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1、继电保护原理ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望北华大学电气信息学院继电保护原理继电保护原理课程介绍一、本课程在本专业中的地位及教学目标一、本课程在本专业中的地位及教学目标二、本课程的教学内容二、本课程的教学内容三、学习本课程的基本要求三、学习本课程的基本要求一、本课程在本专业中的地位及教学目标 n本课程是本专业的一门主要专业课，必修课，考试课。通过本课程的学习，能够使学生掌握发电厂、变电站继电保护装置工作原理、配置原则，常用继电器的试验方法
2、；n培养学生继电保护装置整定计算和识读继电保护装置原理图、展开图的技能，为毕业后从事发电厂、变电站和电力系统继电保护的设计研发、运行、安装、调试检修等工作打下基础。二、本课程的教学内容二、本课程的教学内容1 1、理论部分、理论部分1 1）继电保护的基础元件（互感器及变换器、继电器）继电保护的基础元件（互感器及变换器、继电器等）等）2 2）电网的继电保护（电网的相间短路保护、接地保）电网的继电保护（电网的相间短路保护、接地保护、距离保护、差动保护、高频保护）护、距离保护、差动保护、高频保护）3 3）输电线路的自动重合闸）输电线路的自动重合闸4 4）主设备保护（如电力变压器保护、同步发电机的）主设
3、备保护（如电力变压器保护、同步发电机的继电保护、母线保护、电力电容器保护等）继电保护、母线保护、电力电容器保护等）5 5）微机继电保护）微机继电保护2 2、实践部分、实践部分 继电保护装置的实验及调试实习继电保护装置的实验及调试实习三、学习本课程的几点要求三、学习本课程的几点要求 1 1、学会抓重点，领会问题的真谛；、学会抓重点，领会问题的真谛；2 2、提倡课前预习、课堂认真听讲、课后复习、提倡课前预习、课堂认真听讲、课后复习三部曲；三部曲；3 3、扩大自己的视野，以教材为蓝本，钻研学、扩大自己的视野，以教材为蓝本，钻研学习相关参考书籍及期刊杂志；习相关参考书籍及期刊杂志；4 4、成绩评定：考
4、勤、纪律、成绩评定：考勤、纪律+作业作业10%+10%+实验实验3 30%+0%+期考期考6 60%0%。第一章第一章 绪绪 论论本章主要讲授内容本章主要讲授内容第一节第一节 电力系统继电保护的任务和作用电力系统继电保护的任务和作用 第二节第二节 对继电保护的基本要求对继电保护的基本要求第三节第三节 继电保护的构成及分类继电保护的构成及分类第四节第四节 继电保护课程的特点继电保护课程的特点本章基本要求本章基本要求l了解电力系统的故障和不正常运行状态及引了解电力系统的故障和不正常运行状态及引起的后果；起的后果；l掌握继电保护装置的概念、继电保护的任务掌握继电保护装置的概念、继电保护的任务（作用）
5、、原理及组成；（作用）、原理及组成；l熟练掌握对继电保护的基本要求。熟练掌握对继电保护的基本要求。第一节第一节电电力系统继电保护的任务和作用 一一.电力系统的故障和不正常运行状态及引电力系统的故障和不正常运行状态及引起的后果起的后果二二.继电保护装置继电保护装置三三.继电保护装置的基本任务继电保护装置的基本任务一.电力系统的故障和不正常运行状态电力系统的故障和不正常运行状态及引起的后果及引起的后果电电力力系系统统的的故故障障：三三相相短短路路K(3)、两两相相短短路路K(2)、单单相相短短路路接接地地K(1)、两两相相短短路路接接地地K(1,1)、断断线线、变变压压器器绕绕组组匝匝间间短短路、
6、复合故障等。路、复合故障等。不不正正常常运运行行状状态态：小小接接地地电电流流系系统统的的单单相相接接地地、过过负负荷荷、变变压压器器过过热热、系系统统振振荡荡、电压升高、频率降低等。电压升高、频率降低等。1、变压器短路故障、变压器短路故障2、带负荷拉闸、带负荷拉闸3、单相接地故障、单相接地故障发生故障可能引起的后果发生故障可能引起的后果 1 1、故故障障点点通通过过很很大大的的短短路路电电流流和和所所燃燃起起的的电弧，使故障设备烧坏；电弧，使故障设备烧坏；2 2、系系统统中中设设备备，在在通通过过短短路路电电流流时时所所产产生生的热和电动力使设备缩短使用寿命；的热和电动力使设备缩短使用寿命；
7、3 3、因因电电压压降降低低，破破坏坏用用户户工工作作的的稳稳定定性性或或影影响响产产品品质质量量；破破坏坏系系统统并并列列运运行行的的稳稳定定性，产生振荡，甚至使整个系统瓦解。性，产生振荡，甚至使整个系统瓦解。事故事故事故事故指系统的全部或部分的正常运行遭到破指系统的全部或部分的正常运行遭到破坏，以致造成对用户的停止送电、少送电、坏，以致造成对用户的停止送电、少送电、电能质量变坏到不能容许的程度，甚至毁电能质量变坏到不能容许的程度，甚至毁坏设备等等。坏设备等等。二、继电保护装置二、继电保护装置 继继电电保保护护装装置置指指反反应应电电力力系系统统中中电电气气元元件件发发生生故故障障或或不不正
8、正常常运运行行状状态态，并并动动作作于于断断路路器器跳跳闸闸或发出信号的一种自动装置。或发出信号的一种自动装置。继继电电保保护护装装置置最最初初是是以以机机电电式式继继电电器器为为主主构构成成的的，现现代代继继电电保保护护装装置置则则已已发发展展成成以以电电子子元元件件或或微微机机、可可编编程程序序控控制制器器为为主主构构成成。“继继电电保保护护”一一词词泛泛指指继继电电保保护护技技术术或或由由各各种种继继电电保保护护装置组成的机电保护系统装置组成的机电保护系统三、继电保护装置的基本任务（1）发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，
9、使非故障部分继续运行。从电力系统中切除，使非故障部分继续运行。（2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件而动作于信号，以便值班员及时处理，或由护的条件而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。或发展成为事故的电气设备予以切除。（3）继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化）继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，
10、尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。可靠性。第二节第二节 对继电保护的基本要求对继电保护的基本要求四性：四性：1 1、选择性；、选择性；2 2、速动性；、速动性；3 3、灵敏性；、灵敏性；4 4、可靠性、可靠性对四性的评价：对四性的评价：以以上上四四条条基基本本要要求求，选选择择性性是是关关键键，灵灵敏敏性性必必须须足足够够高高，速速动动性性达达到到要要求求即即可可，最重要的是必须满足可靠性的要求。最重要的是必须满足可靠性的要求。选择性选择性：保护装置动作时仅将故障对象从电力系保护装置动作时仅将故障对象从电力系统中切除，使停电范围限制在最小
11、的范围内。统中切除，使停电范围限制在最小的范围内。当当 K3点发生短路故障时，应由故障线路点发生短路故障时，应由故障线路WL1上的保护上的保护P7和和P5动作，将故障线路动作，将故障线路WL1切除，这时变电所切除，这时变电所B则仍可由非故障线路则仍可由非故障线路WL2继续供电。当继续供电。当K4点发生短路故点发生短路故障时，应由线路的保护障时，应由线路的保护P4动作，使断路器动作，使断路器4QF跳闸，将故障线路跳闸，将故障线路WL4切除，这时切除，这时只有只有WL4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，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
12、以做到不中断对用户的供电。甚至可以做到不中断对用户的供电。图图1-1 单侧电源网络中有选择性动作单侧电源网络中有选择性动作 主保护和后备保护主保护和后备保护1）主保护：是指装设在本元件断路器处并瞬时动作的保护。我们一般都希望故障能够被主保护动作切除。据我国某系统统计最近十年中220KV线路的主保护动作次数占全部保护动作次数的83.7%，154KV线路主保护动作次数占76.3%。2）后备保护：后备保护可分为近后备和远后备两种。近后备：装设在本元件断路器处，动作时限比主保护长。当本元件主保护拒动时，才由近后备保护动作来切除故障。远后备：装设在相邻上一元件断路器处，动作时限比近后备保护时限还要长。当
13、本元件的保护或开关拒动时，利用相邻元件的远后备保护切除故障。3）辅助保护：起辅助作用的保护。如为消附除方向继电器的电压死区或为加速切除靠近母线附近的线路故障而加装的电流速断保护。考虑后备保护的问题。当考虑后备保护的问题。当K1点发生短路故障时，距短路点最近的保护点发生短路故障时，距短路点最近的保护P1应动应动作切除故障作切除故障WL5，但由于某种原因，该处的保护或断路器拒动，故障便不能，但由于某种原因，该处的保护或断路器拒动，故障便不能消除，此时如其前面一条线路消除，此时如其前面一条线路(靠近电源测靠近电源测)的保护的保护P3动作，故障也可消除。动作，故障也可消除。此时保护此时保护P3所起的作
14、用就称为相邻元件的远后备保护。同理保护所起的作用就称为相邻元件的远后备保护。同理保护P5和和P6又又应该作为保护应该作为保护P3的远后备保护。如的远后备保护。如K1点故障，保护点故障，保护1装置两套保护装置即主装置两套保护装置即主保护和近后备保护，当主保护拒动时，可用近后备保护切除故障线路保护和近后备保护，当主保护拒动时，可用近后备保护切除故障线路WL5。图1-1 单侧电源网络中有选择性动作 二、速动性二、速动性 速动性速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障，就是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设
15、备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。性。故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间，故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间，一般快速保护的动作时间为一般快速保护的动作时间为0.06 s 0.12 s，最快的可达最快的可达 0.02 s 0.04s，一般断路器的跳，一般断路器的跳闸时间为闸时间为 0.06 s 0.15 s，最快的可达，最快的可达0.02s 0.06 s。三、灵敏性三、灵敏性灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生故障灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。保护或不正常运行情况时，保护装
16、置的反应能力。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，灵敏系数装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，灵敏系数越大，则保护的灵敏度就越高，反之就越低。越大，则保护的灵敏度就越高，反之就越低。过量继电器欠量继电器四、可靠性四、可靠性u 可靠性包括安全性和信赖性可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要，是对继电保护最根本的要求。所谓安全性是要求继电保护在不需要它动作时可靠求。所谓安全性是要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动。所谓信赖性是要求继电保护在不动作，即不发生误动。所谓信赖性是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，规定的保护范围内发生了应该动作的故
17、障时可靠动作，即不拒动。即不拒动。u 以上以上四个基本要求四个基本要求是设计、配置和维护继电保护的依据，是设计、配置和维护继电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间是又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间是相互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际工作相互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。第三节第三节 继电保护的工作原理、构成及分类继电保护的工作原理、构成及分类一、继电保护的工作原理一、继电保护的工作原理根据电力系统发生故障或不正常运行状态前后物理根据电力
18、系统发生故障或不正常运行状态前后物理量变化特征为基础构成继电保护装置量变化特征为基础构成继电保护装置发生短路故障后，利用发生短路故障后，利用电流、电压、线路测量阻电流、电压、线路测量阻抗、电压电流间相位、负序和零序分量抗、电压电流间相位、负序和零序分量的出现等的出现等的变化，构成相应的保护。如过电流及电流速断的变化，构成相应的保护。如过电流及电流速断保护、低电压及电压速断保护、功率方向保护、保护、低电压及电压速断保护、功率方向保护、序分量保护、距离保护、差动保护、高频保护等序分量保护、距离保护、差动保护、高频保护等等。等。电力系统故障后工频电气量变化主电力系统故障后工频电气量变化主要特征要特征
19、1 1、电流增大。故障元件上电流增大到大大超过、电流增大。故障元件上电流增大到大大超过额定负荷电流额定负荷电流2 2、电压降低。系统各节点电压均下降，短路点、电压降低。系统各节点电压均下降，短路点电压最低可降至零。电压最低可降至零。3 3、电压与电流之间的相位角发生改变、电压与电流之间的相位角发生改变 。4 4、测量阻抗发生变化。、测量阻抗发生变化。5 5、出现负序和零序分量。、出现负序和零序分量。6 6、电气元件流入和流出的电流关系发生变化。、电气元件流入和流出的电流关系发生变化。元件内部故障，其流入电流不等于流出电流。元件内部故障，其流入电流不等于流出电流。反应非工频电气量的保护反应非工频
20、电气量的保护1、超高压输电线路的行波保护。、超高压输电线路的行波保护。2、电力变压器的气体（瓦斯）保护。、电力变压器的气体（瓦斯）保护。3、电力变压器绕组温度过高的过负荷保护、电力变压器绕组温度过高的过负荷保护对于反应电气元件不正常运行情况的继电保对于反应电气元件不正常运行情况的继电保护，主要根据不正常运行情况时电压和电护，主要根据不正常运行情况时电压和电流变化特征来构成。流变化特征来构成。二、继电保护装置的分类二、继电保护装置的分类及构成及构成 （一）继电保护装置的分类（一）继电保护装置的分类 分为模拟型和数字型分为模拟型和数字型20世纪世纪80年代前应用的常规继电保护装置都属于年代前应用的
21、常规继电保护装置都属于模拟型，模拟型，80年代后发展的继电保护装置属于数年代后发展的继电保护装置属于数字型。模拟型又分为机电型、静态型继电保护装字型。模拟型又分为机电型、静态型继电保护装置。置。1、机电型继电保护装置包括电磁型和感应型。、机电型继电保护装置包括电磁型和感应型。2、静态型继电保护装置是应用晶体管或集成电路、静态型继电保护装置是应用晶体管或集成电路等电子元件构成。等电子元件构成。3、数字继电保护保护装置由微机系统构成、数字继电保护保护装置由微机系统构成 （二）继电保护装置的构成（二）继电保护装置的构成 1、模拟型继电保护装置、模拟型继电保护装置这种保护装置由测量回路、逻辑回路和执行
22、回路三个主要部分组这种保护装置由测量回路、逻辑回路和执行回路三个主要部分组成。成。（1）测量部分：测量被保护对象的有关物理量，与给定量进行比）测量部分：测量被保护对象的有关物理量，与给定量进行比较，给出较，给出“是是”或或“非非”信号。信号。（2）逻辑部分：根据测量输出的大小、性质、输出逻辑状态，使）逻辑部分：根据测量输出的大小、性质、输出逻辑状态，使保护按一定逻辑关系工作，然后确定跳闸或发信号。保护按一定逻辑关系工作，然后确定跳闸或发信号。图1-2 模拟型继电保护装置原理图(3)执行部分:根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所承担的任务。置所承担的任
23、务。工作原理工作原理举例说明举例说明 正常状态：正常状态：一次设备通过的电流为负一次设备通过的电流为负载电流，载电流，KAKA流过的二次电流过的二次电流小于动作值流小于动作值 KAKA不动作不动作其接点不闭合其接点不闭合断路器主、辅触点保护不动作保护不动作。电流继电器时间继电器电流互感器脱扣器中间继电器跳闸线圈过电流保护装置单相原理接线图过电流保护装置单相原理接线图图1-3 线路过电流保护装置单相原理接线图2、数字型微机继电保护数字型微机继电保护 微机继电保护装置由硬件部分和软件部分组成。微机继电保护装置由硬件部分和软件部分组成。微机保护硬件部分原理接线如图微机保护硬件部分原理接线如图1-4所
24、示。所示。图1-4 微机继电保护硬件部分原理框图开关量输入开关量输出（1）微机保护装置的硬件结构）微机保护装置的硬件结构l数据采集系统数据采集系统（模拟量输入系统）包括电压形（模拟量输入系统）包括电压形成、模拟滤波、采样保持、多路转换以及模数成、模拟滤波、采样保持、多路转换以及模数转换等功能。完成将模拟量转换为数字量。转换等功能。完成将模拟量转换为数字量。l微机主系统微机主系统包括微处理器、只读存储器、随机包括微处理器、只读存储器、随机存储器、定时器及并行口等。存储器、定时器及并行口等。l开关量输入输出通道开关量输入输出通道。由若干并行口、光电耦。由若干并行口、光电耦合器件及中间继电器组成。合
25、器件及中间继电器组成。l通讯接口通讯接口。包括通讯接口电路及接口。包括通讯接口电路及接口。l电源电源。供给微处理器、数字电路、模拟转换芯。供给微处理器、数字电路、模拟转换芯片及继电器所需弱电电压。片及继电器所需弱电电压。（2）微机保护的工作原理）微机保护的工作原理微机继电保护装置由硬件部分和软件部分组成。微机继电保护装置由硬件部分和软件部分组成。微机保护硬件部分原理接线如图微机保护硬件部分原理接线如图1-4所示。被保护所示。被保护元件的模拟量（交流电压、电流）经电流互感器元件的模拟量（交流电压、电流）经电流互感器TA和电压互感器和电压互感器TV进入到微机继电保护的模拟量进入到微机继电保护的模拟
26、量输入通道。由于需要同时输入多路电压或电流输入通道。由于需要同时输入多路电压或电流（如三相电压和三相电流），因此要配置多路输（如三相电压和三相电流），因此要配置多路输入通道。在输入通道中，电量变换器将电流和电入通道。在输入通道中，电量变换器将电流和电压变成适用于微机保护用的低电压量（压变成适用于微机保护用的低电压量（5v10v）,再由模拟低通滤波器（再由模拟低通滤波器（ALF）滤除直流分）滤除直流分量、低频分量和高频分量及各种干扰波后，进入量、低频分量和高频分量及各种干扰波后，进入采样保持电路（采样保持电路（S/H），将一个在时间上连续变化），将一个在时间上连续变化的模拟量转换为在时间上的离散
27、量，完成对输入的模拟量转换为在时间上的离散量，完成对输入模拟量的采样。模拟量的采样。（2）微机保护的工作原理）微机保护的工作原理通过多路转换开关（通过多路转换开关（MPX）将多个输入电气量按）将多个输入电气量按输入时间前后分开，依次送到模数转换器（输入时间前后分开，依次送到模数转换器（A/D），），将模拟量转换为数字量进入计算机系统进行运算将模拟量转换为数字量进入计算机系统进行运算处理，判断是否处理，判断是否 发生故障，通过开关量输出通道，发生故障，通过开关量输出通道，经光电隔离电路送到出口继电器发出跳闸脉冲给经光电隔离电路送到出口继电器发出跳闸脉冲给断路器跳闸绕组断路器跳闸绕组YR，使断路器
28、跳闸，切除系统故，使断路器跳闸，切除系统故障部分。人机接口部件的作用是建立起微机型保障部分。人机接口部件的作用是建立起微机型保护与使用者之间的信息联系。以便对装置进行人护与使用者之间的信息联系。以便对装置进行人工操作、调试和得到反馈信息。外部通信接口部工操作、调试和得到反馈信息。外部通信接口部件的作用是提供计算机局域通信网络以及远程通件的作用是提供计算机局域通信网络以及远程通信网络的信息通道。信网络的信息通道。（2）微机保护的工作原理）微机保护的工作原理软件部分是根据保护工作原理和动作要求编制计算程软件部分是根据保护工作原理和动作要求编制计算程序，不同原理的保护其计算程序不同。微机保护的计序，
29、不同原理的保护其计算程序不同。微机保护的计算程序是根据保护工作原理的数学模型即数学表达式算程序是根据保护工作原理的数学模型即数学表达式来编制的。这种数学模型称为计算机继电保护的算法。来编制的。这种数学模型称为计算机继电保护的算法。通过不同的算法可以实现各种保护功能。各类型保护通过不同的算法可以实现各种保护功能。各类型保护的计算机硬件和外围设备是的计算机硬件和外围设备是 通用的，只要计算程序不通用的，只要计算程序不同，就可以得到不同原理的保护。而且计算机根据系同，就可以得到不同原理的保护。而且计算机根据系统运行方式改变能统运行方式改变能 自动改变动作的整定值，使保护具自动改变动作的整定值，使保护
30、具有更大的灵敏性。保护用计算机有自诊断能力，不断有更大的灵敏性。保护用计算机有自诊断能力，不断地检查和诊断保护本身的故障，并及时处理，大大地地检查和诊断保护本身的故障，并及时处理，大大地提高了保护装置的可靠性，并能实现快速动作的要求。提高了保护装置的可靠性，并能实现快速动作的要求。第四节第四节 继电保护课程的特点继电保护课程的特点继电保护是一门专门研究继电保护是一门专门研究电力系统故障及反事故措电力系统故障及反事故措施的技术学科，要注重提施的技术学科，要注重提高对电力系统故障和异常高对电力系统故障和异常工作情况的认识和加强故工作情况的认识和加强故障分析计算的能力。障分析计算的能力。第四节第四节
31、 继电保护课程的特点继电保护课程的特点继继电电保保护护是是理理论论与与实实践践并并重重的的课课程程，要要重重视视实实验验、实实习习和和课课程程设设计计等等实实践性教学环节。践性教学环节。学习继电保护的基础理论（电路、学习继电保护的基础理论（电路、电机学、电子技术、微机原理、电电机学、电子技术、微机原理、电力系统分析、发电厂电气部分）。力系统分析、发电厂电气部分）。电力系统电磁暂态和机电暂态分析电力系统电磁暂态和机电暂态分析是与继电保护联系密切的课程，有是与继电保护联系密切的课程，有助于理解继电保护理论。助于理解继电保护理论。作业作业 l 课后同学们要对本章进行总结，我们在本次课学到了哪些知识，对书后本章作业浏览，看看可以做那些题。l完成第8页习题1-3，1-4，1-6。l预习下次课内容第二章2-1电流互感器、2-2电压互感器。l你对本课程学习有什么意见和要求，怎样才能引起你的学习兴趣请写信给老师，邮箱：预习习题1-6图1-5所示网络中，各断路器装有继电保护装置P1P7,试回答下列问题。1、K1点短路，如6QF拒动，保护如何动作？2、K2点短路，保护如何动作？又如保护3拒动，由保护1动作跳开1QF，保护是否有选择性；如2QF拒动，由保护1动作，保护是否有选择性？图1-5 题1-6电网示意图