電力系統(tǒng)繼電保護 學(xué)習(xí)指南

“電力系統(tǒng)繼電保護”學(xué)習(xí)指南

一、課程性質(zhì)

“電力系統(tǒng)繼電保護（簡稱繼電保護）”課程是電力系統(tǒng)繼電保護、發(fā)電廠

及電力系統(tǒng)專業(yè)的核心專業(yè)課程，具有理論與實踐并重的特點。主要內(nèi)容包括電

力系統(tǒng)中的輸電線路、變壓器、發(fā)電機、母線等主要設(shè)備的繼電保護。其主要任

務(wù)是當系統(tǒng)（或設(shè)備）發(fā)生故障時自動、迅速、有選擇的將故障元件從系統(tǒng)中切

除，使故障設(shè)備免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分繼續(xù)運行；當發(fā)生不正

常運行狀態(tài)發(fā)信號、減負荷或跳閘。電力系統(tǒng)繼電保護是電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運

行的重要保障。因此，無論是專職繼電保護技術(shù)人員，還是電氣運行值班人員、

設(shè)備安裝檢修人員都應(yīng)具備相應(yīng)的繼電保護知識和技能，以保證繼電保護裝置的

正確安裝、調(diào)試、運行和維護。

學(xué)習(xí)本課程之前應(yīng)具有電工數(shù)學(xué)、電工技術(shù)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、電機學(xué)、電力

工程、電力系統(tǒng)故障分析等課程的相關(guān)知識與技能。同時又為電力系統(tǒng)自動裝置、

變電站綜合自動化、電氣二次接線等專業(yè)課程打下基礎(chǔ)。

二、課程學(xué)習(xí)目標

電力系統(tǒng)繼電保護課程主要介紹電力系統(tǒng)輸電線路、變壓器、發(fā)電機、母線

等設(shè)備的繼電保護，學(xué)習(xí)這門課程，達到以下目標：

（1）具有明確、清晰的電力系統(tǒng)繼電保護的基本概念，了解微機保護的主

要內(nèi)容、主要特征及其發(fā)展趨勢；

（2）熟悉電力系統(tǒng)中各種繼電保護的作用和工作原理；

（3）掌握各種繼電保護裝置的調(diào)試方法和技能；

（4）能進行220kV及以下線路、變電站的繼電保護裝置的配置及其整定計

算；

（5）熟悉繼電保護裝置運行操作的相關(guān)規(guī)程、規(guī)范；

（6）基本具備“繼電保護工”所要求的有關(guān)繼電保護的專業(yè)知識和專業(yè)技

能;

（7）具備較強的團隊協(xié)作精神和創(chuàng)新意識，較高的職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)。

三、課程內(nèi)容

電力系統(tǒng)繼電保護一門專業(yè)性很強的課程，具有理論與實踐并重的特點。課

程內(nèi)容主要包括：繼電保護基礎(chǔ)知識、微機保護基礎(chǔ)、電網(wǎng)繼電保護和元件（發(fā)

電機、變壓器、母線）繼電保護保護。具體內(nèi)容和崗位技能要求如表1所示。

表1電力系統(tǒng)繼電保護課程內(nèi)容

序號模塊主要內(nèi)容崗位技能需求

明確繼電保護的基本概念和基本要求；

繼電保護的基本概念和要求；

學(xué)會分析電流、電壓、中間、時間、信

繼電保護常用電磁繼電器的分類、構(gòu)造

1號等常用繼電器的構(gòu)造和動作原理；

基礎(chǔ)知識和動作原理；

學(xué)會變換元件的原理及接線；

變換元件的原理及接線。

能進行繼電器的調(diào)試。

了解微機保護硬件和軟件的構(gòu)成及作

微機保護硬件組成及作用；用；

微機保護的軟件構(gòu)成；學(xué)會微機保護的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理，

微機保護數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及開關(guān)量輸出特別是在UOkV以上普遍采用的VFC數(shù)

2

基礎(chǔ)輸入回路原理；據(jù)吳集系統(tǒng)；

微機俁護算法及提高微機保護熟悉微機保護的各種算法和微機保護

可靠性的措施?？苟_的措施；

能進行微機保護基礎(chǔ)調(diào)試。

電網(wǎng)相間短路的電流電壓保護熟悉電網(wǎng)內(nèi)各電壓等級的繼電保護裝

置的動作原理、結(jié)構(gòu)及其用途；

電網(wǎng)相間短路的方向電流保護能進行電力系統(tǒng)內(nèi)各電壓等級的繼電

電網(wǎng)繼電保護裝置的配置；

3電網(wǎng)接地保護

保護能進行UOkV及以下線路保護的整定

電網(wǎng)的距離保護計算；

能對電網(wǎng)內(nèi)各種線路繼電保護裝置進

電網(wǎng)的縱聯(lián)保護

行調(diào)試。

熟悉電力系統(tǒng)各主要元件的原理、結(jié)構(gòu)

變壓器保護及其用途；

能迸行電力系統(tǒng)各主要元件繼電保護

的配置；

4元件保護發(fā)電機保護能讀電力系統(tǒng)各主要元件繼電保護裝

置的原理接線圖并對主要保護裝置的

調(diào)試；

母線保護掌握變壓器、發(fā)電機和母線保護的整定

計算方法。

四、學(xué)習(xí)方法建議

1.理論聯(lián)系實際

電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)理論是人們從長期的電力系統(tǒng)二次工程實踐中總結(jié)

2

提煉出來的，與實際裝置的緊密結(jié)合是其突出的特點。

電力系統(tǒng)繼電保護裝置是根據(jù)電氣特征量區(qū)分電力系統(tǒng)一次設(shè)備的故障、不

正常運行和正常運行三種運行狀態(tài)，實現(xiàn)自動判斷三種運行狀態(tài)并做出正確的動

作的自動裝置，是有形的。但實現(xiàn)其功能的繼電保護工作原理是無形的，技術(shù)中

反映三態(tài)電氣量是實實在在可以測量或觀察到的，如何把“形”（實際有形的裝

置）和“象”（抽象無形的工作原理或邏輯關(guān)系）聯(lián)系起來，是學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)繼

電保護課程的重點和難點。

解決問題的方法：首先要有“形”，通過參觀繼電保護實訓(xùn)基地、觀察保護

屏（由具體保護裝置構(gòu)成）、動畫或圖片演示和講解，了解繼電保護裝置的基本

模塊和基本工作原理；通過理論分析和實驗進一步掌握繼電保護的工作特性，建

立形象思維。將實在的繼電保護裝置與抽象的原理聯(lián)系起來。

2.抓住重點，解決難點

電力系統(tǒng)繼電保護崗位具有知識密集、技能水平要求高的特點。學(xué)習(xí)繼電保

護課程要明確各項目的基本要求，抓住課程重點內(nèi)容，解決課程學(xué)習(xí)中的難點。

本課程的重點及解決辦法如表2所示，課程學(xué)習(xí)難點及解決辦法如表3所示。

表2課程重點及解決辦法

序號課程重點解決辦法

電力系統(tǒng)繼電保護的①在課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)上充分利用常規(guī)的電流、電壓保護的原

1

基本概念理及實現(xiàn)的方法簡單、直觀的特點，作為學(xué)習(xí)繼電保護原

理的入門。在初步掌握電流、電壓保護的基本原理后，再

安排學(xué)習(xí)微機保護的基砧知識的內(nèi)容，由易至難，有利于

對所學(xué)知識的理解和掌握；

②充分利用多媒體課件、動畫演示、視頻等對保護裝置元

線路和元件的微機保

2件進行直觀學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)過程形象生動，幫組記憶和理解，

護原理

提高學(xué)習(xí)效果；

③適當安排課內(nèi)實踐及訶論內(nèi)容；

④加強課堂微機保護演示；利用微機保護實訓(xùn)室進行理論

加實踐的學(xué)習(xí)方法。

①案例法學(xué)習(xí)，通過工程實例學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)內(nèi)各電壓等級

電力系統(tǒng)內(nèi)各電壓等的繼電保護裝置的配置，說明各裝置的作用和相互間的配

3級的繼電保護裝置的合；

配置②發(fā)電廠、變電站繼電保護裝置的配置，通過課程設(shè)計和

畢業(yè)設(shè)計，進行保護配置。

3

序號課程重點解決辦法

①結(jié)合例題以及課后練習(xí)，掌握線路、變電站主要設(shè)備繼

電保護整定計算，通過多媒體手段，理解發(fā)電機保護的配

線路、變電站主要設(shè)

4置、；理。

備繼電保護整定計算

②通過課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計，進行具體的線路、變電站主

要設(shè)備繼電保護整定計算。

①學(xué)習(xí)運行操作規(guī)程，理解運行、操作的程序及其理由，

繼電保護裝置的運行知其然也知其所以然；

5

操作②通過仿真實訓(xùn)，在模擬的現(xiàn)場環(huán)境中學(xué)習(xí)繼電保護裝置

的運行操作，加深對裝置運行、操作相關(guān)知識的理解。

表3課程難點及解決辦法

序號課程難點解決辦法

①利用多媒體課件及動畫演示結(jié)合短路電流的計算曲線，

三段式電流保護的整形象理解三段式電流保護各段的保護范圍及整定原則。

1

定計算②通過案例教學(xué)法結(jié)合工程實例講解以及課堂練習(xí)，掌握

三段式電流保護的整定計算的方法。

①通過多媒體動畫軟件，對比分析全阻抗繼電器、方向阻

抗繼電器、偏移特性阻抗繼電器的動作特性及動作方程；

阻抗繼電器的動作特

2②通過“理論聯(lián)系實際學(xué)習(xí)”在微機保護實訓(xùn)室進行阻抗

性及動作方程

繼電器學(xué)習(xí)，再通過微機型阻抗繼電器的實驗更好掌握這

部分內(nèi)容。

①通過多媒體課件學(xué)習(xí)比率差動保護平衡系數(shù)的調(diào)整方

法；

變壓器比率差動保護

3②利用微機型變壓器差動保護裝置的課堂演示或通過“理

原理

實一體”在微機實訓(xùn)室學(xué)習(xí)理論的同時進行實驗，更好地

好掌握變壓器的比率差動保護的原理。

①通過繼電保護的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計，學(xué)習(xí)變壓器保護

變壓器保護縱差保護

4的配置與整定計算的內(nèi)容。

的整定計算

②結(jié)合工程案例學(xué)習(xí)。

①通過多媒體手段，理彩發(fā)電機保護的配置、原理。

5發(fā)電機保護整定計算②結(jié)合例題講解以及課后練習(xí)，掌握發(fā)電機保護整定計算

的方法。

①通過工程實例講解變電站、發(fā)電廠繼電保護裝置的配

置，說明各裝置的作用和相互間的配合；

變電站、發(fā)電廠維電

6②通過課程設(shè)計或畢業(yè)設(shè)計，進行發(fā)電廠、變電站繼電保

保護裝置的配置

護裝置的配置。設(shè)計題目來自工程實際，學(xué)生設(shè)計完成后，

可到現(xiàn)場參觀，對比發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計中的問題，以增加解決

4

實際問題的能力。

3.善于總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力

在電力系統(tǒng)繼電保護課程的學(xué)習(xí)過程中力求做到由淺入深、從具體到一般，

善于總結(jié)各種類型保護的共同點與區(qū)別，特別是原理與裝置的內(nèi)在聯(lián)系。

無論是線路保護還是元件保護，無論是常規(guī)保護還是微機保護，每個保護模

塊學(xué)習(xí)都是先了解電氣設(shè)備故障、不正常運行和正常運行三種運行狀態(tài)的區(qū)別，

再根據(jù)故障時的電氣特征量確定保護原理，不同原理的保護設(shè)置不同保護裝置。

每種保護都要學(xué)習(xí)其基本原理、保護裝置構(gòu)成，并分析保護動作行為。整個課程

的學(xué)習(xí)都貫穿繼電保護的“選擇性、速動性、靈敏性和可靠性”四個基本要求。

初學(xué)者一般都會感到繼電保護概念多、理論哇強、內(nèi)容多、向量關(guān)系復(fù)雜，

保護裝置類型各異。因此，建議在學(xué)習(xí)中注意以下幾點：

（1）區(qū)別電氣設(shè)備故障、不正常運行和正常運行三種運行狀態(tài)，切忌采用

死記硬背或短時突擊的學(xué)習(xí)方法。應(yīng)勤思多問，通過分析和解決問題，在理解的

基礎(chǔ)上來掌握繼電保護原理。

實例1：輸電線路距離保護中振蕩閉鎖的原理分析。

第1步：振蕩閉鎖需要區(qū)分振蕩與短路，振蕩與短路的電氣量主要區(qū)別如下:

①振蕩時，電壓、電流及測量阻抗幅值均作周期性的變化，變化緩慢；而短

路時電流突然增大，電壓突然減小，變化速度快。

②振蕩時，三相完全對稱，無負序或零序分量；短路時，總要長期（不對稱

短路）或瞬間（對稱短路）出現(xiàn)負序電流（接地故障時還有零序電流）。

第2步：振蕩閉鎖的構(gòu)成原理：利用振蕩與短路電氣量的區(qū)別以及振蕩的特

點可以構(gòu)成如下原理的振蕩閉鎖。

①振蕩閉鎖的起動元件：

起動元件的作用是在振蕩時閉鎖保護，在故障時開放保護。根據(jù)振蕩與短路

電氣量的區(qū)別，起動元件一般采用負序電流,2加零序電流/。（即乙十人）起動；

也可以采用突變量元件起動，如負序零序增量△（人+,。），或相電流差突變量△,郃。

②振蕩中對稱短路開放保護的判據(jù)

對稱短路時沒有負序及零序分量，開放保護方法有兩種，一種是利用振蕩中

心電壓的變化，一種是利用阻抗的變化率。

（2）電力系統(tǒng)繼巨保護在分析具體工程問題時，一般是從有關(guān)電氣量出發(fā),

首先對保護動作行為做定性分析，然后采用繼電保護的基本分析方法和手段，對

元件電氣參數(shù)進行定量計算和向量分析。通過此過程，應(yīng)掌握繼電保護工程實際

分析方法的特點并能夠靈活運用，同時培養(yǎng)和提高分析解決問題的能力。

（3）雖然繼電保護保護類型多種多樣，裝置結(jié)構(gòu)和特性各異，但其工作原

理和分析方法都有相同或相似之處。因此，通過其個具體設(shè)備保護的學(xué)習(xí)，掌握

其個性和特點，學(xué)會分析具體問題的同時，還應(yīng)通過比較和分析，總結(jié)和掌握各

種類型保護的共性，努力做到使所學(xué)知識融會貫通。在此基礎(chǔ)上，可迸一步開拓

思路，去探索問題，提出新設(shè)想、新方法，激發(fā)創(chuàng)新性思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

4.結(jié)合實際案例，加深知識理解

由于電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的發(fā)展突飛猛進，繼電保護的新原理、新技術(shù)不

斷出現(xiàn)，在學(xué)習(xí)本門課程相關(guān)知識時要密切聯(lián)系電力生產(chǎn)的實際及一些相關(guān)的案

例，能了解該領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀。通過結(jié)合現(xiàn)場的一些典型事故的分析可以培養(yǎng)分

析和解決實際問題的能力。

在講述變壓器差動保護時，配合以下案例進行分析，便于學(xué)生更好的理解所

學(xué)的知識，同時增加現(xiàn)場的實際經(jīng)驗。

實例2：某變電站裝有兩臺容量為150MVA的三繞組自耦變壓器。變壓器高

壓側(cè)接330kV母線，中壓側(cè)接HOkV母線，1101W母線系雙母線加旁路。2號主

變壓器配置的保護為全套500型微機保護。其差動保護采用具有比例制動特性的

分相差動保護，其初始動作電流為0.4倍變壓器額定電流。事故發(fā)生前，2號主

變壓器HOkV側(cè)通過旁路斷路器（即1110斷路器）送出負荷。

①事故經(jīng)過