1、继电保护介绍继电保护介绍故障的危害继电保护的任务对继电保护的基本要求继电保护装置的组成反应故障反应异常运行选择性快速性灵敏性可靠性测量部分逻辑部分执行部分电弧损坏故障设备短路电流损坏非故障元件电压降低影响用户破坏系统稳定性继电保护的作用及基本特点继电保护装置的功能可用一个等效的自动化继电保护装置的功能可用一个等效的自动化开关来描述：开关来描述：继电保护装置的功能2020世纪世纪5050年代年代机械机械/整流型电磁式整流型电磁式保护装置保护装置(特点：体积大、功耗大、动作慢)2020世纪世纪60608080年代年代晶体管继电保护装置晶体管继电保护装置(特点：体积小、功耗小、动作快)2020世纪世
2、纪8080年代年代主要是主要是CKFCKF、CKJCKJ系列集成电路保护系列集成电路保护(特点：体积更小、性能较好)2020世纪世纪9090年代年代主要是常规微机保护主要是常规微机保护(特点：性能完善、可靠性高)目前新一代数字化微机保护目前新一代数字化微机保护(特点：性能完善、可靠性高、节省成本等)未来发展方向：未来发展方向：电力系统继电保护技术的未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展继电保护发展过程定时限过电流保护的原理图：举例1：整流型电磁式保护工作原理举例2-1：微机保护工作原理由低通滤波插件来外部开入出口继电器A/DCPU串口打印+E光隔QDJCPL
3、DDSPA/D由低通滤波插件来电源液晶显示断路器A AB BC CBIAICI0I201202203204205206207208AUBUCULU209210211213214212至低通插件至低通插件至低通插件201202203204205206208210212214213211209207AC此系统为典型接线215215举例2-2：微机保护工作原理光耦回路当开关量合上时，光耦发光二极当开关量合上时，光耦发光二极管发光，光敏三极管导通，引脚为管发光，光敏三极管导通，引脚为低电平。反之，当开关量断开，三低电平。反之，当开关量断开，三级管截止，引脚为高电平。级管截止，引脚为高电平。举例2-3：
4、微机保护信号采集过流保护过流保护 RCS9611CRCS9611C复压过流、零序过流复压过流、零序过流 RCS941A RCS941A四段零序方向过流保护四段零序方向过流保护距离保护距离保护 RCS902ARCS902A纵联距离纵联距离 RCS941A RCS941A三段相间和接地距离保护三段相间和接地距离保护线路纵联保护线路纵联保护 RCS902A RCS902A主保护：纵联距离主保护：纵联距离+零序零序+高频信号高频信号 RCS931A RCS931A主保护：分相电流差动和零序电流差动主保护：分相电流差动和零序电流差动+光纤采样光纤采样主变差动保护主变差动保护 RCS978 RCS978差
5、动速断保护差动速断保护+比率差动保护：纵联距离比率差动保护：纵联距离+零序零序失灵保护失灵保护 RCS923 RCS923过流保护过流保护+充电保护等充电保护等重合闸重合闸备用电源自投备用电源自投。主要保护类型学会看懂保护的逻辑图过流保护电流继电器电流继电器无时限电流速断保护（段电流保护）作用：保护始端部分要点：躲末端短路灵敏度：电流电压联锁速断限时电流速断保护（段电流保护）作用：保护本线全长要点：与邻线段配合灵敏度：与邻线 段配合定时限过电流保护（段电流保护）作用：后备保护要点：考虑阶梯时限特性近、远后备三段式电流保护工作原理整定计算：接线及接线方式senopKtI；特点段：无延时、灵敏度低
6、段：0.5s、保护全长段：灵敏度高、延时长t过流保护的时限特性：采用三阶(及以上)梯式 1231t 1t 1t保护保护1的的段段保护保护1的的段段保护保护1的的段段过流保护的时限特性单侧电源网络短路的电流电压保护电网相间短路的方向电流保护大接地电流系统的零序保护基本原理-为什么带方向功率方向继电器-动作方程、灵敏角等接线方式-90接线、动作分析零序分量的特点零序电流过滤器阶段式零序电流保护整定原则-动作电流、时间、灵敏度分支系数、灵敏、时限特点过流保护的要点简单3段式过流保护66kV66kV及以下的线路保护通常以电流保护为主，作为相间短路的保护，一般及以下的线路保护通常以电流保护为主，作为相间
7、短路的保护，一般配置两段或三段，再根据实际情况考虑是否再增加方向元件或电压元件。电流电配置两段或三段，再根据实际情况考虑是否再增加方向元件或电压元件。电流电压保护是最早发展的一种保护，原理简单，其三段式阶梯特性是以定量作为故障压保护是最早发展的一种保护，原理简单，其三段式阶梯特性是以定量作为故障位置测量保护装置的典型方式，反应的电气量是电力系统的基本电量，即反应电位置测量保护装置的典型方式，反应的电气量是电力系统的基本电量，即反应电流突然增大、母线电压突然降低。因此，受系统运行方式的影响很大。流突然增大、母线电压突然降低。因此，受系统运行方式的影响很大。过流保护应用范围110kV110kV及以
8、上电网中变压器中性点直接接地，为大接地电流系统。当发生接及以上电网中变压器中性点直接接地，为大接地电流系统。当发生接地故障时地故障时,通过变压器接地点构成短路通路通过变压器接地点构成短路通路,系统中会出现零序分量。系统中会出现零序分量。110kV110kV及以上及以上的高压线路通常以零序电流方向保护作为接地短路的保护，一般配置三段或四段。的高压线路通常以零序电流方向保护作为接地短路的保护，一般配置三段或四段。运行经验表明运行经验表明,在中性点直接接地系统中在中性点直接接地系统中,d(1),d(1)几率占总故障率的几率占总故障率的70%70%90%90%，零序保护正确动作率达零序保护正确动作率达
9、97%97%以上，该保护简单可靠。以上，该保护简单可靠。零序过流保护：零序过流保护：过流保护：过流保护：基本原理阻抗继电器整定计算定义时限特性（与电流保护相似）组成元件-启动、测量、逻辑、其他启动阻抗（整定阻抗）-注意段时限灵敏度（反应测量量降低动作）作用动作特性-全阻抗、方向阻抗、偏移特性启动条件方程-幅值比较、相位比较；应用测量阻抗、启动阻抗、整定阻抗距离保护的要点距离保护的概念距离保护的概念反应的是保护安装处至故障点的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置测量保护安装处至故障的距离，实际上是测量二者之间的阻抗大小，故距离保护又称为阻抗保护距离保护有保护范围，短路发生在保护范围
10、内，保护动作，否则不动作，该保护范围用整定阻抗来定义正常时保护安装处的测量阻抗如右图公式所示，其中：测量电压 测量电流测量阻抗fhZfhcccZIUZ.1.11.1cU.1cI1cZ距离保护的工作原理发生故障时保护安装处的测量阻抗右图公式所示：在短路后：保护安装处母线电压降低流过保护安装处的电流增大距离保护比单一物理量的电流保护灵敏度高距离保护原理距离保护原理:距离保护是用整定阻抗与被保护线路的测量阻抗比较，当短路点在保护范围以外时，即时继电器不动，当短路点在保护范围以内，即时继电器动作，距离保护又称低阻抗保护ddcccZIUIUZ.1.11残fhdZZzdZ1cZzdcZZ1zdcZZ111
11、0kV110kV及以上的高压线路通常以距离保护作为相间短路的保护，一般配置三及以上的高压线路通常以距离保护作为相间短路的保护，一般配置三段。距离保护是以反应从故障点到保护安装处之间阻抗大小（距离大小）的。距段。距离保护是以反应从故障点到保护安装处之间阻抗大小（距离大小）的。距离保护的三段式阶梯特性也是以定量测量判断故障位置，但因其判断故障位置的离保护的三段式阶梯特性也是以定量测量判断故障位置，但因其判断故障位置的量是非电气量距离，因而其保护区不受系统运行方式的影响。量是非电气量距离，因而其保护区不受系统运行方式的影响。距离保护的应用范围距离保护：保护：基本原理纵联保护分类问题提出（高频和光纤差
12、动保护能解决什么问题？）电流差动保护高频通道组成-阻波器、结合电容器、连接滤波器、收发信机高频通道的工作方式-故障时发信、长期发信高频信号-闭锁信号、允许信号、跳闸信号光纤通道纵联方向保护（由载波通道和方向保护元件构成 闭锁式和允许式）纵联距离保护（由专用载波通道和三（四）段式 相间和接地距离保护构成，而 且采用闭锁式的形式较多。）光纤纵联差动保护（光纤电流差动作为220kV及 以上电压等级的线路主保护）纵联保护的要点 收不到高频信号是保护动作于跳闸的必要条件，这样的高频信号是闭锁收不到高频信号是保护动作于跳闸的必要条件，这样的高频信号是闭锁信号。在使用闭锁信号时，一般都采用相信号。在使用闭锁
13、信号时，一般都采用相-地耦合的高频通道。需要指出的是地耦合的高频通道。需要指出的是虽然收发信机接在一相输电线路与大地之间，但由于相与相之间和相与地之虽然收发信机接在一相输电线路与大地之间，但由于相与相之间和相与地之间是有分布电容的，所以实际上是三相输电线路和部分大地都是参与高频电间是有分布电容的，所以实际上是三相输电线路和部分大地都是参与高频电流的传输的。流的传输的。闭锁式纵联保护 允许信号的纵联保护在允许信号的纵联保护在500kV500kV线路中应用较多线路中应用较多 允许式纵联保护FMSENREPFFFFFFFF1f2f3f(a)保护原理图动作 不动作起动元件&T80FFFXSX1f2f1
14、2通道跳闸(b)简略原理框图图2-14 超范围允许式纵联方向保护原理及简略原理框图 光纤纵联保护分相电流差动继电器分相电流差动继电器 1.1.工频变化量差动继电器工频变化量差动继电器 2.2.稳态量差动继电器稳态量差动继电器 3.3.零序差动继电器零序差动继电器 采用光纤通道按相传送两侧电流量，本身具有选相能力，不受系统振荡影响，在非全相运行中有选择地快速动作，不受TV断线影响。由于带有制动特性，可防止区外故障误动，不受失压影响，不反应负荷电流，抗过渡电阻能力强。在短线路上使用，不需要电容电流补偿功能。在同杆并架线路上应用广泛。保护复用通道连接示意简图纵联保护的应用范围220kV及以上的高压、
15、超高压线路通常以纵联保护达到全线瞬时切除故障的要求，再配置三段式相间距离保护、三段式接地距离保护及两段零序电流保护作后备。纵联保护依靠测量元件的定性测量判断故障位置，借助于通道，将判别量传送到各侧，然后根据特定的关系，判定区内、区外故障性质，以达到瞬时切除全线故障的目的。判别元件和通道是纵联保护构成的主要部分。纵联保护：变压器的故障、不正常运行状态变压器的保护方式纵差动保护零序保护瓦斯保护保护原理、保护范围TA接线-相位校正、变比-幅值校正比率制动特性稳态不平衡电流励磁涌流（概念、特点）保护原理框图后备保护变压器中性点直接接地-两段式零序电流保护（配合、时限）变压器中性点可能接地可能不接地-零
16、序电流、电压保护特点、保护范围轻瓦斯-延时信号重瓦斯-瞬时跳闸变压器差动保护的要点变压器差动保护接线变压器差动保护接线变压器差动保护接线变压器差动保护动作区 据统计，输电线路上有以上的故障是瞬时性的据统计，输电线路上有以上的故障是瞬时性的故障如雷击、鸟害等引起的故障。短路以后如果故障如雷击、鸟害等引起的故障。短路以后如果线路两侧的断路器没有跳闸，虽然引起故障的原线路两侧的断路器没有跳闸，虽然引起故障的原因已消失，例如雷击已过去、电击以后的鸟也已因已消失，例如雷击已过去、电击以后的鸟也已掉下，但由于有电源往短路点提供短路电流，所掉下，但由于有电源往短路点提供短路电流，所以故障不会自动消失。等继电
17、保护动作将输电线以故障不会自动消失。等继电保护动作将输电线路两侧的断路器跳开后，由于没有电源提供短路路两侧的断路器跳开后，由于没有电源提供短路电流，电弧将熄灭。电流，电弧将熄灭。原先由电弧使空气电离造成的空气中大量的正原先由电弧使空气电离造成的空气中大量的正、负离子开始中和，这过程称之为去游离。等到、负离子开始中和，这过程称之为去游离。等到足够的去游离时间后，空气可以恢复绝缘水平。足够的去游离时间后，空气可以恢复绝缘水平。这时如果有一个自动装置能将断路器重新合闸就这时如果有一个自动装置能将断路器重新合闸就可以立即恢复正常运行，显然这对保证系统安全可以立即恢复正常运行，显然这对保证系统安全稳定运
18、行是十分有利的。稳定运行是十分有利的。重合闸的作用重合闸的启动方式 绝大多数的情况都是先由保护动作发出过跳闸命令后才需绝大多数的情况都是先由保护动作发出过跳闸命令后才需要重合闸发合闸命令的，因此重合闸可由保护来起动。要重合闸发合闸命令的，因此重合闸可由保护来起动。保护启动方式保护启动方式:不对应起动方式具体实现起来可以有多种形式，例如不对应起动方式具体实现起来可以有多种形式，例如控制控制开关在合闸后状态开关在合闸后状态既可以用合闸后的既可以用合闸后的KK接点来判断，也可接点来判断，也可以用重合闸是否已充满电的条件来衡量。前者很容易理解，以用重合闸是否已充满电的条件来衡量。前者很容易理解，后者判
19、别的原理是，只有原先在正常运行状态且三相断路器后者判别的原理是，只有原先在正常运行状态且三相断路器都在合闸位置时重合闸才能充满电。在都在合闸位置时重合闸才能充满电。在跳闸位置继电器动跳闸位置继电器动作作TWJ=1的条件中还可加入检查线路无电流的条件以进一步的条件中还可加入检查线路无电流的条件以进一步确认提高可靠性，防止由于确认提高可靠性，防止由于TWJ继电器异常、接点粘连等使继电器异常、接点粘连等使重合闸一直处于起动状态。重合闸一直处于起动状态。位置不对应起动:重合闸时考虑的其他因素 微机保护的重合闸是在断路器主触头断开，并且判别线路无电流后才开始计微机保护的重合闸是在断路器主触头断开，并且判
20、别线路无电流后才开始计重合闸的延时的，因为这才真正意味着本侧断路器已跳开了。所以重合闸的时间重合闸的延时的，因为这才真正意味着本侧断路器已跳开了。所以重合闸的时间是从此时开始到重合闸装置发出合闸脉冲之间的时间。是从此时开始到重合闸装置发出合闸脉冲之间的时间。重合闸时间的考虑:检查线路无电压侧总是先重合的。因此该侧有可能重合在故障线路上再次跳检查线路无电压侧总是先重合的。因此该侧有可能重合在故障线路上再次跳闸。所以该侧断路器有可能在短时间内需切除两次短路电流，工作条件相对恶劣闸。所以该侧断路器有可能在短时间内需切除两次短路电流，工作条件相对恶劣。检查同期侧是在线路有压且满足同期条件后才重合的，所
21、以肯定重合在完好的。检查同期侧是在线路有压且满足同期条件后才重合的，所以肯定重合在完好的线路上，断路器的工作条件相对好一些。为了均衡负担，检查线路无压侧和检查线路上，断路器的工作条件相对好一些。为了均衡负担，检查线路无压侧和检查同期侧可定期倒换。但是如果是发电厂的出线，该侧一般都定为检查同期侧。同期侧可定期倒换。但是如果是发电厂的出线，该侧一般都定为检查同期侧。检无压和检同期:手合故障线路时的保护当装置在正常运行程序中检查到三相手合故障线路时的保护当装置在正常运行程序中检查到三相TWJ都在动作状态都在动作状态且三相均无电流且三相均无电流(此时说明断路器在断开状态此时说明断路器在断开状态)，随后又发现任一相有电流了（说明，随后又发现任一相有电流了（说明已手动合闸了），於是开放手合保护程序已手动合闸了），於是开放手合保护程序200ms。重合于故障保护:。备用电源自投分段备自投分段备自投:进线备自投进线备自投:保护装置中常见的几个概念1、定值2、压板 1）整定值）整定值 2 2）控制字）控制字 3 3）软压板）软压板 1）功能压板）功能压板 2 2）出口压板）出口压板 3 3）软压板）软压板3、模拟量 1）电流量）电流量 2 2）电压量）电压量 3 3）线路电压）线路电压。
