华北电力大学电力系统继电保护课程教案

电力系统继电保护原理

课程教案

目录

第一章绪论

第二章电网的电流保护和方向性电流保护

第三章电网的距离保护

第四章输电线纵联保护

第五章自动重合闸

第六章电力变压器的继电保护

第七章发电机的继电保护

第八章母线的继电保护

第一章绪论

一、电力系统继电保护的作用

1. 继电保护包括继电保护技术和继电保护装置。

﹡继电保护技术是一个完整的体系，它主要包括电力系统故障分析、各种继电保护原理及实现方法、继电保护的设计、继电保护运行及维护等技术。

﹡继电保护装置是完成继电保护功能的核心。P1

继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

2. 电力系统的故障和不正常运行状态：（三相交流系统）

* 故障：各种短路（d(3)、d(2)、d(1)、d(1-1)）)和断线（单相、两相），其中最常见且最危险的是各种类型的短路。其后果：

1.电流I增加危害故障设备和非故障设备；

2．电压U降低或增加影响用户的正常工作；

3．破坏系统稳定性，使事故进一步扩大（系统振荡，电压崩溃）

4．发生不对称故障时，出现I2，使旋转电机产生附加发热；发生接地故障时出现I0，—对相邻通讯系统造成干扰

* 不正常运行状态：

电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。如：过负荷、过电压、频率降低、系统振荡等。

3．继电保护的作用：

（1）当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障设备迅速恢复正常运行；

（2）反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员）而动作于发出信号、减负荷或跳闸。

二、继电保护的基本原理、构成与分类：

1． 基本原理：

为区分系统正常运行状态与故障或不正常运行状态——必须找出两种情况下的区别。 ① I 增加 故障点与电源间 —>过电流保护 ② U 降低 母线电压 —>低电压保护

③ 相位变化，

φ

φI

U &&arg

变化； 正常：为负荷的功率因数角一般为0-30°左右

短路：为输电线路的阻抗角一般为60°～85°—>方向保护.

④ 测量阻抗降低，Z=I U && 模值减少 增加ψ —>阻抗保护

⑤ 双侧电源线路外部故障：

出

入I I = 内部故障：

出

入I I ≠ ——电流差动保护。

⑥ 反映I 2 ，0 的 序分量保护等。

非电气量：瓦斯保护，过热保护

原则上说：只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征（差别），即可找出一种原理，且差别越明显，保护性能越好。 2． 构成

以过电流保护为例：

正常运行：LH fh n I I /= LJ 不动

故障时：dzj LH d I n I I >=/ LJ 动—>SJ 动（延时）—>XJ 动—>信号 TQ 动—> 跳闸 （常用继电器及触点的表示方法参考 附录1 P230）

保护装置由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成。

（1）测量元件

作用：测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”

性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该启动。

（2）逻辑元件

作用：根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。

逻辑回路有：或、与、非、延时启动、延时返回、记忆等。

（3）执行元件：

作用；根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时→跳闸；不正常运行时→发信号；正常运行时→不动作。

3.分类：

几种方法如下：

（1）按被保护的对象分类：输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护等；（2）按保护原理分类：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等；（3）按保护所反应故障类型分类：相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等；

（4）按构成继电保护装置的继电器原理分类：机电型保护（如电磁型保护和感应型保护）、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等；

（5）按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等；

主保护满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。

后备保护主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。又分为远后备保护和近后备保护两种。

①远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。

②近后备保护：当主保护拒动时，由本设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路

器拒动时，由断路器失灵保护来实现近后备保护。

辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。

三、对电力系统继电保护的基本要求：

对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。即保护的四性。

（一）选择性：P4

选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件从系统中切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围。

例：

当d1点短路时，保护1、2动→跳1DL 、2DL ，有选择性 当d2点短路时，保护5、6动→跳5DL 、6DL ，有选择性 当d3点短路时，保护7、8动→跳7DL 、8DL ，有选择性

当d3点短路时，若保护7拒动或7DL 拒动，保护5动→跳5DL （有选择性）

若保护7和7DL 正确动作于跳闸，保护5动→跳5DL ，则保护5为误动，或称保护 5越级跳闸（保护5失去选择性）

小结：选择性就是故障点在区内就动作，在区外不动作。当主保护未动作时，由近后备或远后备切除故障，使停电面积最小。因远后备保护比较完善（对保护装置拒动、DL 拒动、二次回路和直流电源等故障所引起的拒绝动作均起后备作用）且实现简单、经济，应优先采用。但远后备保护切除故障的时间较长。在高压电网中，应加强主保护。 （二） 速动性：

保护的动作速度应尽可能快速。快速切除故障的好处： ○

1提高系统稳定性；○2减少用户在低电压下的动作时间；○3减少故障元件的损坏程度 ，避免故障进一步扩大。 DL bh t t t +=；

t －故障总切除时间；

t bh -保护动作时间； t DL -断路器动作时间；

一般的快速保护动作时间为0.06～0.12s ，最快的可达0.01～0.04s 。 一般的断路器的动作时间为0.06～0.15s ，最快的可达0.02～0.06s 。 所以，切除故障的最快时间为：0 。03—0。1s 。

（三） 灵敏性：P5

指在最不利的条件下，保护装置对故障的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应在发生区内故障时，不论运行方式大小、短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地反应。 通常，灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为K lm 。 对反应于数值上升而动作的过量保护（如电流保护）

dz

d lm I I K min

＝保护的动作参数算值路时故障参数的最小计保护范围末端金属性短=

对反应于数值下降而动作的欠量保护（如低电压保护）

max

.d dz lm U U K ＝算值路时故障参数的最大计保护范围末端金属性短保护的动作参数

=

其中故障参数的最小、最大计算值是根据实际可能的最不利运行方式、故障类型和短路点位置来计算的。

在《继电保护和安全自动装置技术规程（DL400－91）》中，对各类保护的灵敏系数K lm 的要求都作了具体规定（参见附录2，P231）。

（四） 可靠性：P5

指发生了属于某保护装置动作的故障，它应能可靠动作，即不发生拒绝动作（拒动）；而在发生不属于本保护动作的故障时，保护应可靠不动，即不发生错误动作（误动）。 影响可靠性有内在的和外在的因素：

内在的：装置本身的质量，包括元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接线简明，触点多少等；

外在的：运行维护水平、安装调试是否正确。上述四个基本要求是设计、分析研究继电保护

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。

四、发展：

原理：随电力系统的发展和科学技术的进步而发展

从保护原理看：过电流保护（最早熔断器）电流差动保护方向性电流保护

（1901年）（1908年）（1910年）

距离保护高频保护微波保护行波保护、光纤保护

（1920年）（1927年）（50年代）（70年代诞生、50年代有设想）从构成保护装置的元件看：机电型电子型微机型（我校80年代）

(电磁型、感应型、电动型) 晶体管

集成电路

20世纪50年代60年代末提出70年代后半期出样机

继电保护的基本知识

一．互感器：

（1）电流互感器：

1作用：（一次）大电流变换为（二次）小电流（额定值为5A或1A）；隔离作用。

2工作特点和要求：

1）一次绕组与高压回路串联，I1只取决于所在高压回路电流，而与二次负荷大小无关。

2）二次回路不允许开路，否则会产生危险的高电压，危及人身及设备安全。

3）CT二次回路必须有一点直接接地，防止一、二次绕组绝缘击穿后产生对地高电压，

但仅一点接地。

4）变换的准确性。

3极性：

“减极性”原则：当同时从一、二次绕组的同极性端子通入相同方向电流时，它们在铁芯中产生磁通的方向相同。

当从一次绕组“*”标端通入交流电时，则在二次侧感应电流从“*”标端流出。从两侧

同极性端观察时，1I &，2

I &反方向，称为减极性标记。此时铁芯中的合成磁势为02

211=-I N I N &&，则'==112

12I I N N I &&&。这表明1I &，2I &同相位。 4 误差：

表现在两方面：幅值误差和相位误差。

Z L 很小，Z `u 大。 %10%100*12

1≤'

-'=

?I I I I 。7≤δ （2） 电压互感器：

1 作用：一次高电压变换为二次低电压（额定线电压100V ；相电压为57。7V ）

2 工作特点和要求：

1） 一次绕组与高压电路并联。

2） 二次绕组不允许短路（短路电流会烧毁PT ）,装有熔断器。 3） 二次绕组有一点直接接地。且只能有一点接地。 4） 变换的准确性。 3 电磁式电压互感器

其工作原理与变压器相同。

Z L >>Z 1` ,Z 2 , Z u `大。幅值误差ΔU,角度误差δ。

二． 各种小型变换器

（1） 电压变换器

U U YB

（2） 电流变换器 I I LB 通常在二次接有电阻，将二次电流变为电压信号。 （3） 电抗变压器 I U DKB 铁芯带气隙。

因带气隙，Z u `很小，Z L >>Z u `, Z Ⅱ近似零。

112I K I Z E I M &&&==，

Z M 模拟阻抗，阻抗角为Ф

K I 阻抗量纲变换系数，又称转移阻抗。

R 的作用：改变Ф角，对幅值稍有影响。R ↑→I R ↑→Ф , E 2↓ 三． 对称分量滤过器

三相不对称电量可在一定系统中分解成对称分量。

)(3

1)(31)(3102221c

b a a c

b a a c

b a a F F F F F a F a F F F a F a F F &&&&&&&&&&&&++=++=++= 其中，232123

21.

.2402120j

e a j

e a j j --==+-==' 1 零序电压滤过器： 1）

31)(1U n

U U U n U C B A mn &&&&&=++= 2）

02131,0,0U K

U U U mn mn mn &&&&===，K 为电容分压。 2 零序电流滤过器：

)3(1)(1300bp

CT

uC uB uA C B A CT c b a I I n I I I I I I n I I I I &&&&&&&&&&&&-=---++=++=' 其中，uC uB uA I I I &&&,,为励磁电流，bp

I &为不平衡电流。若CT 型号相同，对称运行时，不平衡电流近似零，三相短路时，电流增加， 因铁芯饱和，I bp 增加，零序电流保护定值应

躲过该不平衡电流。

3 电阻－电容式负序电压滤过器

参数：22113,3R X X R C C == 1） 加入零序电压时：

因为0,0,02100====I I U U BC AB 所以00=mn U 。 2） 加入正序电压时：

0,2

1121=+=-=C R mn C R U U U U U &&&&&

3） 通入负序电压时：

302

60221235.15.1j A j AB C R mn e U e U U U U &&&&&==+=，若改变输入电压的相序为A,C,B ，则变为正序滤过器。 4 负序电流滤过器

电阻－电感型滤过器

图中C是作角度误差补偿用的。

参数：

A

C

B

A

w

w

w

w

w

3

1

,

=

=

=

M

C

B

M

X

I

I

j

E)

(&

&

&-

=;R

n

I

I

U

LB

A

R

&

&

&-

=;

M

R

mn

E

U

U&

&

&-

=.

1）加入零序电流：

.0

;0

)

(

=

=

-

=

=

-

=

mn

LB

A

R

M

C

B

M

U

R

n

I

I

U

X

I

I j

E

&

&

&

&

&

&

2）加入正序电流：

要使;0

1

=

-

=

R

M

mn

U

E

U&则

1

1

1

BC

M

A

LB

I

X

R

I

n

=，即：

M

LB

X

n

R

3

=

LB有角度误差，DKB的转移阻抗不是纯电抗，故在LB副边加一电容，以补偿角误差。3）加入负序电流：

R M R mn U E U U 22=+=

5 复合电流滤过器

22110121;;I K I K I KI I I K I &&&&&&++++。选择M

LB

X R n 31≠，则正序分量不能消除。

四． 继电特性

以过电流继电器为例：

dzJ J I I ≥动作 ；hJ J I I ≤ 返回。

继电器的动作电流：能使继电器动作的最小电流值。I dzJ 继电器的返回电流：能使继电器返回的最大电流值。I hJ

继电特性的两个要点：

1） 永远处于动作或返回状态，无中间状态。 2） I dz 不等于I h ，使接点无抖动。 dzJ

hJ

h I I K =

返回系数。过量继电器，K h 小于1；欠量继电器，K h 大于1 第二章 电网的电流保护和方向性电流保护 第一节 单测电源网络相间短路的电流保护

保护的配置：一般由三段式构成。

一、电流速断保护（第Ⅰ段）：

三段式

第Ⅰ段―――电流速断保护

第Ⅱ段―――限时电流速断保第Ⅲ段―――过电流保护

主保护 后备保护

对于仅反应于电流增大而瞬时动作电流保护，称为电流速断保护。 1、短路电流的计算：

图中、1――最大运行方式下d (3)

2――最小运行方式下d (2) 3――保护1第一段动作电流

d

s d

s d

l Z Z E Z Z E I

1min .min .)3(+=

+=

φ

φ ； d

s d l Z Z E I 1max .)

2(23

+==

φ

可见，I d 的大小与运行方式、故障类型及故障点位置有关

最大运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最大的方式。（Z s.min ） 最小运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最小的方式。（Z s.max ） 2、整定值计算及灵敏性校验

为了保护的选择性，动作电流按躲过本线路末端短路时的最大短路短路整定

max ..1.B d k dz I K I ?=I I 注①）

参看15(3.1~2.1p K k =I 保护装置的动作电流：能使该保护装置起动的最小电流值，用电力系统一次测参数表示。（I dZ ）

I

1.dz I 在图中为直线3，与曲线1、2分别交于a 、b 点

可见，有选择性的电流速断保护不可能保护线路的全长 灵敏性：用保护范围的大小来衡量 l max 、l min 一般用l min 来校验、

%100min

?l

l 要求：≥（15～20）％

方法：① 图解法，按比例作图，可求出最小保护范围。

② 解析法：

min

.1max 1.23

d s dZ l Z Z E I +=

I φ 可得

)23(1%100max 1

.min s dZ L Z I E Z l l -?=?I φ

式中 Z L =Z 1l ――被保护线路全长的阻抗值 动作时间t =0s 3、构成

中间继电器的作用：

① 接点容量大，可直接接TQ 去跳闸

② 当线路上装有管型避雷器时，利用其固有动作时间（60ms ）防止避雷器放电时保护误动 4、小结

① 仅靠动作电流值来保证其选择性

② 能无延时地保护本线路的一部分（不是一个完整的电流保护）。 二、限时电流速断保护（第Ⅱ段） 1、 要求

① 任何情况下能保护线路全长，并具有足够的灵敏性 ② 在满足要求①的前提下，力求动作时限最小。 因动作带有延时，故称限时电流速断保护。 2、 整定值的计算和灵敏性校验

为保证选择性及最小动作时限，首先考虑其保护范围不超出下一条线路第Ⅰ段的保护范围。即整定值与相邻线路第Ⅰ段配合。

动作电流：I ∏∏?2.1.dZ k dZ I K I ＝ 非周期分量已衰减）(2.1~1.1=∏

k K

动作时间：t t t t ?=?+=I

∏21 Δt 取0.5"，称时间阶梯，其确定原则参看P18. 灵敏性：∏

=

1

.min

.dZ dB lm I I K 要求：≥1.3～1.5 若灵敏性不满足要求，与相邻线路第Ⅱ段配合。此时：

动作电流：∏

∏∏?2.1.dZ k dZ I K I ＝

动作时间：t t t ?+=∏

∏21

3、 构成：

与第Ⅰ段类同：但须加一个时间继电器，由时间继电器的延时接点去起动出口中间继电器。 4、 小结：

① 限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长 ② 依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性

③ 与第Ⅰ段共同构成被保护线路的主保护，兼作第Ⅰ段的后备保护。 三、定时限过电流保护（第Ⅲ段） 1、 作用：

作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远后备。其起动电流按躲最大负荷电流来整定的保护称为过电流保护，此保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全长。 2、 整定值的计算和灵敏性校验：

1）、动作电流：①躲最大负荷电流 max .1.f k dZ I K I ?Ⅲ

Ⅲ＝ （1）

②在外部故障切除后，电动机自起动时，应可靠返回。

电动机自起动电流要大于它正常工作电流，因此引入自起动系数K Zq

max .max f Zq Zq I K I = max .max f Zq k Zq k h I K K I K I ??=?=ⅢⅢ

max f h

Zq k h h dZ

I K K K K I I ??=ⅢⅢ

＝ （2）

式中，25.115.1～＝Ⅲ

k K 3~3.1=Zq K 85.0=h K

显然，应按（2）式计算动作电流，且由（2）式可见，K h 越大，I dZ 越小，K lm 越大。因此，为了提高灵敏系数，要求有较高的返回系数。（过电流继电器的返回系数为0.85～0.9） 2）、动作时间

在网络中某处发生短路故障时，从故障点至电源之间所有线路上的电流保护第Ⅲ段的测量元件均可能动作。例如：下图中d 1短路时，保护1～4都可能起动。为了保证选择性，须加延时元件且其动作时间必须相互配合。

即

ⅢⅢⅢⅢ4321t t t t >>>、t t t ?+ⅢⅢ＝43 、t t t ?+ⅢⅢ＝32、t t t ?+Ⅲ

Ⅲ＝21

这就是阶梯时间特性。

注：当相邻有多个元件，应选择与相邻时限最长的保护配合 3）、灵敏性 近后备：3.1min

.11≥=

Ⅲ

Ⅲ

dZ

d lm I I K I d 1.min ―――本线路末端短路时的短路电流 远后备：2.1min

.22≥=

Ⅲ

Ⅲ

dZ

d lm I I K I d 2min ―――相邻线路末端短路时的短路电流 3、 构成：与第Ⅱ段相同，只是电流继电器的定值与时间继电器定值不同。 4、 小结：

① 第Ⅲ段的I dZ 比第Ⅰ、Ⅱ段的I dZ 小得多，其灵敏度比第Ⅰ、Ⅱ段更高；

② 在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都互相配合时，才能保证选择性； ③ 保护范围是本线路和相邻下一线路全长；

④ 电网末端第Ⅲ段的动作时间可以是保护中所有元件的固有动作时间之和（可瞬时动作），故可不

设电流速断保护；末级线路保护亦可简化（Ⅰ＋Ⅲ或II+III ），越接近电源，t Ⅲ

越长，应设三段式保护。

四、电流保护的接线方式

1、 定义：指保护中电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。

2、 常用的两种接线方式：三相星形接线和两相星形接线。

1）、三相星形接线的特点：

① 每相上均装有CT 和LJ 、Y 形接线 ② LJ 的触点并联（或） 2）、两相星行接线的特点：

① 仅在两相上装设CT 和LJ 、构成不完全Y 形接线 ② LJ 的触点并联（或）

（通常接A 、C 相）

上述两种接线方式中，流入电流继电器的电流I J 与电流互感器的二次电流I 2相等。接线系数：

12

==

I I K J

con 3、 I dZ 与I dZ..J 之间的关系：

21

I I n l =

Θ l J dZ dZ n I I =∴. 或l

dZ J dZ n I I =. 4、 比较：

① 对各种相间短路，两种接线方式均能正确反映。

② 在小接地电流系统中，发生异地两点接地时，一般只要求切除一个接地点，而允许带一个

接地点继续运行一段时间。

异地两点接地发生在相互串联的两条线路上：

a 、 三相星行接线：保护1和保护2之间有配合关系，100％切除后一线路

b 、 两相星行接线：2/3机会切除NP 线。（即1/3机会无选择性动作） 异地两点接地发生在同一母线的两条并行线路上：

a 、三相星行接线：当线路I 和线路II 的过流保护动作时间相同时，保护1和保护2同时动作，切除线路Ⅰ、Ⅱ。

b 、 两相星行接线：2/3机会只切一条线路。 ③ Y ／△接线变压器后d (2)

以Y ／△－11接线降压变为例 )

2(AB d

??-=B A I I .. 0.=?

C I

?==A c a I I I ..

.

31 ?

-=A b I I ..32

Y C Y A I I ..= Y

A Y

B I I ..2-=

结论：当在Y/?变压器的?侧发生两相短路时，滞后相电流是其它两相电流的两倍并与它们反相位。

当在Y/?变压器的Y 侧发生两相短路时：超前相电流是其它两相电流的两倍，并与它们反相位。

（作业：推导此结果）

④ 经济性：两相不完全星形接线优于三相星形接线 三相星形接线灵敏度是两相星形接线的两倍

为提高电流保护对Y/?变压器后两相短路的灵敏度，采取的措施：在两相星行接线的中线上再接入一个LJ ，此种接线方式称为两相三继电器接线方式。其电流为：

l Y

B l Y

C Y A n I n I I //)(...-=+，以提高灵敏性。

5、 应用

三相星形接线：发电机、变压器的后备保护，采用电流保护作为大电流接地系统的保护（要求较高的可靠性和灵敏性）。

两相星形接线：中性点不接地电网或经高阻接地电网中。（注：所有线路上的保护装置应安装在相同的两相上。A 、C 相） 五、评价： 1、 选择性：

在单测电源辐射网中，有较好的选择性（靠I dZ 、t ），但在多电源或单电源环网等复杂网络中可能无法保证选择性。 2、 灵敏性：

受运行方式的影响大，往往满足不了要求。——电流保护的缺点 例：第Ⅰ段：运行方式变化较大且线路较短，可能使保护范围为零；

第Ⅲ段：长线路重负荷（I f 增大，I d 减小），灵敏性不满足要求。 3、 速动性：

第Ⅰ、Ⅱ段满足；

第Ⅲ段越靠近电源，t 越长——缺点 4、 可靠性：

线路越简单，可靠性越高——优点 六、应用范围：

35KV 及以下的单电源辐射状网络中；第Ⅰ段：110KV 等，辅助保护 作业：习题集：P11,题1；预习实验一、二

第二节 电网相间短路的方向性电流保护

一. 问题的提出

为提高供电的可靠性，出现了单电源环形供电网络、双电源或多电源网络。但在这样的网络种简单的电流保护不能满足要求。针对以下双侧电源供电网络，分析如下：

对电流速断保护：d1处短路，若I

dz d I I 31>，则保护3误动，d2处短路，若I

dz d I I 22>则保护2误动。

对过电流保护：d1处短路，要求 23t t > d2处短路，，要求 32t t >显然，这种要求是矛盾的。 上述矛盾的要求不可能同时满足。

原因分析：反方向故障时对侧电源提供的短路电流引起保护误动。

解决办法：加装方向元件——功率方向继电器。当方向元件和电流测量元件均动作时才启动逻辑元件。这样双侧电源系统保护系统变成针对两个单侧电源的子系统。

由上图可见，保护1、3、5只反映由左侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合。而保护2、4、6仅反映由右侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合，矛盾得以解决。 二、功率方向继电器的工作原理

电流规定方向：从母线流向线路为正方向。

电流本身无法判定方向，需要一个基准—母线电压。

d1处短路 （对保护2为正方向） d2处短路（对保护2为反方向）

111d d NA l Z I U ?=?? 212d d NA l Z I U ?-=?

?

11arg d A

d NA I U φφ==?

?

ο

180arg 21+==?

?

d A

d NA I U φφ οο900<<φ οο270180<<φ

0cos >=φA A I U P 0cos <=φA A I U P

因此：利用判别短路功率方向或电流、电压之间的相位关系，就可以判别发生故障的方向。

实现：

1、最大灵敏角：在UJ 、IJ 幅值不变时，其输出（转矩或电压）值随两者之间的相位差的大小而改变。当输出为最大时的相位差称最大灵敏角lm φ。

2、 动作范围：

ο

90±lm φ

动作方程：οο

90arg

90≤≤-?

-?

J

j J I e U lm

φ

或lm J

J lm I U φφ+≤≤+-?

?οο90arg 90

3、 动作特性:

当,60,,1ο

===?

???d A J A J I I U U φ线路发生三相短路

所以ο

601==d lm φφ

电力系统继电保护课程设计

课程设计报告 课程名称电力系统继电保护 设计题目110kV线路距离保护的设计 设计时间2016-2017学年第一学期 专业年级电气134班 姓名王学成 学号 2013011983 提交时间 2016年12月19日 成绩 指导教师何自立许景辉 水利与建筑工程学院

第1章、概述 (2) 1.1距离保护配置 (2) 1.1.1主保护配置 (2) 1.1.2后备保护配置 (3) 1．2零序保护配置 (4) 1.2.1零序电流I段（速断）保护 (4) 1.2.2零序电流II段保护 (5) 第2章、系统分析 (5) 2.1故障分析 (5) 2.1.1故障引起原因 (5) 2.1.2故障状态及其危害 (5) 2.1.3 短路简介及类别 (6) 2.2输电线路保护主要形式 (7) （1）电流保护 (7) （2）低电压保护 (7) （3）距离保护 (7) （4）差动保护 (7) 2.3对该系统的具体分析 (8) 2.3.1对距离保护的分析 (8) 2.3.2对零序保护的分析 (8) 2.4整定计算 (8) 2.4.1距离保护的整定计算 (8) 2.4.2零序保护的整定计算 (14) 2.4.3结论 (20) 2.5原理图及动作分析 (20) 2.5.1原理图 (20) 2.5.2动作分析 (22) 第3章、总结 (22)

摘要 距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置，又称阻抗保护。当系统正常运行时，保护装置安装处的电压为系统的额定电压，电流为负载电流，而发生短路故障时，其电压降低、电流增大。因此，电压和电流的比值，在正常状态下和故障状态下是有很大变化的。由于线路阻抗和距离成正比，保护安装处的电压与电流之比反映了保护安装处到短路点的阻抗，也反映了保护安装处到短路点的距离。所以可按照距离的远近来确定保护装置的动作时间，这样就能有选择地切除故障。 本设计为输电线路的距离保护，简述了输电线路距离保护的原理具体整定方法和有关注意细节，对输电网络距离保护做了详细的描述，同时介绍了距离保护的接线方式及阻抗继电器的分类，分析了系统振荡系统时各发电机电势间的相角差随时间周期性变化和短路过渡电阻影响。最后通过MATLAB建模仿真分析本设计的合理性，及是否满足要求。 关键词：距离保护；整定计算；

电力系统继电保护第二章课后习题答案讲课教案

电力系统继电保护第二章课后习题答案

2.9如图2.57所示网络，流过保护1、2、3的最大负荷电流分别为400A 、500A 、550A ， 1.3K SS =,0.85K re =， 1.15III K rel =，0.512III III t T s ==， 1.03 III T s =。试计算： （1）保护4的过电流定值； （2）保护4的过电流定值不变，保护1所在元件故障被切除，当返回系数 K re 低于何值时会造成保护 4误动？ （3）0.85K re =时，保护4的灵敏系数 3.2K sen =，当0.7K re =时，保护4的灵敏系数降低到多少？ 解： （1）流过保护4的最大负荷电流为4005005501450().4max I A I =++= 保护 4的过电流定值为 1.3 1.151450 2.55().4.max .40.85 III K K SS III rel I I kA I set K re ?= =?= 时限为max(,,)10.5 1.5()4123 III III III III t t t T t s =+=+=V （2）保护1切除故障后，流过保护4的最大负荷电流 5005501050 1.05.4.max I A kA I '=+== 考虑到电动机的自启动出现的最大自启动电流 1.3 1.05 1.365.max .4.max I K I kA ss ss I '==?=, 这个电流.max I ss 必须小于保护4的返回电流I re ，否则1.5s 以后保护4将误 切除。相应的要求 2.55.max .4III I I K I K ss re re re set ≤==，从而有2.55 1.365K re >，1.365 0.5352.55 K re > =。 所以当返回系数低于0.535时，会造成保护误动。

(完整word版)继电保护教材(超实用)

第一章绪论 第一节电力系统继电保护的作用 一、电力系统的故障和不正常运行状态 1.电力系统的故障：三相短路f (3)、两相短路f (2)、单相短路接地f (1)、两相短路接地f (1,1)、断线、变压器绕组匝间短路、复合故障等。 2. 不正常运行状态：小接地电流系统的单相接地、过负荷、变压器过热、系统振荡、电压升高、频率降低等。 二、发生故障可能引起的后果是： 1、故障点通过很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障设备烧坏； 2、系统中设备，在通过短路电流时所产生的热和电动力使设备缩短使用寿命； 3、因电压降低，破坏用户工作的稳定性或影响产品质量；破坏系统并列运行的稳定性，产生振荡，甚至使整个系统瓦解。 事故：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、电能质量变坏到不能容许的程度，甚至毁坏设备等等。 三、电保护装置及其任务 1．继电保护装置：就是指反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。 2．它的基本任务是： （1）发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件（设备）从电力系统中切除，使非故障部分继续运行。 （2）对不正常运行状态，为保证选择性，一般要求保护经过一定的延时，并根据运行维护条件（如有无经常值班人员），而动作于发出信号（减负荷或跳闸），且能与自动重合闸相配合。 第二节继电保护的基本原理和保护装置的组成 一、继电保护的基本原理 继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。 1、利用基本电气参数的区别 发生短路后，利用电流、电压、线路测量阻抗等的变化，可以构成如下保护。 （1）过电流保护：反映电流的增大而动作，如图1-1所示， （2）低电压保护：反应于电压的降低而动作。 （3）距离保护（或低阻抗保护）：反应于短路点到保护安装地之间的距离（或测量阻抗的减小）而动作。 2、利用内部故障和外部故障时被保护元件两侧电流相位（或功率方向）的差别。 如图1-2所示双侧电源网络。规定电流的正方向是从母线流向线路。正常运行和线路AB外部故障时，A-B两侧电流的大小相等相位相差180°；当线路AB内部短路时，A-B两侧电流一般大小不相等，相位相等，从而可以利用两侧电流相位或功率方向的差别可以构成各种差动原理的保护（内部故障时保护动作），如纵联差动保护，相差高频保护、方向高频保护等。 1

电力系统继电保护课程设计

前言 《电力系统继电保护》作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要部分。在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，本专业特安排了本次课程设计。电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。

1 所做设计要求 电网接线图 × × × ×cosφ=0.85X〃＝0.129 X〃＝0.132 cosφ=0.85cosφ=0.8cosφ=0.8cosφ=0.8 图示110kV 单电源环形网络：（将AB 线路长度改为45km,CD 长度改为20km ） （1)所有变压器和母线装有纵联差动保护，变压器均为Ｙn ，d11接线； （2）发电厂的最大发电容量为（2×25+50）ＭＷ，最小发电容量为2×25ＭＷ； （3）网络的正常运行方式为发电厂发电容量最大且闭环运行； （4）允许的最大故障切除时间为； （5)线路AC 、BC 、AB 、CD 的最大负荷电流分别为250、150、230和140Ａ，负荷自起动系数5.1 ss K ；

060441002-电力系统继电保护(2017版)教学大纲

《电力系统继电保护》2017版课程教学大纲 课程代码：060441002 课程英文名称：Relay protection of power system 课程总学时：40 讲课：40 实验：0 上机：0 适用专业：电气工程及其自动化 大纲编写（修订）时间：2017.11 一、大纲使用说明 （一）课程地位及教学目标 本课程是"电气工程及其自动化"专业的主要专业课。通过本课程的学习，使学生掌握电力系统继电保护的基本原理、构成及运行分析方法，为学生毕业后从事继电保护相关领域工作打下理论及实践基础。通过本课程的学习，使学生掌握输电线路的电流保护、距离保护、纵联保护的基本原理，了解自动重合闸装置的基本知识，了解发电机、变压器保护的基本配置及主要保护的基本原理、母线保护的基本原理；掌握电流保护、距离保护的整定计算原则；熟悉功率方向继电器、阻抗继电器的实验方法。 （二）知识，能力及技能方面的基本要求 1. 掌握输电线路的电流保护、距离保护、高频保护的基本原理 2. 了解自动重合闸装置的基本知识 3. 掌握发电机、变压器保护的基本配置及主要保护的基本原理、母线保护的基本原理 4. 掌握电流保护、距离保护的整定计算原则；熟悉功率方向继电器、阻抗继电器实验方法。 （三）实施说明 1.本课程重点讲授内容： 电力系统中的各种线路保护的工作原理、接线方式、整定计算，相间短路电流保护、多侧电源网络相间短路的方向性电流保护、方向性零序电流保护、距离保护、纵联保护、中性点非直接接地电网的单相接地保护；电力变压器保护的基本原理和构成及动作电流的整定计算；发电机的主要继电保护；微机型保护及控制装置的硬件原理、软件实现的保护算法；电力系统典型自动控制装置的作用、工作原理、构成等。 2．教学方法：采用启发式教学，提高学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力，调动学生的学习积极性；讲课要理论联系实际，注重培养学生的创新能力。 3．教学手段：在教学中可采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。 （四）对先修课程的要求 学习本门课程应注意理论学习与实际相结合，注重培养联系工程实际的能力；学生必须具有一定的电力系统知识，建议在学完电力系统分析、发电厂电气部分、电机学等相关课程后开始开课。 （五）对习题，实验，实践环节的要求 实践证明，学生在学习《电力系统继电保护》课的过程中需要借助各种典型例题，加深对本课程主要内容的理解，做一定数量习题是掌握和巩固基本概念的有力手段。利用授课及习题课给学生讲解典型例题，每章习题要求学生认真完成适当数量，并对学生完成作业中出现的错误，讲解纠正。 （六）课程考核方式 1.考核方式：考试

电力系统继电保护的作用

1.1电力系统继电保护的作用 电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的。在发生短路时可能产生一下的后果： (1)通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏； (2)短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命； (3)电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品的质量； (4)破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至使整个系统的瓦解。 电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态。例如，因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高（一般又称过负荷），就是一种最常见的不正常运行状态。由于过负荷，使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，就可能发展成故障。此外，系统中出现功率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷而产生的过电压，以及电力系统发生震荡等，都属于不正常运行状态。 故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。事故，就是指系统或其中一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损坏。 系统故障的发生，除了由于自然条件的因素（如遭受雪击等）以外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误，检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可以大大减少事故发生的机率，把事故消灭在发生之前。 在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器已被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。在电业部门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。继电保护装置一词则指各种具体的装置。 继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作与断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是： (1)自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行； (2)反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员），而动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。

电力系统继电保护课程设计报告材料书

实用文档 继电保护原理课程设计报告 专业：电气工程及其自动化 班级：电气 1001 姓名： XXXXXX 学号： 201009028 指导教师： XXXXXX 交通大学自动化与电气工程学院 2013 年7月19日

1设计原始资料 1.1具体题目 如图1所示网络，系统参数为： φE =、G115X =Ω、G210X =Ω、G310X =Ω、 160km L =、340km L =、B-C 50km L =、C-D 30km L =、D-E 20km L =，线路阻抗0.4Ωkm ，rel 0.85 K =Ⅰ，rel rel 0.85 K K ==ⅡⅢ ，B-C.max 300A I =、C-D.max 200A I =、D-E.max 150A I =、SS 1.5K =、re 1.2K =。 图1 系统网络图 1.2完成的容 实现对线路保护3以及保护4的三段距离保护设计。 2设计的课题容 2.1设计规程 在距离保护中应满足四个基本要求，可靠性、选择性、速动性和灵敏性。它们紧密联系，既矛盾又统一，必须根据具体系统运行矛盾的主要方面，配置、配合、整定每个电力原件的继电保护，充分发挥和利用继电保护的科学性、工程技术性，使继电保护为提高电力系统运行的安全性、稳定性和经济性发挥最大效能。 本课题要完成3、4的距离保护，距离保护测量的是短路点至保护安装处的距离，受系统运行方式影响较小，保护围稳定。常用于线路保护。具体是通过测量短路点至保护安装处的阻抗实现。 2.2本设计的保护配置 (1)主保护配置：满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择的切除被保护设备或线路故障的保护，距离保护的主保护主要是距离保护Ⅰ段和距离保

华北电力大学课程设计报告模板

课程设计(综合实验)报告( 2012-- 2013年度第一学期) 名称：电子技术综合实验 题目：数字电子钟的设计 院系：电气与电子工程学院 班级：电气1112 学号： 学生姓名：张三 指导教师：赵东 设计周数：1周 成绩： 日期：2014 年1 月17 日

任务书 (1) 一、课程设计(综合实验)的目的与要求 (3) 二、设计框图及电路系统概述 (4) 三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算 (5) 四、调试过程及结果分析 (6) 五、设计、安装及调试中的体会 (7) 参考文献 (8) 附录（设计流程图、程序、表格、数据等） (9)

《电子技术》综合实验 任务书 一、目的与要求 1.目的 1.1综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。 1.2注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。 1.3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。 1.4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。 2.要求 2.1 能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。 2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。 2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。 2.4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。 2.5学会撰写综合实验总结报告。 2.6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。 2.7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。 二、主要内容 共有8个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。 1.移位寄存器型彩灯控制器 2.智力竞赛抢答器 3.电子拔河游戏机 4.交通信号灯控制器 5.数字电子钟 6.电子密码锁 7.电子秒表 8.数字电子钟（硬件）

(完整word版)《电力系统继电保护》课程教学大纲

《电力系统继电保护》课程教学大纲 一、课程简介 课程名称：电力系统继电保护 英文名称：Principles of Power System Protection 课程代码：0110355 课程类别：专业课 学分：4 总学时：52（52理论+12实验） 先修课程：电路、电子技术、电机学、电力系统分析 课程概要： 《电力系统继电保护》是理论与实践并重的一门课程，是从事电力系统工作的人员必须掌握的一门专业课程，主要介绍电力系统继电保护的构成原理、运行特性及分析方法。其目的和任务是使学生掌握电力系统继电保护的基本原理、整定计算及其运行分析方法，为学生毕业后从事电力系统及相关领域的设计制造、运行维护和科学研究工作打下理论及实践基础。 二、教学目的及要求 本课程的教学目的是：本课程是在分析复杂的电力系统故障状态的前提下讲述保护构成原理、配置及动作行为的，并配以一定的实验。故而是一门理论与实践并重的学科。使学生深刻理解继电保护在电力系统中所担负的任务，并通过本课程学习，掌握电力系统继电保护的基本原理，基本概念，考虑和解决问题的基本方法及基本实验技能，为毕业后从事本专业范围内的各项工作奠定专业基础。 通过本课程的学习要求同学们掌握电力系统的基本知识；通过课程教学，使学生掌握电流保护、方向性电流保护、距离保护和差动保护等几种常用保护的基本工作原理、实现方法和应用范围、整定计算的基本原则和保护之间的配合关系；使学生了解电力系统各主要一次主设备（发电机、变电器、母线、送电线路）的故障类型，不正常运行状态及各自的保护方式；使学生了解各种继电器（电流、方向、阻抗）的构成原理、实现方法、动作特性和一般调试方法，熟悉常用继电保护的实验方法。 三、教学内容及学时分配 第一章绪论（4学时） 掌握电力系统继电保护的任务、基本原理、基本要求及发展概况。 重点：继电保护的任务、对继电保护的基本要求。

电力系统继电保护—考前辅导2014.06

电力系统继电保护—考前辅导资料 一、说明 电力系统继电保护作用是反应电力系统中各设备元件及线路各种故障而动作控制断路器切除故障部分，对不正常运行状态发出相应信号。电力系统的保护基本上分两大类：输电线路三段式保护及设备的差动保护。电力系统所有高压设备及线路在电源侧加装断路器，加装断路器就要加装保护，且加装反应各种故障的主保护和后备保护。每种保护应掌握动作原理、整定计算和接线图。所以保护的题型也是：问答题、计算题、画图题和判断题。 开卷考试 教材：电力系统继电保护（王瑞敏、王毅华编著网院讲义） 复习要领：各种继电保护的原理、整定计算和接线图 二、各章重点串讲及例题解析 第一章概述重点掌握：电力系统及其中性点的运行方式，短路及其计算，继电 保护原理、作用及组成，对继电保护的基本要求。举几个例： 1、电力系统故障的原因、种类及后果是什麽？ 答：原因——绝缘损坏和误操作。 种类——单相短路约占83%；两相短路约占8%；三相短路约占5%；两相短 路接地约占4%。 后果－－电流增大，造成电器设备动热不稳定；电压降低，破坏电力系统的 正常供电；破坏电力系统的稳定运行。 2、何谓大接地电流系统？何谓小接地电流系统？小接地电流系统的优缺点是什 麽？ 答：中性点直接接地叫大接地电流系统。 中性点不接地或经消弧线圈接地叫小接地电流系统。 小接地电流系统优点：单相接地没有短路电流，只有对地电容电流，一般系统 可以带接地点运行2小时，提高了电力系统运行的可靠性。 缺点：设备及线路的主绝缘应按线电压设计，提高了造价。 对称三相电路计算：对称三相电路就是三个单相电路，如图1-1所示的三相对称电路，电源和负载中性点电压O、O，等电位，所以，一相电压降落在一相负载阻抗上。可用欧姆定律

继电保护课程教案

第一章电力系统继电保护概述 (2) 一、电力系统继电保护的作用 (2) 二、继电保护的基本原理、构成与分类： (2) 三、对电力系统继电保护的基本要求： (4) 第二章继电保护的基本元件 (6) 第三章输电线路的电流电压保护 (16) 第一节单测电源网络相间短路的电流保护 (17) 第二节双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护 (24) 第三节输电线路的接地故障保护 (35) 第四节自动重合闸 (39) 第七节距离保护的整定计算原则及对距离保护的评价 (67) 一、距离保护的整定计算原则 (67) 二、对距离保护的评价 (68) 第五章输电线路全线快速保护 (70) 第一节输电线路的纵联差动保护 (70) 一、基本原理： (70) 第二节输电线路的高频保护 (71) 一、高频保护概述： (71) 二、高频通道的构成： (71) 三、高频通道工作方式及高频信号的应用：无高频电流是信号 (71) 三方向高频保护 (72) 四、相差动高频保护：P208 (73) 第五节发电机的励磁回路接地保护 (93) 第八节发电机——变压器组的保护 (101)

第一章 电力系统继电保护概述 一、电力系统继电保护的作用 1. 继电保护包括继电保护技术和继电保护装置。 ﹡ 继电保护技术是一个完整的体系，它主要包括电力系统故障分析、各种继电保护原理及实现方法、 继电保护的设计、继电保护运行及维护等技术。 ﹡ 继电保护装置是完成继电保护功能的核心。P1 继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸 或发出信号的一种自动装置。 2. 电力系统的故障和不正常运行状态：（三相交流系统） * 故障：各种短路（d (3)、 d (2) 、d (1) 、d (1-1)）)和断线（单相、两相），其中最常见且最危险的是各种类型的短路。其后果： 1.电流I 增加 危害故障设备和非故障设备； 2．电压U 降低或增加 影响用户的正常工作； 3．破坏系统稳定性，使事故进一步扩大（系统振荡，电压崩溃） 4．发生不对称故障时，出现I 2，使旋转电机产生附加发热；发生接地故障时出现 I 0，—对相邻通讯系统造成干扰 * 不正常运行状态： 电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。如：过负荷、过电压、频率降低、系统振荡等。 3．继电保护的作用： （1） 当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故 障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障设备迅速恢复正常运行； （2） 反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员）而 动作于发出信号、减负荷或跳闸。 二、继电保护的基本原理、构成与分类： 1． 基本原理： 为区分系统正常运行状态与故障或不正常运行状态——必须找出两种情况下的区别。 ① I 增加 故障点与电源间 —>过电流保护 ② U 降低 母线电压 —>低电压保护 ③ 相位变化，φφI U &&arg 变化； 正常：为负荷的功率因数角一般为0-30°左右 短路：为输电线路的阻抗角一般为60°～85°—>方向保护. ④ 测量阻抗降低，Z=I U && 模值减少 增加ψ —>阻抗保护 ⑤ 双侧电源线路外部故障：出入I I = 内部故障：出入I I ≠ ——电流差动保护。 ⑥ 反映I 2 ，0 的 序分量保护等。 非电气量：瓦斯保护，过热保护 原则上说：只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征（差别），即可找出一种原理，且差别越明显，保护性能越好。

华北电力大学电力系统继电保护课程教案

电力系统继电保护原理 课程教案 目录 第一章绪论 第二章电网的电流保护和方向性电流保护 第三章电网的距离保护 第四章输电线纵联保护 第五章自动重合闸 第六章电力变压器的继电保护 第七章发电机的继电保护 第八章母线的继电保护 第一章绪论 一、电力系统继电保护的作用 1. 继电保护包括继电保护技术和继电保护装置。 ﹡继电保护技术是一个完整的体系，它主要包括电力系统故障分析、各种继电保护原理及实现方法、继电保护的设计、继电保护运行及维护等技术。 ﹡继电保护装置是完成继电保护功能的核心。P1 继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。 2. 电力系统的故障和不正常运行状态：（三相交流系统） * 故障：各种短路（d(3)、d(2)、d(1)、d(1-1)）)和断线（单相、两相），其中最常见且最危险的是各种类型的短路。其后果： 1.电流I增加危害故障设备和非故障设备； 2．电压U降低或增加影响用户的正常工作； 3．破坏系统稳定性，使事故进一步扩大（系统振荡，电压崩溃） 4．发生不对称故障时，出现I2，使旋转电机产生附加发热；发生接地故障时出现I0，—对相邻通讯系统造成干扰 * 不正常运行状态： 电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。如：过负荷、过电压、频率降低、系统振荡等。 3．继电保护的作用： （1）当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障设备迅速恢复正常运行； （2）反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员）而动作于发出信号、减负荷或跳闸。

电力系统继电保护课后习题解析(第二版)

电力系统继电保护课后习题答案 1绪论 1.1电力系统如果没有配备完善的继电保护系统，想象一下会出现什么情景？ 答：现代的电力系统离开完善的继电保护系统是不能运行的。当电力系统发生故障时，电源至故障点之间的电力设备中将流过很大的短路电流，若没有完善的继电保护系统将故障快速切除，则会引起故障元件和流过故障电流的其他电气设备的损坏；当电力系统发生故障时，发电机端电压降低造成发电机的输入机械功率和输出电磁功率的不平衡，可能引起电力系统稳定性的破坏，甚至引起电网的崩溃、造成人身伤亡。如果电力系统没有配备完善的继电保护系统，则当电力系统出现不正常运行时，不能及时地发出信号通知值班人员进行合理的处理。 1.2继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么？ 答：继电保护装置就是指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.它的作用包括:1.电力系统正常运行时不动作；2.电力系统部正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行3电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备，并向故障点与电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令，将故障部分与电网的其他部分隔 离。 1.3继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能，各环节的作用是什么？答:继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断和执行输出三个部分完成预定的保 护功能。测量比较环节是册来那个被保护电器元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是” “非” “ 0 ”或“ 1”性质的一组逻辑信号，从而判别保护装置是否应该启动。逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸。执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。 1.4 依据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量复制差异，已经构成哪些原理的保护，这些保护单靠保护整定值能求出保 护范围内任意点的故障吗？ 答：利用流过被保护元件电流幅值的增大，构成了过电流保护；利用短路时电压 幅值的降低，构成了低电压保护；利用电压幅值的异常升高，构成了过电压保护；利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大，构成了低阻抗保护。 单靠保护增大值不能切除保护范围内任意点的故障，因为当故障发生在本线路末端

电力系统继电保护课程设计讲解

电力系统继电保护课程设计 选题标号： 3号三段式距离保护 班级： 12电气1班 姓名：郭宇飞 学号： 12020069 指导教师：王馨漪 日期： 2015年12月30日 天津理工大学中环信息学院

电力系统继电保护课程设计 评语： 平时考核（30）纪律（20）答辩（50）总成绩（100） 天津理工大学中环信息学院

目录 第一章：选题背景 (01) 1.1 选题意义 (01) 1.2 设计的原始资料 (01) 1.3 要完成的内容 (02) 第二章：继电保护方案的设计 (02) 2.1 设计规程 (02) 2.2 本设计的保护配置 (03) 第三章：距离保护的相关计算 (04) 3.1 等效电路的建立 (04) 3.2 对线路L1进行距离保护的设计 (04) 3.3 对线路L3进行距离保护的设计 (07) 第四章：电路的工作原理 (09) 4.1 电路的工作原理图 (09) 4.2 绝对值比较电压回路 (10) 第五章：实验验证 (11) 5.1 实验的原理图 (11) 5.2 实验的接线图 (11) 5.3 实验步骤 (12) 5.4 实验结果 (13) 第六章：继电保护设备的选择 (14) 6.1 继电器的选择 (14) 结论 (14) 参考文献 (15)

第一章：选题背景 1.1选题意义 本设计是在学习了电力系统继电保护原理专业课程及相关专业课后的设计 尝试，通过这次的课程设计是对继电保护原理这门课程的一次综合性检测。继电 保护装置是安装在被保护元件上，反应被保护元件故障或不正常运行状态并作用 于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它要自动，迅速，有选择性地将故障 元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，并保证其他非故障元件 正常运行，其基本要求如下：选择性，速动性，灵敏性和可靠性。 随着电子科技和计算机技术的飞速发展，继电保护技术也发生了巨大的变 化。尤其是微机保护的推广应用、计算机网络和光纤通信的普及使继电保护技术 发生了革命性的变化。继电保护正在沿着微机化，网络化，保护、控制、信号、 测量和数据通信一体化，后备保护和安全自动装置的广域集中化和电流、电压变 换的光学化的方向前进，使继电保护依然保持着学科的完整性和先进性。电力系 统的飞速发展对继电保护技术不断提出愈来愈高的要求，而电子技术、计算机技 术和通信技术的日新月异又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，因此 电力系统继电保护技术是电力系统学科中最活跃的领域。我国的继电保护技术在 建国后60余年已经历了机电式保护、晶体管保护、集成电路保护和微机保护四 个时代，并且电力系统向着大机组、超高压、特高压、长距离、全国联网的方向 发展。科学技术的进步，预示着继电保护技术仍将有更大的发展。本设计着重的 阐明了距离保护的三段式整定 。 距离保护目前应用较多的是保护电网间的相间短路，对于大接地电流电网中 的接地故障可由简单的阶段式零序电流保护装置切除，或者采用接地距离保护。 通常在35kv 电网中，距离保护作为复杂网络相间短路的主保护，本次课程设计 的主要目的即是通过对一条已知参数的电网中对保护装置参数的计算，来了解距 离保护，知道距离保护如何满足更高电压等级复杂网络快速，有选择性的切除故 障元件的要求，为什么会在高压电网中快速应用，得到发展。 1.2设计原始资料 具体题目 如下图所示网络，系统参数为： 373kV ?=E ,112G Z =Ω、220G Z =Ω、315G Z =Ω错误！未找到引用源。 ，12125L L km ==、370L km =，42B C L km -=错误！未找到引用源。， 25C D L km -=，

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第一章概述 1、本章学习要求 （1）应熟悉的内容 了解电力系统继电保护的作用，明确继电保护在在电力系统发生故障或不正常运行时的基本任务和作用。 （2）应掌握的内容 了解实现继电保护的基本原理和组成： 继电保护的基本原理。 利用单侧、双侧电气量或非电气量变化的特征可以判断电力系统有、无故障或不正常运行情况。 继电保护装置的三个组成部分以及各部分的作用。 （3）应熟练掌握的内容 深刻理解电力系统对继电保护的基本要求和“四性”之间的关系。 对继电保护的基本要求：选择性、快速性、灵敏性和可靠性(即“四性”)等极其重要的基本概念。 “四性”之间的关系以及它们之间有时是矛盾而又统一的概念。 后备保护的作用；近后备和远后备。 2、本章重点难点分析 对继电保护装置应当具有的性能，必须提出严格的要求，就是所谓的“四性”，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。其中可靠性是最重要的，选择性是关键，灵敏性必须足够，速动性要达到必要的程度，所谓“必要的程度”，有时是指快到几十或十几毫秒，有时也可以是几秒或更长些，根据被保护对象的重要性具体确定。“四性’是设计、分析与评价继电

保护装置是否先进、实用和完善的出发点和依据。 3、本章典型例题解答 例：何谓继电保护装置、继电保护系统、继电保护？ 答：继电保护装置是当电力系统中发生故障或出现异常状态时能自动、迅速而有选择地切除故障设备或发出告警信号的一种专门的反事故用自动装置。 继电保护系统为多种或多套继电保护装置的组合。 继电保护用来泛指继电保护技术或继电保护系统。也常用作继电保护装置的简称，有时直接称为“保护”。 4、本章作业(p.5) 第二章电网相间短路的电流电压保护和方向性电流保护 1、本章学习要求 （1）应熟悉的内容 了解电磁型继电器的作用和工作原理，理解起动值、返回值和返回系数及继电特性等基本概念。理解电流(电压)互感器的极性和误差。了解相间短路方向电流保护的作用和构成。了解电抗型电流电压变换的作用、构造及工作原理。 （2）应掌握的内容 掌握阅读电流保护原理图和展开图的方法。深刻理解相间短路电流保护各部分的作用、构成和工作原理，特别是在保证选择性的前提下，如何处理快速性与灵敏性之间的关系。理解两种接线方式(三相星形和两相星形)的工作特点和适用范围。理解在该电网中广泛采用两相星形接线方式的原因和Y，d11接线变压器后两相短路时电流保护的工作情况以及为提高灵敏性所采取的措施。掌握方向元件(功率方向继电器)的工作原理、构造及动作持性。初步掌握基于两个电气量相位比较的原理和基于两个电气量幅值比较的原理及其互换性。了解实

华北电力大学校选修课

已选课程 选课预订教材课程名称课程代码教师姓名上课时间 股票模拟交 191001郭鑫周三第5,6节{第7... 易 零售业经营 191003马同涛周四第5,6节{第7... 模拟仿真实 验 无线遥控电 291013张青周三第9,10节{第... 灯的安装调 试 555定时器的 291014董宏伟周一第9,10节{第... 多种应用 可靠性工程301490宋记锋周二第9,10节{第... 智力竞赛抢 590151董宏伟周二第9,10节{第... 答器 Vc++程序设 600064彭文周三第7,8节{第1... 计 多媒体应用 600190韩新启周二第7,8节{第1... 基础 网络技术基 600371李国栋周一第7,8节{第1... 础 硬件技术基 600970琚赟周二第7,8节{第1... 础 大学生心理 700160何秋敏周四第9,10节{第... 健康 大学生心理 700160张艳周三第7,8节{第2... 健康 房地产法700391王仕平周一第5,6节{第1... 民法概论701021曹治国周二第9,10节{第... 中国公务员 701780杨建成周一第7,8节{第1... 制度 从马克思到 701980蔡利民周一第7,8节{第2... 邓小平 高等数学 900530彭武安周一第1,2节{第1... A(2) 网络信息实 1100012何琼周三第7,8节{第9... 用检索 电力市场概 10110161黄辉周二第7,8节{第2... 论 市场经济概 10111030刘喜梅周四第7,8节{第1... 论 初级韩语10111105韩语外教周一第9,10节{第... 环境科学导 10310320动待定6周二第7,8节{第1... 论 软件技术基 10410260刘海青周二第9,10节{第... 础 数据库应用10410290周宏周一第7,8节{第1... 大学语文10510050火月丽周二第7,8节{第1... 电力法10510100王书生周二第9,10节{第...

继电保护课程教案

第一章电力系统继电保护概述........................................ 错误!未定义书签。 一、电力系统继电保护的作用...................................... 错误!未定义书签。 二、继电保护的基本原理、构成与分类：............................ 错误!未定义书签。 三、对电力系统继电保护的基本要求：.............................. 错误!未定义书签。第二章继电保护的基本元件..................................... 错误!未定义书签。第三章输电线路的电流电压保护....................................... 错误!未定义书签。 第一节单测电源网络相间短路的电流保护 ........................... 错误!未定义书签。 第二节双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护 ................... 错误!未定义书签。 第三节输电线路的接地故障保护................................... 错误!未定义书签。 第四节自动重合闸............................................... 错误!未定义书签。 第七节距离保护的整定计算原则及对距离保护的评价 ................ 错误!未定义书签。 一、距离保护的整定计算原则.................................. 错误!未定义书签。 二、对距离保护的评价........................................ 错误!未定义书签。第五章输电线路全线快速保护........................................ 错误!未定义书签。 第一节输电线路的纵联差动保护.................................. 错误!未定义书签。 一、基本原理：.......................................... 错误!未定义书签。 第二节输电线路的高频保护...................................... 错误!未定义书签。 一、高频保护概述：...................................... 错误!未定义书签。 二、高频通道的构成：.................................... 错误!未定义书签。 三、高频通道工作方式及高频信号的应用：无高频电流是信号错误!未定义书 签。 三方向高频保护............................................. 错误!未定义书签。 四、相差动高频保护：P208 ................................ 错误!未定义书签。 第五节发电机的励磁回路接地保护................................ 错误!未定义书签。 第八节发电机——变压器组的保护................................ 错误!未定义书签。 第一章电力系统继电保护概述 一、电力系统继电保护的作用 1. 继电保护包括继电保护技术和继电保护装置。 ﹡继电保护技术是一个完整的体系，它主要包括电力系统故障分析、各种继电保护原理及实现方法、继电保护的设计、继电保护运行及维护等技术。 ﹡继电保护装置是完成继电保护功能的核心。P1 继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。 2. 电力系统的故障和不正常运行状态：（三相交流系统） * 故障：各种短路（d(3)、 d(2)、d(1)、d(1-1)）)和断线（单相、两相），其中最常见且最危险的是各种类型的短路。其后果： 1.电流I增加危害故障设备和非故障设备； 2．电压U降低或增加影响用户的正常工作； 3．破坏系统稳定性，使事故进一步扩大（系统振荡，电压崩溃） 4．发生不对称故障时，出现I2，使旋转电机产生附加发热；发生接地故障时出现 I0，—对相邻通讯系统造成干扰

电力系统继电保护课后习题解析第二版张保会尹项根主编实用版

电力系统继电保护课后习题答案 1 绪论 1.2继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么? 答:继电保护装置就是指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.它的作用包括:1.电力系统正常运行时不动作;2.电力系统部正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行;3.电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备,并向故障点与电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网的其他部分隔离。 1.3继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能,各环节的作用是什么? 答:继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断和执行输出三个部分完成预定的保护功能。测量比较环节是册来那个被保护电器元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判别保护装置是否应该启动。逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸。执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。 1.4 依据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量复制差异，已经构成哪些原理的保护，这些保护单靠保护整定值能求出保护范围内任意点的故障吗？ 答：利用流过被保护元件电流幅值的增大，构成了过电流保护;利用短路时电压幅值的降低，构成了低电压保护；利用电压幅值的异常升高，构成了过电压保护；利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大，构成了低阻抗保护。 单靠保护增大值不能切除保护范围内任意点的故障，因为当故障发生在本线路末端与下级线路的首端出口时，本线路首端的电气量差别不大。所以，为了保证本线路短路时能快速切除而下级线路短路时不动作，这种单靠整定值得保护只能保护线路的一部分。 1.6 如图1-1所示，线路上装设两组电流互感器，线路保护和母线保护应各接哪组互感器？答：线路保护应接TA1，母线保护应接TA2。因为母线保护和线路保护的保护区必须重叠，使得任意点的故障都处于保护区内。 母线 线路 TA1TA2 图1-1 电流互感器选用示意图