《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》

為了使繼電保護(hù)裝置能準(zhǔn)確及時(shí)地完成繼電保護(hù)任務(wù)，在技術(shù)上動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，一般應(yīng)滿足以下四個(gè)基本要求。

1．可靠性

繼電保護(hù)裝置的可靠性是指，在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了i亥繼電保護(hù)裝置應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，其不應(yīng)拒絕動(dòng)作（又稱為信賴性），而在其他任何不應(yīng)該動(dòng)作的情況下，都不發(fā)生誤動(dòng)作（又稱為安全性）。

繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作和拒絕動(dòng)作都會給電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害。但提高其不誤動(dòng)的可靠性和不拒動(dòng)的可靠性的措施常常是互相矛盾的。由于電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和負(fù)荷性質(zhì)的不同，誤動(dòng)和拒動(dòng)的危害程度有所不同，因此提高保護(hù)裝置可靠性的著重點(diǎn)在各種具體情況下也應(yīng)有所不同。例如，當(dāng)系統(tǒng)中有充足的旋轉(zhuǎn)備用發(fā)電容量、輸電線路很多、各系統(tǒng)之間和電源與負(fù)荷之間聯(lián)系很緊密時(shí)，因繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作使發(fā)電機(jī)、變壓器或輸電線切除而給電力系統(tǒng)造成的損失可能很小，但如果發(fā)電機(jī)、變壓器或輸電線故障時(shí)繼電保護(hù)裝置拒絕動(dòng)作，則將會造成設(shè)備的損壞或系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，損失是巨大的。在此情況下，提高繼電保護(hù)不拒動(dòng)的可靠性比提高不誤動(dòng)的可靠性更為重要。當(dāng)系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)備用發(fā)電容量小、各系統(tǒng)之間和電源與負(fù)荷之間的聯(lián)系比較薄弱時(shí)，因繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作將發(fā)電機(jī)、變壓器或輸電線路切除，將會引起對負(fù)荷供電的中斷，甚至造成系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，其損失是巨大的，而當(dāng)繼電保護(hù)裝置拒動(dòng)時(shí)，其后備保護(hù)仍可以動(dòng)作、切除故障，因此，在這種情況下，提高繼電保護(hù)裝置不誤動(dòng)的可靠性比提高其不拒動(dòng)的可靠性更為重要。由此可見，提高繼電保護(hù)裝置的可靠性應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)和負(fù)荷的具體情況采取適當(dāng)?shù)拇胧?

2．靈敏性

繼電保護(hù)裝置的靈敏性，是指對于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的繼電保護(hù)裝置，應(yīng)該當(dāng)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置、短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否有過渡電阻，都能敏銳檢測出故障，正確作出反應(yīng)。繼電保護(hù)裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來衡量，該系數(shù)主要決定于被保護(hù)元件和電力系統(tǒng)的參數(shù)和運(yùn)行方式。GB/T 14285-2006《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》中對各種繼電保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)的最小值都作了具體的規(guī)定。

3．選擇性

繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性是指，其動(dòng)作時(shí)僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。

4．速動(dòng)性

繼電保護(hù)裝置的速動(dòng)性，是指其盡可能快地切除故障的能力?？焖俚厍谐收峡梢蕴嵘屉娏ο到y(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時(shí)間，縮小故障元件的擄壞程度。因此，在發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)力求繼電保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作。

繼電保護(hù)技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展起來的。電力系統(tǒng)中的短路是不可避免的，短路必然伴隨著電流的增大，因此，首先出現(xiàn)了防止電流超過一預(yù)定值的過電流保護(hù)。熔斷器就是最早的、最簡單的過電流保護(hù)，如今，這種保護(hù)方式仍廣泛應(yīng)用于低壓線路和用電設(shè)備中。隨著電網(wǎng)的接線日益復(fù)雜，僅靠熔斷器已不能滿足選擇性和快速性的要求，于是19世紀(jì)90年代又出現(xiàn)了裝于斷路器上并直接作用于斷路器的一次式的電磁型過電流繼電器。到20世紀(jì)初，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，二次式繼電器開始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護(hù)。這個(gè)時(shí)期可認(rèn)為是繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的開端。

1901年，出現(xiàn)了感應(yīng)型過電流繼電器。1908年，提出了比較被保護(hù)元件兩端電流的電流差動(dòng)保護(hù)原理。1910年，方向性電流保護(hù)開始得到應(yīng)用。20世紀(jì)20年代初，距離保護(hù)裝置開始出現(xiàn)。隨著電力系統(tǒng)載波通信的發(fā)展，在1927年前后，出現(xiàn)了利用高壓輸電線路上高頻載波電流傳送和比較輸電線路兩端功率方向或電流相位的高頻載波保護(hù)裝置。在20世紀(jì)50年代，微波中繼通信開始應(yīng)用于電力系統(tǒng)，從而出現(xiàn)了利用微波傳送和比較輸電線路兩端故障電氣量的微波保護(hù)。在20世紀(jì)70年代末，經(jīng)過20余年的研究，利用故障點(diǎn)產(chǎn)生的行波實(shí)現(xiàn)無通道快速繼電保護(hù)的行波保護(hù)裝置開始應(yīng)用。21世紀(jì)以來，隨著光纖通信在電力系統(tǒng)中的普及，利用光纖通道的繼電保護(hù)，如光纖差動(dòng)保護(hù)、光纖距離保護(hù)等，已得到了廣泛的應(yīng)用。

與此同時(shí)，構(gòu)成繼電保護(hù)裝置的元件、材料，保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)形式和制造工藝也發(fā)生了巨大的變革。20世紀(jì)50年代以前的繼電保護(hù)裝置都是由電磁型、感應(yīng)型或電動(dòng)型繼電器組成的。這些繼電器經(jīng)歷了數(shù)次重大的改進(jìn)，積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，工作比較可靠，因而在電力系統(tǒng)中曾得到廣泛應(yīng)用。但這種繼電保護(hù)裝置體積大，消耗功率大，動(dòng)作速度慢，機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分和觸點(diǎn)容易磨損或粘連，調(diào)試維護(hù)比較復(fù)雜，不能滿足超高壓、大容量電力系統(tǒng)的要求。自20世紀(jì)50年代開始，出現(xiàn)了晶體管式繼電保護(hù)裝置。這種保護(hù)裝置體積小，功率消耗小，動(dòng)作速度快，無機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分，稱為電子式靜態(tài)保護(hù)裝置。此后，出現(xiàn)了體積更小、工作更加可靠的集成運(yùn)算放大器和其他集成電路元件，促進(jìn)了靜態(tài)繼電保護(hù)裝置向集成電路化方向的發(fā)展。20世紀(jì)80年代后期，是靜態(tài)繼電保護(hù)從第一代（晶體管式）向第二代（集成電路式）的過渡時(shí)期，20世紀(jì)90年代開始則是向微機(jī)保護(hù)過渡的時(shí)期。

微機(jī)保護(hù)裝置具有巨大的計(jì)算、分析和邏輯判斷能力，有儲存記憶功能，因而可用于實(shí)現(xiàn)性能完善且復(fù)雜的保護(hù)原理。微機(jī)保護(hù)裝置可連續(xù)不斷地對本身的工作情況進(jìn)行自檢，其工作可靠性很高。此外，微機(jī)保護(hù)裝置可用同一硬件實(shí)現(xiàn)不同的保護(hù)原理，這使裝置的制造大為簡化，也容易實(shí)行保護(hù)裝置的標(biāo)準(zhǔn)化。微機(jī)保護(hù)裝置除了保護(hù)功能外，還兼有故障錄波、故障測距、事件順序記錄和與調(diào)度計(jì)算機(jī)交換信息等輔助功能，這對簡化保護(hù)裝置的調(diào)試、事故分析和事故后的處理等都有重大意義。微機(jī)保護(hù)裝置由于其巨大優(yōu)越性和潛力而受到運(yùn)行人員的歡迎，進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來在我國得到大量應(yīng)用，已成為繼電保護(hù)裝置的主要形式，并已成為電力系統(tǒng)保護(hù)、控制、運(yùn)行調(diào)度及事故處理的統(tǒng)一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成部分。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，微機(jī)繼電保護(hù)裝置的體積會更小，功能會更強(qiáng)、性能會更優(yōu)，而且基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供的數(shù)據(jù)信息共享，微機(jī)保護(hù)裝置可以占有全系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和信息。微機(jī)保護(hù)裝置的應(yīng)用，將使繼電保護(hù)向網(wǎng)絡(luò)化、智能化、自適應(yīng)化和保護(hù)、測量、控制、數(shù)據(jù)通信一體化方面快速發(fā)展。

繼電保護(hù)學(xué)科是電力學(xué)科中最活躍的分支，電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，以及超大型機(jī)組和特高壓交、直流輸電線路的出現(xiàn)，對繼電保護(hù)提出了更高的要求，賦予了更艱巨的任務(wù)，可以預(yù)計(jì)，繼電保護(hù)學(xué)科必將向更高的理論技術(shù)高度發(fā)展。 2100433B

繼電保護(hù)裝置，是指裝設(shè)于整個(gè)電力系統(tǒng)的各個(gè)元件上，能在指定區(qū)域內(nèi)快速準(zhǔn)確地對電氣元件發(fā)生的各種故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)做出響應(yīng)，并在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)動(dòng)作，使斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種反事故自動(dòng)裝置。由于最初的繼電保護(hù)裝置是由機(jī)電式繼電器為主構(gòu)成的，故稱為繼電保護(hù)裝置?，F(xiàn)代繼電保護(hù)裝置已發(fā)展成為由電子元器件或微型計(jì)算機(jī)為主構(gòu)成的，但仍沿用此名稱。繼電保護(hù)一詞泛指繼電保護(hù)技術(shù)或由各種繼電保護(hù)裝置組成的繼電保護(hù)系統(tǒng)。

繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)是：

(1)自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，并最大限度地保證其他無故障部分的正常運(yùn)行不受影響。

(2)能對電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)做出反應(yīng)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)規(guī)范發(fā)出告警信號，或自動(dòng)減負(fù)荷，或延時(shí)跳閘，使系統(tǒng)運(yùn)行人員根據(jù)告警的種類采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，避免引起更大的系統(tǒng)故障。

(3)可以和電力系統(tǒng)中其他自動(dòng)裝置如自動(dòng)重合閘裝置相配合，在條件允許時(shí)，可采取預(yù)定措施，盡快地恢復(fù)供電和設(shè)備運(yùn)行，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

綜上所述，繼電保護(hù)是一種電力系統(tǒng)安全保障技術(shù)，而繼電保護(hù)裝置是一種電力系統(tǒng)的反事故自動(dòng)裝置。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，繼電保護(hù)裝置不動(dòng)作，而只是實(shí)時(shí)地嚴(yán)密監(jiān)視電力系統(tǒng)及其元件的運(yùn)行狀態(tài)。一旦發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，繼電保護(hù)裝置將迅速動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)故障隔離并發(fā)出告警，保障電力系統(tǒng)安全。因此，繼電保護(hù)裝置又被形象化地稱為電力系統(tǒng)的“保護(hù)神”。它對保障系統(tǒng)安全運(yùn)行、保證電能質(zhì)量、防止故障擴(kuò)大和事故發(fā)生，都有極其重要的作用。

在電力系統(tǒng)中應(yīng)用各種繼電保護(hù)裝置，盡管它們在結(jié)構(gòu)上各不相同，但基本上是由測量、邏輯、執(zhí)行三部分組成。

1．測量部分

測量部分的功能是測量從被保護(hù)對象輸入的有關(guān)電氣量，并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出“是”、“非”或“大于”、“不大于”或“等于0”、“等于1”等邏輯信號，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該起動(dòng)。

2．邏輯部分

邏輯部分的功能是根據(jù)測量部分各個(gè)輸出量的大小、性質(zhì)，輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序以及這些狀態(tài)和順序的組合，使保護(hù)裝置按給定的邏輯關(guān)系工作，確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出信號，并將有關(guān)命令傳送給執(zhí)行部分。繼電保護(hù)中常用的邏輯電路有“或”、“與”、“非”、“延時(shí)起動(dòng)”、“延時(shí)返回”以及“記憶”電路等。

3．執(zhí)行部分

執(zhí)行部分的功能是根據(jù)邏輯部分傳送的信號，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，如故障時(shí)動(dòng)作于跳閘、不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)出信號、正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作等。

需要指出的是，僅靠繼電保護(hù)裝置是不能達(dá)到保護(hù)電力設(shè)備的目的，只有通過互感器、斷路器（含操作機(jī)構(gòu)）、繼電保護(hù)裝置、工作電源及其相互間的連接電纜的協(xié)調(diào)配合，才能實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的工作任務(wù)。

第1章緒論

1．1電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用

1．2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本原理及其組成

1．3對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求

1．4電力系統(tǒng)繼電保護(hù)發(fā)展簡史

1．5電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作的特點(diǎn)

習(xí)題及思考題

第2章電網(wǎng)的電流保護(hù)

2．1繼電器

2．2單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)

2．3雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的方向性電流保護(hù)

2．4中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中接地短路的零序電流及方向保護(hù)

2．5中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地故障的保護(hù)

習(xí)題及思考題

第3章電網(wǎng)距離保護(hù)

3．1距離保護(hù)的基本原理與構(gòu)成

3．2阻抗繼電器

3．3距離保護(hù)的整定計(jì)算及對距離保護(hù)的評價(jià)

3．4影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素及防止措施

習(xí)題及思考題

第4章輸電線路縱聯(lián)保護(hù)

4．1輸電線路縱聯(lián)保護(hù)

4．2輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的通信方式

4．3方向比較式縱聯(lián)保護(hù)

4．4縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)

習(xí)題及思考題

第5章自動(dòng)重合閘

5．1自動(dòng)重合閘的作用

5．2對自動(dòng)重合閘的基本要求及分類

5．3輸電線路的三相一次自動(dòng)重合閘

5．4自動(dòng)重合閘時(shí)限的整定原則及自動(dòng)重合閘與繼電保護(hù)的配合

5．5高壓輸電線路的單相自動(dòng)重合閘

5．6高壓輸電線路的綜合重合閘

習(xí)題及思考題

第6章電力變壓器保護(hù)

6．1電力變壓器的故障、不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式

6．2變壓器的瓦斯保護(hù)

6．3變壓器縱差動(dòng)保護(hù)

6．4變壓器的勵(lì)磁涌流及鑒別方法

6．5變壓器相間短路的后備保護(hù)

6．6變壓器接地短路的后備保護(hù)

習(xí)題及思考題

第7章發(fā)電機(jī)保護(hù)

7．1發(fā)電機(jī)的故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)方式

7．2發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)

7．3發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù)

7．4發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)

7．5發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)

7．6發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)

7．7發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路接地保護(hù)

習(xí)題及思考題

第8章母線保護(hù)

8．1母線故障和裝設(shè)母線保護(hù)基本原則

8．2母線差動(dòng)保護(hù)基本原理

8．3斷路器失靈保護(hù)

習(xí)題及思考題

第9章數(shù)字式繼電保護(hù)基礎(chǔ)

9．1概述

9．2數(shù)字式保護(hù)裝置硬件原理

9．3數(shù)字式保護(hù)的數(shù)據(jù)采集

9．4數(shù)字式保護(hù)的數(shù)字濾波

9．5數(shù)字式保護(hù)的算法

9．6數(shù)字式保護(hù)裝置的軟件構(gòu)成

習(xí)題及思考題

參考文獻(xiàn) 2100433B

內(nèi)容簡介

《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)(下冊)(?？七m用)》是電力高等?？茖W(xué)校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)專業(yè)的教材，共分上、下兩冊?！峨娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)(下冊)(?？七m用)》是下冊，共分七章，分別是輸電線路的高頻保護(hù)；繼電保護(hù)高頻通道；超高壓輸電線路保護(hù)的特殊問題；電力變壓器的保護(hù)；同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)；母線保護(hù)和斷路器失靈保護(hù)；電動(dòng)機(jī)和并聯(lián)電容器組保護(hù)。 《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)(下冊)(?？七m用)》可作電力工程類高等?？茖W(xué)校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)專業(yè)的專業(yè)課教材，也可供從事繼電保護(hù)整定計(jì)算、調(diào)試、設(shè)計(jì)以及電力系統(tǒng)中從事繼電保護(hù)工作的工程技術(shù)人員參考。2100433B

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程背景

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)被稱為電力系統(tǒng)的“安全衛(wèi)士”“外科醫(yī)生”，核心任務(wù)是在電力系統(tǒng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障等危急情況時(shí)，隔離故障，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。隨著中國電力的發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)與裝置得到應(yīng)用，創(chuàng)造了多個(gè)代表“中國制造”“中國引領(lǐng)”的創(chuàng)新成果。

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程定位

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門重要專業(yè)必修課程，也是一門直接與電力工程技術(shù)相關(guān)的課程。 由于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)含量高、技術(shù)難度大等特點(diǎn)，在所有的供電公司、發(fā)電廠、大型廠礦企業(yè)都設(shè)有專門的繼電保護(hù)工種，現(xiàn)場緊缺繼電保護(hù)專業(yè)人才。另一方面，由于繼電保護(hù)與電力系統(tǒng)的故障及故障處置相關(guān)，所有從事電力系統(tǒng)工作的專業(yè)人員，都需要掌握一定的繼電保護(hù)知識。同時(shí)，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)已被列為所有發(fā)電集團(tuán)、電網(wǎng)公司、大型廠礦及電氣設(shè)備制造企業(yè)的入職考試科目。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程已被各高校列為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的核心課程。