电力系统继电保护原理(第四版)-3(最详细版)

电力系统继电保护原理引言电力系统继电保护是电力系统中非常重要的一部分，它的作用是保护发电、输电和配电设备以及负载设备，以防止电力系统发生故障。

本文将详细介绍电力系统继电保护的原理以及其在电力系统中的应用。

一、继电保护的概述继电保护是电力系统中的一项重要技术，用于及时发现和切除发电、输电和配电系统中的故障。

它起着安全、稳定运行电力系统的作用。

继电保护系统主要由继电保护装置、CT（Current Transformer）和PT（Potential Transformer）、配电自动化装置和通信装置等组成。

二、继电保护原理1. 继电保护装置继电保护装置是实现继电保护功能的关键设备。

它通过对电力系统各个部分电压和电流的测量，来实现故障的检测和切除。

根据检测到的电压和电流信号，继电保护装置会发出指令来切断电路，防止故障进一步扩大。

2. CT和PTCT（Current Transformer）和PT（Potential Transformer）是继电保护装置中的关键设备，用于将电流和电压信号转换为继电保护装置可处理的信号。

CT和PT通常与高压电力系统中的电流和电压传感器配合使用，将高电压和高电流信号降低到继电保护装置可处理的范围。

3. 配电自动化装置配电自动化装置是电力系统中常用的继电保护装置之一。

它可以实现对配电系统的自动化控制、故障检测和切除。

配电自动化装置通过测量电流和电压信号，来判断是否有电力系统故障，并根据设定的保护动作条件，自动切除故障电路，保证电力系统的安全运行。

4. 通信装置通信装置在电力系统继电保护中起着重要的作用。

它通过与其他继电保护装置和监控系统进行通信，实时传输电力系统状态信息，以实现对电力系统的远程监控和故障处理。

通信装置可以使继电保护系统具备远程操作、远程监控和远程维护等功能。

三、继电保护在电力系统中的应用1. 发电系统在发电系统中，继电保护主要用于保护发电机和变压器等重要设备。

一、中性点接地方式与接地故障种类 按单相接地短路时接地电流的大小分 大电流接地方式中性点直接接地中性点经小电阻接地小电流接地方式中性点不接地中性点经消弧线圈接地国际上的定量标准不同接地方式下的接地故障特点大电流接地方式不同接地方式下的接地故障保护策略零序分量特征零序分量的参数特点零序电压故障点零序电压最高，距离故障点越远零序电压越低零序电流零序电流超前于零序电压其分布取决于线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关零序功率方向故障线路，两端零序功率的方向与正序功率的相反零序电压、电流的相位关系系统运行方式的影响系统运行方式变化时，只要送电线路和中性点接地变压器数目不变，零序阻抗和零序网络就不变。

12二、中性点有效接地系统的接地保护1.零序电流瞬时速断（零序I段）保护采用单相自动重合闸时2.零序电流限时速断（零序II 段）保护 工作原理与相间限时电流速断保护一样其启动电流首先考虑和下一条线路的零序电流速断配合并线路的零序电流速断配合，并延迟一个时限以保证动作的选择性。

整定原则：12⋅⋅′′′=′′act rel act I K I 当保护间的变电站母线上接有中性点接地变压器时，存在“助增电流”，整定原则变为：210rel act act brK I I K ⋅⋅⋅′′′′′=000k BCbr k ABI K I ⋅⋅⋅= 分支系数零序II 段的灵敏系数校验3. 零序过电流（零序III段）保护保护只需从该变压器高压侧开始考虑动作延时的配合 在同一线路上零序过电流保护比相间短路过电流保护具有较小的动作延时4.方向性零序电流保护零序电流实际的流向是由故障点流向各个中性点接地的变压器，在变压器接地数目较多的复杂网络，需要考虑零序电流保护动作的方向性。

在零序电流保护的基础上增加零序功率方向元件，利用正反方向故障时，零序功率方向的差别，闭锁可能误动作的保护，保证动作的选择性。

零序方向元件的电压死区问题5. 零序电流保护的优缺点三、零序电压、电流的获取实现接地短路零序保护的关键零序电压过滤器3U U U U &&&&=++ 加法器0C B A各种获取方式电压互感器开口三角形接法电压互感器接于发电机中性点集成电路和微机保护中的加法器实现电压互感器开口三角形接法电压互感器接于发电机中性点零序电流过滤器3I I I I C B A &&&&=++零序电流的获取获取方式电流互感器三相星形接法电缆的零序电流互感器 不平衡电流问题由电流互感器的传变特性不一致产生致产生相间故障时最严重一、高阻接地故障二、零序反时限过电流保护为提高灵敏度，起动电流按躲开正常运行时的不平衡电流整定动作延时采用甚反时限特性.relk act unbreK I I K =13.51Kt I =−25.()k actI单相接地时（A 相）A 相对地电压为零对地电一、中性点不接地电网中单相接地故障的特点正常时，线电压对称，每相负荷电流和对地电容电流均对称，三相电流之和（零序）为零⎧=−0D A U & 相对地电压为零，对地电容短接3 B 、C 相对地电压和电容电流增倍三相负荷电流和线电压仍然对称具体分析：相接地后各⎪⎨=−==°−1503j e E E E U U &&&&& A 相接地后，各&&&C B D I I I +=03C U I D ωϕ=AE &E &ADB U −&DC U −&I & 从接地点流回的电流为线路端的零序电流？030=I&D 0A D U −=&BE &CCBBC U &B CI &BI &CI &D I &DI &−实际的网络存在发电机和多条支路CIBI I 0IC 0ω0=AII &电容性无功功率从母线路始端存在零序电D BI CI BII CII BG CG故障线路II ：II C U I 0033ωϕ=&&&&&−=3)C C (U I II II 00033−=∑ωϕ0=AII &电容性无功功线路始端存在零序电流，其大小为全系统非故障元件对地电容电流之总和电容性无功功率)I I I I (I CGBG CI BI II +++0率从线路流向母线DAII I I &&−=电容性无功功率发电机G 的特征与非故障线路相同件的对地电容构成32中性点不接地电网的单相接地特点：二、中性点不接地系统中的单相接地保护利用接地后出现的零序电压带延时动作于信号不能实现故障选线——无法知道故障是在那一条线路34点实现有选择性地发出信号或动作于跳闸为了提高可靠性和灵敏性——采用延时和电流元件控制方向元件相位比较回路的方案36一、中性点经消弧线圈接地电网的单相接地故障特点电弧，引起弧光过电压，从而对电网造成进步破坏。

简答题第二章1.什么是继电器的返回系数？采用什么方法可以提高电磁型过电流继电器的返回系数？答：（1）返回电流与动作电流的比值称为继电器的返回系数，可表示为act K re K I I ∙∙=re K 。

幅度降低的短路；限时速断是主保护；过电流是本线路的后备保护，也作为下级线路保护的远后备。

如果在下条线路末端短路时远后备灵敏度不足，则应设置近后备保护。

由于瞬时速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护，因此为保证迅速有选择性的切除故障，常采用三段组合，构成阶段式电流保护。

4.速断和过电流在整定条件方面有什么根本区别？P42答：瞬时电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反应于电流升高而动作的保护装置。

他们之间的区别主要在于按照不同的原则来选择起动电流。

瞬时速断是按照躲过被保护元件末端最大短路电流整定，限时速断是按照躲过下级各相邻元件瞬时电流速断最小保护范围末端的最大短路电流整定，而过电流则是按照躲过最大负荷电流整定。

5.什么是可靠系数？什么是配合系数？两者有何区别？他们是为了考虑什么情况而设置的？答：11.在过电流整定公式中都应有哪些系数？答：max .1L re Ms rel re re act I K K K I K I ==Krel ——可靠系数，一般采用1.25~1.5（1.3）；保护动作于断路器，供电可靠性低；适用于110kV 及以上电网。

（2）小电流接地系统包括中性点不接地和中性点经消弧线圈接地，单相短路时有过电压，短路电流为容性短路电流，较小，保护一般动作于信号，可持续运行一段时间，供电可靠性高；适用于10kV ，35kV 配网。

答：中性点接地方式有：中性点直接接地、中性点经小电阻接地、中性点不接地、中性点经消弧线圈接地。

110kV 及以上电压等级采用中性点直接接地系统。

35kV 及以下的系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地，对城市电流供电网络可采用经小电阻接地方式。

电力系统继电保护原理(第四版)第二章继电保护的硬件构成第一节继电器的类别和发展历程继电器能反应一个弱信号(电、磁、声、光、热)的变化而突然动作，闭合或断开其接点以控制一个较大功率的电路或设备的器件。

继电器的分类按输入信号性质分：非电量继电器和电量继电器按功能分量度继电器在继电保护和自动装置中作为主要元件，与辅助元件有或无继电器配套电流、电压、频率、功率继电器等有或无继电器在保护装置中作为辅助元件中间、时间、信号继电器等电磁式继电器衔铁弹簧电磁铁工作回路电磁继电器触点信号电源一、电磁型继电器(Relay)继电特性：无论起动和返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不可能停留在某一个中间位置动作电流：使继电器动作的最小电流值最小短路电流返回电流：使继电器返回原位的最大电流值最大负荷电流返回系数(恒小于1) I K re= K re= 0.85~ 0.9 I K act 触发特性曲线返回动作旋转衔铁式电流继电器结构6二、感应型继电器用电磁铁在一铝制圆盘中或圆筒中感应产生电流，电流产生转矩使圆盘或圆筒转动，使接点闭合的继电器。

四极感应圆筒式感应继电器工作原理与鼠笼式感应电机相似相当于两相式的电动机，垂直方向两磁极的线圈和水平两级的绕组磁通在空间上相差900,如果两磁通在时间上也相差900则可产生最大的旋转磁场圆筒上的转矩：M= KΦ1Φ 2 sinθ动作条件：电流大于定值(转矩大于弹簧反作用转矩),且θ为正(900时转矩最大)可反应两个电气量，如电压、电流，可实现方向继电器、阻抗继电器、差动继电器等电磁式电流继电器侧面正面电磁式中间继电器正面侧面五、微机保护将反应故障量变化的数字式元件和保护中需要的逻辑元件、时间元件、执行元件等和在一起用一个微机实现，成为微机保护，是继电器发展的最高形式。

20世纪70年代初、中期开始了微机保护研究的热潮源于计算机技术重大突破：价格大幅度下降、可靠性提高70年代中后期，国外已有少量样机试运行。

1. 电力系统的三种状态：正常运行，不正常运行和故障运行。

2. 继电保护的任务和作用：①当电力系统发生故障时，自动，迅速、有选择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，保证其他无故障元件迅速恢复正常运行。

②反应电气元件的不正常运行状态，并根据不正常运行情况的类型和电气元件的维护条件，发出信号，由运行人员进行处理或自动进行调整。

反应不正常运行状态的继电保护装置允许带有一定个延时动作。

③继电保护装置还可以和电力系统中其他自动装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。

3. 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，即可靠性、选择性、速动性和灵敏性。

4. 继电保护装置一般由测量比较元件，逻辑判断元件和输出元件三部分组成。

测量比较元件测量通过被保护的电气元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出是非或0或1性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。

逻辑判断元件根据测量比较元件输出逻辑信号的性质、先后顺序、持续时间等，是保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该是断路器跳闸、发出信号或不动作，并将对应的指令传给执行输出部分。

执行输出元件根据逻辑判断部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲即相应的动作信息，发出警报或不动作。

5. 电流保护的接线方式有三种：①两相一继电器的两相电流差接线②三相三继电器的完全星形接线③；两相两继电器的不完全星形接线。

6. 90°接线方式是指在三相对称的情况下，当cos ψ=1时，加入继电器的电流如ÌA 和电压ÚA 相位相差90°。

7. 90°接线方式的主要优点是：第一，对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障的相见电压，其值很高；第二，适当地选择继电器的内角α后，对线路上发生的各种故障，都能保证动作的方向性。

电力系统继电保护原理1. 引言在现代电力系统中，继电保护是确保电力系统运行安全和稳定的重要部分。

它的主要作用是在电力系统发生故障时，迅速检测、定位并切除故障，以保护电力设备和人员的安全。

本文将介绍电力系统继电保护的基本原理和常见的保护方式。

2. 继电保护基本原理电力系统继电保护的基本原理是使用继电器来实现。

继电器是一种能够根据电流、电压或其他物理量的变化来控制电路开关状态的设备。

当电力系统中发生故障时，故障电流或电压的变化会引起继电器动作，进而触发保护动作。

继电保护的基本原理可以归纳为以下几点：•故障检测：继电保护需要能够快速检测电力系统中的故障。

常见的故障包括短路、接地故障等。

通过测量电流、电压和其他物理量来检测故障。

•故障定位：一旦检测到故障，继电保护需要能够准确地确定故障的位置。

通过分析故障电流、电压的变化，继电保护可以定位故障发生的位置。

•保护动作：一旦确定了故障的位置，继电保护需要能够迅速触发保护动作，切除故障。

常见的保护动作包括断路器的跳闸、开关的切换等。

3. 继电保护方式根据所保护的电力设备和故障类型的不同，继电保护可以分为多种方式。

以下是一些常见的继电保护方式：过流保护是最常见的继电保护方式之一。

它通过测量电力系统中的电流大小，一旦电流超过设定的阈值，继电保护会触发保护动作。

过流保护可以用于检测短路故障和过载故障。

3.2 过压保护和欠压保护过压保护和欠压保护是主要用于保护电力系统中的变压器和其他电气设备。

当电压超过或低于设定的阈值时，继电保护会触发保护动作，以避免设备损坏或安全事故发生。

3.3 频率保护频率保护用于监测电力系统中的频率变化。

当频率超过设定的阈值时，继电保护会触发保护动作。

频率保护可以用于检测电力系统运行异常或发生故障的情况。

差动保护是一种用于保护变压器和发电机等关键设备的继电保护方式。

它通过比较设备输入端和输出端电流之差，一旦差值超过设定的阈值，继电保护会触发保护动作。