第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論

第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論2023/12/27第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論聯(lián)系方式唐萃TelQ:283407482Email:283407482@注：請本班班長或者學(xué)習(xí)委員課后留下聯(lián)系方式第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論教材及參考書籍教材：尹項根，曾克娥.電力系統(tǒng)繼電保護原理與應(yīng)用(上冊)華中科技大學(xué)出版社，2001年參考書：張保會，尹項根主編.電力系統(tǒng)繼電保護·北京：中國電力出版社，2005賀家李，宋從矩編.電力系統(tǒng)繼電保護原理·第三版·北京：中國電力出版社，1994陳德樹.計算機繼電保護原理與技術(shù).華中理工大學(xué)第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論繼電保護的主要特點繼電保護工作涉及到每個電氣主設(shè)備和二次輔助設(shè)備。繼電保護是一門綜合性的科學(xué)，它奠基于理論電工、電機學(xué)和電力系統(tǒng)等基礎(chǔ)理論，還與電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)和信息科學(xué)等新理論新技術(shù)有著密切的關(guān)系。繼電保護是一門理論和實踐并重的學(xué)科。繼電保護工作稍有差錯，即可能對電力系統(tǒng)的運行造成嚴重的影響，給國民經(jīng)濟和人民生活帶來不可估量的損失。第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論課程教學(xué)目標通過本課程學(xué)習(xí)：掌握電流保護、方向性電流保護、距離保護和差動保護等幾種常用保護的基本工作原理、實現(xiàn)方法和應(yīng)用范圍、整定計算的基本原則；深刻地認識到,電力系統(tǒng)繼電保護在保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行中所起的重要作用；掌握電力系統(tǒng)繼電保護的基本原理、基本概念、基本實驗技能，畢業(yè)后為從事本專業(yè)范圍內(nèi)的實際工作奠定基礎(chǔ)。第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論課程內(nèi)容安排第一章電力系統(tǒng)繼電保護概述第二章繼電保護的基礎(chǔ)知識第三章輸電線路的電流電壓保護第四章輸電線路的距離保護第五章輸電線路的縱聯(lián)保護保護第六章輸電線路的自動重合閘第七章＊電力變壓器的繼電保護習(xí)題課實驗6學(xué)時總計48學(xué)時總學(xué)時：42（理論課）＋6（實驗）學(xué)分：3平時成績：作業(yè)+考勤+提問考核方式：筆試第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論Chapter1電力系統(tǒng)繼電保護概論內(nèi)容提要：§1.1繼電保護的概念與作用§1.2對繼電保護的基本要求§1.3繼電保護的基本原理、構(gòu)成與分類§1.4繼電保護技術(shù)的發(fā)展第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論教學(xué)要求重點：繼電保護的基本原理，對電力系統(tǒng)繼電保護的基本要求。難點：對電力系統(tǒng)繼電保護的基本要求。了解電力系統(tǒng)的故障和不正常運行狀態(tài)及引起的后果；掌握繼電保護裝置概念、繼電保護的任務(wù)（作用）、原理及組成；熟練掌握對繼電保護的基本要求。第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論§1.1繼電保護的概念與作用

1.1.1繼電保護的基本概念與作用1.繼電保護基本概念

電力系統(tǒng)安全保障體系中最重要的專門技術(shù)之一。電力系統(tǒng)繼電保護一詞泛指繼電保護技術(shù)和由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統(tǒng)，包括繼電保護的原理設(shè)計、配置、整定、調(diào)試等技術(shù)，也包括由獲取電量信息的電壓、電流互感器二次回路，經(jīng)過繼電保護裝置到斷路器跳閘線圈的一整套具體設(shè)備，如果利用通訊手段傳送信息，還包括通訊設(shè)備。

第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論2.繼電保護的基本作用

在電力系統(tǒng)范圍內(nèi)，按指定分區(qū)實時地檢測各種故障和不正常運行狀態(tài)，快速及時地采取故障隔離或告警等措施，以求最大限度地維持系統(tǒng)穩(wěn)定、保持供電連續(xù)性、保障人生安全、防止或減輕設(shè)備損壞。第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論1.1.2電力系統(tǒng)的故障狀態(tài)和不正常運行狀態(tài)運行狀態(tài)的定義:電力系統(tǒng)在不同運行條件下的系統(tǒng)與設(shè)備的工作狀態(tài)。正常運行狀態(tài)故障狀態(tài)不正常運行狀態(tài)第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下的約束有功平衡：無功平衡：功率、電流上限約束：電壓、頻率約束：1.1.2電力系統(tǒng)的故障狀態(tài)和不正常運行狀態(tài)第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論（1）系統(tǒng)正常工作狀態(tài)能夠滿足上述相關(guān)等式約束、不等式約束；能夠提供合格的電能，滿足負荷的供電需求；能夠保證系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備均在規(guī)定的長期安全工作限額內(nèi)運行，并保持一定的備用容量。1.1.2電力系統(tǒng)的故障狀態(tài)和不正常運行狀態(tài)第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論（2）電力系統(tǒng)的故障狀態(tài)由于各種原因，系統(tǒng)中發(fā)生的各種形式的短路故障和斷線故障。其中最危險的是各種類型的短路。故障特征量：電流增大、電壓降低、測量阻抗減小、功率方向發(fā)生變化、各物理量之間的相位變化。1.1.2電力系統(tǒng)的故障狀態(tài)和不正常運行狀態(tài)第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論短路可能產(chǎn)生的后果：1.很大短路電流和所燃起的電弧，危害故障設(shè)備和非故障設(shè)備；2．引起元件的發(fā)熱和電動力的作用，損壞或縮短其使用壽命；3．電力系統(tǒng)部分地區(qū)電壓大大降低，影響用戶的正常工作；4．破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性，使事故進一步擴大（引起系統(tǒng)振蕩，甚至使系統(tǒng)瓦解）1.1.2電力系統(tǒng)的故障狀態(tài)和不正常運行狀態(tài)第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論（3）不正常運行狀態(tài)電氣元件的運行狀態(tài)一定限度的超出正常運行時的任一等式或不等式約束。包括：電流偏大、電壓偏低、頻率偏低、系統(tǒng)振蕩等等。a、其性質(zhì)、后果及危害性有別于故障b、長時間的不正常運行有可能造成故障如長期過負荷→溫度升高→絕緣老化→故障1.1.2電力系統(tǒng)的故障狀態(tài)和不正常運行狀態(tài)第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論（4）電力系統(tǒng)的事故事故是指系統(tǒng)或其中一部分的正常工作遭到破壞，并造成對用戶少送電或電能質(zhì)量變壞到不能允許的地步，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備損壞的事件。故障狀態(tài)和不正常運行狀態(tài)都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。1.1.2電力系統(tǒng)的故障狀態(tài)和不正常運行狀態(tài)第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論面對故障或異常運行該如何處理？減少人為因素引起的事故及異常運行電力系統(tǒng)安全緊急控制的三道防線：——第一道防線：繼電保護裝置；——第二道防線：切機切負荷，低頻低壓減載；——第三道防線：系統(tǒng)解列等。第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論⑴發(fā)生故障時，自動、迅速、有選擇地將故障元件（設(shè)備）從電力系統(tǒng)中切除，使非故障部分繼續(xù)運行。⑵反映電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件（例如有無經(jīng)常值班人員）而動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘。⑶采取預(yù)定措施，盡快恢復(fù)故障元件供電。1.1.3繼電保護裝置的基本任務(wù)第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論§1.2繼電保護的基本原理及其組成1.2.1繼電保護構(gòu)成的基本原理

繼電保護基本原理是利用被保護線路或設(shè)備故障前后某些變化的物理量為信息量，當(dāng)信息量達到一定值時，起動邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號。第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論利用正常運行與故障時系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征（1）電流明顯增大—>過電流保護（2）電壓明顯降低—>低電壓保護（3）電壓與電流間的相位角會發(fā)生變化—>方向保護。（4）測量阻抗會發(fā)生變化—>阻抗保護（5）電氣元件流入與流出電流的關(guān)系發(fā)生變化—>電流差動保護（6）出現(xiàn)負序和零序分量—>零序保護和負序保護1.2.1繼電保護構(gòu)成的基本原理

第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論1.2.2繼電保護裝置的構(gòu)成圖2.3繼電保護裝置構(gòu)成示意圖繼電保護一般由三個部分組成:測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分，其原理結(jié)構(gòu)如下圖所示。測量被保護元件工作狀態(tài)的物理量，并和已給的整定值進行比較，從而判斷保護是否應(yīng)該啟動。根據(jù)測量部分各輸出量的大小，性質(zhì)，出現(xiàn)的順序等，使保護裝置按一定的邏輯程序工作，最后傳到執(zhí)行部分。根據(jù)邏輯部分送的信號，最后完成保護裝置所擔(dān)負的任務(wù)。如發(fā)出信號，跳閘或不動作等。第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論1.2.2繼電保護裝置的構(gòu)成以過電流保護裝置為例,來說明繼電保護的組成和基本工作原理.It+_++_LH信號YRQF第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論1.2.3繼電保護的分類按被保護對象的類別：分為線路保護和設(shè)備保護。按保護原理，繼電保護可分為電流保護，電壓保護，距離保護，差動保護，縱聯(lián)保護等。按故障和不正常運行狀態(tài)的類型，可分為相間短路保護，接地故障保護，匝間短路保護等。按繼電保護裝置的實現(xiàn)技術(shù)，繼電保護可分為機電型保護，整流型保護，晶體管保護等。按故障繼電保護的職責(zé)和重要性，分為主保護和后備保護。按繼電保護測量值和整定值的動作關(guān)系，可分為過量繼電保護裝置和欠量繼電保護裝置。第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論§1.3對繼電保護的基本要求

術(shù)語：主保護遠后備保護近后備保護對于繼電保護，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個基本要求：選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。即保護的四性。1.3.1選擇性(Selectivity)選擇性是指保護裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論1.3.1選擇性(Selectivity)保護的配合主保護：能以最短的速度切除被保護元件范圍內(nèi)的故障的保護。后備保護：當(dāng)故障線路的主保護或斷路器拒動時用以切除故障的保護。分為近后備保護和遠后備保護。近后備保護：作為本線路主保護的后備保護。遠后備保護：作為下一條相鄰線路主保護或開關(guān)拒跳的后備保護。第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論k3點短路：保護6動作，6QF跳閘；若保護6或6QF拒動，5QF跳閘；k2點短路：保護5動作，5QF跳閘；若保護5或5QF拒動，保護1和保護3動作于1QF、3QF跳閘；k1點短路：保護1和保護2動作，1QF、2QF跳閘；若保護2或2QF拒動，保護3動作于3QF跳閘；第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論上下級保護之間的配合上一級保護的靈敏度要低于下一級；上一級保護的動作時限要高于下一級。后備保護之間保護的配合上下級電力元件的保護范圍必須交叉重疊。以保證系統(tǒng)中任意一點故障保護都能動作。第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論1.3.2速動性(Speediness)在允許范圍內(nèi)，盡可能快速動作。（1）需要快速切除的故障如大容量的發(fā)電機、變壓器和電動機內(nèi)部發(fā)生的故障。（2）故障切除時間：保護裝置動作時間+斷路器跳閘時間，即t=tbh+tDLt－故障總切除時間；tbh-保護動作時間；tDL-斷路器動作時間；保護的動作時間：保護的固有動作時間+保護的整定時間第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論1.3.2速動性(Speediness)一般的快速保護裝置動作時間為0.06～0.12s，最快的可達0.01～0.04s。一般的斷路器的動作時間為0.06～0.15s，最快的可達0.02～0.06s。第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論1.3.3靈敏性(Sensitivity)

對故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。在其保護范圍內(nèi)，對各種性質(zhì)的故障都能敏銳感覺、正確反應(yīng)。保護的靈敏度要求：參照GB14285-1993《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》取值范圍：主保護：1.5-2.0近后備：1.3-1.5；遠后備：1.2第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論靈敏系數(shù)1.3.3靈敏性(Sensitivity)

反應(yīng)過量的保護：對于過電流的保護：反應(yīng)欠量的保護：對于低電壓的保護：由于多數(shù)短路故障是非金屬性短路，計算或測量參數(shù)有誤差等，要求靈敏度要大于1。第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論1.3.4可靠性(Reliability)

保護裝置既不拒動、又不誤動。（1）從兩個方面考核：保護范圍內(nèi)→不應(yīng)拒動保護范圍外→不應(yīng)誤動（2）使保護裝置不誤動與不拒動的技術(shù)措施常互相矛盾，需要折中或側(cè)重。第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論此四個基本要求是分析研究繼電保護的基礎(chǔ)，也是貫穿全課程的一個基本線索。根據(jù)被保護元件在電力系統(tǒng)中的地位和作用來確定具體的保護方式，使以上四個基本要求在所配置的保護中得到統(tǒng)一。以上四個基本要求之間，有的相輔相成，有的相互制約，需要針對不同的使用條件，分別地進行協(xié)調(diào)。如：選擇性、速動性↑→可靠性↓靈敏性↑→可靠性↓、選擇性↓選擇性↑→速動性↓第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論§1.4繼電保護技術(shù)的發(fā)展

1.4.1繼電保護技術(shù)的發(fā)展簡況從構(gòu)成保護裝置的元件看：機電型(電磁型、感應(yīng)型、電動型)→電子型(晶體管、集成電路）→微機型（90年代初）從保護原理看：過電流保護（最早熔斷器1901年）→電流差動保護（1908年）→方向性電流保護（1910年）→距離保護（1920年）→高頻保護（1927年）→微波保護（20世紀50年代）→行波保護（20世紀70年代誕生、50年代有設(shè)想）→光纖保護第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論1.4.2行業(yè)發(fā)展情況國外主流繼電保護廠商：ABBSIMENSGEAREVASEL：只做保護TOSHIBA第一章電力系統(tǒng)繼電保護概論國內(nèi)繼電保護廠家：原機械工業(yè)部下屬：阿城繼電器廠，許繼集團，上海繼電器廠南自系：（南京電力自動化設(shè)備總廠）國電南自