電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用1

一、基本概念

電力系統(tǒng)一次設(shè)備

發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、輸電線路、電動機(jī)、電抗器、電容器等組成的電能傳輸設(shè)備（屬于高壓設(shè)備）。電力系統(tǒng)二次設(shè)備

對一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、測量、控制與保護(hù)的設(shè)備（從TA、TV獲得成正比的“小信號”——>相額定電壓57.7V，額定電流1A或5A）。1電力系統(tǒng)一次設(shè)備+二次設(shè)備。一、基本概念2電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

正常狀態(tài)、不正常狀態(tài)、故障狀態(tài)。

正常狀態(tài)電力系統(tǒng)在規(guī)定的限度內(nèi)可以長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。最關(guān)鍵的指標(biāo)：Ue±10%,△f≤±0.2Hz

。

不正常狀態(tài)正常運(yùn)行條件受到破壞，但還未發(fā)生故障。故障狀態(tài)

一次設(shè)備運(yùn)行中由于外力、絕緣老化、過電壓、誤操作，以及自然災(zāi)害等各種，導(dǎo)致原因發(fā)生短路、斷線。一、基本概念3短路故障

雷擊、臺風(fēng)、地震、絕緣老化、人為等因素造成。伴隨短路故障出現(xiàn)電流增大、電壓降低。

故障類型

縱向故障：指各種類型的斷線故障，包括單相斷線、兩相斷線和三相斷線。橫向故障：指各種類型的短路，包括三相短路、兩相短路、單相接地短路及兩相接地短路。單相短路，約為總短路故障數(shù)的65%，三相短路只占5～10%。三相短路故障發(fā)生的幾率雖然最小，但故障產(chǎn)生的后果最為嚴(yán)重。

不對稱性短路對稱性短路一、基本概念3短路故障

短路危害

短路電流大，燃弧，易使元件損壞；電壓降低，電力用戶正常的生產(chǎn)、生活受到影響；破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至系統(tǒng)崩潰。美加大停電、巴西大停電！！一、基本概念3短路故障

短路特征正常運(yùn)行短路故障線路流過負(fù)荷電流線路流過短路電流母線電壓接近額定母線電壓降低電壓/電流為負(fù)荷阻抗，很大電壓/電流為母線至故障點(diǎn)的線路阻抗，很小一、基本概念3短路故障

短路特征實(shí)現(xiàn)的保護(hù)類型電流增大——過電流保護(hù)電壓降低——低電壓保護(hù)阻抗減小——阻抗（距離）保護(hù)兩側(cè)電流大小和相位的差別——縱聯(lián)差動保護(hù)不對稱分量出現(xiàn)——零序或負(fù)序分量保護(hù)（不對稱短路）非電氣量——瓦斯保護(hù)、過熱保護(hù)等一、基本概念繼電保護(hù)裝置

就是指反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)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。4繼電保護(hù)裝置的任務(wù)

當(dāng)某一設(shè)備發(fā)生短路、斷線等故障時，切除故障的時間要求為幾十到幾百毫秒。基本任務(wù)

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(yùn)行。對不正常運(yùn)行狀態(tài)，為保證選擇性，一般要求保護(hù)經(jīng)過一定的延時，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件（如有無經(jīng)常值班人員），而動作于發(fā)出信號（減負(fù)荷或跳閘），且能與自動重合閘相配合。一、基本概念

測量部分5繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成

測量有關(guān)電氣量，與整定值比較，給出“是”或“非”，“0”或“1”，“大于”、“不大于”、“等于”等性質(zhì)的一組邏輯信號，判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動。一、基本概念

邏輯部分5繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成

根據(jù)測量部分輸出信號的大小、性質(zhì)、先后順序等，使保護(hù)按一定的邏輯關(guān)系判定故障類型和范圍，確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出告警信號，并將有關(guān)指令傳達(dá)給執(zhí)行部分。

執(zhí)行部分一、基本概念根據(jù)邏輯部分的輸出結(jié)果，發(fā)出跳閘脈沖及相應(yīng)動作信息，或發(fā)出告警信號?？刂铺l、調(diào)整，或通知值班人員5繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成

包括TV、TA、二次電纜、保護(hù)裝置、信號設(shè)備、工作電源等。

斷路器

電流互感器電流繼電器中間繼電器信號繼電器時間繼電器一、基本概念6繼電保護(hù)二次回路

7繼電保護(hù)的工作配合

預(yù)設(shè)范圍，保護(hù)范圍重疊，無死區(qū)發(fā)電機(jī)保護(hù)區(qū)變壓器保護(hù)區(qū)線路保護(hù)區(qū)低壓母線保護(hù)區(qū)高壓母線保護(hù)區(qū)1高壓母線保護(hù)區(qū)一、基本概念8繼電保護(hù)分類

主保護(hù)

主保護(hù)是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇性地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。如線路的縱連保護(hù)。電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路，應(yīng)裝設(shè)短路故障和異常運(yùn)行的保護(hù)裝置。電力設(shè)備和線路短路故障的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時可增設(shè)輔助保護(hù)。

線路主保護(hù)：縱聯(lián)電流差動保護(hù)、縱聯(lián)距離保護(hù)、縱聯(lián)方向保護(hù)變壓器主保護(hù)：電流差動保護(hù)、瓦斯保護(hù)母線保護(hù)：電流差動保護(hù)一、基本概念

遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動時，由該電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動時，由斷路器失靈保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。

后備保護(hù)

后備保護(hù)是主保護(hù)或斷路器拒動時，用以切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種方式。一、基本概念8繼電保護(hù)分類

輔助保護(hù)

輔助保護(hù)是為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡單保護(hù)。如零序電流保護(hù)。縱聯(lián)速動主保護(hù)相間距離保護(hù)接地距離保護(hù)零序電流保護(hù)斷路器失靈保護(hù)一、基本概念8繼電保護(hù)分類9對繼電保護(hù)的基本要求

選擇性速動性靈敏性可靠性一、基本概念簡稱為：繼電保護(hù)“四性要求”。“四性”是分析和研究繼電保護(hù)的基礎(chǔ)。對四性中的每一項(xiàng)要求都應(yīng)當(dāng)有度，應(yīng)以滿足電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行為準(zhǔn)則，不應(yīng)片面強(qiáng)調(diào)某一項(xiàng)而忽視另一項(xiàng)，否則會帶來不良的影響。一、基本概念

可靠性

可靠性是指保護(hù)該動作時應(yīng)動作，不該動作時不動作，即不誤動、不拒動。為保證可靠性，在裝置選擇上應(yīng)選用硬件和軟件可靠的裝置，在保護(hù)配置上，220kV及以上電壓等級電網(wǎng)的線路保護(hù)一般采用近后備保護(hù)方式，110kV及以下電壓等級電網(wǎng)一般采用遠(yuǎn)后備保護(hù)方式。

安全性：區(qū)外故障可靠不動作可信賴性：區(qū)內(nèi)故障可靠動作9對繼電保護(hù)的基本要求一、基本概念

選擇性

選擇性是指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器拒動時，才允許由相鄰設(shè)備、線路的保護(hù)或斷路器失靈保護(hù)切除故障為保證選擇性，對相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護(hù)和同一保護(hù)內(nèi)有配合要求的兩元件(如起動與跳閘元件、閉鎖與動作元件)，其靈敏系數(shù)及動作時間應(yīng)相互配合。

9對繼電保護(hù)的基本要求一、基本概念

靈敏性

靈敏性是指在設(shè)備或線路的被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時，保護(hù)裝置具有的正確動作能力的裕度，它反映了保護(hù)對故障的反應(yīng)能力，一般以靈敏系數(shù)來描述。靈敏度系數(shù)指在被保護(hù)對象末段發(fā)生金屬性短路時，故障量與整定值（反映故障量上升的保護(hù)，如電流保護(hù)）或整定值與故障量之比（反映故障量下降的保護(hù)，如阻抗保護(hù)）。9對繼電保護(hù)的基本要求一、基本概念

速動性

速動性是指保護(hù)裝置應(yīng)能盡快切除短路故障，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍。繼電保護(hù)在滿足選擇性的前提下，應(yīng)盡可能的加快保護(hù)動作時間。在保護(hù)配置上，通過配置全線速動主保護(hù)、相間和接地故障的速動段保護(hù)來快速切除故障。整定計算中，可通過合理的縮小后備保護(hù)的動作時間級差來提高快速性。對于系統(tǒng)穩(wěn)定及設(shè)備安全有重要影響對動作時間有要求的保護(hù)應(yīng)保證其速動性，必要時可犧牲選擇性。9對繼電保護(hù)的基本要求一、基本概念9對繼電保護(hù)的基本要求速動性和可靠性主要通過加強(qiáng)主保護(hù)配置、選擇技術(shù)成熟原理先進(jìn)硬件可靠的保護(hù)裝置來保證；靈敏性和選擇性主要通過選擇合理的運(yùn)行方式、正確的配合關(guān)系以及準(zhǔn)確的計算公式來保證。

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)本線路

一、基本概念10常用的稱謂下一條線路(相鄰線路)

一、基本概念10常用的稱謂

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)10常用的稱謂10常用的稱謂背后線路

一、基本概念10常用的稱謂

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)一、基本概念10常用的稱謂

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)(本線)末端短路相鄰線出口短路

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)相鄰線末端短路

一、基本概念10常用的稱謂

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)10常用的稱謂

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)反方向短路

一、基本概念10常用的稱謂

討論保護(hù)1——>就以保護(hù)1為基準(zhǔn)Zm1Zm2－Zm3

依據(jù)測量阻抗在不同情況下的“差異”，保護(hù)就能夠區(qū)分出系統(tǒng)是否發(fā)生故障，以及故障發(fā)生的范圍——正向及范圍，或反向。

距離保護(hù)通過測量輸電線路一端的電壓、電流,計算它們的比值，反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離。該比值稱之為測量阻抗:二、距離保護(hù)Zm1Zm2Zm1Zm2－Zm3Zm1Zm21基本原理二、距離保護(hù)1基本原理測量阻抗通常為復(fù)數(shù)，可表示為：測量阻抗的幅值測量阻抗角測量電阻測量電抗