继电保护装置及二次系统介绍

简析电力系统中的电气二次及继电保护摘要：继电保护系统能够有效的确保电气二次设备的检测工作，因此需要进一步加强对其的研究。

在实际应用中需要确保继电保护和装置的功能，从而能够降低安全事故的发生，确保电网的安全运行。

同时在整个过程中还需要加强全程监控工作，并对其中的电力故障进行排除，从而更好地保障电气设备的正常运行，促进电力企业的建设发展。

关键词：电力系统；电气二次；继电保护在当前的用电模式下，电力系统在运行过程中非常容易发生运行异常的现象，在电力系统运行出现异常和电力设备故障发生之后，对电力系统中的电气二次设备进行检修是电力运行中的重要部分，在电力运行中起着至关重要的作用。

继电保护是电气二次保护中的一种，是电气二次保护的关键，对电力系统的运行提供较高的可靠性。

电气二次设备主要包括电流表、电压表、继电保护和自动装置等，这些设备的运行状态对电力系统的运行有着决定性的作用，所以说，电气二次及继电保护对电力系统的运行非常关键，应该引起足够的重视。

1电力系统中的电气二次回路及继电保护装置概述电气二次系统是电力系统中的重要构成之一，是推动电力系统稳定运行的关键元素，能够保证电力系统运行效率与持续性。

在电力系统的实际运行过程中，造成电气二次设备运行异常的影响因素较多，比如：电气二次设备运行环境影响、人员误操作造成的失误、设备本身质量问题等，其造成的系统运行故障概率较高。

因此，在一般电力系统检修过程中，工作人员会简单检修一次设备，同时将大量的注意力放置在二次设备检修中，这也侧面体现出电气二次设备稳定运行在电力系统中的重要作用。

在二次设备检修过程中，工作人员需要检修电气二次回路及继电保护运行情况，灵活运用相应的检修技术，制定相应的检修计划，对比不同阶段的检修数据，分析电气二次设备的运行状况，提升电气二次设备的检修质量，确保设备运行状态良好。

继电保护装置，是完成继电保护功能的核心，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与断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

本文档着重阐述了继电保护的基本原理与运行特征分析的基本方法，分析了各种继电保护装置做了系统分析，并介绍了继电保护的新发展。

主要内容包括：互感器及变换器、电网相间短路的电流电压保护、电网相间短路的方向电流保护、电网的接地保护、电网的距离保护、电网的差动保护、电动机保护和电力电容器保护等。

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5A，也就是铭牌上标注为100/5，200/5等，表示一次侧如果有100A或者200A 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，目的是防止两侧绕组的绝缘击穿后一次高电压引入二次回路造成设备与人身伤害。

同时，电流互感器也只能有一点接地，如果有两点接地，电网之间可能存在的潜电流会引起保护等设备的不正确动作。

如图1.1，由于潜电流I X的存在，所以流入保护装置的电流I Y≠I，当取消多点接地后I X＝0，则I Y＝I。

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。

当kl点发生故障时，应该由保护1和保护2动作使断路器IQF和2QF跳闸，切除故障线路L1，保证系统其他部分继续运行；k2点发生故障时，应该由保护4动作使断路器4QF跳闸切除故障线路L4，保证系统其他部分继续运行。

这种按照电力系统安全性要求，故障发生后首先动作的继电保护是主保护。

故障元件的主保护正确动作的结果，将故障范围限制在最小，甚至可以保证所有母线都不停电(例如上述kl 点故障的情况)，这是选择性的第一个含义。

如果线路L4在k2点故障时，其主保护拒动，则应由线路L4的另一套具有后备作用的保护动作，使断路器4QF跳闸切除故障，这就是近后备保护}如果线路L4的主保护和近后备保护都拒动或断路器4QF 拒动，则应由上一级线路L3的后备保护动作，使断路器3QF跳闸切除故障，实现保护3对线路L4的远后备保护作用。

这种当故障时主保护拒动或断路器拒动，由后备保护动作切除故障，也是具有选择性的，即选择性的第二个含义。

综上所述继电保护根据所承担的任务分为主保护和后备保护。

电力系统故障时，主保护按照电力系统的安全性要求·以最短的时限和最小的停电范围动作切除故障，保证电力系统和设备的安全；后备保护一般动作延时较长，是当主保护拒动或断路器拒动时，以大于主保护的动作时限动作切除故障。

近后备保护是在主保护拒动时。

由本设保护装置的动作参数计算值短路时故障参数的最小保护范围未发生金属性senK(2-1)例如反应故障时电流增大动作的过电流保护，要使保护动作，流过保护的短路电流必须大于保护的动作电流，即灵敏系数必须大于1。

对于反应故障参数降低而动作的欠量保护装置，如电动机的欠压保护灵敏系数计算式为（2-2）例如反应故障时电压降低动作的低电压保护，要使保护动作，保护安装处的母线残压必须小于保护的动作电压，同样灵敏系数必须大于1。

式(2-1)和式(2-2)中，故障参数计算值根据保护类型和保护范围，采用最不利于保护动作的系统运行方式、短路类型和短路点，计算实际可能的最小灵敏度，故式(2-1)用故障参数的最小计算值，式(2-2)用故障参数的最大计算值。

电气二次设备概述电气二次设备是指在电力系统中进行电力开关控制和保护的设备，包括继电保护装置、断路器、隔离开关、避雷器、电能计量装置等。

这些设备在电力系统中起到监测、控制和保护电力装置和线路的作用，确保电力系统的安全稳定运行。

继电保护装置是电气二次设备中的重要部分，负责检测电力系统中的故障和异常状态，并及时采取措施以避免损坏设备和保护人身安全。

继电保护装置的工作原理是通过检测电流、电压、频率等参数，将信号转化为适合控制和保护操作的信号，并通过开关控制电力设备的操作。

继电保护装置通常由测量和控制单元、智能单元和二进制单元等组成。

断路器是电气二次设备中的关键部件，主要用于控制和保护电力系统中的电路。

当电力系统中发生过载、短路等故障时，断路器可以迅速断开电路，从而防止电力设备和线路的损坏。

断路器通常采用电磁力、液压力或气压力等力量来进行开关操作，能够在很短的时间内切断电路电流。

隔离开关是电气二次设备中的一种开关装置，主要用于隔离电路以及作为其他设备的操作开关，如断路器、变压器等。

隔离开关可以在不打开或关闭电路的情况下切断电气设备与电源之间的连接，从而保护电器设备和人员安全。

避雷器是电气二次设备中的一种电力保护设备，主要用于抵御雷电冲击和过电压的作用。

当电力系统发生过电压时，避雷器会引导电流流入地，从而将过电压消散掉，保护电力设备不受损坏。

在电力系统中，电能计量装置用于测量电能的使用情况，以实现电力消费的计量和结算。

电能计量装置通常由电表、电流互感器和电压互感器等组成，能够准确测量电压、电流和功率因数等参数，为电力系统运行提供数据支持。

除了以上几种常见的电气二次设备，还有其他一些辅助设备，如电缆附件、绝缘子、接地装置等。

这些设备在电力系统运行中起到辅助支持和保护作用，确保电力系统安全运行。

总之，电气二次设备是电力系统中不可或缺的一部分，能够进行电力控制、保护和测量等工作，保证电力系统的可靠运行。

这些设备通过监测和控制电流、电压等参数，及时切断电气设备和线路，避免损坏和事故的发生，为电力系统提供安全稳定的供电。

第一节课第一节概述变配电所直接与生产和输配电能有关的设备称为一次设备，包括：发电机、变压器、断路器隔离刀闸、母线、互感器、电抗器、移相电容器、避雷器、输配电线路等，由一次设备连接而成的系统称为一次系统．对一次电气设备进行监视测量操纵控制和起保护作用的辅助设备，称为二次设备，如：各种继电器、信号装置、测量仪表、控制开关、控制电缆、操作电源和小母线等．由二次设备连接成的回路称为二次回路或二次系统．二次系统的任务是反映一次系统的工作状态，控制一次系统，并在一次系统发生事故时，能使事故部分退出工作．二次系统中的设备都是低压和弱电设备，数量较多，线路连接复杂．二次系统按二次设备的用途来分，可分为继电保护二次回路，自动装置二次回路，控制系统二次回路，测量仪表二次回路，信号装置二次回路和直流操作电源二次回路等．完整的表明二次回路，需要二次回路接线图和展开图等．第二节原理接线图原理接线图是将继电器及各种电器以集合整体的形式表示，用直线画出它们的相互联系，因而清楚形象的表明了继电保护信号系统和操作控制等的接线和动作原理．在原理图中各开关电器和继电器触点都是按照它们的正常状态表示的，即开关电器在断开位置而继电器线圈没有电流的状态．2.2.1 原理接线图的特点原理接线图的特点是一二次回路画在一起，对所有设备具有一个完整的概念．阅读这种接线图的要点是从一次接线看电流的电源；从电流互感器的二次侧看，故障电流出现后继电器的动作顺序，直到使断路器动作及发出信号．第三节展开接线图展开接线图的特点是将交流回路和直流回路分开表示，交流回路又分为电流回路和电压回路；直流回路分为操作回路与信号回路等．第四节安装接线图由于二次设备布置分散，需要用控制电缆将它们连接起来，所以安装时需要安装接线图．安装接线图包括盘面布置图，盘背面接线图和端子排图．第五节继电保护2.5.1 电气设备的故障电气设备在运行中，由于外力的破坏，内部绝缘击穿以及误操作等原因，可能造成电气设备故障或异常工作状态．电气设备故障最多见的是短路，其中包括三相短路两相短路大电流接地系统的单相接地短路及电气设备内部线圈的匝间短路．电气设备短路故障所引起的后果是多方面的，主要有：①发生短路故障时，产生一个很大的短路电流，引起强电弧或导电回路的严重过热，可能烧坏电气设备；②发生短路时，通过故障设备的短路电流会产生一个很大的电动力，使电气设备遭受机械力破坏；③发生短路故障时，电力系统电压急剧下降，使用户正常生产电源遭到破坏，还会造成设备停电停产；④发生严重短路故障时，若处理不当，会破坏电力系统的稳定运行，使并网发电厂解裂，甚至造成整个电力系统瓦解．给国民经济造成巨大损失．短路电流的计算在三相交流系统中可能发生的短路故障主要有三相短路、两相短路和单相短路，通常，三相短路电流最大。

继电保护与二次系统1、了解继电保护的任务及基本要求。

p186、187任务：继电保护是当电器设备发生短路故障时，能自动迅速将故障设备从电力系统切除。

当正常供电电源因故突然中断时，通过继电保护和自动装置迅速投入备用电源，使重要设备能继续供电。

基本要求：选择性、快速性、灵敏性、可靠性。

2、掌握变压器保护的配置及作用、保护原理。

配置P 190 ：小容量电力变压器设置：过电流保护、电流速断保护。

大容量电力变压器设置：复压闭锁过电流保护、差动保护。

800kVA及以上或车间内400kVA及以上还应配置气体保护（瓦斯保护）。

变压器气体保护动作时可能发生变压器内部故障。

主要有：内部短路和油面降低。

对短变压器内部路故障时产生的大量气体使气体继电器动作。

变压器差动保护的保护范围为：主变压器一、二次侧电流互感器之间的所用部分。

判断一、二次差流的大小。

当为穿越性故障时，为两电流相减，电流较小，不会动作。

当为内部故障时，为两电流相加，电流较大，保护动作。

电流速断保护电流定值一般按短路故障电流整定。

因此电流速断保护动作说明被保护设备出现了严重的短路故障。

过电流保护电流定值一般按被保护设备的最大负荷电流整定。

因此过电流保护动作说明可能出现了主变过载、下一级线路或设备故障、变压器低压侧故障、电流速断保护或差动保护拒动等情况。

3、掌握电力线路保护的配置及作用、保护原理。

P202-203配置：过电流保护及电流速断保护。

35kV及以上线路还可设低电压保护。

若有小电源，则可配方向元件。

电流速断保护电流定值一般按躲本线末端三相最大短路电流整定。

因此电流速断保护动作说明被保护线路出现了严重的短路故障。

过电流保护电流定值一般按线路的最大负荷电流整定。

因此过电流保护动作说明可能出现了线路过载、下一级线路或设备故障、线路末端故障、电流速断保护拒动等情况。

过电流保护有定时限和反时限两种。

接线方式有：三相完全星型接线、两相不完全星型接线（两相两继电器、两相三继电器）、两相差接线。

0102 0304 05电力系统输配电网络发电厂变电站配电站工业控制系统处理器：CPU、GPU等存储器：内存、硬盘等输入设备：键盘、鼠标等输出设备：显示器、打印机等网络设备：网卡、路由器等电源设备：电源、电池等通信介质：光纤、双绞线、同轴电缆等通信协议：TCP/IP、Modbus等通信设备：交换机、路由器、集线器等通信方式：串行通信、并行通信、网络通信等数据传输：实时数据、历史数据、报警信息等继电保护：快速响应故障，减少停电时间01二次系统：提高电网调度、控制和监测能力02提高电力系统稳定性：防止系统崩溃和电网解列03保障电力系统可靠性：降低故障率，提高供电质量04保障电力系统经济性：降低运行成本，提高能源利用效率05继电保护：快速切断故障，减少停电时间1二次系统：实时监测电网运行状态，提前预警2优化调度：合理分配电力资源，提高供电效率3智能控制：自动调整电压、频率，保持稳定供电4提高设备利用率减少维护成本提高能源效率降低故障率提高系统稳定性降低人工成本智能电网技术的应用，提高电网的自动化和智能化水平采用先进的传感器技术，提高测量精度和实时性利用大数据和人工智能技术，实现故障诊断和预测采用模块化和可扩展的设计，提高系统的灵活性和可维护性采用标准化和开放性的设计，便于系统的集成和扩展43功能集成：将保护功能与测量、控制等功能集成，实现一体化解决方案21软件集成：将多种保护功能集成到一个软件平台，实现统一管理和控制绿色环保要求提高能源利用效率01减少碳排放02采用环保材料和工艺03降低噪音和电磁辐射04提高系统可靠性和稳定性05提高系统智能化水平06。