抗，其值较大，系统短路时Z是保护安装处到短路点之间的阻抗，其值较小
4、。（5）电流差动保护:正常运行时 I入=I出，短路时I入 I出 ；（6）分量保护:出现 I(2)、I(0)分量，即负序、零序保护。（7）另外非电气量保护：瓦斯保护，过热保护。继电保护装置的组成继电保护装置的组成 一般由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。（1）测量部分 测量部分是测量从被保护对象输入的有关电气量，并与已给定的整定值进行比较，根据比较的结果，从而判断保护是否应该起动。（2）逻辑部分 逻辑部分是根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号，将有关命令传给执行部分。继电保护中常用的逻辑回
5、路有“或”、“与”、“否”、“延时起动”、“延时返回”以及“记忆”等回路。（3）执行部分 执行部分是根据逻辑部分输出的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如故障时，动作于跳闸；不正常运行时，发出信号；正常运行时，不动作等。对继电保护的基本要求对继电保护的基本要求 动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。1 选择性选择性 继电保护动作的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，使停电的范围尽量小，以保证系统中的无故障部分仍能继续工作。1选择性当k1短路时，保护1、2动跳1QF、2QF，有选择性；当k2短路时，保护5、6动跳5QF、6Q
6、F，有选择性；当k3短路时，保护7、8动跳7QF、8QF，有选择性；若保护7拒动或7QF拒动，保护5动跳5QF（有选择性）；若保护7和7QF正确动作于跳闸，保护5动跳5QF，则越级跳闸（非选择性）。2 速动性 快速地切除故障可以提高电力系统并联运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。对继电保护速动性的具体要求，应根据电力系统的接线以及被保护元件的具体情况来确定，例如：(1)根据维持系统稳定的要求，必须快速切除的高压输电线路上发生的故障(2)使发电厂或重要用户的母线电压低于允许值(一般为0.7倍额定电压)的故障；(3)大容量的发电机、变压器以及电动机内部发
7、生的故障；(4)1-10kV线路导线截面过小，为避免过热不允许延时切除的故障等；(5)可能危及人身安全、对通讯系统或铁道标志系统有强烈干扰的故障等；故障切除的总时间等于保护装置动作时间和断路器动作时间之和。一般的快速保护的动作时间为0.040.08s，最快的可达0.010.02s；一般的断路器的动作时间为0.060.15s，最快的可达0.020.06s。3 灵敏性 继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置和短路的类型如何，都能灵敏地正确反应。通常灵敏性用灵敏系数来衡量，表示为Ksen：反应故障参数增加的保
8、护装置（如电流保护），其灵敏系数：反应故障参数降低的保护装置（如低电压保护），其灵敏系数：其中故障参数的最小、最大计算值是根据实际可能的最不利运行方式、故障类型和短路点来计算的。actksenIIKmin.保护装置的动作参数的最小值时保护安装处故障参数保护区末端金属性短路max.KactsenUUK的最大值时保护安装处故障参数保护区末端金属性短路保护装置的动作参数4 可靠性 保护装置的可靠性：是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作(拒动）（安全性拒动）（安全性），而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该错误动作（误动）（信赖性）（误动）（信赖性）。影响
9、可靠性的因素：内在的：装置本身的质量，包括元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接线简明，触点多少等；外在的：运行维护水平、调试是否正确、正确安装。提高可靠性的措施：选用适当的保护原理，在可能条件下尽量简化接线，减少元器件和触点的数量；提高保护装置所选用的器件质量和工艺水平，并有必要的抗干扰措施；提高保护装置安装和调试的质量，并加强维护和管理；采取保护装置多重化。以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础，也是贯穿全课程的一个基本线索。在它们之间，既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。4 4 电力系统继电保护的分类电力系统继电保护的分类（1）按被保护的对象分类：输电线路保护、发
10、电机保护、变压器保护、母线保护（2）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；（3）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、断线保护、失压保护、失磁保护及过励磁保护等；（4）按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等；主保护满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。后备保护 主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。又分为远后备保护和近后备保护两种。远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。近后备保护：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来
11、实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。2.1 电流互感器 第一章 继电保护的基本元件互感器是按比例变换电压或电流的设备。互感器是按比例变换电压或电流的设备。互感器的功能是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10A，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。互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。分为电压互感器和电流互感器两大类。电压互感器 按原理分为电磁感应式和电容分压式两类。前者多用于220千伏（kV）及以
12、下各种电压等级；后者则一般用于110kV以上的电力系统，在330765kV超高压电力系统中应用较多。按用途，电压互感器又分为测量用和保护用两类。电流互感器 工作原理、等值电路与一般变压器相同，只是其原边绕组串联在被测电路中，且匝数很少；副边绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负载，近似短路。原边电流（即被测电流）和副边电流取决于被测线路的负载，与电流互感器副边负载无关。1.1 互感器互感器互感器的接线1、1、1、电压互感器电压互感器电压互感器：是将电力系统的高电压变成一定标准的低电压的电器设备。从结构上讲是一种小容量、大 电压比的变压器。特点：1、电压互感器二次回路的负载是计量表计的电压线 圈
13、和继电保护及自动装置的电压线圈，其阻抗很 大，二次工作电流小，相当于变压器空载运行。2、电压互感器二次绕组不能短路。1、1、2、电流互感器、电流互感器 电流互感器的作用是将电力系统的一次电流按一定的变比换成二次较小电流，以便继电保护装置或仪表用于测量电流，同时还可以使二次设备一次高压隔离，保证工作人员的安全。电流互感器的极性和一、二次电气量的正方向。互感器一次测电流从正极性端子流入时，二次侧电流从正极性端子流出；当一次测电流从反极性端子流入时，二次电流也从反极性端子流出，这时一、二次侧电流同相位。电流互感器的10%误差曲线 电流互感器在运行中，由于励磁电流的存在，电流互感器一次折算后的电流和二
14、次电流大小不相等，相位不相同，在电流转换中出现数值和相位误差。当一次侧发生短路故障时，流入电流互感器的一次电流远大于其额定值，因铁芯饱和铁芯饱和电流互感器会产生较大误差。继电保护规程规定，用于保护的电流互感器，变比误差在最坏的条件下不得超过10%；一次折算后的电流和二次电流相位差在最坏条件下不得超过7度。为了控制误差在这个范围，生产厂按照试验绘制10%误差曲线。10%误差曲线：是指一次电流倍数m与最大允许负载阻抗Zen的关系曲线，称为10%误差曲线。如图所示。对于同一个电流互感器来说在保证其误差不超过允许值的前提下，如果二次负荷阻抗较大则允许的一次电流倍数m就较小。如果二次负荷阻抗较小，则允许
15、的一次电流倍数m就较大。在选电流互感器时，如果已知电流互感器的 一次电流倍数，就可从对应的10%误差曲线 查得允许的二次负荷阻抗Zen。只要实际的 二次负荷阻抗Z2Zen，就满足要求。图 电流互感器的10%误差曲线电流互感器使用注意事项电流互感器在工作时其二次侧不允许开路。电流互感器的二次侧有一端必须接地，以防止一、二次侧绕组绝缘击穿时，一次侧高压窜入二次侧，危及人身和设备安全。电流互感器若在连接时，要注意其端子的极性。否则二次侧所接仪表、继电器中所流过的电流不 是预想的电流，甚至会引起事故。电流继电器电流继电器过电流继电器过电流继电器 电压继电器电压继电器中间继电器中间继电器时间继电器时间继
16、电器信号继电器信号继电器过电压继电器过电压继电器 低电压继电器低电压继电器 反应被保护元件电流升高而动作反应被保护元件电流升高而动作的一种继电器的一种继电器 反应被保护元件电压升高而动反应被保护元件电压升高而动作的一种继电器作的一种继电器 接点多容量大接点多容量大,可实现短延时可实现短延时,及自保持。及自保持。多用于出口回路和逻辑回路多用于出口回路和逻辑回路建立保护所需要的延时时间。建立保护所需要的延时时间。当保护装置动作时，明显标示出继电器当保护装置动作时，明显标示出继电器或保护装置动作状态或保护装置动作状态 常用电磁型继电器的类型常用电磁型继电器的类型反应被保护元件电压降低而动反应被保护元
17、件电压降低而动作的一种继电器作的一种继电器 上页下页返回继电器的继电特性继电特性：无论起动和返回，继电器的动作都是明确 干脆的，它不可能停留在某一个中间位置。继电器状态kIreIactI继电器的继电特性动作电流返回电流：能使继电器动作的最小电流。(可调整)：能使继电器返回的最大电流。返回系数：过量继电器：Kre11actIreI继电器状态kIreIactIactrereIIK1 1、2 2 电磁式过电流继电器电磁式过电流继电器电磁转矩满足下面关系时，继电器动作电磁转矩满足下面关系时，继电器返回 ：通过继电器的电流产生电磁力矩 ：螺旋弹簧产生的反力矩符号 31gI1324566seMMseMM
18、IKAeMsMDL-10型继电器内部接线型继电器内部接线 图图DL-10型继电器内部接线型继电器内部接线（a）动合触点，两绕组串联接法；）动合触点，两绕组串联接法；(b)动合触点，两绕组并联接法动合触点，两绕组并联接法II246813I12II24681312I上页下页返回动作电流动作电流返回电流返回电流返回系数返回系数使电流继电器动合触点闭合的最小电流使电流继电器动合触点闭合的最小电流使电流继电器动合触点打开的最大电流使电流继电器动合触点打开的最大电流返回电流与动作电流之比返回电流与动作电流之比实验接线实验接线AIZOBSV220合上电源开关合上电源开关S,S,调整自耦调压器调整自耦调压器,
19、使使输入电流继电器的电流升高输入电流继电器的电流升高,当小灯当小灯刚好亮时电流表指示的电流就是继电刚好亮时电流表指示的电流就是继电器的动作电流器的动作电流.调整自耦调压器调整自耦调压器,使输入电流继电器使输入电流继电器的电流减小的电流减小,当小灯刚好熄灭时当小灯刚好熄灭时,电流电流表指示的电流就是继电器的返回电流表指示的电流就是继电器的返回电流.电磁型过电流继电器的参数电磁型过电流继电器的参数1 1、3 3 电磁型低电压继电器参数电磁型低电压继电器参数上页下页返回动作电压动作电压返回电压返回电压返回系数返回系数使电压继电器动断触点闭合的最大电压使电压继电器动断触点闭合的最大电压使电压继电器动断
20、触点打开的最小电压使电压继电器动断触点打开的最小电压返回电压与动作电压之比返回电压与动作电压之比实验接线实验接线合上电源开关合上电源开关S,S,调整自耦调压器调整自耦调压器,使使输入电压继电器的电压升高至额定值输入电压继电器的电压升高至额定值这时继电器动断触点打开这时继电器动断触点打开,调整自耦调整自耦调压器调压器,减小加入继电器的电压减小加入继电器的电压,当小当小灯刚好亮时灯刚好亮时,电压表指示的电压就是电压表指示的电压就是继电器的动作电压继电器的动作电压.调整自耦调压器调整自耦调压器,使输入电压继电器使输入电压继电器的电压升高的电压升高,当小灯刚熄灭时当小灯刚熄灭时,电压电压表指示的电压就
21、是继电器的返回电压表指示的电压就是继电器的返回电压.UUZOBSV2201、4 时间继电器时间继电器 时间继电器的作用：为保护装置建立必要的延时，以保证保护动作的选择性和某种逻辑关系。图形符号：tKT1、5 中间继电器中间继电器 中间继电器的作用：用以同时接通或断开几条独立回路和用以代替小容量触点或者带有不大延时来满足保护的需要，在保护中起中间桥梁作用。有如下特点：(1)触点容量大，可直接作用于断路器跳闸(2)触点数目多(3)可实现时间继电器难以实现的短延时(4)可实现保护装置电流起动、电压保持或电压起动、电流保持 符号KM1、6 信号继电器信号继电器 信号继电器的作用：用以在保护动作时，发出
22、灯光和音响信号，并对保护装置的动作起记忆作用，以便分析保护装置动作情况和电力系统故障性质。符号KS1、7 变换器变换器常用变换器有电压变换器(UV),电流变换器(UA)，电抗变换器(UX)。一.电压变换器 二.电流变换器 三.电抗变换器 三种变换器共性：无论输入是电流还是电 压，输出都为电压。微机保护装置概述微机保护装置微机保护：采用微机来实现的保护。优点：（1）可靠性高；（2）灵活性强；（3）性能改善，功能易于扩充；（4）维护调试方便；（5）有利于实现变电站综合自动化 阶段式继电保护基本原理阶段式电流保护相间故障阶段式零序电流保护接地故障阶段式距离保护相间故障 接地故障 阶段式继电保护是继电
23、保护原理的精髓，是继电保护所独有的理论（其他的保护原理在基础课和专业基础课中一般能找到理论根据。如差动保护原理是建立在基氏第一定理之上的；而各种变化量保护的原理则是建立在迭加原理之上的），是继电保护基础。输电线路为什么要采用阶段式继电保护简单的回答是为满足“四个基本要求”。具体分析可从两方面理解：一、测量误差，即被保护线路故障时保护测 得的故障量会出现误差；二、为防止线路故障时主保护及、段 保护由于某种原因拒动，而增设的后备 保护即第段保护。阶段式保护要解决的问题阶段式保护要解决的问题解决配合问题：保护范围的配合动作时间的配合整定值（边界）的配合。一、各段保护间保护范围和动作时间的配合保护范围
24、的配合第段保护的保护范围分析 第段保护又称为瞬时速断保护,其保护范围被限制在被保护线路全长的85%以内。?为什么不能让第段保护保护范围更长一点，甚至保护线路的长？根据选择性的要求:下级线路故障,应由下级线路的继电保护装置动作将故障切除；若上级线路第段保护的保护范围为线路的全长，则在下级线路的首端发生故障时，由于测量误差，上级线路的第段保护有可能与下级线路的第段保护同时动作，这样，上级线路的第段保护就失去了选择性；为了满足选择性，第段保护就不能保护线路的全长，及必须缩短保护范围。缩短的范围，理论上应该视测量误差测量误差的大小而定。从保护线路的角度出发，在保证选择性选择性的前提下，缩短的范围应 该
25、越短越好；根据工程统计，缩短的范 围一般为线路全长的15%，即第段保 护的保护范围为线路全长的85%就能满 足要求。第段保护的作用第段保护又称作带时限速断保护。第段保护的作用是保护第段保护保护不到的 部分，即第段保护必须保护线路的全长。要保护线路的全长，由于测量误差的存在，第段的保护范围必然会延伸到下级线路。这样，上级线路的第段保护就要考虑与下 级线路上的保护配合。第段保护与下级的第段保护配合 上级第段的保护范围不能超过下级第段的保护范围；一般在下级第段保护 范围的基础上再缩短15%。第段保护与下级线路第段保护时动作时间分析从快速性的要求出发，保护带的时限应尽可能短，但必须保证：在下级第段保
26、护范围内发生故障时，下级第段保护动 作，将故障切除，故障切除后，上级的第 段有足够的返回时间。用公式表示为：t=t+t第段保护与下级线路第段保护时动作时间分析 当上级的第段保护的保护范围或灵敏度满足不了要求时，可考虑与下级的第段配合；即上 级第段的保护范围不能超过下级第段的保护 范围；一般在下级第段保护范围的基础上再缩 短15%。动作时间为：t上级=t下级+t第段保护的作用 第段保护是后备保护。后备分近后备和远后备，近后备是作本断路器上其他保护的后备；远后备是作下级断路器上所有保护的后备和下级断路器的后备，即当下级的保护或断路器由于某种原因拒动时，上级的后备保护动作，将故障切除。第段保护由于要
27、作下级的后备保护，因此，他的保护范围应该包括下级线路的全长。为了满足选择性，第段保护必须带延时，即：t上级=t下级+t例:二、各段保护间整定值（边界）的配合 各种保护的保护范围，实际上是由保护的整定值来决定的。保护之间的保护范围配合，由整定值的配合来实现。整定值（边界）的一般 概念 简单的保护装置，整定值是一个标量，其动作边界表示在直角坐标平面上为一根直线，整定值（边界）Y整定值(边界)XO 整定值是保护动作与不动作的分界（边界）。如果保护的原理是反应测量量增加而动作的，则：测量量大于或等于整定值时保护动作，测量量小于整定值时保护不动作。如果保护的原理是反应测量量减小而动作的，则：测量量小于或
28、等于整定值时保护动作，测量量大于整定值时保护不动作。复杂的保护装置，整定值是一个或几个矢量，其动作边界表示在复坐标平面上为直线、圆或其他几何图形各段保护间整定值（边界）的配合 设D、D、D分别为第段、第段和第段保护的整定值，同一断路器上反应测量量增加而动作的保护：D D D反应测量量减小而动作的保护：D D TVABC信号3U0+当接地的小容性电流被消弧线圈补偿时当接地的小容性电流被消弧线圈补偿时4.2.2 4.2.2 中性点不接地电网中单相接地的保护方式中性点不接地电网中单相接地的保护方式 中性点不接地电网中单相接地,在接地点流过全系统的对地电流，如果此电流较大,就会在接地点燃起电弧，引起弧
29、光过电压,从而使非故障相的电压进一步升高，使绝缘损坏，形成两点和多点接地短路，造成停电事故。4.2.34.2.3中性点经消弧线圈接地系统中中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点单相接地的特点解决方案：在中性点和大地之间接入一个带铁芯的电感线圈L，当发生单相接地故障时，在接地点就有一个电感分量的电流通过，此电流和原系统中的电容电流相抵消，就可以减少故障点的接地电流，因此称它为消弧线圈。在各级电压网络中，当全系统的电容电流超过下列数值时，应装设消弧线圈：36KV电网：30A，10KV：20A，2266KV：10A4.2.34.2.3中性点经消弧线圈接地系统中中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特
30、点单相接地的特点4.2.34.2.3中性点经消弧线圈接地系统中中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点单相接地的特点 由于Ik=IL+IC=0，实质上构成了串联谐振串联谐振条件。如果三相对地电容不相等，则在正常情况下系统中由于中性点电压偏移或者在断路器三相不同期合闸而出现零 序电压时，会在串联谐振回路中产生很大电流及异常高电压，造成系统破坏，因此 一般不采用完全补偿方式。1、完全补偿、完全补偿实际上不采用实际上不采用CLII缺点：线路上产生很高的谐振电压4.2.34.2.3中性点经消弧线圈接地系统中中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点单相接地的特点 这时接地电流 ，仍是一种容性状态。当系统
31、运行方式发生变化时，如某个元件被切除，则电容电流减少，系统有可能陷入完全补偿的状态，出现谐振过电压。0kI2、欠补偿、欠补偿一般也是不采用一般也是不采用CLII 4.2.34.2.3中性点经消弧线圈接地系统中中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点单相接地的特点此时接地电流将呈感性，这种方式不会导致串联谐振情况发生。CLII 3、过补偿、过补偿广泛采用广泛采用过补偿度 一般为5%-10%CCLIIIP4.2.34.2.3中性点经消弧线圈接地系统中中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点单相接地的特点第五章 电网的距离保护12345距离保护的基本原理和构成阻抗继电器及其动作特性阻抗继电器的实现方
32、法距离保护的整定计算距离保护的振荡闭锁及特殊问题分析5.1距离保护的基本原理和构成5.1.1 距离保护的基本概念 电流保护简单、经济、可靠,但对于容量大、电压高和结构复杂的网络，难于满足电网对保护的要求。一般只适用于35KV及以下电压等级的配电网。对于110KV及以上电压等级的复杂电网，必须采用性能更加完善的保护装置，距离保护就是适应这种要求的一种保护原理。距离保护是反应保护安装处至短路点之间的距离（阻抗），并根据短路点至保护安装处的距离确定动作时限的一种保护。主要元件为距离（阻抗）继电器 根据其端子所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为阻抗继电器的测量阻抗。5.1.1
33、距离保护的基本概念主要特点是：短路点距保护安装点越近，其测量阻抗越小，动作时间越短。短路点距保护安装点越远，其测量阻抗越大，动作时间越长。这样可以保证有选择性地切除故障。K点短路，保护1的测量阻抗是ZK，保护2的测量阻抗是ZAB+ZK。由于保护1距离短路点较近，保护2距离短路点较远，所以保护1的动作时间就比保护2的短。这样故障就由保护1动作切除，不会引起 保护2的误动作。5.1.1 距离保护的基本概念1kSZL1段：保护区为本线路全长的80%85%，瞬时动作段：保护区为本线路全长，段：躲过最小负荷阻抗，阶梯时限特性，延时动作 于本线路出口断路器、段为主保护，段为后备保护st5.05.1.3 距
34、离保护的时限特性 距离保护的动作时间t与保护安装处到故障点之间的距离的关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用的是阶梯型时限特性，称为距离保护的、段。5.1.3 距离保护的时限特性5.1.4 距离保护的组成 由起动元件、测量元件、时间元件和执行元件组成。1)起动元件作用：发生短路故障时瞬时起动保护装置。要求：当远后备保护时，保护范围末端发生故障时，启动部分也应灵敏、迅速动作（几毫秒），使整套保 护迅速投入工作。2)测量元件（距离保护的核心）作用：ZI，ZII，ZIII，测量短路点至保护安装处距离，区内故障时动作，区外故障不动作。5.1.4 距离保护的组成3)时间元件根据预定的动作时限，保证
35、保护动作的选择性。4)执行元件作用于断开断路器和发出相应的信号。另，距离保护一般还包括一些闭锁元件：振荡闭锁电压回路断线闭锁5.1.4 距离保护的组成5.2 阻抗继电器5.2.1阻抗继电器动作区域的概念TAPNM123TVPIZ set前面分析，保护范围内故障时，ZmZset，阻抗继电器动作；实际上，由于互感器误差、故障点过渡电2R3阻等原因，Z 一般并不会严格地落在与ZMmset同向的直线上，而是落在该直线附近的一个区域中。为保证区内故障时继电器能可1靠动作，其动作范围应该是一个包括Zset的对应线段在内的一个区域。ImZ mjXZ set 全阻抗继电继电器的动作特性是以整定阻抗为半径，以坐
36、标原点（保护安装处）为圆心的一个圆。圆内为动作区，圆外为不动作区。Z m1 动作阻抗：当阻抗元件刚好动作时，加入继电器的电压与电流之比，用Zact表示。oR 全阻抗继电器的动作阻抗在数值上 等于整定阻抗，与加入继电器的电压 与电流之间的角度无关。没有方向性，反方向短路会误动作。5.2.2 复数平面分析阻抗继电器动作特性1、圆特性阻抗继电器-全阻抗继电器jXZ set 方向阻抗继电器的动作特性是以整定阻抗为直径，并通过坐标原点 的一个圆。圆内为动作区，圆外为不动作区。1Z set2方向阻抗继电器的动作阻抗的幅值与加入继电器的电压与电流之间的角度有关。Z 1Zmset2当电压和电流之间的相位差等于
37、整定阻抗的阻抗角时，继电器的动作阻抗达到最大，等于圆的直径，此时，阻抗继电器的保护范围最大，工作最灵敏。因此，这个角称为继电器的最大灵敏角。oR2、圆特性阻抗继电器-方向阻抗继电器5.2.2 复数平面分析阻抗继电器动作特性动作方程动作方程比相式：比相式：ZmR 本身具有方向性，反方向短路不会误动作。一般用于距离保护的主保护（I段和II段）中。jXZsetZ setZmo2、圆特性阻抗继电器-方向阻抗继电器0090arg90mmsetZZZ0090arg90mmsetmUUZI5.2.2 复数平面分析阻抗继电器动作特性有两个整定阻抗：正向整定阻抗Zset1和反向整定阻抗Zset2，两整定阻抗对应
38、矢量末端的连线就是特性圆的直径。圆心位于半径为在反方向有一定的动作区 一般用于距离保护的后备段（如第III段）中。jXZset1ZmZset2R3、圆特性阻抗继电器-偏移阻抗继电器2121setsetZZ2121setsetZZ5.2.2 复数平面分析阻抗继电器动作特性比相式：et1 Zmet 2jXZset1Z sZmZset2RZ m Z s3、圆特性阻抗继电器-偏移阻抗继电器021090arg90setmmsetZZZZ5.2.2 复数平面分析阻抗继电器动作特性5.3 距离保护的整定计算及评价 与前面电流类似，目前电力系统中应用的距离保护装置一般也采用阶梯时限配合的三段式配置方式。距离保
39、护的整定计算，就是根据被保护电力系统的实际情况，确定计算出距离保护的段、段和段测量元件的整定阻抗以及段和段的动作时限。5.3.2 对距离保护的评价1、选择性、选择性在多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。2、速动性、速动性在双电源网络中，有30%40%的区域内发生故障时，不能从两侧同时瞬时速动切除故障，在220KV及以上电压等级的网络中，有时候不能满足电力系统稳定性对短路切除快速性的要求。5.3.2 对距离保护的评价3、灵敏性、灵敏性同时利用了短路时电压和电流的变化，比电流保护灵 敏度高，同时距离段基本不受运行方式的影响，、段受运行方式的影响小，保护范围稳定。4、可靠性、可靠性保护的构成、接线
40、和算法都比较复杂，可靠性稍差。（对非微机保护而言）第六章 输电线路的全线速动保护为什么要装设全线快速保护？输电线路的电流保护、方向电流保护和距离保护都是按阶段式配置的。段是速动，但不能保护全线长，段可以保护线路全长，但是带0.5或者1S的动作时限。而电力系统运行稳定性要求高电压、大容量、长距离的重要线路保护必须满足整条线路全长范围故障是快速切除的。差动保护和高频保护能够满足线路全长速断的要求全线快速保护分类差动保护高频保护纵差保护横差保护181 6.1 输电线路纵联差动保护一.定义：利用辅助导引线将线路两侧电流大小和 相位进行比较，决定保护是否动作的一 种快速保护。二.保护范围：本线路全长三.
41、保护构成 1821、纵联差动保护的构成要求：线路两侧的电流互感器型号、变比完全相同，性能一致。辅助导引线将两侧的电流互感器二次侧按环流环流法法连接法。2、工作原理（1）线路正常运行或外部短路时，流入差动继电器KD的电流为：理想情况：I r=0实际上：两侧互感器的性能不可能完全相同，电流差不等于零，会有一个不平衡电流Iunb。)(122NMTANMrIInIII（2）内部故障时，有很大的电流流入差动继电器，保护动作，断开线路两侧断路器，切除短路故障。022NMrIII4 4、纵联差动保护的应用、纵联差动保护的应用 纵联差动保护的优点是全线速动，不受过负荷及系统振荡的影响，灵敏度较高。但用于保护输
42、电线路，还存在下列问题。1）、需要敷设与被保护线路等长的辅助导线，并且要 求电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器10%的误差。1863、接线注意事项1）线路两侧TA型号、变比完全相同，特性一致。2）利用辅助导引线将两侧的TA二次侧按环流法接线3）差动继电器接入差动回路2）、需要装设辅助导线断线与短路的监视装置，辅助导线断线应将纵联差动保护闭锁。否则，辅助导线断线后，在区外发生故障时会造成无选择性动作；辅助导线短路会造成区内故障拒动。3）、纵联差动保护不能够作为相邻元件的后备保护。由于纵联差动保护存在上述问题，所以在输电线路中，只有用其他保护不能满足要求的短线路（一般不超过57km线路）才采用
43、。1875、纵联保护基本的分类1)按通道分类导引线：10km，二次电气量，电流差动保护电力线载波：最广泛，输电线路，要求线路故障时能动微波：信息量大光纤：信息量大，抗干扰，近年短线路保护2)按原理分类（1）方向比较式纵联保护:功 率 方 向、测量阻抗判断结果距离纵联保护方向纵联保护逻辑信号（2）纵联电流差动保护：电流波形/相量、相位电力线载波通信1.原理功率方向（电流相位）高频信号（50400kHz）通道：输电线路（相相，相地相地）2.构成输电线路阻波器耦合电容器连接滤波器 高频收发信机 接地刀闸6.2 高频保护的基本原理“相地”制高频通道高频阻波器耦合电容器“相地”制高频通道的主要设备输电线
44、路利用三相输电线路传送高频电流信号目前应用比较广泛的载波通道是“导线一大地”制。3 3、高频信号的分类、高频信号的分类1、闭锁信号：是阻止保护动作跳闸的信号。收不到这种信号是高频保护动作跳 闸的必要条件。2、允许信号：是允许保护动作于跳闸的信号。收到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件。3、跳闸信号是直接引起跳闸的信号。收到这种信号是保护动作于跳闸充分而必要条件。高频保护信号逻辑图(a)闭锁信号；(b)允许信号；(c)跳闸信号6.3 高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护是通过高频通道间接比较被保护线路两侧的功率方向，以判别是被保护范围内部故障还是外部故障。一一、高频闭锁方向保护的基本原理 当区外故
45、障时，被保护线路近短路点一侧为负短路功率，向输电线路发高频波，两侧收信机收到高频波后将各自保护闭锁。当区内故障时，线路两端的短路功率方向为正，发信机不向线路发送高频波，保护的起动元件不被闭锁，瞬时跳开两侧断路器。高频闭锁信号A13B2d2高频闭锁信号C45D6d16.4 高频闭锁距离保护 高 频 闭 锁 方 向 保 护 的 优 点、缺 点 距离保护的优点、缺点能不能把两者结合起来，取两者的优点,屏弃其缺点?答案答案:可以。做成高频闭锁的距离保护，使得内部故障时能够瞬时动作，而在外部故障时具有不同的时限特性，起到后备保护的作用。t2O&t1OZZZIII2&跳闸OOKOM发信机收信机通道KA12
46、111t1t26.4 高频闭锁距离保护 高频闭锁距离保护原理框图如图所示。它由距离保护和高频闭锁两部分组成。缺点：缺点：高频闭锁距离保护的评价：主保护(高频保护)和后备保护(距离保护)的接线互相连在一起，不便于运行和检修。优点：优点：内部故障时可瞬时切除故障，在外部故障时可起到后备保护的作用。6.4 高频闭锁距离保护 6.6 输电线路的光纤纵差保护光纤通信的特点 1通信容量大 2抗干扰能力强 3原料资源丰富 4线路架设方便架空地线复合光缆在高压电力系统中得到了广泛应用（简称）为提高电力系统的并联运行的稳定性和增加传输容量，电力系统常采用平行双回线运行方式。35-66kV双回平行线路通常采用横联
47、差动电流方向保护作为主保护。要求保护能判别出平行线路是否发生故障及哪条线路故障。横联方向差动保护判别平行线路是否发生故障，采用测量差回路电流大小的方法；判别是哪条线路故障，则采用测量差回路电流方向的方法。356.7 6.7 平行双回线路的横联保护平行双回线路的横联保护一、横联方向差动保护的原理211IInITA22221InIInITATAM侧电流N侧电流 差动电流继电器KAl，KA2在平行线路外部故障时不动作而在Ll线路或L2线路上故障时，KAl、KA2都动作，因此电流继电器能判别平行线路内、外部故障，但不能选择出哪一条线路故障。Ll与 L2 线路内部故障时，KAl，KA2 中电流方向不同，
48、故可用功率方向继电器来选择故障线路。由此可见，横联方向差动保护是反应平行线路短路电流差的大小和方向，有选择性地切除故障线路的一种保护。一、横联方向差动保护的原理二、平行双回线路的横联保护相继的动作区 在平行双回线路中，当短路点靠近对侧母线时，流过该侧保护的差电流很小，以致起动元件和方向元件都不动作；但流过对侧保护的差电流实际上为两回线路短路电流之和，所以差电流很大，对端保护动作，跳开断路器，之后全部短路电流将沿故障线路流向故障点，流入本侧继电器的差电流明显增大，保护动作。这种情况称为相继动作，此区域称为相继动作区。43MNkQF2QF1L1L2I1I2QF4QF3I2三、评价 横差保护在双回线
49、路运行时能保证有选择性动作，且动作迅速、接线简单。缺点是有一回线路停止运行时，保护要退出工作，且有相继动作区。为了对双回线上的横联方向差动保护及相邻线路保护起后备以及作为单回线路运行时的主保护，通常，在双回线路上还需要装设一套接于双回线路电流之和的三段式电流保护或距离保护。7.1 自动重合闸的作用及对它的基本要求第七章自动重合闸自动重合闸的产生背景及作用自动重合闸的产生背景及作用瞬时性故障：发生故障后，线路被继电保护迅速断开，电弧即自行熄灭，引起故障的外界物体（如：树枝、鸟类）因被电弧烧毁而消失。(80%-90%)永久性故障：由线路倒塌、断线、绝缘子击穿或损坏而引起的故障，在线路被继电保护断开
50、后依然存在。自动重合闸装置：当断路器跳闸后能将断路器自动合闸的装置。对于瞬时性故障，可以合闸成功，线路恢复正常供电；对于永久性故障，重合不成功，线路不能恢复正常供电。(60%-90%)一、自动重合闸的作用自动重合闸装置是当断路器跳开后按需要自动投入的一种自动装置。重合闸成功的次数重合闸的成功率=总动作次数一般在6090%之间2003年全国220kV及以上系统线路主保护运行情况统计表保护类型纵联距离零序重合闸动作总次数7312608325804026正确动作次数7244607425754016不正确动作次数误动64953拒动40072003年正确动作率（）99.0799.8599.8199.75
