高壓繼電保護知識

1、繼電保護知識學(xué)習(xí) 修試管理二處n基礎(chǔ)知識n交流電的表示方法。瞬時表達式，和向量表達式n對稱分量法。n有功功率，無功功率，視在功率。n傅里葉級數(shù)。U=2U cos（wt）n磁場：只要有電場就有磁場。n電磁感應(yīng)原理：放在變化磁通中的導(dǎo)體會產(chǎn)生電動勢。（發(fā)電機，變壓器利用電磁感應(yīng)傳遞能量或信號）n鐵磁飽和：當(dāng)電流超過一定值時，磁場飽和，進入非線性區(qū)，電磁式電流互感器缺陷。n1)瞬時表達式n正弦交流電是指隨時間按正弦規(guī)律變化的電流和電壓。例如正弦交流電壓u（t）,在直角坐標(biāo)圖上是一條隨時間變化的正弦曲線，如圖所示。n它的瞬時表達式就是使用三角函數(shù)的形式表示正弦交流電變化的規(guī)律。即n n其中Um為幅值，

2、w為角頻率，q為初相角，三者構(gòu)成了正弦量的三要素。 n2)相量表達式n由于利用瞬時表達式表示交流電量比較煩瑣，尤其在分析計算交流電路時，一般要解微積分方程，十分不便。為使表示方法和求解電路簡便，引入相量表示方法。相量表示是從復(fù)數(shù)表示和計算中引申出來的。 正弦電壓或電流。兩種表示方法的對應(yīng)關(guān)系：超前滯后，正序負序。n一次設(shè)備的基礎(chǔ)知識n麻雀雖小，五臟俱全。n主接線圖、主接線方式，中性點接地方式，電壓等級。n一次設(shè)備定義？n電流互感器（零序互感器，自產(chǎn)零序），電壓互感器，變壓器，斷路器，隔離開關(guān)，電容器，熔斷器，電抗器，電力電纜，母線，接地裝置，絕緣子等。n二次設(shè)備簡單介紹n什么叫二次設(shè)備？n二次

3、設(shè)備有哪些？作用？（找一個保護裝置）n測控裝置，保護裝置，錄波裝置，備自投裝置，小電流選線裝置，直流監(jiān)測裝置，通訊裝置等等。n什么叫繼電保護？n繼電保護在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過預(yù)防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)運行的可靠性。n繼電保護是以是通過電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎(chǔ)構(gòu)成的。n發(fā)生故障后的電氣量變化：電流，電壓，相位角，測量阻抗，工頻變化量。（構(gòu)成各種保護）n繼電保護裝置的四個基本要求？ABCD1k123n繼電保護基礎(chǔ)知識n采樣定理n模數(shù)轉(zhuǎn)換（模擬量和數(shù)字量）n微機原理（對輸入信號的運算原理）n算法（如何通過微機來實現(xiàn)保護：包括縱差保護，距離，突變量等等都需要復(fù)雜的算法

4、來實現(xiàn)，給你一堆數(shù)字來加減乘除，傅里葉，乘方等等，微機相當(dāng)于大腦，得有個公式，這就是算法）n微機型繼電保護的（邏輯）組成？n內(nèi)部結(jié)構(gòu)（硬件）n數(shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)處理單元，開關(guān)量輸入/輸出單元，通信接口，電源。（作用）n保護裝置的抗干擾。（保護裝置的接地，光電隔離，隔離變壓器）n裝置端子排圖測量部分邏輯部分執(zhí)行部分輸入信號輸出信號整定值電壓形成低通濾波采樣保持多路轉(zhuǎn)換開關(guān)A/D轉(zhuǎn)換模擬量輸入電壓形成低通濾波采樣保持CPUEPROM(FLASH)EEPROMRAM定時器并行接口串行接口打印機通訊顯示器鍵盤定時器開關(guān)量輸出(跳閘、信號)開關(guān)量輸入（斷路器、隔離開關(guān)狀態(tài)）圖9-1 微機保護硬件系統(tǒng)框圖

5、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來自TATV的電流和電壓計算機主系統(tǒng)人機對話接口部件輸入/輸出系統(tǒng)n一、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)n1.電壓形成回路電壓形成回路n在微機保護中通常要求輸入信號為5V或10V的電壓信號，取決于所用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的型號。電壓變換常采用小型中間變換器來實現(xiàn)。電流變換器、電壓變換器和電抗變換器的原理圖分別如圖9-2（a）、9-2（b）和9-2（a）所示，9-2（d）是電抗變換器的原理結(jié)構(gòu)圖。圖9-2 變換器原理圖I1U2URUTATVTXIU（a）（b）（c）IUR（d）n2.采樣保持電路采樣保持電路n采樣就是將連續(xù)變化的模擬量通過采樣器加以離散化。其過程如圖9-3(a)(b)(c)所示。

6、模擬量連續(xù)加于采樣器的輸入端，由采樣控制脈沖控制采樣器，使之周期性的短時開放輸出離散脈沖。采樣脈沖寬度為TC，采樣脈沖周期為TS。采樣器的輸出是離散化了的模擬量。n繼電保護算法是多輸入而且要求同時采樣，再依次順序送到公用的A/D轉(zhuǎn)換器中去的，微機保護中通常需要采樣保持電路。 圖9-3 采樣保持過程示意圖 n目前，采樣保持電路大多集成在單一芯片中，但芯片內(nèi)不設(shè)保持電容，需用戶外設(shè)，常選0.01F左右。常用的采樣保持芯片有LF198、LF298、LF398等。阻抗變換器1SCh阻抗變換器2iuou)(tsn3.模擬低通濾波器（模擬低通濾波器（ALF）n濾波器是一種能使有用頻率信號通過，同時抑制無用

7、頻率信號的電路。對微機保護系統(tǒng)來說，在故障初瞬間，電壓、電流中可能含有相當(dāng)高的頻率分量（例如2kHz以上），為防止頻率混疊，采樣頻率不得不取值很高，從而對硬件速度提出過高的要求。但實際上，在這種情況下可以在采樣前用一個低通模擬濾波器(ALF)將高頻分量濾掉，這樣就可以降低采樣頻率，降低對硬件速度的要求。n模擬低通濾波器通常分為兩大類。一類是無源濾波器，由RLC元件構(gòu)成；另一類是有源濾波器，主要有RC元件與運算放大器構(gòu)成。n目前，微機保護中，采樣頻率常采用600Hz（即每工頻周波采樣12個點）、800Hz等。n4.模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)(MUX）n在實際的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，被模數(shù)轉(zhuǎn)換的模

8、擬量可能是幾路或十幾路，利用多路開關(guān)MUX 輪流切換各被測量與A/D轉(zhuǎn)換電路的通路，達到分時轉(zhuǎn)換的目的。在微機保護中，各個通道的模擬電壓是在同一瞬間采樣并保持記憶的，在保持期間各路被采樣的模擬電壓依次取出并進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，但微機所得到的仍可認為是同一時刻的信息（忽略保持期間的極小衰減），這樣按保護算法由微機計算得出正確結(jié)果。 n5.模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)n 模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，它的任務(wù)是將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便計算機進行處理、存儲、控制和顯示。A/D轉(zhuǎn)換器主要有以下各種類型。逐位比較（逐位逼近）型、積分型以及計數(shù)型、并行比較型、電壓頻率（即V/F）型等。

9、+-外部接點接入開關(guān)專用電源CR1R2R3R4內(nèi)部數(shù)字電路工作電源并行接口并行接口Ra（a）（b）S圖9-5 開關(guān)量輸入回路接線圖n開關(guān)量輸出主要包括保護的跳閘出口以及本地和中央信號輸出等。K+5V+EV1P1P2并行接口-E圖9-6 開關(guān)量輸出回路接線圖n通信原理，通信裝置，CDT規(guī)約， IEC101規(guī)約， IEC103規(guī)約（問答式），IEC104規(guī)約。n幀格式：同步字，控制字，信息字。n信息以幀為單位通過通道對于不同重要的幀循環(huán)傳送。n報文是由幀組成的構(gòu)成一定信息量。n繼電保護原理n不正常運行狀態(tài)：過負荷；系統(tǒng)中出現(xiàn)有功功率缺額而引起的額定頻率減低；發(fā)電機突然甩負荷引起的發(fā)電機頻率升高；中

10、性點不接地系統(tǒng)和非有效接地系統(tǒng)中的單相接地引起的非接地相對地電壓升高；系統(tǒng)振蕩。n故障：各種形式的短路；斷線故障或者幾種故障同時發(fā)生的復(fù)合故障。n三段式電流保護 n光纖縱差保護n距離保護n零序保護（帶方向）n自動重合閘（前加速，后加速，為什么設(shè)置重合閘）n斷路器失靈保護，工頻變化量距離保護，零序反時限保護，不靈敏保護，充電保護，過負荷。n有了這些原理，我們就要對上面的元件配置保護n打印保護定值單，主變，線路n電流速斷保護n限時速斷保護n定時限速斷保護（作為本線路的近后備，相鄰線路的遠后備）n復(fù)壓過流n復(fù)壓方向過流n零序四段n一、縱聯(lián)保護及其構(gòu)成一、縱聯(lián)保護及其構(gòu)成 輸電線路的縱聯(lián)保護，就是用某

11、種通信通道輸電線路的縱聯(lián)保護，就是用某種通信通道(簡稱通道簡稱通道)將將輸電線兩端或各端輸電線兩端或各端(對于多端線路對于多端線路)的保護裝置縱向連接起來，的保護裝置縱向連接起來，將各端的電氣量將各端的電氣量(電流、功率的方向等電流、功率的方向等) 傳送到對端，將各端的傳送到對端，將各端的電氣量進行比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍電氣量進行比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍之外，從而決定是否切斷被保護線路。之外，從而決定是否切斷被保護線路。 n二、縱聯(lián)保護的基本原理二、縱聯(lián)保護的基本原理保護原理的本質(zhì)是甄別系統(tǒng)正常和故障狀態(tài)下電氣量或保護原理的本質(zhì)是甄別系統(tǒng)正常和故障狀態(tài)

12、下電氣量或非電氣量之間的差別，縱聯(lián)保護也不例外。輸電線路的縱聯(lián)保非電氣量之間的差別，縱聯(lián)保護也不例外。輸電線路的縱聯(lián)保護就是利用線路兩端的電氣量在故障與非故障時的特征差異構(gòu)護就是利用線路兩端的電氣量在故障與非故障時的特征差異構(gòu)成的。當(dāng)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障、區(qū)外故障時，電力線兩端電流波成的。當(dāng)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障、區(qū)外故障時，電力線兩端電流波形、功率、電流相位以及兩端的測量阻抗都有明顯的差異，利形、功率、電流相位以及兩端的測量阻抗都有明顯的差異，利用這些差異就可以構(gòu)成不同原理的縱聯(lián)保護。用這些差異就可以構(gòu)成不同原理的縱聯(lián)保護。l1.兩側(cè)電流量特征 雙端電源線路區(qū)內(nèi)、外故障示意圖(a)內(nèi)部故障；(b)外部

13、故障如圖所示，有如圖所示，有 ，在故障點有較大短路電流流出，在故障點有較大短路電流流出; MNk1IIII如圖所示，線路兩端電流相量關(guān)系為如圖所示，線路兩端電流相量關(guān)系為 。MN0III當(dāng)線路發(fā)生內(nèi)部故障時，當(dāng)線路發(fā)生內(nèi)部故障時， 當(dāng)線路發(fā)生區(qū)外短路故障或正常運行時，當(dāng)線路發(fā)生區(qū)外短路故障或正常運行時， n通信通道的構(gòu)成通信通道的構(gòu)成1導(dǎo)引線通道導(dǎo)引線通道導(dǎo)引線通道是縱聯(lián)保護最早使用的通信通道，是導(dǎo)引線通道是縱聯(lián)保護最早使用的通信通道，是由和被保護線路平行敷設(shè)的金屬導(dǎo)線構(gòu)成，用來傳遞由和被保護線路平行敷設(shè)的金屬導(dǎo)線構(gòu)成，用來傳遞被保護線路各側(cè)信息的通信通道被保護線路各側(cè)信息的通信通道。2電力線

14、載波（高頻）通道電力線載波（高頻）通道 3微波通道微波通道4光纖通道光纖通道電力線載波通道構(gòu)成示意圖1阻波器；2結(jié)合電容器；3連接濾波器；4電纜；5高頻收發(fā)信;6刀閘n二、高頻信號的分類二、高頻信號的分類 按照信號的性質(zhì)或作用，可以將其分為閉鎖信號、允許信號和跳閘信號。這三種信號可用以上任一中種通信通道產(chǎn)生和傳送。1閉鎖信號閉鎖信號。即無閉鎖信號是保護作用于跳閘的必要條件，或者說閉鎖信號是阻止保護動作于跳閘的信號。2允許信號允許信號。允許信號是允許保護作用于跳閘的信號，或者說有允許信號是保護動作于跳閘的必要條件。 3跳閘信號跳閘信號。跳閘信號是直接引起跳閘的信號，或者說收到跳閘信號是跳閘的充要

15、條件。 第一節(jié) 距離保護概述 v一、距離保護的基本概念一、距離保護的基本概念v電流保護對于容量大、電壓高和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，難于滿足電網(wǎng)對保護的要求。一般只適用于35kv及以下電壓等級的配電網(wǎng)。v對于110kv及以上電壓等級的復(fù)雜電網(wǎng)，必須采用性能更加完善的保護裝置，距離保護就是適應(yīng)這種要求的一種保護原理。v距離保護距離保護：反應(yīng)保護安裝地點至故障點之間的距離，并根據(jù)距離的遠近而確定動作時限的一種保護裝置。v主要元件為距離繼電器，可根據(jù)其端子上所加的電壓和電流測知保護安裝處至故障點間的阻抗值。距離保護保護范圍通常用整定阻抗 的大小來實現(xiàn)。setZv正常運行時保護安裝處測量到的阻抗為負荷阻抗 ，即

16、v (3-1)v式中 被保護線路母線的相電壓，測量電壓；v 被保護線路的電流，測量電流；v 測量電壓與測量電流之比，測量阻抗。v在被保護線路任一點發(fā)生故障時，保護安裝處的測量電壓為 ，測量電流為故障電流 ，這時的測量阻抗為保護安裝處到短路點的短路阻抗 ，v v (3-2)LmmmZIUZmUmImZkmUUkIkZkkkmmmZIUIUZ當(dāng)短路點在保護范圍以外時，即當(dāng)短路點在保護范圍以外時，即 時繼電器不動。時繼電器不動。當(dāng)短路點在保護范圍內(nèi)，即當(dāng)短路點在保護范圍內(nèi)，即 繼電器動作。繼電器動作。mZsetZmZsetZv二、時限特性二、時限特性v距離保護的動作時間t與保護安裝處到故障點之間的距

17、離l的關(guān)系稱為距離保護的時限特性，目前獲得廣泛應(yīng)用的是階梯型時限特性，稱為距離保護的、段ZZZ312保 護 3的 I段保 護 3的 II段保 護 3的 III段I3tI2tII2tII3tIII3ttIII2tI1t圖 3-1距 離 保 護 的 時 限 特 性lACBv三、距離保護的組成三、距離保護的組成v 三段式距離保護裝置一般由以下四種元件組成，其邏輯關(guān)系如圖3-2所示。 v 876543?出口元件跳閘12圖3-2 距離保護原理的組成元件框圖起動元件方向元件?ZIZIIZIIItIIItII第二節(jié) 阻抗繼電器阻抗繼電器v阻抗繼電器是距離保護裝置的核心元件，其主要作用是測量短路點到保護安裝處

18、之間的距離，并與整定阻抗值進行比較，以確定保護是否應(yīng)該動作。阻抗繼電器按其構(gòu)成方式可分為單相式和多相補償式。v單相式阻抗繼電器是指加入繼電器的只有一個電壓 (可以是相電壓或線電壓)和一個電流 （可以是相電流或兩相電流之差）的阻抗繼電器。 和 的比值稱為繼電器的測量阻抗 。由于 可以寫成 的復(fù)數(shù)形式，所以可以利用復(fù)數(shù)平面來分析這種繼電器的動作特性，并用一定的幾何圖形把它表示出來。 mUmImUmImZmZjXR ABC(a)TAIZm.Um.ICRjXB(b)ATVBCIset85. 0ZZBCZIsetZk圖3-3 用復(fù)數(shù)平面分析阻抗繼電器的特性 （a）系統(tǒng)圖；(b)阻抗特性圖v一、具有圓及直

19、線動作特性的阻抗繼電器一、具有圓及直線動作特性的阻抗繼電器v單相式圓特性和直線特性阻抗繼電器的構(gòu)成方法有兩種：比幅式阻抗繼電器，比相式阻抗繼電器。v（一）特性分析及電壓形成回路v1全阻抗繼電器v（1）幅值比較v全阻抗繼電器的動作與邊界條件為：v v或v msetZZmmmsetIZIZzsetzmRjXOk圖34 全阻抗繼電器的動作特性v比較兩電壓量幅值的全阻抗繼電器的電壓形成回路：TATXm.IAZIsetm.BTMmUTV圖35 全阻抗繼電器幅值比較電壓形成回路Bv（2）相位比較v相位比較的動作特性如圖3-6 所示，繼電器的動作與邊界條件為 與 的夾角小于等于 ，即v (3-6)v兩邊同乘

20、以電流量得v (3-7)v上式中， 量超前于 量時 角為正，反之為負。構(gòu)成相位比較的電壓形成回路如圖3-7所示。msetZZmsetZZ90arg90msetmsetZZZZ9090argarg90msetmsetCDUUUUDCzsetzmRjXOzset-jXRRjXzmzsetzmzset-zm(a)(b)(c) 圖36 相位比較方式分析全阻抗繼電器的動作特性（a）測量阻抗在圓上；（b）測量阻抗在圓內(nèi)；（c）測量阻抗在圓外zmzset+zmzset-zmzsetzset+zmzset+zmOOv2.方向阻抗繼電器v(1) 幅值比較zsetRjXOzsetzsetRjXOzmzm(b)(a

21、)set21Zzmzm-set21Z 圖38 方向阻抗繼電器的動作特性 （a）幅值比較的分析（b）相位比較的分析-v方向阻抗繼電器的動作特性為一個圓，動作具有方向性，幅值比較的動作與邊界條件為：v (3-8)v兩邊同乘以電流得v (3-9)setmset2121ZZZBZIUZIAsetmmsetm2121m.ITX.A.BTMm.U圖39 方向阻抗繼電器幅值比較電壓形成回路setm21ZIsetm21ZIv（2）相位比較v相位比較的方向阻抗繼電器動作特性如圖3-8（b）所示，其動作與邊界條件為v (3-10)v分式上下同乘以電流v (3-11)v方向阻抗繼電器相位比較的電壓形成回路，如圖3-

22、10所示。90arg90mmsetZZZ90arg90yykUUUm.Im.UTX.C.DTM圖 3 10 方 向 阻 抗 繼 電 器 相 位 比 較 電 壓 形 成 回 路setm21ZIv3偏移特性阻抗繼電器v（1）幅值比較v 偏移特性阻抗繼電器的動作特性，圓的直徑為 與 之差。圖311 偏移特性阻抗繼電器動作特性zsetRjXOzmOset.ZsetZsetZ)(21)(21setsetmsetsetZZZZZsetmmsetm)1(21)1(21ZIUZI動作條件： 兩邊同乘以電流：v（2）相位比較v偏移特性阻抗繼電器相位比較分析，如圖3-12所示，其相位比較的動作與邊界條件為v兩邊同

23、乘以電流得v (3-15)v偏移特性阻抗繼電器幅值比較和相位比較的電壓形成回路與方向阻抗繼電器的類似，這里從略。90arg90setmmsetZZZZ90argarg90setmmmsetmCDZIUUZIv4直線特性阻抗繼電器msetm2ZZZBUZIUAmsetmm290arg90setsetmZZZ90arg90setmsetmmZIZIU幅值比較動作條件：相位比較動作條件：O(a)(b)jXRCOjXRACmset2ZZset2Zset2ZsetZsetZmZsetmZZ mZAAAv二具有多邊形動作特性的阻抗繼電器二具有多邊形動作特性的阻抗繼電器v如圖3-16所示，阻抗繼電器準(zhǔn)四邊形

24、動作特性，準(zhǔn)四邊形以內(nèi)為動作區(qū)，以外為不動區(qū)，即測量阻抗末端位于準(zhǔn)四條邊上為動作邊界。RjX圖3-16 阻抗繼電器的準(zhǔn)四邊形動作特性O(shè)1432mZv 三三. 方向阻抗繼電器的死區(qū)及死區(qū)的消除方法方向阻抗繼電器的死區(qū)及死區(qū)的消除方法v對于方向阻抗繼電器，當(dāng)保護出口短路時，故障線路母線上的殘余電壓將降低到零，即 。對幅值比較的方向阻抗繼電器，其動作條件為 當(dāng) 時，該v式變?yōu)?，此時被比較的兩個電壓變?yōu)橄嗟?，理論上處于動作邊界，實際上，由于繼電器的執(zhí)行元件動作需要消耗一定的功率，因此，在這樣情況下繼電器不動作。對于相位比較的方向阻抗繼電器，其動作條件為 v ，當(dāng) 時，無法進行比相，繼 電器也不動作。

25、這種不動作的范圍，稱為保護裝置的“死區(qū)”。利用記憶回路和引入第三相電壓減小和消除死區(qū)。 0mU,2121setmmsetmZIUZI0mUsetmsetm2121ZIZI90arg90mmsetmUUZI0mU第四節(jié)第四節(jié) 影響距離保護正確工作的因素影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施及采取的防止措施v影響距離保護正確動作的因素很多，如電網(wǎng)的接線中可能具影響距離保護正確動作的因素很多，如電網(wǎng)的接線中可能具有分支電路；在有分支電路；在Y/接線變壓器后面發(fā)生短路；輸電線路可接線變壓器后面發(fā)生短路；輸電線路可能具有串聯(lián)電容補償；電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩；短路點具有過渡能具有串聯(lián)電容補償；電力系統(tǒng)發(fā)生振

26、蕩；短路點具有過渡電阻；電流互感器和電壓互感器的誤差、過渡過程及二次回電阻；電流互感器和電壓互感器的誤差、過渡過程及二次回路斷線等等。路斷線等等。v一、短路點過渡電阻對距離保護的影響一、短路點過渡電阻對距離保護的影響v 當(dāng)短路點存在過渡電阻時，必然直接影響阻抗繼電器的測量阻抗。例如,對圖3-29(a) 所示的單電源網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)線路 的出線端經(jīng)過 短路時，保護1的測量阻抗為 ，保護2的測量阻抗為 。2LgRgABRZgRv二、電力系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響及振蕩閉鎖回二、電力系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響及振蕩閉鎖回路路v電力系統(tǒng)在正常運行時，所有接入系統(tǒng)的發(fā)電機都處于同步運行狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)因短路切除太慢或因

27、遭受較大沖擊時，并列運行的發(fā)電機失去同步，系統(tǒng)發(fā)生振蕩，振蕩時，系統(tǒng)中各發(fā)電機電勢間的相角差發(fā)生變化。因此，可能導(dǎo)致保護誤動作。但通常系統(tǒng)振蕩若干周期后可以被拉入同步，恢復(fù)正常運行。因此，距離保護必須考慮系統(tǒng)振蕩對其工作的影響。v（一）電力系統(tǒng)振蕩時電流、電壓的分布v圖3-32為簡化系統(tǒng)等值電路圖, 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，設(shè) 超前于 的相位角為 ，MENEEEENMv四、電壓回路斷線對距離保護的影響四、電壓回路斷線對距離保護的影響v 當(dāng)電壓互感器二次回路斷線時，距離保護將失去電壓，這時阻抗元件失去電壓而電流回路仍有負荷電流通過，可能造成誤動作。對此，在距離保護中應(yīng)裝設(shè)斷線閉鎖裝置。 KSCC1C2

28、C3C0W1W2R0AUNUCUBU03U 五、對距離保護的評價五、對距離保護的評價v 1主要優(yōu)點 （1）能滿足多電源復(fù)雜電網(wǎng)對保護動作選擇性的要求。 （2）阻抗繼電器是同時反應(yīng)電壓的降低與電流的增大而動作的，因此距離保護較電流保護有較高的靈敏度。其中段距離保護基本不受運行方式的影響，而、段仍受系統(tǒng)運行方式變化的影響，但比電流保護要小些，保護區(qū)域和靈敏度比較穩(wěn)定。v2. 主要缺點 （1）不能實現(xiàn)全線瞬動。對雙側(cè)電源線路，將有全線的30%40%范圍以第段時限跳閘，這對穩(wěn)定有較高要求的超高壓遠距離輸電系統(tǒng)來說是不能接受的。 （2）阻抗繼電器本身較復(fù)雜，還增設(shè)了振蕩閉鎖裝置，電壓斷線閉鎖裝置，因此，

29、距離保護裝置調(diào)試比較麻煩，可靠性也相對低些。n在電力系統(tǒng)輸電線路上，采用自動重合閘的作用可歸納如下：n1、可大大提高供電的可靠性，在線路上發(fā)生暫時性故障時，迅速恢復(fù)供電，減少線路停電的次數(shù)，這對單側(cè)電源的單回線路尤為顯著；n2、在有雙側(cè)電源的高壓輸電線路上采用重合閘，可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性； 3、在電網(wǎng)的設(shè)計與建設(shè)過程中，有些情況下由 于考慮重合閘的作用，即可以暫緩架設(shè)雙回線路，以節(jié)約投資； 4、自動重合閘可以糾正因斷路器本身機構(gòu)不良或繼電保護誤動作而引起的誤跳閘。 第一節(jié)第一節(jié) 自動重合閘的作用及要求自動重合閘的作用及要求 n根據(jù)生產(chǎn)的需要和運行經(jīng)驗，對線路的自動重合閘裝置，提出了

30、如下基本要求。n1、手動跳閘時不應(yīng)重合n2、手動合閘于故障線路時自動重合閘不重合n3、用不對應(yīng)原則啟動 4、 動作迅速 5不允許任意多次重合 6動作后應(yīng)能自動復(fù)歸 7能與繼電保護動作配合 第二節(jié)第二節(jié) 三相自動重合閘三相自動重合閘 三相重合閘：不論在輸、配線上發(fā)生單相短路還是相間短路時，繼電保護裝置均將線路三相斷路器同時斷開，然后啟動自動重合閘同時合三相斷路器的方式。若故障為暫時性故障，則重合閘成功；否則保護再次動作，跳三相斷路器。這時，重合閘是否再重合要視情況而定。目前，一般只允許重合閘動作一次，稱為三相一次自動重合閘裝置。 三相重合閘結(jié)構(gòu)相對比較簡單，保護出口可直接動作控制斷路器，保護之間

31、互為后備的性能較好。 第三節(jié)第三節(jié) 單相自動重合閘單相自動重合閘 n所謂單相重合閘,就是指線路上發(fā)生單相接地故障時，保護動作只斷開故障相的斷路器，而未發(fā)生故障的其余兩項仍可繼續(xù)運行，然后進行單相重合。若故障為暫時性的，則重合閘后，便可恢復(fù)三相供電；如果故障是永久性的，而系統(tǒng)又不允許長期非全相運行，則重合后，保護動作，使三相斷路器跳閘，不再進行重合。n常用的選相元件有以下幾種：n相電流選相元件n相電壓選相元件 n阻抗選相元件 n反映二相電流差的突變量選相元件。第四節(jié)第四節(jié) 綜合自動重合閘綜合自動重合閘n在線路上設(shè)計自動重合閘裝置時，將單相重合閘和三相重合閘綜合在一起，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，采用單

32、相重合閘方式工作；當(dāng)發(fā)生相間短路時，采用三相重合閘方式工作。綜合考慮這兩種重合閘方式的裝置稱為綜合重合閘裝置。n 綜合重合閘裝置經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，一般都具有單相重合閘、三相重合閘、綜合重合閘和直跳等四種運行方式。在110kV及以上的高壓電力系統(tǒng)中，綜合重合閘已得到了廣泛應(yīng)用。 第五節(jié)第五節(jié) 自動重合閘與繼電保護自動重合閘與繼電保護的配合的配合n在電力系統(tǒng)中，自動重合閘與繼電保護配合的方式有兩種，即自動重合閘前加速保護動作和自動重合閘后加速保護動作。ABC1 1Q QF F2 2Q QF F3 3Q QF FA AR RD DDk k1 1k k2 2k k3 3重合閘前加速保護動作的原理圖n

33、前加速的優(yōu)點是，能快速切除瞬時性故障，使瞬時性故障來不及發(fā)展成為永久性故障，而且使用的設(shè)備少，只需一套ARD自動重合閘裝置；其缺點是，重合于永久性故障時，再次切除故障的時間會延長，裝有重合閘線路的斷路器的動作次數(shù)較多，而且若此斷路器的重合閘拒動，就會擴大停電范圍，甚至在最后一級線路上發(fā)生故障，也可能造成全網(wǎng)絡(luò)停電。n前加速保護主要用于35kv以下由發(fā)電廠或重要變電所引出的直配線路上，以便快速切除故障，保護母線電壓。 n自動重合閘后加速保護動作方式簡稱“后加速”。所謂后加速就是當(dāng)線路第一次故障時，保護有選擇性地動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再加速保護動作，瞬間切除

34、故障，而且與第一次動作是否帶有時限無關(guān)。 ABC1 1Q QF F2 2Q QF F3 3Q QF FA AR RD DDk k1 1k k2 2k k3 3A AR RD DA AR RD D重合閘后加速保護動作的原理圖n后加速保護的優(yōu)點是：第一次是有選擇性地切除故障，不會擴大停電范圍，特別是在重要的高壓電網(wǎng)中，一般不允許保護無選擇性的動作而后以重合閘來糾正（即前加速的方式）；保證了永久性故障能瞬時切除，并仍然是有選擇性的；和前加速保護相比，使用中不受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負荷條件的限制，一般說來是有利無害的。n后加速的缺點是：每個斷路器上都需要裝設(shè)一套重合閘，與前加速相比較為復(fù)雜；第一次切除故障可能帶

35、有延時。 第6章 電力變壓器的繼電保護6.1 電力變壓器的故障類型及其保護 變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障兩類。內(nèi)部：繞組的相間短路、匝間短路、接地短路，以及鐵芯燒毀等。外部故障：套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。 不正常的運行狀態(tài)：外部相間短路、接地短路引起的相間過電流和零序過電流，負荷超過其額定容量引起的過負荷、油箱漏油引起的油面降低，以及過電壓、過勵磁等。（1）瓦斯保護800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。瓦斯保護可反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部的短路故障以及油面降低，重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器，輕瓦斯保護動作于發(fā)出

36、信號。 縱差保護或電流速斷保護：反應(yīng)電力變壓器繞組、套管及引出線發(fā)生的短路故障。（3）相間短路的后備保護作用：反應(yīng)外部相間短路引起的變壓器過電流，同時作為瓦斯保護和縱差保護的后備保護，其動作時限按階梯形原則來整定。 （4）接地短路的零序保護作用：零序保護用于反應(yīng)變壓器高壓側(cè)（或中壓側(cè)），以及外部元件的接地短路。 變壓器中性點直接接地運行，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護；變壓器中性點可能接地或不接地運行時，應(yīng)裝設(shè)零序電流、電壓保護。 （5）過負荷保護 400KVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應(yīng)裝設(shè)過負荷保護。過負荷保護通常只裝在一相，延時動作于發(fā)信號。（6）其他保護高壓

37、側(cè)電壓為500KV及以上的變壓器，因頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵磁電流升高，應(yīng)裝設(shè)變壓器過勵磁保護。對變壓器溫度和油箱內(nèi)壓力升高，以及冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護裝置。6.2 電力變壓器的瓦斯保護一、瓦斯保護一、瓦斯保護：反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部氣體量的多少氣體量的多少和和油流速度油流速度而動作的保護，保護變壓器油箱內(nèi)各種而動作的保護，保護變壓器油箱內(nèi)各種短路故障，特別是對繞組的相間短路和匝間短路短路故障，特別是對繞組的相間短路和匝間短路。并且是變壓器鐵芯燒損的唯一保護方式。并且是變壓器鐵芯燒損的唯一保護方式。由于短路點電弧的作用，將使變壓器油和其他絕緣由于短路點電弧的作用

38、，將使變壓器油和其他絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體。氣體從油箱經(jīng)連通管流向油材料分解，產(chǎn)生氣體。氣體從油箱經(jīng)連通管流向油枕，利用氣體的數(shù)量及流速構(gòu)成瓦斯保護。枕，利用氣體的數(shù)量及流速構(gòu)成瓦斯保護。2、氣體繼電器的工作原理、氣體繼電器的工作原理a)變壓器正常運行時上下兩對觸點都斷開，上下兩對觸點都斷開，不發(fā)出信號不發(fā)出信號b)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障生輕微故障上觸點接通信號回路，上觸點接通信號回路，發(fā)出音響和燈光信號，發(fā)出音響和燈光信號，這稱之為這稱之為“輕瓦斯動作輕瓦斯動作”c)變壓器油箱內(nèi)部變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴重故障發(fā)生嚴重故障下觸點接通跳閘回路，下觸點接通跳閘回路，使斷路器跳閘，

39、同時發(fā)使斷路器跳閘，同時發(fā)出音響和燈光信號，這出音響和燈光信號，這稱之為稱之為“重瓦斯動作重瓦斯動作”d)變壓器油箱漏油變壓器油箱漏油上觸點接通，發(fā)出報警上觸點接通，發(fā)出報警信號；信號；下觸點接通，使斷路器下觸點接通，使斷路器跳閘，同時發(fā)出跳閘信跳閘，同時發(fā)出跳閘信號。號。 3、氣體繼電器的安裝、氣體繼電器的安裝安裝在油箱與油枕安裝在油箱與油枕之間的連接管道上。之間的連接管道上。為什么變壓器是斜著的？為什么變壓器是斜著的？為了不妨礙氣體的流通，變壓器安裝時為了不妨礙氣體的流通，變壓器安裝時應(yīng)使頂蓋沿瓦斯繼電器的方向與水平面具有應(yīng)使頂蓋沿瓦斯繼電器的方向與水平面具有11.5的升高坡度，通往繼電器

40、的連接的升高坡度，通往繼電器的連接管具有管具有24的升高坡度。的升高坡度。主要優(yōu)點：主要優(yōu)點：因此因此瓦斯保護可作為變壓器的主保護之一瓦斯保護可作為變壓器的主保護之一，與，與縱差動保護相互配合、相互補充，實現(xiàn)快速而靈敏縱差動保護相互配合、相互補充，實現(xiàn)快速而靈敏地切除變壓器油箱內(nèi)、外及引出線上發(fā)生的各種故地切除變壓器油箱內(nèi)、外及引出線上發(fā)生的各種故障。障。 動作迅速、靈敏度高、安裝接線簡單、能反應(yīng)動作迅速、靈敏度高、安裝接線簡單、能反應(yīng)油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障。油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障。四、對瓦斯保護的評價：四、對瓦斯保護的評價： 不能反應(yīng)油箱以外的套管及引出線等部位上發(fā)生不能反應(yīng)油箱以外的套管及

41、引出線等部位上發(fā)生的故障。的故障。 主要缺點：主要缺點：1.構(gòu)成變壓器縱差保護的基本原則構(gòu)成變壓器縱差保護的基本原則: Ir0 兩側(cè)電流互感器的變比關(guān)系兩側(cè)電流互感器的變比關(guān)系:6.4電力變壓器的縱聯(lián)差動保護電力變壓器的縱聯(lián)差動保護2.變壓器縱差保護的特點變壓器縱差保護的特點（不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法）（不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法）21TATTAnnn不平衡電流的產(chǎn)生原因不平衡電流的產(chǎn)生原因減輕和消除方法減輕和消除方法1勵磁涌流的影響（怎么勵磁涌流的影響（怎么產(chǎn)生的？）產(chǎn)生的？）a.速飽和變流器；速飽和變流器；b.波形鑒別；波形鑒別；c.二次諧波制動二次諧波制動;d.互感器的接法和變

42、比互感器的接法和變比e.平衡線圈補償平衡線圈補償2變壓器兩側(cè)電流相位不變壓器兩側(cè)電流相位不同同3計算變比與實際變比不計算變比與實際變比不同同4兩側(cè)電流互感器型號不兩側(cè)電流互感器型號不同同5變壓器帶負荷調(diào)整分接變壓器帶負荷調(diào)整分接頭頭第四節(jié)第四節(jié) 微機變壓器差動保護微機變壓器差動保護n一、概述一、概述n通過介紹一個利用二次諧波電流鑒別勵磁涌流，采用比率制動特性的微機變壓器差動保護典型方案，使讀者對如何使用軟件實現(xiàn)繼電保護的功能有一個較具體和完整的概念。選擇變壓差動保護為例，一方面是因為國內(nèi)外以微機差動保護應(yīng)用與研究較多，另一方面它比較復(fù)雜，是比較好的典型 。n對Y，d11變壓器，為補償變壓器兩側(cè)

43、電流的相位差，在微機保護的軟件中采用的方法是，對變壓器繞組為星形連接的一側(cè)按下式處理：BAAiiiCBBiiiACCiiin 、 、 補償后的A、B、C三相電流的采樣值；n 、 、 A、B、C三相電流的采樣值。AiBiCiAiBiCin二、微機差動保護的動作判據(jù)和算法二、微機差動保護的動作判據(jù)和算法 n1比率制動特性元件n變壓器三折線比率制動特性曲線：動作區(qū)制動區(qū)圖9-15 變壓器差動保護比率制動特性曲線示意圖dIresId0Ires1Ires0In2二次諧波制動元件n變壓器空載合閘或外部短路被切除變壓器端電壓突然恢復(fù)時，勵磁涌流的大小可與短路電流相比擬，且含較大的二次諧波成分，采用二次諧波制

44、動判據(jù)能可靠避免此時差動保護誤動。二次諧波制動判據(jù)為 n (9-87)n 3差動速斷元件n 變壓器內(nèi)部嚴重故障時，差動保護動作電流 大于最大可能的勵磁涌流，差動保護無須進行二次諧波閉鎖判別，故設(shè)有差動速斷保護，以提高變壓器內(nèi)部嚴重故障時保護動作速度。動作判據(jù)為：n (9-88)1dres22dIKILHdIIIsetdd IIGII2IIIII2rIII 變壓器相間短路的后備保護，既是變壓變壓器相間短路的后備保護，既是變壓器主保護的后備保護，又可作為相鄰母線或器主保護的后備保護，又可作為相鄰母線或線路的后備保護。線路的后備保護。一、相間短路的過電流保護一、相間短路的過電流保護1、使用條件、使用

45、條件過電流保護宜用于降壓變壓器。過電流保護宜用于降壓變壓器。2、安裝地點：電源側(cè)。、安裝地點：電源側(cè)。6.5 變壓器的電流和電壓保護變壓器的電流和電壓保護二、復(fù)合電壓起動的過電流保護二、復(fù)合電壓起動的過電流保護1、保護原理接線圖、保護原理接線圖跳1QFKSKTKM信號+ITTA2QF1QF+II_+跳2QF電壓回路斷線信號KCO+UabcU2過濾器U2KVUKVN五、五、變壓器的過負荷保護變壓器的過負荷保護 過負荷保護反應(yīng)變壓器對稱過負荷引起的過過負荷保護反應(yīng)變壓器對稱過負荷引起的過電流。保護用一個電流繼電器接于一相電流，經(jīng)電流。保護用一個電流繼電器接于一相電流，經(jīng)延時動作于信號。延時動作于信

46、號。 過負荷保護的安裝側(cè)，應(yīng)根據(jù)保護能反應(yīng)變過負荷保護的安裝側(cè)，應(yīng)根據(jù)保護能反應(yīng)變壓器各側(cè)繞組可能過負荷情況來選擇：壓器各側(cè)繞組可能過負荷情況來選擇：(1)(1)對雙繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機電壓側(cè)。對雙繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機電壓側(cè)。(2)(2)對一側(cè)無電源的三繞組升壓變壓器，裝于對一側(cè)無電源的三繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機電壓側(cè)和無電源側(cè)。發(fā)電機電壓側(cè)和無電源側(cè)。(3)(3)對三側(cè)有電源的三繞組升壓變壓器，三側(cè)均對三側(cè)有電源的三繞組升壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。應(yīng)裝設(shè)。(4)(4)對于雙繞組降壓變壓器，裝于高壓側(cè)。對于雙繞組降壓變壓器，裝于高壓側(cè)。(5)(5)僅一側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，若三

47、側(cè)僅一側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，若三側(cè)的容量相等，只裝于電源側(cè)；若三側(cè)的容量不的容量相等，只裝于電源側(cè)；若三側(cè)的容量不等，則裝于電源側(cè)及容量較小側(cè)。等，則裝于電源側(cè)及容量較小側(cè)。(6)(6)對兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)對兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。均應(yīng)裝設(shè)。6.6 6.6 電力變壓器接地保護電力變壓器接地保護 電力系統(tǒng)中，接地故障常常是故障的主電力系統(tǒng)中，接地故障常常是故障的主要形式，因此，大電流接地系統(tǒng)中的變壓器，要形式，因此，大電流接地系統(tǒng)中的變壓器，一般要求在變壓器上裝設(shè)接地（零序）保護。一般要求在變壓器上裝設(shè)接地（零序）保護。作為變壓器本身主保護的后備保護和相鄰

48、元作為變壓器本身主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護。件接地短路的后備保護。信號跳QF2跳QF11 1、中性點直接接地變壓器的零序保護、中性點直接接地變壓器的零序保護 中性點有兩種運行方式的變壓器，需要裝設(shè)：中性點有兩種運行方式的變壓器，需要裝設(shè)：零序過電流保護零序過電流保護用于中性點接地運行方式；零序用于中性點接地運行方式；零序過電壓保護，間隙零序電流保護過電壓保護，間隙零序電流保護用于中性點不接用于中性點不接地運行方式。地運行方式。n保護范圍n以PST-1200和RCS-931為例。8.1 8.1 母線故障和裝設(shè)母線保護的基本原則母線故障和裝設(shè)母線保護的基本原則一、母線故障一、母線

49、故障 母線是集中和分配電能的重要電氣設(shè)備，母線是集中和分配電能的重要電氣設(shè)備，母線發(fā)生故障，將造成大面積用戶停電，電母線發(fā)生故障，將造成大面積用戶停電，電氣設(shè)備遭到嚴重破壞，甚至使電力系統(tǒng)穩(wěn)定氣設(shè)備遭到嚴重破壞，甚至使電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行破壞，導(dǎo)致電力系統(tǒng)瓦解，后果是十分運行破壞，導(dǎo)致電力系統(tǒng)瓦解，后果是十分嚴重的。嚴重的。第第8 8章章 母線保護母線保護 母線電壓互感器和電流互感器的母線電壓互感器和電流互感器的故障。故障。 母線隔離開關(guān)和斷路器的支持母線隔離開關(guān)和斷路器的支持絕緣子損壞。絕緣子損壞。 運行人員的誤操作等。運行人員的誤操作等。1、母線故障的原因、母線故障的原因各種類型的各種類型的接

50、地和相間接地和相間短路短路 3 3、母線故障的保護方式、母線故障的保護方式利用供電元件的保護兼母線故利用供電元件的保護兼母線故障的保護障的保護 采用專用母線保護采用專用母線保護 2 2、母線主要故障類型、母線主要故障類型（1）利用其它供電元件的保護裝置來切除母）利用其它供電元件的保護裝置來切除母線故障線故障利用利用變壓器的過電變壓器的過電流保護流保護切除低壓母切除低壓母線故障線故障 利用利用線路保線路保護護切除故障切除故障 利用供電元件的保護來切除母線故障，利用供電元件的保護來切除母線故障，不需另外裝設(shè)保護，簡單、經(jīng)濟，但故障切不需另外裝設(shè)保護，簡單、經(jīng)濟，但故障切除的時間一般較長。除的時間一

51、般較長。 （2）裝設(shè)專用母線保護規(guī)定）裝設(shè)專用母線保護規(guī)定 110kV單母線，重要發(fā)電廠或單母線，重要發(fā)電廠或110kV以上重要變以上重要變電所的電所的3566kV母線，需要快速切除母線上的母線，需要快速切除母線上的故障時。故障時。3566kV電力網(wǎng)中主要變電所的電力網(wǎng)中主要變電所的3566kV雙母雙母線或分段單母線，在母聯(lián)或分段斷路器上裝設(shè)解線或分段單母線，在母聯(lián)或分段斷路器上裝設(shè)解列裝置和其它自動裝置后，仍不滿足電力系統(tǒng)安列裝置和其它自動裝置后，仍不滿足電力系統(tǒng)安全運行的要求時。全運行的要求時。發(fā)電廠和主要變電所的發(fā)電廠和主要變電所的310kV分段母線或并列分段母線或并列運行的雙母線，須快

52、速地切除一段或一組母線上運行的雙母線，須快速地切除一段或一組母線上故障時，或者線路斷路器不允許切除線路電抗器故障時，或者線路斷路器不允許切除線路電抗器前的短路時。前的短路時。 110kV及以上雙母線和分段母線。及以上雙母線和分段母線。一、完全電流差動母線保護的工作原理一、完全電流差動母線保護的工作原理信號要求：要求：母線的所有母線的所有連接元件上連接元件上裝設(shè)同變比裝設(shè)同變比同特性的電同特性的電流互感器流互感器 8.2 8.2 單母線保護單母線保護信號 正常運行或外部故障：流入母線的電流正常運行或外部故障：流入母線的電流和流出母線的電流之和等于零。和流出母線的電流之和等于零。 1110III即即unbeeeTAkIIIIIIIKIIII )()()(11112222流入差動繼電流入差動繼電器電流器電流母線故障：母線故障：111IIIIk 信號流入差動繼電器電流流入差動繼電器電流kTATAkInIIInI1)(11112 在電廠以及變電所重要的高壓母線上，為了在電廠以及變電所重要的高壓母線上，為了提高