继电保护教案
目录
前言2页
1----------电力系统典型故障分析2页1.1--------单相接地短路故障分析7页1.2--------两相短路故障分析8页1.3--------两相接地短路故障分析10页1.4--------三相短路故障分析12页小结13页
2----------继电保护原理14页2.1--------距离保护原理14页2.2--------方向保护原理19页2.3--------纵联保护原理23页3----------继电保护检验27页
3.1--------新投验收检验的项目及要求27页3.1.1------检验前准备工作27页3.1.2------二次回路检验28页3.1.3------保护装置检验31页3.1.4------装置与通道设备的联调检验33页3.1.5------装置间的联调检验33页3.1.6------保护整组试验34页3.1.7------带负荷向量检查34页
3.2--------保护检验的根据及方法35页
3.2.1------电压、电流保护的检验35页3.2.2------保护启动元件的检验36页3.2.3------距离保护的检验37页3.2.4------零序方向保护的检验38页3.2.5------复合电压闭锁方向过电保护的检验40页3.2.6------差动保护的检验41页4----------录波图分析45页
4.1--------单相接地短路录波图分析45页4.2--------两相短路录波图分析46页4.3--------两相接地短路录波图分析48页4.4--------三相短路录波图故障分析49页4.5--------变压器低压侧两相短路故障录波图分析50页4.6--------故障实例分析52页
前言
首先我谈一下我从事继电保护的几点体会：
第一点：我们的继电保护专业在电力系统中是一个很重要的专业，直接关系到电力设备的安全和电力系统的稳定运行；同时继电保护的采集量来自一次系统、最终服务于一次系统。所以说我们首先应该站在系统的高度来考虑我们的专业工作；
从一次系统的角度出发来考虑我们的继电保护装置、安全自动装置、二次回路接线等等。例如下图所示系统接线；
变电站二次接线：PT开口三角电压极性端接N600，非极性端接L630；线路CT 以母线为正极性；变压器零序CT以变压器为极性。那么，如果进行变压器零序方向保护试验该如何进行呢？该通入什么角度的测试量？大家都知道现在的微机变压器零序方向保护都有两项定值：“方向指向母线”和“方向指向变压器”。到底该如何设置这两项定值呢？
大家看上面系统图，当线路上发生单相接地短路故障时，故障电流由母线流向大地，再从变压器中性点返回，同时线路阻抗角一般为75度左右，那么由向量图可看出对于母线一次电气量来说3I0超前3U0约110度左右，到了二次回路，由于线路保护CT以母线为正极性抽取，所以线路保护的零序方向也是3I0超前3U0约110度左右；再看变压器中性点零序CT，故障电流由大地从CT非极性端流入，使中性点零序二次电流反了180度，也就是说变压器保护的零序方向是3U0超前3I0约75度左右。（如向量图示）通过上述事例，大家可以看出我的着眼点首先从一次系统出发，结合变电站二次回路实际接线，再去测试保护装置的动作行为。象上面这个事例，我通入装置的测试量电压超前电流75度，保护应该动作，否则就不对。如果我把变压器中性点零序CT以大地为极性抽取，那么我通入装置的测试量电流超前电压110度，此时保护应该动作。
第二点：在我们的工作中，有的同志重装置轻回路，有的同志重回路轻装置，这两点都是不对的。继电保护专业，装置和回路是一个相互关联、密不可分的整体，像上面的事例，变压器的中性点零序CT的极性端的抽取方式不同，将会得出截然相反的两种结果，如果我只测试装置的动作行为，而不管实际二次回路接线，那免不了会发生继电保护误动、拒动事故；反过来说如果装置要求只能采取该种接线，而你又轻装置，认为都由厂家保证了，不了解该套装置的原理，那免不了也会发生继电保护误动、拒动事故，影响系统稳定运行。所以说一定要树立一个整体观念。
第三点：安全与专业技术水平的关系。首先树立安全意识是必须的，但继电保护是一个技术性较强专业，光有安全意识是不够的，还必须不断提高自身的专业技术水平，只有这样才能全面把握现场工作中的各个环节，充分考虑各种危险因素，才能彻底杜绝事故的发生，保证安全供电。像我们继电保护专业曾经发生过的许多人为事故，大多数属于此类，认为这样做没事，结果却发生了事故。这就是因为受专业技术水平的限制没有考虑到它的危险性。所以说不断提高自身的专业技术水平是继电保护专业保证安全的先决条件。
第一章电力系统典型故障分析
学习典型故障分析的目的：
继电保护按采集量划分，大致分为两类：一类是电量保护，如电流保护、电压保护、距离保护、纵联保护等；另一类是非电量保护，如非全相保护、变压器瓦斯保护等。对于电量保护直接反映一次电气量的变化，并最终作用于一次设备，以实现对电力系统一次设备的控制与保护。所以说必须掌握典型故障的分析方法以及各种故障情况下电气量的变化规律；这对我们今后工作中分析故障、分析继电保护动作行为（是正确动作、拒动还是误动）都是非常重要的。
电力系统典型故障的类型：
1）单相接地短路故障用K（1）表示
2）两相短路故障用K（2）表示
3）三相短路故障用K（3）表示
4）两相接地短路故障用K（1.1）表示
5）单相断线故障（两相运行）用F（1.1）表示
6）两相断线故障（单相运行）用F（1）表示其中短路故障称之为横向故障，断线故障称之为纵向故障。
电力系统典型故障分析的一般方法：
1）选取特殊相进行分析。也就是说选取三相中与其他两相特征不一样的相别进行分析。例如：A相接地短路故障，A相有故障电流，B、C两相没有，则A相
为特殊相，所以用A相进行分析；AB两相短路故障及AB两相接地短路故障，
A、B两相有故障电流，C相没有，则C相为特殊相，所以用C相进行分析；
A相断线故障，A相有没电流，B、C两相有负荷，则A相为特殊相，所以用
A相进行分析；AB两相断线故障，A、B两相没有电流，C相有负荷电流，则
C相为特殊相，所以用C相进行分析。其他相别同理。
2）由故障特征确定故障边界条件。例如：A相接地短路故障，A相有故障电流，
A 相电压为零，B、C两相没有故障电流，则边界条件为：IKB=IKC=0；UKA=0。
3）由故障边界条件，通过对称分量法求取特殊相各序分量。
首先介绍一下对称分量法的基本公式：
如下图所示：
当系统发生不对称故障时，通过对称分量都可以将不对称的故障量转换为三个对称分量的叠加。这样做的目的是便于我们分析、计算。其互换公式如下：
F A1=1/3(F A+a F B+a2F C)
F A2=1/3(F A+a2F B+a F C)
F A0=1/3(F A+F B+F C)
F A=F A1+F A2+F A0
F B=F B1+F B2+F B0=a2F A1+a F A2+F A0)
F C=F C1+F C2+F C0=a F A1+a2F A2+F A0)
式中a表示逆时针旋转120o也即向超前方向旋转120o, a2表示逆时针旋转240o也即向超前方向旋转240o
这六个公式在我们的短路故障分析中经常用到的，首先需要通过它将全电压、全电流分解成三个对称的相序分量进行分析、计算；然后需要通过它将计算结果还原为全电压、全电流。因此必须熟练掌握。
下面以A相接地短路故障为例，介绍序分量的求取方法
边界条件为：IKB=IKC=0；UKA=0。
则：IKA1=1/3（IKA+aIKB+a2IKC）
IKA2=1/3（IKA+a2IKB+aIKC）
IKAo=1/3（IKA+IKB+IKC）
又因IKB=IKC=0
所以IKA1=IKA2=IKAo=1/3IKA
UKA= UKA1+UKA2+UKAo=0
4）由各序分量关系，绘制特殊相序网图。
首先介绍一下序网图的绘制方法：
A在序网图中，只有正序网络图包含电源电势，负、零序网络图中没有电源电势。这是因为系统正常运行时只有正序分量，当发生不对称故障时才产生负、零序电压电流，也就是说负、零序电压电流是由故障点产生的。
B 在序网图中，正、负序阻抗画到短路点结束，负荷侧阻抗不画；这是因为正、负序的短路通路由短路点到电源构成闭合回路；而零序阻抗要画到变压器接地点结束，这是因为零序的短路通路由短路接地点到变压器接地点构成闭合回路；
变压器三角侧以后零序阻抗不画，因为三角形接线方式将零序分量滤去了使它不能往下级传变，F A- F B =（F A1+F A2+F A0）-（F B1+F B2+F B0）= （F A1+F A2）-（F B1+F B2）；变压器星型侧中性点不接地，其以后零序阻抗不画，因为星型侧中性点不接地对零序来说相当于无群大阻抗。（如下图示）
接下来以A相接地短路故障为例，介绍序分量的求取方法由第三步各序分量关系可看出，A相各序电流相等，各序电压相加为零；由于各序分量由故障量中分解所得，所以网络最终要合成一个闭和回路，通过上述条件可得只有各序网络头尾串联可实现。如下图示：
5）由序网图计算短路点各序分量向量值及保护安装处各序分量向量值。例如A相接地短路故障，短路点各序分量计算：
IKA1= IKA2=IKAo=E/（X∑1+ X∑2+X∑0）
UKA1= IKA1*（X∑2+X∑0）
UKA2=—IKA2* X∑2=—IKA1* X∑2
UKA0=—IKA0* X∑0=—IKA1* X∑2
保护安装处各序分量计算：
对于单端电源网络保护安装处各序分量电流与故障点各序分量电流相等IKA1M= IKA1
IKA2 M = IKA2
IKAo M = IKA0
对于双端电源网络保护安装处各序分量电流等于故障点各序分量电流乘以M、N两侧的阻抗分配系数
IKA1M = IKA1* X1N /（X1M +X1N）
IKA2M = IKA2* X2N /（X2M +X2N）
IKAo M = IKA0* X0N /（X0M +X0N）
IKA1N = IKA1-IKA1M
IKA2N = IKA2-IKA2M
IKAo N = IKA0-IKA0M
保护安装处各序分量电压等于故障点各序分量电压加上各序保护安装处至故障点的电压降。
UKA1M = UKA1+ IKA1M *X LM1
UKA2M = UKA2+IKA1M *X LM 2
UKA0M = UKA0+IKA0M *X LM 0
UKA1N = UKA1+ IKA1N *X LN1
UKA2N = UKA2+IKA1N *X LN 2
UKA0N = UKA2+IKA0N *X LN 0
6）由各序分量，通过对称分量法计算各相故障点故障电流、故障电压及保护安装处故障电流、故障电压。
各相故障点故障电流、故障电压：
IKA= IKA1+IKA2+IKA0=3 E/（X∑1+ X∑2+X∑0）
IKB= a2IKA1+ aIKA2+IKA0=0
IKC= aIKA1+ a2IKA2+IKA0=0
UKA=0
UK B= a2UKA1+ aUKA2+UKA0
= a2 IKA1*（X∑2+X∑0）—IKA1（X∑0+ aX∑2）
= IKA1*( a2 X∑2- aX∑2+ a2 X∑0- X∑0)
=√3* IKA1*( X∑2e j-90+ X∑0 e j-150)
UK C= aUKA1+a 2UKA2+UKA0
= a IKA1*（X∑2+X∑0）—IKA1（X∑0+ a2X∑2）
= IKA1*( a X∑2- a2X∑2+ a X∑0- X∑0)
=√3* IKA1*( X∑2e j90+ X∑0 e j150)
各相保护安装处故障电流、故障电压：
UKAM= UKA1M + UKA2M + UKA0M
= IKA1（X∑2+X∑0+ X LM1）+ IKA1（X LM2-X∑2）+ IKA1（X LM0-X∑0）
= IKA1 (X LM1+ X LM2+ X LM0)
= IKA1* X LM1+ IKA2* X LM2+ IKA0* X LM0
UKBM= a2UKA1M + a UKA2M + UKA0M
= a2IKA1（X∑2+X∑0+ X LM1）+ a IKA1（X LM2-X∑2）+ IKA1（X LM0-X∑0）
= √3* IKA1*( X∑2e j-90+ X∑0 e j-150) +IKA1（a2 X LM1+ a X LM2+ X LM0）
= √3* IKA1*( X∑2e j-90+ X∑0 e j-150) + IKB1* X LM1+ IKB2* X LM2+ IKB0* X LM0 UKBM= a UKA1M + a2 UKA2M + UKA0M
= a IKA1（X∑2+X∑0+ X LM1）+ a2IKA1（X LM2-X∑2）+ IKA1（X LM0-X∑0）
= √3* IKA1*( X∑2e j90+ X∑0 e j150) +IKA1（a X LM1+ a2 X LM2+ X LM0）
= √3* IKA1*( X∑2e j90+ X∑0 e j150) + IKC1* X LM1+ IKC2* X LM2+ IKC0* X LM0 请大家留意一下我在计算式中标示红色的部分，由前面的计算可知道，母线残压等于短路点电压加上线路阻抗压降。标示红色的部分实际上就是线路压降。这
在讲距离保护时将详细介绍。
请大家再看一下我在计算式中标示兰色的部分：
对于正序分量电压UKA1M=UKA1+IKA1*X LM1
=IKA1（X∑2+X∑0+ X LM1）
可得出：线路压降与短路点电压同方向，也就是说短路点正序电压最低，越往电源端走正序电压越高，电源点正序电压最高等于电源电势。
对于负序分量电压UKA2M=UKA2+IKA2*X LM2
=IKA1（X LM2-X∑2）
可得出：线路压降与短路点电压反方向，也就是说短路点负序电压最高，越往电源端走负序电压越低，电源点负序电压最低等于零。
对于零序分量电压UKA0M=UKA0+IKA0*X LM0
=IKA1（X LM0-X∑0）
可得出：线路压降与短路点电压反方向，也就是说短路点零序电压最高，越往主变接地点走零序电压越低，主变接地点零序电压最低等于零。
通过上述计算还可看出UKAM= IKA1(X LM1+X LM2+X LM0)，IKAM=3IKA1；
一般各序阻抗角相等，则故障相电压超前故障相电流一个线路阻抗角。
7
第一节单相接地短路K（1）故障分析
单相接地短路故障在上面介绍分析方法时已详细介绍，在此不在重复，现在着重介绍一下单相接地短路故障的特点：
1、出现负、零序分量；
2、序网构成中正、负、零序分量串联，也即在正序的基础上串入了X∑2+X∑0
阻抗；
3、接地故障必然产生零序分量；
4、不对称故障必然产生负序分量；
5、短路点非故障相电流为零，对于单电源网络保护安装处非故障相电流也为零，
对于双电源网络当各序分量阻抗分配系数
X1N/（X1M+X1N）=X2N/（X2M+X2N）=X0N/（X0M+X0N）时保护安装处非故障相电流为零；不等时不为零。（此处所说的是故障分量，
不包括故障前的负荷电流）
6、故障相电压超前故障相电流一个线路阻抗角。
7、负、零序电流超前负、零序电压（180度减一个线路阻抗角）约105度。
第二节两相短路K（2）故障分析
以AB两相短路进行分析：
1、特殊相为C相
2、短路故障边界条件：IKC=0；IKA= -IKB；UKA=UKB。
3、各序分量：IKC1=1/3（aIKA+a2IKB+IKC）=1/√3IKA e j90
IKC2=1/3（a2IKA+aIKB+IKC）=1/√3IKA e j-90
IKC0=1/3（IKA+IKB+IKC）=0
所以IKC1= -IKC2
UKC1=1/3（aUKA+ a2UKB+UKC）=1/3（UKC+√3UKA e j180）
UKC2=1/3（a2UKA+aUKB+UKC）=1/3（UKC+√3UKA e j180）
UKC0=1/3（UKA+UKB+UKC）=1/3（UKC+2UKA）
所以UKC1=UKC2
4、绘制序网图：由上步计算结果可看出，零序分量电流等于零，也即没有零序
分量；正、负序电压相等、方向相同，即正、负序网络只能是同相并联；正、
负序电流大小相等、方向相反，且全电流为零，即同一节点电流为零符合同
相并联要求。（如下图示）
5、计算各序分量向量值：
IKC1= -IKC2=E/（X∑1+X∑2）
UKC1=UKC2= -IKC2* X∑2
6、计算故障点各相全电压、全电流
IKC=0
IKB= aIKC1+a2IKC2+IKC0=√3IKC1e j90
IKA= a2IKC1+aIKC2+IKC0=√3IKC1e j-90
UKC=2UKC1
UKB= aUKC1+a2UKC2+UKC0=UKC1e j180
UKA= a2UKC1+aUKC2+UKC0=UKC1e j180
以单端系统为例计算保护安装处各相全电压、全电流
通过前面的分析大家已经知道：单端系统保护安装处电流等于故障点电流；双端系统保护安装处各序电流等于故障点各序电流乘各序阻抗分配系数；保护安装处电压等于故障点处电压加上线路压降。
IKC M =0
IKB M=√3IKC1e j90
IKA M=√3IKC1e j-90
UKC M=2UKC1+IKC1*X LM1+ IKC2*X LM2
=2UKC1+IKC1（X LM1-X LM2）因线路X1=X2
=2UKC1
UKB M=UKC1e j180+aIKC1*X LM1+ a2IKC2*X LM2 因线路X1=X2
= UKC1e j180+√3IKC1e j90*X LM1
UKA M=UKC1e j180+a2IKC1*X LM1+ aIKC2*X LM2 因线路X1=X2
= UKC1e j180+√3IKC1e j-90* X LM1
保护安装处AB故障相间故障电流、电压
IK AB M= IKA M -IKB M=√3IKC1e j-90 -√3IKC1e j90
=2√3IKC1e j-90=2IKA M
UK AB M=UKA M -UKB M
= UKC1e j180+√3IKC1e j-90*X1M -UKC1e j180-√3IKC1e j90*X LM1
=√3IKC1e j-90* X LM1-√3IKC1e j90*X LM1
=2√3IKC1e j-90*X1M
=2IKA M*X1M
通过上述计算可看出故障相间电压超前故障相间电流一个线路阻抗角。
7、绘制向量图以供分析。
两相短路故障的特点：
1、出现负序分量；没有零序分量。
2、序网构成中正、负序分量同相并联，也即在正序的基础上串入了X∑2阻抗；
3、不对称故障必然产生负序分量；
4、短路点非故障相电流为零，对于单电源网络保护安装处非故障相电流也为零，
对于双电源网络当各序分量阻抗分配系数
X1N/（X1M+X1N）=X2N/（X2M+X2N）
时保护安装处非故障相电流为零；不等时不为零。（此处所说的是故障分量，
不包括故障前的负荷电流）
通常认为正、负序阻抗相等X1=X2，所以对于两相短路故障来说可以认为保护安装处非故障相电流为零。
5、故障相间电压超前故障相间电流一个线路阻抗角。
第三节两相接地短路K（1.1）故障分析
以AB两相接地短路进行分析：
1、特殊相为C相
2、短路故障边界条件：IKC=0；UKA=UKB=0。
3、各序分量：IKC1=1/3（aIKA+a2IKB+IKC）=1/3（aIKA+a2IKB）
IKC2=1/3（a2IKA+aIKB+IKC）=1/3（a2IKA+aIKB）
IKC0=1/3（IKA+IKB+IKC）=1/3（IKA+IKB）
IKC=IKC1+IKC2+IKC0=0
UKC1=1/3（aUKA+ a2UKB+UKC）=1/3UKC
UKC2=1/3（a2UKA+aUKB+UKC）=1/3UKC
UKC0=1/3（UKA+UKB+UKC）=1/3UKC
所以UKC1=UKC2=UKC0
4、绘制序网图：由上步计算结果可看出，正、负、零序电压相等、方向相同，
即正、负、零序网络只能是同相并联；又因全电流为零，即同一节点电流为
零符合同相并联要求。（如下图示）
5、计算各序分量向量值：
IKC1=E/（X∑1+X∑2∥X∑0）
IKC2= -IKC1* X∑0/（X∑2+X∑0）
IKC0= -IKC1* X∑2/（X∑2+X∑0）
UKC1=E-IKC1* X∑1
UKC2= -IKC2* X∑2
UKC0= -IKC0* X∑0
UKC1=UKC2=UKC0
6、计算故障点各相全电压、全电流
IKC=0
IKB= aIKC1+a2IKC2+IKC0
= aIKC1- a2IKC1* X∑0/（X∑2+X∑0）-IKC1* X∑2/（X∑2+X∑0）IKA= a2IKC1+aIKC2+IKC0
= a2IKC1- aIKC1* X∑0/（X∑2+X∑0）-IKC1* X∑2/（X∑2+X∑0）UKC=3UKC1
UKB= aUKC1+a2UKC2+UKC0=0
UKA= a2UKC1+aUKC2+UKC0=0
以单端系统为例计算保护安装处各相全电压、全电流
单端系统保护安装处电流等于故障点电流；双端系统保护安装处各序电流等于故障点各序电流乘各序阻抗分配系数；保护安装处电压等于故障点处电压加上线路压降。
IKC M=IKC
IKB M=IKB
IKA M=IKA
UKC M=3UKC1+IKC1*X LM1+ IKC2*X LM2+ IKC0*X LM0
UKB M=aIKC1*X LM1+ a2IKC2*X LM2+ IKC0*X LM0
UKA M=a2IKC1*X LM1+ aIKC2*X LM2+ IKC0*X LM0 保护安装处AB故障相间故障电流、电压
IK AB M= IKA M -IKB M
=√3IKC1e j-90+√3IKC1e j-90* X∑0/（X∑2+X∑0）
=[1+ X∑0/（X∑2+X∑0）]√3IKC1e j-90
UK AB M=UKA M -UKB M
=√3IKC1e j-90* X LM1+√3IKC2e j90*X LM1
=√3IKC1e j-90* X LM1-√3IKC1e j90* X∑0/（X∑2+X∑0）*X LM1
=√3IKC1e j-90* X LM1+√3IKC1e j-90* X∑0/（X∑2+X∑0）*X LM1
=[1+ X∑0/（X∑2+X∑0）]√3IKC1e j-90*X1M
通过上述计算可看出故障相间电压超前故障相间电流一个线路阻抗角。
7、绘制向量图以供分析。
两相接地短路故障的特点：
1、出现负、零序分量；
2、序网构成中正、负、零序分量同相并联，也即在正序的基础上串入了
X∑2∥X∑0阻抗；
3、接地故障必然产生零序分量；
4、不对称故障必然产生负序分量；
5、短路点非故障相电流为零，对于单电源网络保护安装处非故障相电流也为零，
对于双电源网络当各序分量阻抗分配系数
X1N/（X1M+X1N）=X2N/（X2M+X2N）=X0N/（X0M+X0N）时保护安装处非故障相电流为零；不等时不为零。（此处所说的是故障分量，
不包括故障前的负荷电流）
6、故障相间电压超前故障相间电流一个线路阻抗角。
7、负、零序电流超前负、零序电压（180度减一个线路阻抗角）约105度。
第四节三相短路K（3）故障分析
1、以A相为特殊相
2、短路路故障边界条件：UKA=UKB=UKB=0。|IKA|=|IKB|=IKC|
3、各序分量：UKA1=1/3（aUKA+ a2UKB+UKC）=0
UKA2=1/3（a2UKA+aUKB+UKC）=0
UKA0=1/3（UKA+UKB+UKC）=0
在前边我们曾讨论过负、零序电压在短路点最高，而从上式看短路点负、零序分量电压均为零，也就是说负、零序网络中无任何电源，所以，三相短路只有正序分量。
可得：IKA1=1/3（IKA+aIKB+a2IKC）=IKA
IKA2=1/3（IKA+ a2IKB+aIKC）=0
IKA0=1/3（IKA+IKB+IKC）=0
4、绘制序网图：由上步计算结果可看出，三相短路只有正序分量。（如下图示）
5、计算各序分量向量值：
IKA1=E/X∑1
IKA2=IKA0=0
UKA1=UKA2=UKA0=0
6、计算故障点各相全电压、全电流
IKA=IKA1= E/X∑1
IKB= a2E/X∑1
IKC= aE/X∑1
UKA=UKB=UKB=0
以单端系统为例计算保护安装处各相全电压、全电流
单端系统保护安装处电流等于故障点电流；双端系统发生三相短路，保护安装处电流等于故障点电流乘正序阻抗分配系数；保护安装处电压等于故障点处电压加上线路压降。
IKA M = E/X∑1
IKB M= a2E/X∑1
IKC M= aE/X∑1
UKA M=IKA1*X LM1
= E* X LM1/X∑1
UKB M= IKB1*X LM1
= a2E* X LM1/X∑1
UKC M= IKC1*X LM1
= aE* X LM1/X∑1
通过上述计算可看出故障相电压超前故障相电流一个线路阻抗角。
7、绘制向量图以供分析。
三相短路故障的特点：
1、只有正序分量；没有负、零序分量。
2、序网构成中同样只有正序分量，也可以说在正序的基础上串入了阻抗零；
3、故障相电压超前故障相电流一个线路阻抗角。
小结：
一、因为两相断线故障（单相运行）分析方法同单相接地短路故障分析方法相同；
单相断线故障（两相运行）分析方法同两相接地短路故障分析方法相同，在此就不作分析；只讲一下断线与短路的区别及断线故障的特点。（这里指的断线均指非全相断线）
区别：1、断线故障由两侧电源电势差△E=ES-ER作用产生短路故障是由电源电势E作用产生；
2、断线故障附加阻抗串于正序网络断线口两侧，短路故障附加阻抗串于
正序网络短路点与地之间。
3、断线故障各序综合阻抗为纵向阻抗（即线路方向阻抗），等于断线两
侧阻抗之和；短路故障各序综合阻抗为横向阻抗（即短路点横断面阻
抗），等于短路点两侧阻抗之并联值。
特点：1、只有在两侧电源电势ES≠ER时电势差△E出现，发生断线故障才产生负、零序分量；
2、空载线路（如网间联络线正常时无功率交换即负荷电流等于零）发生
断线故障正、负、零序分量均没有；
3、单侧电源线路由于电势差△E=E，发生断线故障时产生负、零序分量；
4、系统振荡当δ=180°时，由于电势差△E=2E，发生断线故障产生的
电流最大。
二、各种短路故障电流比较：
1、三相短路与两相短路故障相电流比较：
由前几节分析可知|IK3|= E/X∑1，
|IK2|=√3 E/（X∑1+X∑2）因X1=X2
=√3 E/（2X∑1）
所以|IK2|=√3|IK3|/2
2、三相短路与单相接地短路故障相电流比较：
由前几节分析可知|IK3|= E/X∑1，
|IK1|=3 E/（X∑1+X∑2+X∑0）因X1=X2
=3 E/（2X∑1+X∑0）
因为通常零序阻抗大于正序阻抗,所以|IK1|<|IK3|
3、单相接地短路与两相接地短路故障零序电流比较：
由前几节分析可知|I0K1|=E/（X∑1+X∑2+X∑0）因X1=X2
=E/（2X∑1+X∑0）
|I0K1.1|=E/（X∑1+X∑2∥X∑0）*X∑2/（X∑2+X∑0）因X1=X2 =E/（X∑1+2X∑0）
因为通常零序阻抗大于正序阻抗所以|I0K1.1|<|I0K1|
第二章继电保护原理
在电力系统中，继电保护的任务之一就是当一次系统设备故障时，由保护向距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使之从系统中脱离，以保证系统其他部分的安全稳定运行，并最大限度的减少对电力设备的损坏。因此保护应能区分正常运行与短路故障；应能区分短路点的远近。下面着重介绍如下几种保护原理。
第一节距离保护原理
系统在正常运行时，不可能总工作于最大运行方式下，因此当运行方式变小时，电流保护的保护范围将缩短，灵敏度降低；而距离保护，顾名思义它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，保护范围稳定。常用于线路保护。
距离保护的具体实现方法是通过测量短路点至保护安装处的阻抗实现的，因为线
路的阻抗成正比于线路长度。
在前面的分析中大家已经知道：保护安装处的电压等于故障点电压加上线路压降，即U KM=U K+△U；其中线路压降△U并不单纯是线路阻抗乘以相电流，它等于正、负、零序电流在各序阻抗上的压降之和，即△U=IK1*X1+ IK2*X2+ IK0*X0 。
接下来我们先以A相接地短路故障将保护安装处母线电压重新推导一下。
因为在发生单相接地短路时，3IO等于故障相电流IKA；同时考虑线路X1=X2 则有：
U KAM=U KA+I KA1* X LM1+ I KA2* X LM2+ I KA0* X LM0
=U KA+I KA1*X LM1+ I KA2*X LM1+ I KA0*X LM0+ (I KA0* X LM1－I KA0* X LM1)
=U KA+ X LM1(I KA1+ I KA2+ I KA0)+ I KA0（X LM0－X LM1）
=U KA+X LM1*I KA+ 3I KA0（X LM0－X LM1）*X LM1/3X LM1
=U KA+X LM1*I KA[1+（X LM0－X LM1）/3X LM1]
令K=（X LM0－X LM1）/3X LM1
则有U KAM=U KA+I KA*X LM1(1+K)
或U KAM=U KA+I KA*X LM1(1+K)
=U KA+X LM1(I KA+KI KA)
=U KA+X LM1(I KA+K3I KA0)
同理可得U KBM=U KB+ X LM1(I KB+K3I KB0)
U KCM=U KC+ X LM1(I KC+K3I KC0)
这样我们就可得到母线电压计算得一般公式：
U KΦM=U KΦ+ X LM1(I KΦ+K3I0)
该公式适用于任何母线电压的计算，对于相间电压，只不过因两相相减将同相位的零序分量K3I KC0减去了而已。
一、接地阻抗继电器的测量阻抗
我们希望，故障时加入阻抗继电器的电压、电流测量值ZJ=UJ/IJ正好成正比于保护安装处至短路点的线路阻抗Z LM
对于单相接地阻抗继电器来说，如果按相电压、相电流方式接线，则故障时继电器的测量阻抗
ZJ=UJ/IJ
=Z LM(I KΦ+K3I0)/I KΦ当金属性单相接地短路时U KΦ=0
= (1+K)Z LM
它不能正确反映保护安装处至短路点的线路阻抗Z LM
那么为了使阻抗继电器测量阻抗ZJ正好等于保护安装处至短路点的线路阻抗Z LM 我们可以在构成阻抗继电器上做文章，使
ZJ=Z LM(I KΦ+K3I0)/(I KΦ+K3I0)=Z LM
也就是说使继电器的计算用电压等于相电压、计算用电流等于I KΦ+K3I0，常规继
电器构成上可以采用I KΦ+K3I0复合滤序器实现，微机保护更简单，直接通过软件算法实现。
ZJ=UJ/(I KΦ+K3I0)的接线方式称为带零序电流补偿的接地阻抗继电器。接地阻抗保护一般采用该种接线。
二、相间阻抗继电器的测量阻抗
在前面两相短路的分析中，我们得出：
IK AB M=2IKA M
UK AB M=2IKA M*X1M
则有母线处测量阻抗ZJ=2IKA
*X1M/2IKA M=X1M
M
因此对于相间阻抗继电器来说，如果按相间电压、对应相间电流方式接线，则故障时继电器的测量阻抗
ZJΦΦ=UJΦΦ/IJΦΦ
=2I KΦ*Z LM/2 I KΦ
=Z LM
能够正确反映保护安装处至短路点的线路阻抗Z LM
ZJΦΦ=UJΦΦ/IJΦΦ的接线方式称为相间阻抗继电器的0。接线，相间距离一般采用该种接线。
三、正、反向短路故障测量阻抗比较
假设为金属性短路，故障点电压为零
规定正方向：电流由母线指向线路为正方向；
电压以电压升为正方向
如下图示：
1、正方向短路故障测量阻抗：
ZJ=UJ/IJ=ZLM
2、反方向短路故障测量阻抗：
ZJ=UJ/IJ=－ZLM
由上式可以看出：在特定的正方向下，测量阻抗具有明显的方向性；也就是说正向故障实际上是由保护装置背侧电源作用的结果；而反向故障是由对侧电
源作用的结果。
四、距离保护的实现方法
不论是常规保护还是微机保护为了实现对一次设备的保护，首先要按照我们的意愿确定一个固定的动作特性（相对应有一个动作方程），若计算出的测量阻抗ZJ 落在动作特性内部，继电器就动作。
阻抗继电器一般应包含两个量1）补偿电压或工作电压
2）极化电压或参考电压
工作电压U OP=U J－I J Z ZD
通过这个等式可以看出，I J Z ZD实际上是保护安装处至整定点的压降。那么母线电压减去保护安装处至整定点的压降实际上就是整定点的电压。即保护范围末端的电压。
现在我们结合下图来看一下工作电压U OP在正向区内、正向区外及反方向故障时同测量电压U J测量的相位关系。
在正向区内K1点发生短路，Z J U J=I J Z J U OP与U J反向； 在正向区外K2点发生短路，Z J>Z ZD则U OP=U J－I J Z ZD=I J(Z J－Z ZD) U J=I J Z J U OP与U J同向； 在反方向K3点发生短路，Z J>Z ZD则U OP=U J－I J Z ZD=－I J(Z J+Z ZD) U J=－I J Z J U OP与U J同向； 所以可以通过比较U OP与U J的相位关系来判断区内、区外及反向故障。 只要是按动作方程实现的距离保护就一定含有工作电压这一项。 极化电压是与工作电压比较的参考电压，选用不同的极化电压可以获得不同的动作特性。例如：选用U J为极化电压可构成方向阻抗继电器、选用U J+I J Z ZD为极化电压可构成全阻抗继电器、选用I J R ZD为极化电压可构成电抗性阻抗继电器、选用I J X ZD为极化电压可构成电阻性阻抗继电器等等。 下面我来介绍一下方向阻抗继电器的动作特性： 其动作方程为|1/2Z ZD|≥|Z J－1/2Z ZD| (绝对值比较方程) 或90o≤arg(Z J－Z ZD)/Z J≤270o(相位比较方程) 这两个方程对应同一个动作特性，又是如何等效互换的呢？ 是根据平行四边形法则实现的互换。大家看一下下面的四个图形： 由图可看出：C=B－A；D=B+A 当|A|=|B|，且B超前A时，argC/D=90o； 当|A|=|B|，且A超前B时，argC/D=270o； 当|A|>|B|，且B超前A时，argC/D>90o； 当|A|>|B|，且A超前B时，argC/D<270o； 根据上面的关系式就可以将绝对值比较方程等效转换为相位比较方程：|A|≥|B| 可转换为90o≤arg(B－A)/(B+A)≤270o 根据动作方程可绘出方向阻抗继电器的动作特性，大家都知道以圆的直径为斜边交于圆周上的三角形必定是直角三角形。那么根据相位比较方程可知，若测量阻抗落于圆周上，刚好是临界动作状态。动作特性如下图示： 在实际应用中，若采用阻抗形式动作方程需要计算出测量阻抗值向量；所以在构成继电器的过程中，常常采用电压形式动作方程，即动作方程上下同乘测量电流I J 乘转换为电压形式动作方程：90o≤arg(U J－I J Z ZD)/U J≤270o 构成单相接地阻抗继电器时，测量电流I J=I KΦ+K3I0 构成相间阻抗继电器时，测量电流I J=I KΦΦ 五、距离保护应用中的相关辅助措施： 1、测量阻抗Z J= U J/I J，那么当因某种原因电压断线时，阻抗继电器将会误动作， 故必须采取电压断线闭锁措施，当发生电压断线时闭锁保护。通常采用电压互 感器二次电压与开口三角电压比较实现。微机保护采用软件算法实现（例如： 启动元件不动作的情况下，三相向量和大于8V；或绝对值和小于额定电压的一 半且断路器在运行位置等等） 2、当系统振荡时，振荡中心的电压降低、电流升高；那么处于振荡中心的阻抗继 电器因感受到的测量阻抗降低，所以也必须采取振荡闭锁措施，当发生振荡时 闭锁保护。并遵循振荡不消失，闭锁不解除的原则。通常引入正序元件，负、 零序电流或电流增量元件及采用短时开放来监视静稳破坏。 3、在正方出口短路时可能拒动，反方向出口短路时可能误动；通常采用使极化电 压带“记忆”来实现。常规保护引入第三相电压构成RLC串联谐振回路，使故 障时保持故障前相位；微机保护直接读取故障前数据。 所以说，正真构成一套距离保护至少包含以下几个部分：启动元件、阻抗测量元件、电压闭锁元件、振荡闭锁元件、逻辑回路。 第二节方向保护原理 一、零序方向保护原理 在系统正常运行时，只有正序分量，没有零序分量，当系统发生接地短路故障或不对称断线故障时才产生零序分量，因此零序分量是构成保护的一种很可利用的故障特征量。 要构成方向保护必须能够区分正、反方向故障。接下来我们分析一下正、反方向短路故障时零序分量的方向性。 规定正方向：电流由母线指向线路为正方向； 电压以电压升为正方向 1、正方向短路故障： 系统接线及零序序网如下图示 由图可得：Uo=－Io×Xso 通常情况下零序阻抗角按约75度考虑，所以正方向短路时Uo超前Io约-105度。 2、反方向短路故障：零序序网如下图示 由图可得：Uo=Io×(Xlo+Xro) 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； 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 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 ； 电力系统继电保护、安全自动装置概述参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月 电力系统继电保护、安全自动装置概述 参考文本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1．什么是继电保护装置? 答：当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电 力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向 运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断 路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施 和设备，一般通称为继电保护装置。 2．继电保护在电力系统中的任务是什么? 答：继电保护的基本任务： (1)当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元 件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路 器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定性等)。 (2)反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经常值班人员)发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。 3．简述继电保护的基本原理和构成方式。 答：继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等)的变化，构成继电保护动作的原理，也有其他的物理量，如变压器油 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。 继电保护心得体会 【篇一：对继电保护故障分析与处理的心得体会】 对继电保护故障分析与处理的心得体会 摘要:随着科技的发展各种类型的电气设施出现在人们日常生活和工 作中,这些电气设施对供电提出了质量和稳定性的要求,这就使如何保 证电网安全稳定成为电力工作的重要环节。在现代化电力事业的规划、经营和管理等各项活动中,继电保护是一项重要的工作,继电保护 是维护供电稳定、维持电网的正常工作、确保用电安全的重要举措。本文从电力工作的经验出发,对继电保护故障的分析与处理进行讨论, 希望对继电保护工作提供参考和借鉴。 关键词:继电保护故障分析与处理 科技的进步和经济的发展,各种类型的电气设施出现在人们日常生活 和工作中,新型电气设施对供电提出了质量和稳定性的要求,这就使如 何保证电网安全稳定成为电力工作的重要环节。在现代化电力事业 的发展规划、经营活动和监督管理等各项工作中,继电保护成为电力 工作的重中之重。 1、继电保护的概述 (1)继电保护的定义。继电保护是研究电力系统故障和危及安全运行 时应对和处理的办法和措施,探讨对电力系统故障和危及安全运行的 对策,通过自动化处理的办法,利用有触点的继电器来保护电力系统及 其元件的安全,使其免遭损害。 (2)继电保护的功能。当电力系统发生故障或异常工况时,继电保护可 以实现的最短时间和最小区域内,将故障设备和元器件断离与整个电 力系统;或及时发出警报信号由电力工作者人工消除异常工况,达到减 轻或避免电力设备和元器件的损坏对相邻地区供电质量的影响。(3) 继电保护的分类。首先,从功能与作用的角度进行划分,继电保护分为:异常动作保护、短路故障保护。其次,从保护对象的角度进行划分,继 电保护分为:主设备保护、输电线保护等。其三,从动作原理的角度进 行划分,继电保护分为:过电压、过电流、远距离保护等。最后,从装置结构的角度进行划分,继电保护分为:数字保护、模拟式保护、计算保护、信号保护等。 2、常见的继电保护故障分析 由于新型电力控制设备和继电保护信息系统的应用,目前电力网络继 电保护工作的整体管理水平有了显著的提升,不过,毕竟电网和电力设 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 《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 电力系统继电保护配置原则 一、概述 电力系统是指由发电、送电、变电、配电和用电等各个环节（一次设备）所构成的有机整体，也包括相应的通信、继电保护（含安全自动装置）、调度自动化等设施（二次设备）。 电力系统安全运行是指运行中所有电力设备必须在不超过它们所允许的电流、电压、频率及时间限额内运行(强调充裕性)。不安全的后果可能导致电力设备的损坏，大面积停电。 2003年8月14日下午，美国纽约、底特律和克利夫兰以及加拿大多伦多、渥太华等城市均发生停电事故。事故原因俄亥俄州阿克伦城的第一能源公司的两根高压电线其中一根因树枝生长碰至线路后跳闸，另外一条线路因安全自动装置误动，导致第二条线路跳闸，最终导致各个子电网潮流不能平衡，最终系统解列。 可见，要保证电力的安全稳定运行，必须配置安全可靠的继电保护装置和安全自动装置。继电保护顾名思义在系统发生故障时及时隔离故障点保护一次设备，同时能够让电力系统继续安全稳定运行。 二、基本要求 继电保护配置方式要满足电力网结构和厂站的主接线的要求，并考虑电力网和厂站的运行方式的灵活性。所配置的继电保护装置应能满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。 1）要根据保护对象的故障特征来配置。 继电保护装置是通过提取保护对象表征其运行状况的故障量，来判断保护对象是否存在故障或异常工况并采取相应的措施的自动装置。用于继电保护状态判别的故障量，随被保护对象而异，也随电力系统周围条件而异。使用最普遍的工频电气量，而最基本的是通过电力元件的电流和所在母线的电压以及由这些量演绎出来的其它量，如功率、序相量、阻抗、频率等，从而构成电流保护、电压保护、方向保护、阻抗保护、差动保护等。 2）根据保护对象的电压等级和重要性。 不同电压等级的电网的保护配置要求不同。在高压电网中由于系统稳定对故障切除时间要求比较高，往往强调主保护，淡化后备保护。220kV及以上设备要配置双重化的两套主保护。所谓主保护即设备发生故障时可以无延时跳闸，此外还要考虑断路器失灵保护。对电压等级低的系统则可以采用远后备的方式，在故障设备本身的保护装置无法正确动作时相邻设备的保护装置延时跳闸。 3）在满足安全可靠性的前提下要尽量简化二次回路。 继电保护系统是继电保护装置和二次回路构成的有机整体，缺一不可。二次回路虽然不是主体，但它在保证电力生产的安全，保证继电保护装置正确工作发挥重要的作用。但复杂的二次回路可能导致保护装置不能正确感受系统的实际工作状态而不正确动作。因此在选择保护装置是，在可能条件下尽量简化接线。 4）要注意相邻设备保护装置的死区问题 电力系统各个元件都配置各自的保护装置不能留下死区。在设计 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 电力系统培训学习心得体会 今年3月30日至7月30日，根据国网公司安排，我有幸参加了国网技术学院举办的继电保护培训班。能成为首批培训员工中的一份子，我感到十分的荣幸，同时也感谢江西省电力公司以及九江供电公司的领导给我这样一次不断完善和提高自己能力的机会。 这次培训是在国家电网技术学院进行的。这里是国家电网公司为大力转变公司和电网发展方式，加快建设“一强三优”现代公司而组建的高素质应用型技术人才与技能人才培养基地，电网实用新技术与新技能应用示范中心。 培训期间，先后学习了公共基础课如《国网企业文化》、《团队建设与沟通协调》、《员工职业生涯规划》等，专业知识课如《安全规程》、《电力系统继电保护》、《二次回路》、《电力系统故障分析》、《两票管理》等，并在继保实训室对主变保护屏、线路保护屏、母线保护屏、断路器保护屏等进行了校验和故障查找消除。在这4个月的培训生活中，我的感受很多，收获也很大，以下从学习，生活等几个方面总结此次学员培训。 专业知识理论方面 (一)对《电力系统故障分析》的学习。这是继电保护专业的最基础的部分，要掌握故障分析，首先要对电力系统正常运行有深刻的理解，所以可以说继电保护是一门综合性的课程。通过对故障分析的重新学习，我对电力系统常见故障有了全面的认识，通过对各种故障的特点进行总结，我发现了故障的规律性，以及继电保护在这些故障的针对性。 (二)对《电力系统继电保护原理》进行学习。继电保护原理也是继电保护专业的基础，这门课通过对各种故障的特点进行总结分类，讲述了保护的构成原理，以(!)及各种原理的保护的使用范围，优点和缺点，以及系统中各种保护的配合使用问题。由于我们这些同志绝大部分来自地区供电公司，所以我们主要学习了220kV及以下电压等级的保护原理。 (三)对电流互感器、电压互感器(以下简称CT、PT)的学习。CT和PT是继电保护专业必须掌握的部分，因为继电保护对一次系统的保护是建立在对一次系统的监视上的，CT、PT将一次的大电流、高电压变为继电保护能够使用的小电流、低电压。通过学习，我掌握了CT二次绕组有好几个，分别供保护、测量、计量用，以及零序电流的采集方法;CT、PT的极性接线正确与否直接关系到保护是否能可靠工作。 (四)二次回路对我来说是一个陌生的知识点。以前学校重视原理教学，二次回路部分并没有讲。这个月在开始讲二次回路前，我对其进行了恶补，有什么不会的问题，找老师和有工作经验的同学请教，在后来通过上课学习，我对二次回路有了一定程度的掌握，二次回路分为控制回路、测 《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》综合复习材料 一、填空题 1、 全阻抗继电器与方向阻抗继电器均按躲过最小工作阻抗整定,当线路上发生短路 时,_______________继电器灵敏度高。 2、 为防止电压互感器三相熔断器同时熔断时断线闭锁装置失去作用,应 3、 校验阻抗继电器精工电流的目的就是_______________________________ 4、 发电机定子绕组发生单相接地,当接地电容电流大于_____安时,保护动作于跳闸。 5、 发电机低压过电流保护,电流元件应采用________接线,电压元件采用_________接线 6、 发电机-变压器组接线且发电机与变压器之间无断路器时,差动保护____________。 7、 发电机采用什么型式的相间短路后备保护由______ ______ __及_______ ________决定。 8、 阻波器就是由电感线圈与可变电容器并联组成的回路,其谐振频率为 。 9、 中性点直接接地系统,当发生单相金属性接地时,故障点故障相电压 、 _____电压 最高, 零序电压为零。 10、 微机保护的数字滤波就是用_ __实现的。 11、 闭锁角应该按照 可能出现的最大间断角来整定,最大间断角主要由 的 角度误差、序电流滤波器产生的角度误差、 引起的角度误差、 需要的延时等决定。 12、 使动作阻抗降为 set Z 对应的测量电流,称为最大精确工作电流,用ac.max I 13、 保护用电流互感器除用常规条件选择外,还应进行________________校验。 14、 电抗变换器二次绕组接调相电阻的目的就是调节输入电流与输出电压间的_______。 15、 保护用电流互感器除用常规条件选择外,还应进行________________校验。 16、 利用通信通道将两端的保护装置纵向连接起来,将两端的电气量比较,以判断故障在区内还就是 区外,这种保护称之为输电线路的 17、 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: 、速动性、 、可 靠性。即保护的四性。 二、选择题 1. 电力系统振荡时,系统中存在 分量电流。 (A)正序、负序与零序 (B)正序 (C)负序与零序 (D)正序与负序 2. 影响距离保护正确动作的分支系数与网络接线方式有关,其值 。 (A) 可能大于1或等于1或小于1 (B) 大于1 (C)小于1 (D) 等于1 3. 双电源线路相间短路在故障点存在过渡电阻时,反应相间短路故障的阻抗继电器测量到附加阻抗 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 第一章 填空题： 1.电力系统继电保护应满足(选择性 )( 速动性)(灵敏性) ( 可靠性)四个基本要求。 2.电力系统发生骨子后，总伴随有电流（增大）电压（降低）线路始端测量阻抗的（减小）电压与电流之间相位角（变大） 3.电力系统发生故障时，继电保护装置应（切除故障设备），继电保护装置一般应（发出信号） 4.电力系统切除故障时的时间包括（继电保护动作）时间和(断路器跳闸)的时间 5.继电保护灵敏性指其对保护范围内发生故障或不正常工作状态的反应能力 6.继电保护装置一般由测量部分，逻辑环节和执行输出组成。 7.继电保护装置的测量部分是由被保护原件的（某些运行参数）与保护的整定值进行比较。 选择题： 8我国继电保护技术发展过了五个阶段，其发展顺序是C A机电型晶体管型整流型集成电路型微机型 B机电型整流型集成电路型晶体管型微机型 C机电型整流型晶体管型集成电路型微机型 9电力系统最危险的故障C A单相接地 B两相短路 C 三相短路 10电力系统短路时最严重的后果是C A电弧使故障设备损坏 B使用户的正常工作遭到破坏C破坏电力系统运行的稳定性 11.继电保护的灵敏度系数K1m要求（C） (A)K1m<1 (B)K1m=1 (C)K1m>1 12.线路保护一般装设两套，它们是 (B) (A)主保护 (B)一套为主保护，另一套为后备保护 (C)后备保护 判断题： 13.电气设备过负荷时，继电保护应将过负荷保护设备切除。（错） 14.电力系统继电保护装置通常应在保护选择性的前提下，使其快速动作。（对） 15.电力系统在不正常工作状态时，继电保护不但发出信号，同时也把不正常工作的设备切除（错） 16.能使电流继电器从释放状态改变至动作状态的最大电流称为继电器的动作电流。（错） 电力系统咼压继电保护培训基础知识 第一章继电保护工作基本知识 第一节电流互感器 电流互感器（CT是电力系统中很重要的电力元件，作用是将一 次高压侧的大电流通过交变磁通转变为二次电流供给保护、测量、录 波、计度等使用，本局所用电流互感器二次额定电流均为是铭牌上标注为100/5，200/5等，表示 电流，转换到二次侧电流就是5A。 电流互感器在二次侧必须有一点接地， 缘击穿后一次高电压引入二次回路造成设备与人身伤害。互感器也只能有一点接地，如果有两点接地，电流会引起保护等设备的不正确动作。如图5A,也就 ■次侧如果有100A或者200A 目的是防止两侧绕组的绝 同时，电流 存在，所以流入保护装置的电流则IY = I 保 护 装 置 电网之间可能存在的潜 1.1，由于潜电流IX的IY工I，当取消多点接地后IX = 0, 在一般的电流回路中都是选择在该电流回路所在的 端子箱接地。但是，如果差动回路 的各个比较电流都在各自的端子箱 接地，有可能由于地网的分流从而 影响保护的工 作。所以对于差动保护，规定所 有电流回路都在差动保护屏一一 点接地 图1.1 电流互感器实验 1、极性实验 功率方向保护及距离保护，高频方向保护等装置对电流方向有严 格要求，所以CT必 2、变比实验 须做极性试验，以保证二次回路能以CT的减极性方式接线，从而一次电流与二次电流的方向能够一致，规定电流的方向以母线流向线路为正方向，在CT本体上标注有L1、L2,接线盒桩头标注有K1、K2, 试验时通过反复开断的直流电流从L1到L2，用直流毫安表检查二次电流是否从K1流向 K2。线路CT本体的L1端一般安装在母线侧，母联和分段间隔的CT本体的L1端一般都安装在I母或者分段的I段侧。接线时要检查L1安装的方向，如果不是按照上面一般情况下安装，二次回路就要按交换头尾的方式接线。 CT需要将一次侧电流按线性比例转变到二次侧，所以必须做变比 试验，试验时的标准CT是一穿心CT其变比为（600/N）/5，N为升流器穿心次数，如果穿一次，为600/5。对于二次是多绕组的CT，有 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 -=， 、继电保护装置的作用：能反应电力系统中各电气设备发生故障或不正常工作状态，并作用于断路器跳闸或发出信号。 2、继电保护装置的基本要求：选择性、快速性、灵敏性、可靠性。 选择性：系统发生故障时，要求保护装置只将故障设备切除，保证无故障设备继续运行，从而尽量缩小停电范围，保护装置这样动作就叫做有选择性。 快速性：目前，断路器的最小动作时间约为0.05～0.06秒。110KV 的网络短路故障切除时间约为0.1～0.7秒；配电网络故障切除的最小时间还可更长一些，其主要取决于不允许长时间电压降低的用户，一般约为0.5～1.0秒。对于远处的故障允许以较长的时间切除。 灵敏性：保护装置对它在保护范围内发生故障和不正常工作状态的反应能力称为保护装置的灵敏度。 可靠性：保护装置的可靠性是指在其保护范围内发生故障时，不因其本身的缺陷而拒绝动作，在任何不属于它动作的情况下，又不应误动作。保护装置的选择性、快速性、灵敏性、可靠性这四大基本要求是相互联系而有时又相互矛盾的。在具体考虑保护的四大基本要求时，必须从全局着眼。一般说来，选择性是首要满足的，非选择性动作是绝对不允许的。但是，为了保证选择性，有时可能使故障切除的时间延长从而要影响到整个系统，这时就必须保证快速性而暂时牺牲部分选择性，因为此时快速性是照顾全局的措施。 3、继电保护的基本原理 继电保护装置的三大组成部分：一是测量部分、二是逻辑部分、三是执行部分。继电保护的原理结构图如下： 第一章电网相间短路的电流电压保护 一、定时限过流保护的工作原理及时限特性 1、继电保护装置阶梯形时限特性：各保护装置的时限大小是从用户到电源逐级增长的，越靠近电源的保护，其动作时限越长，用t1、t 2、t3分别表示保护1、2、3的动作时限则有t1>t2>t3，它好比一个阶梯，故称为阶梯形时限特性。定时限过流保护的阶梯形时限特性如下图： 二、电流电压保护的常用继电器 1、继电器的动作电流：使继电器刚好能够动作的最小电流叫继电器的动作电流Id.j。 2、继电器的返回电流：使继电器刚好能够返回的最大电流叫继电器的返回电流If.j。 3、电流返回系数：Kf=Id.j/If.j DL-10系列电流继电器的返回系数一般不小于0.85。 4、过电压继电器的动作电压Ud.j：使继电器刚好能够动作的最小电压叫继电器的动作电压。 5、过电压继电器的返回电压Uf.j：使继电器刚好能够返回的最大电压叫继电器的返回电压。 6、DJ-122型是低电压继电器，其电压返回系数Kf>1，一般不大于1.2。 7、电压返回系数：Kf=Ud.j/Uf.j 一般不在0.85左右。电力系统继电保护课程设计
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