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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,電力網(wǎng)繼電保護原理,Protection Principle of Power,Network,中國電力出版社,第一章 緒 論,第一節(jié) 電力系統(tǒng)繼電保護的作用,第二節(jié) 繼電保護的基本原理和保護裝置的組成,第三節(jié) 對繼電保護裝置的基本要求,第四節(jié) 繼電保護技術發(fā)展簡史,第一節(jié) 繼電保護的任務和作用,一、電力系統(tǒng)的故障和不正常運行狀態(tài)及引起的后果,電力系統(tǒng)的故障：,三相短路,f,(3),、,兩相短路,f,(2),、,單相短路接地,f,(1),、,兩相短路接地,f,(1,1),、,斷線、變壓器繞組匝間短路、復合故

2、障等,。,不正常運行狀態(tài)：,小接地電流系統(tǒng)的單相接地、過負荷、變壓器過熱、系統(tǒng)振蕩、電壓升高、頻率降低等。,發(fā)生故障可能引起的后果,1,、故障點通過很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障設備燒壞；,2,、系統(tǒng)中設備，在通過短路電流時所產生的熱和電動力使設備縮短使用壽命；,3,、因電壓降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響產品質量；破壞系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，產生振蕩，甚至使整個系統(tǒng)瓦解。,二、繼電保護裝置及其任務,繼電保護裝置,：,就是指反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。,基本任務,：,（,1,）發(fā)生故障時，自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系

3、統(tǒng)中切除，使非故障部分繼續(xù)運行。,（,2,）,反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件而動作于信號，以便值班員及時處理，或由裝置自動進行調整，或將那些繼續(xù)運行就會引起損壞或發(fā)展成為事故的電氣設備予以切除。,（,3,）繼電保護裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動化裝置配合，在條件允許時，采取預定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復供電，從而提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。,第二節(jié)繼電保護的基本原理和保護裝置的組成,繼電保護的原理是利用被保護線路或設備故障前后某些突變的物理量為信息量，當突變量達到一定值時，起動邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應的跳閘脈沖或信號。,一、繼電保護的基本原理,故障后，工頻電氣量變化的主

4、要特征及可以構成的保護,（,1,）電流增大，構成電流保護。,（,2,）電壓降低，構成低電壓保護。,（,3,）電流與電壓之間的相位角改變，構成功率方向保護。,（,4,）測量阻抗發(fā)生變化，構成距離保護。,（,5,）故障時被保護元件兩端電流相位和大小的變化，構成差動保護。,（,6,）,不對稱短路時，出現(xiàn)相序分量，構成零序電流保護、負序電流保護和負序功率方向保護。,二、繼電保護裝置的組成,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，其原理結構,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該動作。,根據(jù)測量回路的輸出信號，進行邏輯判斷，以

5、確定保護是否應該動作，并向執(zhí)行元件發(fā)出相應的信號。,執(zhí)行邏輯回路的判斷，發(fā)出切除故障的跳閘脈沖或指示不正常運行情況的信號。,電力系統(tǒng)的繼電保護根據(jù)被保護對象不同，分為發(fā)電廠、變電所電氣設備的繼電保護和輸電線路的繼電保護。前者是指發(fā)電機、變壓器、母線和電動機等元件的繼電保護，簡稱為元件保護；后者是指電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)中輸電線路的繼電保護，簡稱線路保護。,按作用的不同繼電保護又可分為主保護、后備保護和輔助保護。,主保護是指被保護元件內部發(fā)生的各種短路故障時，能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定及設備安全要求的、有選擇地切除被保護設備或線路故障的保護。,后備保護是指當主保護或斷路器拒絕動作時，用以將故障切除的保護。后備保護

6、可分為遠后備和近后備保護兩種。,遠后備是指主保護或斷路器拒絕時，由相鄰元件的保護部分實現(xiàn)的后備；,近后備是指當主保護拒絕動作時，由本元件的另一套保護來實現(xiàn)的后備，當斷路器拒絕動作時，由斷路器失靈保護實現(xiàn)后備。,繼電保護裝置需有操作電源供給保護回路，斷路器跳、合閘及信號等二次回路。按操作電源性質的不同，可以分為直流操作電源和交流操作電源。通常在發(fā)電廠和變電所中繼電保護的操作電源是由蓄電池直流系統(tǒng)供電，因蓄電池是一種獨立電源，最大的優(yōu)點是工作可靠，但缺點是投資較大、維護麻煩。交流操作電源的優(yōu)點是投資少、維護簡便，但缺點是可靠性差。因此，交流操作電源的繼電保護適合于小型變電所使用。,第三節(jié) 對繼電保

7、護裝置的基本要求,選擇性,速動性,靈敏性,可靠性,一、選擇性,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。,當,d1,點發(fā)生短路故障時，應由故障線路上的保護,P1,和,P2,動作，將故障線路,WL1,切除，這時變電所,B,則仍可由非故障線路,WL2,繼續(xù)供電。當,d2,點發(fā)生短路故障時，應由線路的保護,P6,動作，使斷路器,6QF,跳閘，將故障線路,WL4,切除，這時只有變電所,D,停電。由此可見，繼電保護有選擇性的動作可將停電范圍限制到最小，甚至可以做到不中斷對用戶的供電。,考慮后備保護的問題。當?shù)?d2,點發(fā)生短路故

8、障時，距短路點最近的保護,P6,應動作切除故障，但由于某種原因，該處的保護或斷路器拒動，故障便不能消除，此時如其前面一條線路,(,靠近電源測,),的保護,P5,動作，故障也可消除。此時保護,P5,所起的作用就稱為相鄰元件的后備保護。同理保護,P1,和,P3,又應該作為保護,P5,和,P7,的后備保護。,二、速動性,速動性就是指繼電保護裝置應能盡快地切除故障，以減少設備及用戶在大電流、低電壓運行的時間，降低設備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。,故障切除時間包括保護裝置和斷路器動作時間，一般快速保護的動作時間為,0.04s,0.08s,，最快的可達,0.01s,0.04s,，一般斷路器的跳閘

9、時間為,0.06s,0.15s,，最快的可達,0.02s,0.06s,。,靈敏性是指電氣設備或線路在被保護范圍內發(fā)生故障或不正常運行情況時，保護裝置的反應能力。,保護裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來衡量，靈敏系數(shù)越大，則保護的靈敏度就越高，反之就越低。,三、靈敏性,以上四個基本要求是設計、配置和維護繼電保護的依據(jù)，又是分析評價繼電保護的基礎。這四個基本要求之間是相互聯(lián)系的，但往往又存在著矛盾。因此，在實際工作中，要根據(jù)電網(wǎng)的結構和用戶的性質，辯證地進行統(tǒng)一。,四、可靠性,可靠性包括安全性和信賴性，是對繼電保護最根本的要求。所謂安全性是要求繼電保護在不需要它動作時可靠不動作，即不發(fā)生誤動。所謂信賴

10、性是要求繼電保護在規(guī)定的保護范圍內發(fā)生了應該動作的故障時可靠動作，即不拒動。,第四節(jié) 繼電保護技術發(fā)展簡史,繼電保護的發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)和自動化技術的發(fā)展而發(fā)展的。熔斷器就是最早的、最簡單的過電流保護。,1890,年后出現(xiàn)了電磁型過電流繼電器。,1901,年出現(xiàn)了感應型過電流繼電器。,1908,年提出了電流差動保護原理。,1910,年方向電流保護開始得到應用，,1920,年后距離保護裝置出現(xiàn)。在,1927,年前后，出現(xiàn)了高頻保護裝置。,20,世紀,70,年代誕生了行波保護裝置。顯然，隨著光纖通信將在電力系統(tǒng)中的大量采用，利用光纖通道的繼電保護必將得到廣泛的應用。,繼電保護裝置的元件、材料、保護

11、裝置的結構形式和制造工藝也發(fā)生了巨大的變革。經歷了機電式保護裝置、靜態(tài)保護裝置和數(shù)字式保護裝置三個發(fā)展階段。,20,世紀,50,年代，隨著晶體管的發(fā)展，出現(xiàn)了晶體管保護裝置。,20,世紀,70,年代，晶體管保護在我國被大量采用。隨著集成電路的發(fā)展，出現(xiàn)了體積更小、工作更可靠的集成電路保護。在,20,世紀,70,年代后期，便出現(xiàn)了性能比較完善的微機保護樣機并投入運行。進入,90,年代，微機保護已在我國大量應用，主運算器由,8,位機、,16,位機發(fā)展到目前的,32,位機；數(shù)據(jù)轉換與處理器件由,A/D,轉換器、壓頻轉換器,(VFC),，發(fā)展到數(shù)字信號處理器,(DSP),。這種由計算機技術構成的繼電保

12、護稱為數(shù)字式繼電保護。,這種保護可用相同的硬件實現(xiàn)不同原理的保護，使制造大為簡化，生產標準化、批量化，硬件可靠性高；具有強大的存儲、記憶和運算功能，可以實現(xiàn)復雜原理的保護，為新原理保護的發(fā)展提高了實現(xiàn)條件。除了實現(xiàn)保護功能外，還可兼有故障錄波、故障測距、事件順序記錄和保護管理中心計算機及調度自動化系統(tǒng)通信等功能，這對于保護的運行管理、電網(wǎng)事故分析及事故后的處理等均有重要意義。另外它可以不斷地對本身的硬件和軟件自檢，發(fā)現(xiàn)裝置的異常情況并通知運行維護中心。,由于網(wǎng)絡的發(fā)展與電力系統(tǒng)中的大量采用，微機硬件和軟件功能的空前強大并成為維護電力系統(tǒng)整體安全穩(wěn)定運行的計算機自動控制系統(tǒng)的基本組成單元。微機保

13、護不僅要能實現(xiàn)被保護設備的切除、或自動重合，還可作為自動控制系統(tǒng)的終端，接收調度命令實現(xiàn)跳、合閘等操作，以及故障診斷、穩(wěn)定預測、安全監(jiān)視、無功調節(jié)、負荷控制等功能。,此外，由于計算機網(wǎng)絡提供數(shù)據(jù)信息共享的優(yōu)越性，微機保護可以占有全系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)和信息，應用自適應原理和人工智能方法使保護原理、性能和可靠性得到進一步的發(fā)展和提高，使繼電保護技術沿著網(wǎng)絡化、智能化、自適應和保護、測量、控制、數(shù)據(jù)通信于一體的方向不斷發(fā)展。,復習思考題,1-1,什么是故障、異常運行方式和事故？它們之間有何不同？又有何聯(lián)系？,1-2,什么是主保護和后備保護？遠后備保護和近后備保護有什么區(qū)別和特點？,1-3,繼電保護裝置的任務及其基本要求是什么？,1-4,電力系統(tǒng)如果沒有配備完善的繼電保護系統(tǒng)，想像一下會出現(xiàn)什么后果？,1-5,繼電保護裝置通過哪些主要環(huán)節(jié)完成預定的保護功能，各環(huán)節(jié)的作用是什么？,1-6,結合電力系統(tǒng)分析課程知識，說明加快繼電保護的動作時間為什么可以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性？,