電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理簡(jiǎn)介

單相斷線和兩項(xiàng)斷線（不要與PT二次斷線混淆）

其中最常見且最危險(xiǎn)的是各種類型的短路。其后果：

1I增加危害故障設(shè)備和非故障設(shè)備；

2U降低影響用戶正常工作；

3破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大（系統(tǒng)震蕩，互解）

I2（I0）旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生附加發(fā)熱I0—相鄰?fù)ㄓ嵪到y(tǒng)

故障特征：

I增加、U降低、Z降低

接地故障、斷線有零序

不對(duì)稱故障有負(fù)序

不正常運(yùn)行狀態(tài)：

電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障的運(yùn)行狀態(tài)。

如：小電流接地系統(tǒng)d(1)、過負(fù)荷、過電壓、頻率降低、系統(tǒng)震蕩等。

2．繼電保護(hù)的作用：

要求能區(qū)分故障和正常運(yùn)行、判斷故障設(shè)備（區(qū)內(nèi)還是區(qū)外故障）

兩個(gè)作用：故障

不正常運(yùn)行狀態(tài)

故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)—>事故（P1），不可能完全避免且傳播很快（光速）

要求：幾十毫秒內(nèi)切除故障人（×），繼電保護(hù)裝置（√）

任務(wù)：P2.被形象的比喻為“靜靜的哨兵”

二、繼電器
繼電器動(dòng)作：
繼電器返回：

繼電特性：

三、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成與分類：

1．基本原理：

為區(qū)分系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)與故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)——找差別：特征。

①增加故障點(diǎn)與電源間—>過電流保護(hù)

②U降低—>低電壓保護(hù)

③變化；正常：20°左右—>短路：60°～85°—>方向保護(hù).

④；模值減少—>阻抗保護(hù)

⑤—>——〉電流差動(dòng)保護(hù)

⑥I2、I0序分量保護(hù)等。

另非電氣量：瓦斯保護(hù)，過熱保護(hù)

原則上說：只要找出正常運(yùn)行與故障時(shí)系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征（差別），即可找出一種原理，且差別越明顯，保護(hù)性能越好。

2．構(gòu)成

以過電流保護(hù)為例：

正常運(yùn)行：Ir=IfLJ不動(dòng)

故障時(shí)：Ir=Id>IdzLJ動(dòng)—>SJ動(dòng)（延時(shí)）—>XJ動(dòng)—>信號(hào)

TQ動(dòng)—>跳閘

一般由測(cè)量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部分組成。

（1）測(cè)量元件

作用：測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)物理量（如電流、電壓、阻抗、功率方向等），并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)。

（2）邏輯元件

作用：根據(jù)測(cè)量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的布爾邏輯及時(shí)序邏輯工作，最后確定是否應(yīng)跳閘或發(fā)信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。

邏輯回路有：或、與、非、延時(shí)啟動(dòng)、延時(shí)返回、記憶等。

（3）執(zhí)行元件：

作用；根據(jù)邏輯元件傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如：故障時(shí)→跳閘；不正常運(yùn)行時(shí)→發(fā)信號(hào)；正常運(yùn)行時(shí)→不動(dòng)作。

3.分類：

幾種方法如下：

（1）按被保護(hù)的對(duì)象分類：輸電線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)等；

（2）按保護(hù)原理分類：電流保護(hù)、電壓保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、方向保護(hù)、零序保護(hù)等；

（3）按保護(hù)所反應(yīng)故障類型分類：相間短路保護(hù)、接地故障保護(hù)、匝間短路保護(hù)、斷線保護(hù)、失步保護(hù)、失磁保護(hù)及過勵(lì)磁保護(hù)等；

（4）按繼電保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)技術(shù)分類：機(jī)電型保護(hù)（如電磁型保護(hù)和感應(yīng)型保護(hù)）、整流型保護(hù)、晶體管型保護(hù)、集成電路型保護(hù)及微機(jī)型保護(hù)等；

（5）按保護(hù)所起的作用分類：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)等；

主保護(hù)滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。

后備保護(hù)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用來切除故障的保護(hù)。又分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)兩種。

①遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。

②近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。

輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。

3．電保護(hù)包括繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置。

﹡繼電保護(hù)技術(shù)是一個(gè)完整的體系，它主要由電力系統(tǒng)故障分析、繼電保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)、繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)、繼電保護(hù)運(yùn)行及維護(hù)等技術(shù)構(gòu)成。

﹡繼電保護(hù)裝置是完成繼電保護(hù)功能的核心。P1

繼電保護(hù)裝置就是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。

四、對(duì)繼電保護(hù)的基本要求：
對(duì)動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個(gè)基本要求：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性。即保護(hù)四性。

（一）選擇性：P4

選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍。

例：

當(dāng)d1短路時(shí)，保護(hù)1、2動(dòng)→跳1DL、2DL，有選擇性

當(dāng)d2短路時(shí)，保護(hù)5、6動(dòng)→跳5DL、6DL，有選擇性

當(dāng)d3短路時(shí)，保護(hù)7、8動(dòng)→跳7DL、8DL，有選擇性

若保護(hù)7拒動(dòng)或7DL拒動(dòng)，保護(hù)5動(dòng)→跳5DL（有選擇性）

若保護(hù)7和7DL正確動(dòng)作于跳閘，保護(hù)5動(dòng)→跳5DL，則越級(jí)跳閘（非選擇性）

小結(jié)：選擇性就是故障點(diǎn)在區(qū)內(nèi)就動(dòng)作，區(qū)外不動(dòng)作。當(dāng)主保護(hù)未動(dòng)作時(shí)，由近后備或遠(yuǎn)后備切除故障，使停電面積最小。因遠(yuǎn)后備保護(hù)比較完善（對(duì)保護(hù)裝置DL、二次回路和直流電源等故障所引起的拒絕動(dòng)作均起后備作用）且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，應(yīng)優(yōu)先采用。

（二）速動(dòng)性：

快速切除故障。1提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；2減少用戶在低電壓下的動(dòng)作時(shí)間；3減少故障元件的損壞程度，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。

；

t－故障切除時(shí)間；

tbh-保護(hù)動(dòng)作時(shí)間；

tDL-斷路器動(dòng)作時(shí)間；

一般的快速保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.06～0.12s，最快的可達(dá)0.01～0.04s。

一般的斷路器的動(dòng)作時(shí)間為0.06～0.15s，最快的可達(dá)0.02～0.06s。

（三）靈敏性：P5

指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)故障情況的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應(yīng)出來。

通常，靈敏性用靈敏系數(shù)來衡量，并表示為Klm。

對(duì)反應(yīng)于數(shù)值上升而動(dòng)作的過量保護(hù)（如電流保護(hù)）

對(duì)反應(yīng)于數(shù)值下降而動(dòng)作的欠量保護(hù)（如低電壓保護(hù)）

其中故障參數(shù)的最小、最大計(jì)算值是根據(jù)實(shí)際可能的最不利運(yùn)行方式、故障類型和短路點(diǎn)來計(jì)算的。

在《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程（DL400－91）》中，對(duì)各類保護(hù)的靈敏系數(shù)Klm的要求都作了具體規(guī)定（參見附錄2，P231）。

（四）可靠性：P5

指發(fā)生了屬于它改動(dòng)作的故障，它能可靠動(dòng)作，即不發(fā)生拒絕動(dòng)作（拒動(dòng)）；而在不改動(dòng)作時(shí)，他能可靠不動(dòng)，即不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作（簡(jiǎn)稱誤動(dòng)）。

影響可靠性有內(nèi)在的和外在的因素：

內(nèi)在的：裝置本身的質(zhì)量，包括元件好壞、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、制造工藝水平、內(nèi)外接線簡(jiǎn)明，觸點(diǎn)多少等；

外在的：運(yùn)行維護(hù)水平、調(diào)試是否正確、正確安裝

上述四個(gè)基本要求是分析研究繼電保護(hù)性能的基礎(chǔ)，也是貫穿全課程的一個(gè)基本線索。在它們之間既有矛盾的一面，又有在一定條件下統(tǒng)一的一面。

四、發(fā)展：
原理：隨電力系統(tǒng)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展

過電流保護(hù)（最早熔斷器）電流差動(dòng)保護(hù)方向性電流保護(hù)

（1901年）（1908年）（1910年）

距離保護(hù)高頻保護(hù)微波保護(hù)行波保護(hù)、光纖保護(hù)

（1920年）（1927年）（50年代）（70年代誕生、50年代有設(shè)想）

結(jié)構(gòu)型式：

機(jī)電型電子型微機(jī)型（華北電力大學(xué)80年代）數(shù)字式

(電磁型、感應(yīng)型、電動(dòng)型)晶體管

集成電路