电力系统继电保护学习总结

电力系统继电保护学习总结

第一章、绪论

不正常运行状态：

1、负荷潮流超过额定上限造成电流升高（过负荷） 2、系统出现功率缺额导致频率降低 3、发电机甩负荷引起发电机频率升高

4、中性点不接地或者非有效接地系统中单相接地引起非接地相对地电压升高 5、电力系统振荡

短路的危害：

1、短路电流及燃起的电弧，使故障元件损坏

2、短路电流流经非故障元件，由于发热和电动力，导致非故障元件损坏 3、导致部分地区电压水平降低，使电力用户正常工作遭到破坏或者产生废品 4、破坏发电厂之间并列运行稳定性，引起系统振荡甚至瓦解

电力系统继电保护泛指：继电保护技术和由各种继电保护装置组成的继电保护系统。包括继电保护的原理设计、配置、整定、调试等技术也包括电压、电流互感器二次回路，经过继电保护装置到断路器跳闸线圈的一整套具体设备，通信设备。

第二章、电网的电流保护

继电器是组成继电保护装置的基本测量和起动元件。

整定电流的意义：当被保护线路的一次侧电流达到这个数值时，安装在该处的这套保护装置能够动作。

电流速断保护的优点：简单可靠、动作迅速。

缺点：不能保护线路全长，保护范围受运行方式影响电流保护的接线方式指电流继电器与电流互感器之间的接线方式，目前广泛使用三相星形、两项星形接线。

功率方向元件的基本要求：

1、明确的方向性，正方向故障可靠动作，反方向故障不动作 2、足够的灵敏度

功率方向元件接线方式要求：

1、正方向任何短路都能动作，反方向不动作

2、Ir、Ur尽可能大一些，ψk接近最大灵敏度角ψsen，减小消除动作死区

中性点直接接地电网中必须装设专用的接地保护。

零序电流的分布：

主要取决于输电线路零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，与电源数目和位

置无关

零序功率方向：与正序功率方向相反，由线路流向母线

中性点非直接接地系统零序分量分布特点： 1、对地电容构成通路，零序阻抗很大；

2、单相接地时，相当于故障点产生与故障前相电压等大反向的零序电压，全系统出现零序电压；

3、非故障线路零序电流为线路本身的电容电流，容性无功由母线流向线路； 4、故障线路零序电流等于全系统非故障元件对地电容电流之和，容性无功由线路流向母线。

第三章、电网的距离保护

距离保护是反应保护安装地点至故障点之间的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。

距离保护的构成：起动元件、方向元件、距离元件、时间元件。

距离保护优点：

同时利用电压电流特征，保护区稳定，灵敏度高，受运行方式影响小，在复杂网络中使用，可作为变压器发电机后备保护。 缺点：

只利用一侧短路电压电流特征，保护I段整定范围80%-85%，在双侧电源中有30%-40%范围故障时，只一侧无延时动作，另一侧延时跳闸；220KV及以上线路，无法满足快速切除故障要求，还应配备全线快速切除的纵联保护；构成接线算法复杂，可靠性差。

电力系统振荡和短路时的主要区别：

1、振荡时电流和各电压幅值的变化速度较慢，而短路时电流是突然增大突然降低的；

2、振荡时电流和各点电压幅值均作周期变化，各点电压与电流之间的相位角也作周期变化；

3、振荡时三项完全对称，电力系统中不会出现负序分量；而短路时，总会长期或瞬间出现负序分量。

距离保护振荡闭锁措施：

1、全相非全相振荡时，不应误动作

2、全相非全相振荡时，发生不对称故障，应选择性跳闸 3、全相振荡，再发生三相故障，应可靠动作跳闸

工频分量距离保护特点及应用

1、距离继电器以故障分量电压电流为测量信号，不反应故障前负荷量和系统振荡，不受非故障状态影响，无需振荡闭锁

2、仅反应故障中工频量，不反应高频谐波分量，动作性能稳定

3、动作判据简单方便，速度快

4、明确的方向性，既可作为方向元件，又可作为距离元件 5、有很好选相能力

第四章、输电线路纵联保护

纵联保护按照所利用信息通道的不同类型可以分为导引线纵联保护、电力线载波纵联保护、微波纵联保护和光线纵联保护。

纵联保护按照保护动作原理可以分为两类：方向比较式纵联保护、纵联电流差动保护。

输电线的导引线纵联保护是利用金属导线作为通信通道的输电线纵联电流差动保护。

闭锁式方向纵联保护是通过高频通道间接比较被保护线路两端的功率方向，以判断是被保护范围内部故障还是外部故障。

闭锁式方向纵联保护跳闸优点：

利用非故障线路一端闭锁信号，闭锁非故障线路不跳闸，对于故障线路跳闸，不需闭锁信号，这样区内故障即便通道破坏，仍可跳闸闭锁式距离纵联保护优点：区内故障瞬时切除，区外有距离保护阶段性特性作后备保护

缺点：后备保护检修时，主保护被迫停运，运行检修灵活性不够

第五章、输电线路的自动重合闸

自动重合闸优点：

1、可大大提高供电的可靠性，在电路发生暂时性故障时，迅速恢复供电，减少线路停电的次数，这对单测电源的单回线路尤为显著；

2、在有双侧电源的高压线路上时，可提高电力系统并列运行的稳定性；

3、电网设计与建设过程中，有些情况下考虑到重合闸的作用，可以暂缓架设双回线路，以节约投资；

4、可以纠正因断路器本身机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸。 缺点：

1、重合闸后，系统将会再次受到短路电流的冲击，可能引起电力系统振荡，此时继电保护应再次断开断路器；

2、使断路器工作条件变的更加严重。

重合闸按照作用于断路器的方式，可以分为三相重合闸、单相重合闸和综合重合闸；按照动作方法分为机械式重合闸和电气式重合闸；按照作用对象分为线路的重合闸，变压器的重合闸和母线的重合闸；按照动作次数分为一次重合闸和二次重合闸；按照和机电保护的配合方式氛围保护前加速、保护后加速和不加速保护的重合闸；按照使用条件分为单侧电源重合闸和双侧电源重合闸等等。

自动重合闸基本要求：速动型、选择性、灵敏性和可靠性。

双侧电源重合闸特点

1、存在两侧电源是否同步，是否允许非同步合闸的问题

2、两侧保护可能以不同时限跳闸，为保证电弧熄灭绝缘强度恢复，应在两侧都跳闸后重合

双侧电源重合闸主要方式 1、快速自动重合闸 2、非同期重合闸

3、检同期的自动重合闸

三相一次重合闸装置一般由起动元件、延时元件、一次合闸脉冲元件和执行元件组成。

第六章、电力变压器的继电保护

变压器故障分为油箱内部故障和油箱外部故障。

变压器不正常运行状态包括过负荷；油箱漏油造成的油面降低；外部短路引起的过电流和中性点过电压；对于大容量变压器，因铁芯额定工作磁通密度与饱和磁通密度比较接近，当系统电压过高或系统频率降低时产生的过励磁等。

电流速断保护的优点是接线简单、动作迅速；但其灵敏度较低，并且受系统运行方式影响较大，往往不能满足要求。

纵联差动保护不平衡电流及减小不平衡电流方法（P129）

1、变压器正常运行时由励磁电流所产生的不平衡电流，一般可以忽略；

2、由变压器各侧电流相位不同而引起的不平衡电流。消除方法：将变压器星形接线侧的电流互感器接成三角形，而将变压器三角形接线侧的电流互感器接成星形；

3、由电流互感器实选变比与计算变比不等而产生的不平衡电流； 4、由各侧电流互感器的型号不同而引起的不平衡电流； 5、由变压器带负荷调整分接头而引起的不平衡电流。

防止励磁涌流误动方法 1、采用速饱和中间继电器 2、二次谐波制动 3、间断角鉴别方法

第七章、发电机保护

发电机故障及不正常运行状态： 1、定子绕组的相间短路；

2、定子一相绕组内的匝间短路； 3、定子绕组单相接地；

4、转子绕组一点接地或两点接地；

5、转子励磁回路励磁电流异常下降或完全消失。

发电机保护配置原则：

1、1MW 以上的发电机，应装纵联差动保护

2、对发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机装设单 100MW 及以下发电机， 独的纵联差动保护; 当发电机与变压器之间没有断路器时，可装设发电机变压器组共用纵联差动保护，100MW 及以上发电机，除发电机变压 器组共用纵联差动保护外， 发电机还应装设单独的纵联差动保护， 200～300MW 对 的发电机变压器组可在变压器上增设单独的纵联差动保护，即采用双重快速保护。

3、对 300MW 及以上汽轮发电机变压器组，应装设双重快速保护，即装设 发电机纵联差动保护、变压器纵联差动保护和发电机变压器组共用纵联差动保护; 当发电机与变压器之间有断路器时，应装设双重发电机纵联差动保护。

4、与母线直接连接的发电机，当单相接地故障电流大于允许值时，应装设有选择性的接地保护装置。 5、对于采用发电机变压器组单元接线的发电机，容量在对 100MW 以下的， 应装设保护区小于 90%的定子接地保护; 容量在 100MW 以上的， 应装设保护区为 100%的定子接地保护。

6、1MW 以上的水轮发电机，应装设一点接地保护装置。

7、100MW 以下的汽轮发电机，对一点接地故障，可采用定期检测装置。对两点接地故障，应装设两点接地保护装置。

8、转子内冷汽轮发电机和 100MW 及以上的汽轮发电机，应装设励磁回路 一点接地保护装置，每台发电机装设一套;并可装设两点接地保护装置，每台发电机装设一套，对旋转整流励磁的发电机，应装设一点接地故障定期检测装置。 9、100MW 以下，不允许失磁运行的发电机，当采用半导体励磁系统时，宜装设专用的失磁保护

10、100MW 以下但失磁对电力系统有重大影响的发电机及 100MW 及以上 的发电机应装设专用的失磁保护。对 600MW 的发电机可装设双重化的失磁保护。

第八章、母线保护

母线保护是电力系统继电保护的重要组成部分。母线是电力系统的重要设备, 在整个输配电中起着非常重要的作用。母线故障是电力系统中非常严重的故障, 它直接影响母线上所连接的所有设备的安全可靠运行, 导致大面积事故停电或设备的严重损坏, 对于整个电力系统的危害极大。随着电力系统技术的不断发展, 电网电压等级不断升高,对母线保护的快速性、灵敏性、可靠性、选择性的要求也越来越高。

断路器拒动是电网故障情况下又叠加断路器操作失灵的双重故障，允许适当降低其保护要求，但必须以最终能切除故障为原则。在现代高压和超高压电网中，断路器失灵保护作为一种近后备保护方式得到了普遍采用。

断路器失灵保护由电压闭锁元件、保护动作与电流判别构成的启动回路、时间元

件及跳闸出口回路组成。

第九章、微机保护

微机保护是由一台计算机和相应的软件（程序）来实现各种复杂功能的继电保护装置。

微机保护的特性主要是由软件决定的，具有较大的灵活性，不同原理的保护可以采用通用的硬件。

微机保护包括硬件和软件两大部分。 硬件一般包括以下三大部分：

1、模拟量输入系统(或称数据采集系统)，包括电压形成、模拟滤波、采样保持、多路转换以及模数转换等功能，完成将模拟输入显准确地转换为所需的数字量。2、CPU主系统，包括微处理器(MPU)、只读存储器(EPROM)、随机存取存储器 (RAM)以及定时器等。MPU执行存放在EPROM中的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析处理，以完成各种继电保护的功能。

3、开关量(或数字量)输入/输出系统，由若干并行接口适配器、光电隔离器件及有触点的中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳闸、信号警报、外部触点输入及人机对话等功能。

微机保护软件是根据继电保护的需要而编制的计算机程序。

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