《第一篇 电力系统现代继电保护概论.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一篇 电力系统现代继电保护概论.pdf（45页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、电力系统继电保护最新实用技术及电力系统继电保护最新实用技术及检验标准规程规范实用手册检验标准规程规范实用手册王平主编吉林音像出版社前言随着经济发展对电力需求的迅速增加，特别是计算技术，电力电子技术和应用软件技术，数据处理技术的飞速发展，电力系统继电保护技术也在不断更新，使用新的保护装置，使运行维护人员必须掌握新型继电保护装置的特点和技术。电力系统继电保护最新实用技术及检验标准规程规范实用手册 全面阐述了继电保护和安全自动装置的技术标准和继电保护故障，调试检验标准，规程、规范；并介绍了电力系统继电保护的基本原理与应用，阐述了输电线路保护与自动重合闸。变压器、发电机、母线和断路器失灵保护等新技术。
2、本书有助于从事电力系统继电保护和生产运行工作人员掌握继电保护及自动装置的基本原理和相关的运行操作知识，从而提高继电保护装置的运行水平，保护电网安全稳定运行。在本书编辑过程中，限于水平，难免有错误，敬请提出宝贵意见，请多谅解。编者!#年#月目录第一篇电力系统现代继电保护概论第一章电力系统继电保护概述（!）第一节电力系统继电保护的概念与作用（!）第二节继电保护的目的、任务及特点（）第三节电力系统对继电保护的基本要求（#）第四节继电保护的发展简史（$%）第二章电力系统继电保护装置的基本原理与分类（$&）第一节继电保护的基本原理（$&）第二节电力系统继电保护装置的基本结构与分类（&）第三节保护继电器的
3、分类（&#）第四节继电保护系统及其设计（&(）第二篇继电保护与安全自动装置整定计算第一章电力系统继电保护基础知识（!)）第一节继电保护的系统配置与继电特性（!)）第二节继电保护装置的基本构成原理（!）第三节继电保护中离散数字信号的处理与计算方法（）第四节继电保护用电力互感器和输入变换器的工作原理（#*）第二章继电保护元件（)&）第一节继电器分类（)&）第二节电磁型继电器（)!）第三节整流型继电器（)*）$目录第四节晶体管型继电器（!#）第三章继电保护与安全自动装置整定计算（!）第一节整定计算的一般规定及整定内容步骤（!）第二节发电机保护整定计算（!$）第三节变压器保护整定计算（!%&）第四节母
4、线保护与断路器失灵保护整定计算（!）第五节输电线路电流、电压保护装置整定计算（!(）第六节相间距离保护整定计算（!)%）第七节低压电网及用电设备继电保护整定计算（#(）第八节自动重合闸整定计算（#$(）第九节安全自动装置整定计算（#(#）第三篇电力系统微机保护原理与应用第一章微机保护的基本原理（#*(）第一节微机保护装置的硬件结构（#*(）第二节微机保护软件系统配置（%）第三节微机保护程序原理（%&）第二章微机保护装置在不同电力设备保护中的应用（%$）第一节线路路微机保护（%$）第二节发电机微机保护（%）第三节变压器微机保护（%(!）第四节电力电容器微机保护（%)%）第五节微机母线保护（%)）
5、第四篇电力系统输电线路保护与自动重合闸第一章电力系统输电线路的电流电压保护（$!）第一节相间短路的电流电压保护（$!）第二节相间短路的方向电流电压保护（$#）#目录第三节接地短路的电流电压保护（!#）第二章输电线路的距离保护（!$%）第一节距离保护的作用原理与构成（!$%）第二节阻抗元件的动作特性和动作方程（!&）第三节多相补偿阻抗元件（!#!）第四节输电线路故障测距（!%）第三章输电线路的自动重合闸（!(）第一节自动重合闸概述（!(）第二节三相自动重合闸（!($）第三节单相自动重合闸（$)$）第四节综合自动重合闸（$*）第四章输电线纵联保护（$)）第一节输电线纵联差动保护（$)）第二节输电线
6、的高频保护（$(）第三节输电线光纤纵联差动保护（$!(）第五章电网的电流、阻抗及方向保护（$#)）第一节单侧电源辐射网络相间短路的电流保护（$#)）第二节单侧电源辐射网络相间短路的距离保护（$%)）第三节双侧电源网络相间短路保护（$(*）第四节中性点直接接地电网中接地短路保护（&)）第五节中性点非直接接地电网单相接地保护（&*）第五篇电力系统继电保护实用技术第一章变压器的继电保护技术（&）第一节变压器的纵联差动保护（&）第二节变压器的电流和电压保护（&）第三节变压器的接地保护（&$）第四节变压器的瓦斯保护（&%）第五节变压器电流速断保护（&!*）第六节变压器微机保护（&!）第二章发电机的继电保
7、护技术（&!%）目录第一节发电机的相间短路保护和匝间短路保护（!#）第二节发电机的定子单相接地保护（!$%）第三节发电机的负序过电流和转子接地保护（!$）第四节发电机的失磁保护（!%&）第五节发电机逆功率保护及其他保护（!#）第三章母线断电保护与继路器失灵保护技术（!#!）第一节母线的继电保护技术（!#!）第二节发电厂厂用母线保护（!(%）第三节断路器失灵保护技术（%)&）第四章电动机的继电保护技术（%&）第一节厂用电动机的保护技术继电保护技术（%&）第二节同步电动机保护（%&#）第三节异步电动机微机保护（%&(）第五章短线路和超高压及长线路的保护技术（%）第一节短线路保护一副线继电器系统（%
8、）第二节超高压及长线路保护（%#）第六章载波器继电保护与故障录波器（%*）第一节载波继电保护系统（%*）第二节故障录波器（%）第七章电网区域稳定控制装置（%$）第一节稳定控制装置原理与主要技术（%$）第二节稳定控制装置系统的主要技术（%$%）第三节稳定控制装置硬件说明（%!&）第四节稳定控制装置软件说明（%#）第六篇电力系统继电保护典型事 故 分 析 与 防 范第一章线路保护典型事故分析与防范（%($）第一节+变电站),-线路距离保护装置故障（%($）第二节),-线路故障两侧距离保护拒动（%(%）第三节.变电站$),-线路过电压保护误动作（#)）目录第四节某发电厂!#$线路重合闸故障（%&）第
9、五节()*型微机保护单相重合闸拒动（%*+）第六节,变电站线路微机重合闸误充电（%*-）第二章二次回路保护典型事故分析与防范（%!-）第一节.热电厂*#$出线控制回路接地时误动跳闸（%!-）第二节发电厂*+断路器误动跳闸（%!/）第三节电流互感器二次开路造成的事故（%+-）第四节单相接地短路过电压保护误动作跳闸事故（%+&）第五节!#$失压误跳-#$主变压器（%+%）第六节继电保护人员误碰二次回路，导致保护误动（%0*）第七节寻找直流接地造成-#$线路跳闸（%0*）第八节电流回路两点接地引起的事故（%0+）第九节1 发电厂风机电动机保护误动作（%00）第十节二次回路接线错误造成保护拒动（%0%
10、）第十一节电流互感器二次接线错误引起误动（%0/）第十二节压力降低闭锁跳闸回路继电器失效（%-）第十三节变压器充电引起的母差误动事故（%-*）第十四节电压互感器接线错误，线路保护误动作跳闸（%-0）第十五节拉合直流熔断器造成的继电保护事故（%-）第十六节电压互感器三次绕组引出线短路造成的事故（%-&）第三章变压器保护典型事故分析与防范（%-/）第一节变压器差动保护误动（%-/）第二节2 变电站微机保护故障的分析及处理（%&）第三节变压器低阻抗保护误动（%3）第四节发电厂!号高压厂用变压器差动保护误动作（%3!）第五节变压器过励磁保护误动（%!）第六节发电厂&号炉变压器瓦斯保护误动作（%3）第七
11、节变压器低压过流保护拒动（%）第八节保护配置不合理、定值计算考虑不周，造成保护误动（%/）第九节-#$变压器高压单相接地短路，引起母线差动和线路保护误动（%/）第四章发电机保护典型事故分析与防范（%/%）第一节发电机失磁保护元件误动（%/%）第二节4 热电厂 5$断线引起的发电机振荡事故（/）-目录第三节!发电厂 号机组定子接地保护误动作（#$%）第四节发电机匝间保护误动（#$&）第五节 热电厂(号发电机组振荡等问题的分析及处理（#$）第六节)发电厂(号(号发电机失磁的原因分析（#*）第七节+发电厂,号机磁场断路器误动跳闸（#-）第五章母线交断路器保护典型事故分析与防范（#*,）第一节.热电厂
12、(/01 母线保护误动作（#*,）第二节2 发电厂*$01 母线保护误动作（#($）第三节断路器失灵保护误接线（#,(）第四节3 发电厂*$01 母线保护接线错误（#,）第五节4 热电厂*$断路器误动跳闸的原因分析（#,&）第六章综合性事故分析与防范（#/,）第一节距离保护失压误动造成电网连锁跳闸（#/,）第二节*/56 机组失磁造成电网电压崩溃（#/）第三节高频闭锁式纵联保护误动作跳闸（#/-）第四节京津唐电网“/7*&”事故（#/&）第五节广东电网#7*$事故（#%/）第六节/$01 线路区外故障保护误动跳闸事故（#-$）第七节母线故障延时跳闸的稳定事故（#-,）第八节/$01 变电站出线
13、相继跨线短路事故（#-/）第七篇电力系统继电保护及安全自 动 装 置 技 术 标 准微机变压器保护装置通用技术条件（#&/）继电保护微机型试验装置技术条件（$）微机线路保护装置通用技术条件（$*$）继电保护专用电力线载波收发信机技术条件（$(）静态电流相位比较式纵联保护装置技术条件（继电部分）（$,%）静态方向比较式纵联保护装置技术条件（$/#）静态零序电流方向保护装置技术条件（$%）%目录火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定（!#$）%&()&电力系统故障动态记录装置检测要求（!*）第八篇电力系统继电保护检验标准+,-!型继电保护装置检验企业标准（!%)）+./!0 型线路保护装置检验标准
14、（!$）+./!型线路保护装置检验标准（!1#）+.2!型线路保护装置检验标准（!3!）+4,%型失灵保护公用保护装置检验标准（!#5）678!（+)）型母线保护装置检验标准（!5#）9/:*$!0 型微机保护装置检验标准（!%#）:;7!型$!型短引线保护装置检验标准（!%1#）:97!%!4 型母线保护装置检验标准（!%)$）4/)型收发信机调试检验标准（!%3!）?+)型保护装置检验标准（!%#）第九篇电力系统继电保护规程、规范大型发电机变压器继电保护整定计算导则（!%5!）9/:*系列超高压线路成套快速保护装置检验规程（!$5!）电力系统继电保护及安全自动装置运行评价规程（!1*）微机
15、断电保护装置运行管理规程（!1$1）$(!.电网继电保护装置运行整定规程（!115）%().电网继电保护装置运行整定规程（!1*)）断电保护和安全自动装置技术规程（!)$#）#A?)!变压器保护检验规程（!)5%）BC6!BC !04BC !型微机保护检验规程（!35）#目录第十篇电力系统继电保护及电力设 施 安 全 法 律 法 规国家电网公司关于印发 防止电气误操作装置管理规定 的通知（!#）关于印发 防止电力生产重大事故的二十五项重点要求 的通知（!$#）电力设施保护条例及实施细则（!$%）电力设施保护条例（!$%&）电力设施保护条例实施细则（!$#%）电力系统继电保护及安全自动装置反事故
16、措施管理规定（试行）（!$#$）电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点（!$!）电力系统继电保护技术监督规定（试行）（!$&）(目录!第一篇电力系统现代继电保护概论!第一篇电力系统现代继电保护概论第一章电力系统继电保护概述第一节电力系统继电保护的概念与作用一、继电保护的基本概念与作用电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源，电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。电力系统由各种电气元件组成。这里电气元件是一个常用术语，它泛指电力系统中的各种在电气上可独立看待的电气设备、线路、器具等。由于自然环境、制造质量、运行维护水平等诸方面的原因，电力系统的各
17、种元件在运行中不可能一直保持正常状态。因此，需要有专门的技术为电力系统建立一个安全保障体系，其中最重要的专门技术之一就是继电保护技术。电力系统继电保护的基本作用是，在全系统范围内，按指定分区实时地检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警等措施，以求最大限度地维持系统的稳定、保持供电的连续性、保障人身的安全、防止或减轻设备的损坏。二、电力系统的故障状态和不正常运行状态电力系统在运行中，所有元件均可能出现各种故障状态和不正常运行状态，这时若处理不当，将引起电力系统的事故。!故障状态电气元件发生短路、断线时的状态均为故障状态。最常见且最危险的故障状态是各种类型的短路。在发生短路时可
18、能会产生下列严重后果：!强大的短路电流流过故障点，引燃电弧，使故障设备损坏甚至烧毁；短路电流通过非故障元件时，引起元件的发热和电动力的作用，会使它们损坏或缩短使用寿命；#造成电力系统中部分地区的电能质量严重恶化（如电压值大幅度下降等），破坏#第一章电力系统继电保护概述电力用户的正常生产，影响产品质量；!破坏电力系统并列运行的稳定性，引发系统振荡，甚至使整个系统瓦解。!不正常运行状态电气元件超出正常允许的工作范围，但没有发生故障的运行状态，属于不正常运行状态。例如，因负荷超过供电设备的额定值而引起的电流升高（一般又称为过负荷）的状态，就是一种常见的不正常运行状态；又如，因短路故障引起邻近健全设备
19、处于电流严重升高的状态，对于健全设备而言，也是一种不正常运行状态。上述两种情况的电流均超过额定值，会使电气元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，并有可能发展成故障。此外，系统中出现因功率缺额而引起的频率降低，因发电机突然甩负荷而产生的过电压，以及电力系统发生振荡等，都属于不正常运行状态。#电力系统的事故及事故的防治对策发生故障和不正常运行状态时，若处理不当，则将引起电力系统的事故。事故，是指电力系统整体或部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏等严重后果的事件。电力系统事故的发生，除了自然条件的因素（如遭受
20、雷击等）以外，一般都是设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当引起的。因此，首先应在上述各环节严把质量关，建立完善的管理和培训机制，严格执行各项规章制度，加强对设备的维护和检修，这样就有可能大大减少事故发生的几率，力争把事故消灭在发生之前。尽管如此，由于自然的、设备的和人为的原因，诱发事故的各种电力系统故障和不正常运行状态是不可能完全避免的。电力系统各设备之间是电和磁的联系，故障一旦发生，故障量将以近似光速的速度影响其他非故障设备，甚至引起新的故障。为了防止电力系统事故的扩大，保证非故障部分仍能可靠地供电，以及维持电力系统运行的稳定性，要求电力系统能在几十毫秒内准确迅速地
21、识别并切除故障。这是无法由运行人员做到的，必须借助于继电保护装置。同时，电力系统的运行状态也应受到不间断的实时监视，一旦发生不正常运行状态，能及时告警（通知运行人员采取措施）或启动自动控制装置（恢复正常运行），这些也必须借助于继电保护装置。三、继电保护技术与继电保护装置继电保护技术是一个完整的体系，它主要由电力系统故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护运行与维护等技术构成，而完成继电保护功能的核心是继电保护装置。继电保护装置，是指装设于整个电力系统的各个元件上，能在指定区域快速准确地对电气元件发生的各种故障或不正常运行状态作出反应，并按规定时限内动作，使断路$第一篇电力系统现
22、代继电保护概论器跳闸或发出信号的一种反事故自动装置。继电保护装置又称为保护继电器。继电保护装置的基本任务是：!自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，并最大限度地保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；能对电气元件的不正常运行状态作出反应，并根据运行维护规范和设备承受能力动作，发出告警信号，或减负荷，或延时跳闸；#条件许可时，可采取预定措施，尽快地恢复供电和设备运行。由于最初的继电保护装置是由机电式继电器为主构成的，故称为继电保护装置。尽管现代继电保护装置已发展成为由电子元件或微型计算机为主构成的，但仍沿用此名称。目前常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统
23、。继电保护装置一词则指各种具体的装置。综上所述，继电保护是一种电力系统安全保障技术，继电保护装置是一种电力系统的反事故自动装置。平时，即在电力系统正常运行时，继电保护装置并不产生操作行为，而只是严密实时地监视电力系统及其元件的运行状态；一旦发生故障或不正常运行状态，继电保护装置就将迅速动作，实现故障隔离和告警，保障电力系统安全。因此，继电保护装置又被形象化地称为“静静的哨兵”。总之，继电保护技术是电力系统必不可少的组成部分，对保障系统安全运行，保证电能质量，防止故障扩大和事故发生，都有极其重要的作用。第二节继电保护的目的、任务及特点一、继电保护的目的电力系统由发电机、变压器、母线、输配电线路及
24、用电设备组成。各电气元件及系统整体一般处于正常运行状态，但也可能出现故障或异常运行状态，如短路、断线、过负荷等状态。短路总是伴随着很大的短路电流，同时系统电压大大降低。短路点的电弧及短路电流的热效应和机械效应会直接损坏电气设备，电压下降会破坏电能用户的正常工作，影响产品质量。短路更严重的后果是因电压下降可能导致电力系统与发电厂之间并列运行的稳定性遭受破坏，引起系统振荡，直接使整个系统瓦解。所以各种形式的短路是故障中最常见，危害最大的。所谓异常运行状态是指系统的正常工作受到干扰，使运行参数偏离正常值。例如，!第一章电力系统继电保护概述长时间的过负荷会使电气元件的载流部分和绝缘材料的温度过高，从而
25、加速设备的绝缘老化，或损坏设备。故障和异常运行情况若不及时处理或处理不当，就可能在电力系统中引起事故，造成人员伤亡和设备损坏，使用户停电、电能质量下降到不能容许的程度。为防止事故发生，电力系统继电保护就是装设在每一个电气设备上，用来反映它们发生的故障和异常运行情况，从而动作于断路器跳闸或发出信号的一种有效的反事故的自动装置。二、继电保护的任务（一）继电保护的主要任务是自动地、有选择性地、快速地将故障元件从电力系统切除，使故障元件免于继续遭受损害。（二）当被保护元件出现异常运行状态时，保护装置一般经一定延时动作于发出信号，根据人身和设备安全的要求，必要时动作于跳闸。为了保证电力系统安全可靠地不间
26、断运行，除了继电保护装置外，还应该设置如自动重合闸、备用电源自动投入、自动切负荷、同步电机的自动调节励磁及其他一些专门的安全自动装置，它们是着重于事故后和系统不正常运行情况的紧急处理，保证对重要负荷连续供电及恢复电力系统正常运行。要指出的是，随着电力系统的扩大，对安全运行的要求在提高，仅靠继电保护器来保障安全用电是不够的，为此，还应设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施安全监控系统，该系统能代替人工进行包括正常运行在内的各种运行状态实时控制，确保电力系统的安全运行。三、继电保护的特点电力系统各电气元件之间通常用断路器!互相连接，每台断路器都装有相应的继电保护装置，可以向断路器发出跳闸脉冲。
27、实践表明，继电保护装置或断路器有拒绝动作的可能性，因而需要考虑后备保护。实际上，每一电气元件一般都有两种保护装置：主保护和后备保护，必要时还另外增设辅助保护。主保护：反应被保护元件自身的故障并以尽可能短的延时，有选择性地切除故障的保护称为主保护。后备保护：当主保护拒动时起作用，从而动作于相应断路器以切除故障元件。后备保护分近后备和远后备两种：主保护拒动时，由本元件的另一套保护实现后备；或当本元件断路器拒动时，由本站装设断路器失灵保护动作，切除连接在该段母线上的其他有电源元件的断路器，谓之近后备，如图#$#$#（%）所示。当主保护或其断路器拒动&第一篇电力系统现代继电保护概论图!后备保护的构成方
28、式时，由相邻元件或线路的保护实现后备的，谓之远后备，其保护区如图!（#）所示。辅助保护：为补充主保护和后备保护的不足，而增设的较简单的保护，称为辅助保护。第三节电力系统对继电保护的基本要求动作于跳闸的继电保护，在技术、经济上一般应满足五个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性、可靠性和经济性。现分别讨论如下。一、选择性继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障组件从电力系统中切除，使$第一章电力系统继电保护概述停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。在图!#所示的网络接线中，当!点短路时，应由距短路点最近的保护!和#动作跳闸，将故障线路切除，变电所 则仍可由另一条无故障的
29、线路继续供电。而当!$点短路时，保护%动作跳闸，切除线路#$，此时只有变电所$停电。由此可见，继电保护有选择性的动作可将停电范围限制到最小，甚至可以做到不中断向用户供电。图!#单侧电源网络中有选择性动作的说明二、速动性快速地切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在低电压情况下的工作时间，减小故障组件的损坏程度。因此，在发生故障时，力求保护装置能迅速动作切除故障。在一些情况下，电力系统允许保护装置在切除故障时带有一定的延时。因此，对继电保护速动性的具体要求，应根据电力系统的接线以及被保护组件的具体情况来确定。下面列举一些必须快速切除的故障：!&根据维持系统稳定性的要求，必须快速切除高
30、压输电线路上发生的故障；#&导致发电厂或重要用户的母线电压低于允许值（一般为额定电压的()）的故障；$&大容量的发电机、变压器及电动机内部所发生的故障；*&!+!(!%线路导线截面过小，为避免过热不允许延时切除的故障等；,&可能危及人身安全，对通讯系统或铁道号志系统有强烈干扰的故障等。故障切除的总时间等于保护装置和断路器动作时间之和。一般的快速保护的动作时间为(&(%+(&!#&，最快的可达(&(!+(&(*&，一般的断路器的动作时间为(&(%+(&!,&，最快的可达(&(#+(&(%&。三、灵敏性继电保护的灵敏性，是指对于保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置
31、应该是，在事先规定的保护范围内部发生故障时，不论短路点的位置在何处，短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都应敏锐感觉，正确反应。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，它主要决定于被保护组件和电力系-第一篇电力系统现代继电保护概论统的参数和运行方式。四、可靠性保护装置的可靠性是指在所规定的保护范围内，发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作；而在该保护不该动作的情况下，则不应误动作。因此可靠性包括两方面的内容：可靠不拒动和可靠不误动。一般说来，保护装置的组成组件的质量越高，接线越简单，保护装置的工作就越可靠。同时，精细的制造工艺，正确的调整试验，良好的运行维护以及丰富的运行经验，对于提
32、高保护的可靠性也具有重要的作用。为了保证继电保护的可靠性，必须考虑继电保护或断路器拒绝动作的可能性，因此，除主保护（满足系统稳定性要求的时限内切除保护区内故障）外，还需要考虑后备保护和辅助保护（补充主保护、后备保护不足）的问题。如图!#所示，当!$点短路时，距短路点最近的保护%本应动作切除故障，但由于某种原因，该处的继电保护或断路器拒绝动作，故障便不能消除。此时，如其前面一条线路（靠近电源侧）的保护&能动作，故障也可消除。能起保护&这种作用的保护称为相邻组件的后备保护。同理，保护!和$又应该作为保护&和 的后备保护。按以上方式构成的后备保护是在远处实现的，因此又称为远后备保护。在复杂的高压电网
33、中，当实现远后备保护在技术上有困难时，也可以采用近后备保护的方式，即当本组件的主保护拒绝动作时，由本组件的另一套保护作为后备保护；当断路器拒绝动作时，由同一发电厂或变电所内的有关断路器动作，实现后备保护。为此，在每一组件上应装设单独的主保护和后备保护，并装设必要的断路器失灵保护。由于这种后备作用是在主保护安装处实现的，因此称它为近后备保护。应当指出，远后备保护的性能是比较完善的，它对于由相邻组件的保护装置、断路器、二次回路和直流电源所引起的拒绝动作，均能起到后备保护作用。同时，它的实现简单、经济，因此，应优先采用，只当远后备保护不能满足要求时，才考虑采用近后备保护的方式。五、经济性选择继电保护
34、方式除应满足上述的要求外，还应该考虑经济条件。首先应从国民经济的整体利益出发，按被保护组件在电力系统中的作用和地位来确定保护方式，而不能只从保护装置本身的投资来考虑。这是因为保护不完善或不可靠给国民经济所造成的损失，一般都远远超过即使是最复杂的保护装置的投资。但要注意，对较为次要的数量很多的电气组件（如小容量电动机等），不应该装设过于复杂和昂贵的保护装置。(第一章电力系统继电保护概述以上五个基本要求是分析研究继电保护性能的基础，也是贯穿全课程的一个基本线索。在它们之间，既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。继电保护的科学研究、设计、制造和运行的绝大部分工作也是围绕着如何处理好这五个基本要
35、求之间的辩证统一关系而进行的，在学习这门课程时应注意学习和运用这样的思想和分析方法。第四节继电保护的发展简史电力系统继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的。首先是与电力系统对运行可靠性要求的不断提高密切相关的。熔断器就是最初出现的简单过电流保护。这种保护时至今日仍被广泛应用于低压线路和用电设备。熔断器的特点是融保护装置与切断电流的装置于一体，因而最为简单。由于电力系统的发展，用电设备的功率、发电机的容量不断增大发电厂、变电所和供电网的接线不断复杂化，电力系统中正常工作电流和短路电流都不断增大，单纯采用熔断器保护就难以实现选择性和快速性要求。于是出现了作用于专门的断流装置，!世纪#年代出现了装
36、于断路器上并直接作用于断路器的一次式的电磁型过电流继电器。$#世纪初随着电力系统的发展，继电器开始广泛应用于电力系统的保护，这个时期可认为是继电保护技术发展的开端。!#!年出现了感应型过电流继电器。!#%年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理。!#年方向性电流保护开始得到应用，在此时期也出现了将电压与电流相比较的保护原理，并导致了$#世纪$#年代初距离保护装置的出现。随着电力系统载波通信的发展，在!$&年前后，出现了利用高压输电线路上高频载波电流传送和比较输电线路两端功率方向或电流相位的高频保护装置。在$#世纪#年代，微波中继通信开始应用于电力系统，从而出现了利用微波传送和比较输电线
37、路两端故障电气量的微波保护。早在$#世纪#年代就出现了利用故障点产生的行波实现快速继电保护的设想，经过$#余年的研究，终于诞生了行波保护装置。显然，随着光纤通信在电力系统中的大量采用，利用光纤通道的继电保护也必将得到广泛的应用。与此同时，构成继电保护装置的元件、材料，保护装置的结构型式和制造工艺也发生了巨大的变革。$#世纪#年代以前的继电保护装置都是由电磁型、感应型或电动型继电器组成的。这些继电器都具有机械转动部件，统称为机电式继电器。由这些继电器组成的继电保护装置称为机电式保护装置。机电式继电器所采用的元件、材料、结构型式和制造工艺在近(#余年来，经历重大的改进，积累了丰富的运行经验，工作比
38、较可靠，因而目前电力系统中仍应用这种保护装置。但这种保护装置体积大，消耗功率大，动作速度慢，机械转动部分和触点容易磨损或粘连，调试维护比较复杂，不能满足超高#!第一篇电力系统现代继电保护概论压、大容量电力系统的要求。!世纪#年代，由于半导体晶体管的发展，开始出现了晶体管式继电保护装置。这种保护装置体积小，功率消耗小，动作速度快，无机械转动部分，称为电子式静态保护装置。晶体管保护装置易受电力系统中或外界的电磁干扰的影响而误动或损坏，当时其工作可靠性低手机电式保护装置。但经过长期的研究和实践，抗干扰问题从理论上和实践上都得到了满意的解决，使晶体管继电保护装置的正确动作率达到了和机电式保护装置同样的
39、水平。!世纪$年代是晶体管继电保护装置在我国大量采用的时期，满足了当时电力系统向超高压、大容量方向发展的需要。由于集成电路技术的发展，可以将数十个或更多的晶体管集成在一个半导体芯片上，从而出现了体积更小、工作更加可靠的集成运算放大器和集成电路元件。这促使静态继电保护装置向集成电路化方向发展。!世纪%年代后期，标志着静态继电保护从第一代（晶体管式）向第二代（集成电路式）的过渡。目前，集成电路静态继电保护装置已成为静态继电保护装置的主要形式。在!世纪&年代末，就提出用小型计算机实现继电保护的设想。因为当时小型计算机价格昂贵，难以在实用上采用。但由此开始了对继电保护计算机算法的大量研究，为后来微型计
40、算机式继电保护的发展奠定了理论基础。随着微处理器技术的迅速发展及其价格急剧下降，在!世纪$年代后半期，出现了比较完善的微型计算机保护样机，并投入到电力系统中试运行。!世纪%年代微型计算机保护在硬件结构和软件技术方面已趋成熟，并已在一些国家推广应用，这就是第三代的静态继电保护装置。微型计算机保护具有巨大的计算、分析和逻辑判断能力，有存储记忆功能，因而可用以实现任何性能完善且复杂的保护原理。微型计算机保护可连续不断地对本身的工作情况进行自检，其工作可靠性很高。此外，微型计算机保护可用同一个硬件实现不同的保护原理，这使保护装置的制造大为简化，也容易实行保护装置的标准化。微型计算机保护除了保护功能外，
41、还有故障录波、故障测距、事故顺序纪录和调度计算机交换信息等辅助功能，这对简化保护的调试、事故分析和事故后的处理等都有重大意义。由于微型计算机保护装置的巨大优越性和潜力，因而受到运行人员的欢迎，进入!世纪 年代以来，在我国得到大量应用，将成为继电保护装置的主要型式。可以说微型计算机已经成为电力系统保护、控制、运行调度及事故处理的统一计算机系统的组成部分。(第一章电力系统继电保护概述第二章电力系统继电保护装置的基本原理与分类第一节继电保护的基本原理继电保护装置要起到反事故的自动装置的作用，必须正确区分“正常”与“不正常”运行状态，被保护元件的“外部故障”与“内部故障”，以实现继电保护的功能。对此，
42、通过检测各种状态下被保护元件所反应的各种物理量的变化，并予以鉴别，依据反应的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护。一、反应单端电气量的保护电力系统发生故障时，通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压间相位角改变等现象。因此，在被保护元件的一端装设的各种变换器可以检测发生故障时这些基本参数，再由保护的逻辑单元进行比较，鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别，就可以构成各种不同原理的继电保护装置。图!#!过电流保护的时限特性（一）电流电压保护#$保护的作用#!第一篇电力系统现代继电保护概论利用电流的变化特点可构成电流保护，适当选择这类保护装置的动作电流和动作时限，便可保证其选择
43、性。电流保护如果是瞬时动作的，称为电流速断保护。如果要求不仅能保护本线路上的故障，而且能作相邻线路的后备保护并保证选择性，则保护必须带有一定的动作时限，称为过电流保护。例如过电流保护中的电流继电器的动作电流可选择得大于线路的最大负荷电流，而小于线路中可能流过的最小短路电流，故只有在发生短路时，保护才动作。为保证动作的选择性，各保护的动作时限应按照距电源端由远及近依次增加的原则来选择。如图!#!所示，!点短路时，保护!和保护#虽然因测到短路电流而同时起动，但因为保护!的动作时限短，故一般是断路器!#跳闸切除故障。随着短路电流的消失，已经起动的保护#来不及动作即自动复归，只有保护!或其$#拒绝动作
44、时，保护#才会使#跳闸。#$保护原理接线将电流速断保护和过电流保护组合起来可形成输电线路的主保护和后备保护。具体原理接线可用原理图和展开图两种形式来表示。原理图包括保护装置的所有元件，如图!#%所示，每个继电器的线圈和接点都画在一个图形内，所有元件都有符号标注，%&表示电流继电器，%&(表示中间继电器，%)表示时间继电器，%*表示信号继电器，(+为连接片。在展开图中是把交流回路和直流回路分开表示的，如图!#（,）和（-）所示。其特点是每个继电器的线圈和触点根据实际动作情况分开画在不同的图里，但仍然用同一个符号来标注，在展开图中，继电器线圈和触点的连接尽量按照故障后动作的顺序自左而右，自上而下的
45、依次排列。图中电流速断和限时电流速断采用两相星形接线；而过电流保护则采用两相三接线，两个电流互感器三个电流继电器线圈相连，以提高./!接线变压器后面两相短路时的灵敏度，每段保护均有信号及连接片(+。0$保护的动作原理以电流速断保护为例，正常运行时各继电器的状态如图!#所示，当线路发生相间短路时，短路电流超过电流速断保护动作电流，!%&（#%&）常开接点闭合，起动中间继电器 0%&(，中间继电器 0%&(常开接点闭合为正电源接入 1%*线圈，并通过断路器的常开辅助接点 23!接到跳闸线圈.4 构成通路，断路器跳闸后切除故障线路。这种跳闸的行为是由电流速断保护完成的，虽然限时电流速断和过流保护都会
46、因检测到过电流而起动，但由于动作时限的延时保证了有选择性的不跳闸。1$电流电压连锁速断保护当系统运行方式变化较大时，线路电流保护可能在灵敏度方面不满足要求，但考虑到在线路上发生短路故障时，母线电压的变化一般比流过的短路电流的变化大，因此可0!第一章电力系统继电保护概述图!#三段式电流保护的接线图采用躲过线路末端短路时，保护安装处母线上的残余电压整定的电压速断保护，在灵敏度方面性能更好。但同一母线引出的其他线路上发生短路，以及电压互感器二次侧熔断$!第一篇电力系统现代继电保护概论时会引起误动作，为此采用电流电压连锁速断保护，这种保护既反映电流的增大，也同时反映电压的降低，其保护的选择性及灵敏性依
47、靠于正常运行方式下，电压元件和电流元件相互配合整定来实现。保护的原理接线如图!#$所示。图!#$电流电压连锁速断保护原理接线图（二）方向性电流保护上述进述的三段式电流保护是以单侧电源网络为基础的，若应用在双侧电源网络就会出现选择性错误，例如：对于下述网络（如图!#%所示）。图!#%两侧电源供电网络当在!点短路时，按照选择性的要求，应由距故障点最近的保护$和保护#动作切除故障。然而由电源#供给的短路电流$%&!将通过保护%，如果保护%采用电流速断且$%&!大于保护%的整定电流，则保护%的电流速断就要误动，如果保护%采用过电流保护且其动作时限%&$，则保护%的过电流保护也将误动作。同理，!#点短路
48、时，由(电源供给的$%&#将流过保护$，也可能使它的电流保护各段先于保护%的相应段动作，出现非选择性动作。通过分析误动作的原因可知，误动作的保护都是在自己所保护的线路反方向发生故障时，由对侧电源供给的短路电流所引起。为此，增设方向元件()，该元件只当短路功率方向由母线流向线路时动作，而当短路功率方向由线路流向母线时不动作，从而形*!第一章电力系统继电保护概述成方向电流保护，其接线原理如图!#$所示。图!#$方向过电流保护的单相原理图（三）零序保护!%线路零序电流保护在大接地电流系统中的零序电流保护，是利用中性点直接接地电网中发生接地故障时出现零序电流的特点而构成。在!&(以上的单电源辐射形网络
49、，常常采用无方向的三段式零序电流保护作为接地故障的主保护及后备保护。通常三段式零序电流保护从构成上看与三段式相间电流保护相类似，其主要区别在于零序电流保护的测量元件（电流继电器）接入的电流量性质是零序电流，零序电流保护原理接线如图!#)所示。图!#)零序电流保护原理接线图#%变压器零序电流保护在全绝缘变压器上，除了装设零序电流保护作为变压器中性点直接接地运行的保护外，还增设了零序电压保护作为变压器中性点不接地运行的保护。若有几台变压器在高压母线上并列运行，当发生接地故障后，中性点接地运行变压器的零序电流保护首先使母线断路器!跳开，缩小故障影响范围。然后，在故障部分)!第一篇电力系统现代继电保护
50、概论的母线上，中性点接地运行的变压器，由零序电流保护切除。中性点不接地运行变压器，由于零序电压升高引起零序电压保护动作，使变压器各侧断路器断开，其保护原理框图如图!#$，图!#%所示。在分级绝缘变压器中若无放电间隙，其中性点绝缘的耐压强度较低，为了防止中性点绝缘在工频过电压作用下损坏，当发生接地故障时，应先切除中性点不接地运行的变压器，然后切除中性点接地运行的变压器，其零序保护原理框图如图!#&所示。图!#$全绝缘变压器零序保护原理框图图!#%中性点直接接地变压器的零序电流保护原理框图零序电流保护!段的动作值和动作时限!与相应线路零序 段或零序段相配合，动作于母线断路器#$跳闸，以缩小故障影响