电力系统保护的基本组成

电力系统中的保护与控制技术分析电力系统作为现代社会中重要的基础设施，对于人们的生产、生活都有着至关重要的作用。

而保护与控制技术则是电力系统稳定运行与发展的关键。

本文将从电力系统保护与控制技术的基本概念入手，逐步展开对该领域关键技术的分析。

一、电力系统保护技术概述在电力系统运行过程中，不可避免地会面临着各种故障情况。

电力系统保护技术则是为了在故障发生时及时采取有效措施，避免故障扩大甚至危及系统的稳定与安全。

电力系统保护技术的核心在于将保护对象与保护范围明确界定，以快速、准确地检测出故障并迅速隔离故障点。

电力系统保护技术的主要包括电流保护、电压保护、差动保护、接地保护等。

其中，电流保护可按照保护方式分为欠流保护、过流保护和方向保护等。

电压保护则按照保护范围可分为过压保护、欠压保护和失压保护等。

二、电力系统控制技术概述电力系统的控制技术则是在保护技术的基础上，对电力系统的运行过程进行动态控制管理的过程。

其目的在于最大限度地发挥系统的功率、效率，同时保证系统的安全、稳定运行。

电力系统的控制技术包括：电力系统监控技术、自动化控制技术、模型预测控制技术等。

其中，电力系统监控技术主要是对电力系统各类信息进行监视和收集。

自动化控制技术则主要是利用计算机技术，对电力系统进行实时自动化控制。

三、电力系统保护技术中的差动保护差动保护是电力系统保护技术中非常重要的一种保护方式。

其通过对电力系统的差动电流进行检测，并对差异电流进行比较来判断系统中是否存在故障。

差动保护通常采用绕组连接法构成三相差动电流互感器。

在电流通过保护对象时，三相互感器的二次侧将得到三个具有大小和相位关系的电流信号，这些信号将被发送到差动保护装置中。

差动保护装置将对三相电流信号进行比较，判断是否存在差异电流信号，已达到故障检测与保护的目的。

四、电力系统控制技术中的模型预测控制模型预测控制技术是一种基于数学模型进行控制的技术方法。

其通过运用系统的动态模型，对未来系统的状态和性能进行预测，并在此基础上提出相应的控制策略，从而实现对电力系统的动态运行过程进行控制。

电力系统的三种状态：正常工作状态、不正常工作状态和故障状态。

继电保护装置：是指能反应电力系统中电气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。

电力系统机电保护一词泛指继电保护技术和由各种继电保护装置组成的继电保护系统电力系统机电保护的基本任务是：⑴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损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。

⑵反应电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。

电力系统机电保护的原理和基本组成：利用流过保护元件中电流幅值的增大，可以构成电流保护。

利用短路时电压幅值的降低，可以构成低压保护。

利用测量阻抗幅值的降低和阻抗角的变大，可以构成距离保护。

保护装置的组成：测量比较元件、逻辑判断元件、执行输出元件对继电保护的基本能要求：可靠性、选择性、速动性、灵敏性（Ken≥1.3~1.5）继电保护技术的发展历史：机电式保护装置、静态继电保护装置和数字式继电保护装置阶段式电流保护：电流速断保护、限时电流速断保护、过电流保护。

电流保护的接线方式：三相星形接线和两相星形接线功率方向元件判别的主要任务：⑴正方向任何类型的短路故障都能动作，而当反方向故障时则不动作；⑵故障以后加入继电器的电流Ir电压Ur应尽可能的大一些，并尽可能使阻抗角变大，以便消除和减小方向元件的死区。

非故障线路的特点：非故障线路中的零序电流为线路本身的电容电流，电容性无功功率的方向为由母线流向线路。

故障线路的特点是：障线路中的零序电流，其数值等于全系统非故障元件对地电容电流之总和，电容性无功功率的方向为由线路流向母线。

中性点不接地系统发生单相接地后：⑴零序网络由同级电压网络中元件对地的等值电容构成通路，与中性点直接接地系统由接地的中性点构成通路有极大的不同，网络的零序阻抗很大。

⑵发生单相接地时，相当于在故障点产生了一个其值与故障相故障前相电压大小相等、方向相反的零序电压，从而全系统都将出现零序电压。

电力系统继电保护课后习题解析答案(全)--电力系统继电保护是电力系统中非常重要的一部分，它的主要功能是在发生故障时，及时将故障隔离，保护电力系统的安全运行。

以下是一些电力系统继电保护的课后习题解析答案。

1.什么是电力系统继电保护？答：电力系统继电保护是指利用电力系统中的继电器装置，通过电流、电压等参数的变化来检测电力系统中的故障，并采取相应的措施，保护电力系统的安全运行。

2.继电保护系统的基本组成部分有哪些？答：继电保护系统的基本组成部分包括故障检测装置、信号处理装置、动作执行装置和辅助设备。

故障检测装置用于检测电力系统中的故障，信号处理装置用于对检测到的信号进行处理，动作执行装置用于执行保护动作，辅助设备用于提供必要的辅助功能。

3.请简述继电保护的分类方法。

答：继电保护可以按照保护对象的不同来进行分类，主要可以分为发电机保护、变压器保护、线路保护和母线保护等。

此外，根据保护动作的原理和方式，继电保护还可以分为电流保护、电压保护、功率保护等。

4.什么是差动保护？请简述其原理。

答：差动保护是一种常用的继电保护方式，它的原理是通过比较电流的差值来检测电力系统中的故障。

差动保护的基本原理是，通过在电力系统的两个相邻的位置上放置电流互感器，分别测量两个位置上的电流值，并将其进行比较。

如果两个位置上的电流值差异超过设定的阈值，就说明发生了故障，差动保护系统将会执行相应的保护动作。

5.什么是过电流保护？请简述其原理。

答：过电流保护是一种常用的继电保护方式，它的原理是通过检测电力系统中的电流是否超过设定的阈值来判断是否发生故障。

过电流保护的基本原理是，在电力系统的各个位置上放置电流互感器，测量电流的大小，并与设定值进行比较。

如果电流超过设定值，则说明发生了故障，过电流保护系统将会执行相应的保护动作。

6.什么是电压保护？请简述其原理。

答：电压保护是一种常用的继电保护方式，它的原理是通过检测电力系统中的电压是否超过或低于设定的阈值来判断是否发生故障。

电力系统继电保护的组成
电力系统继电保护由以下几个组成部分构成：
1. 电流互感器（CT）：用于测量电流，将高电压的电流变换
为便于测量的低电压。

2. 电压互感器（VT）：用于测量电压，将高电压变换为便于
测量的低电压。

3. 保护继电器：根据电流和电压的变化，通过开关或关闭回路来发出告警或执行保护动作。

4. 保护装置：用于实现不同类型保护，如过流保护、短路保护、过压保护等。

包括电流保护装置、电压保护装置、转换装置等。

5. 控制设备：负责对保护装置进行控制。

6. 清除装置：用于手动或自动地清除保护动作后的故障信号，以恢复系统的正常运行。

7. 通信设备：将保护继电器与其他系统组件进行联接，并与操作员或其他保护设备进行通信。

8. 辅助设备：包括电源、显示器、指示灯、按钮开关等，用于提供电力系统继电保护所需的电力和操作界面。

这些组成部分共同工作以确保电力系统的安全运行，并在故障发生时及时采取措施以防止电力系统受到进一步损坏。

第一部分电力系统继电保护的基本知识电力系统：由发电电厂中的电气部分，变电站，输配电线路，用电设备等组成的统一体：它包括发电机、变压器、线路、用电设备以及相应的通信，安全自动装置，继电保护，调调自动化设备等。

电力系统运行有如下特点：1、电能的生产，输送和使用必须同时进行。

2、及生产及人们的生活密切相关。

3、暂态进程非常短，一个正常运行的系统可能在几分钟，甚致几秒钟内瓦解。

电力系统继电保护的作用。

电力系统在运行中，可能由于以下原因，发生故障或不正常工作状态。

1、外部原因：雷击，大风，地震造成的倒杆，绝缘子污秽造成污闪，线路覆冰造成冰闪。

2、内部原因：设备绝缘损坏，老化。

3、系统中运行人员误操作。

电力系统故障的类型：1、单相接地故障 D（1）2、两相接地故障 D（1.1）3、两相短路故障 D（2）4、三相短路故障 D（3）5 线路断线故障以上故障单独发生为简单故障。

在不同地点同时发生两个或以上称为复故障。

电力系统短路故障的后果：1、短路电流在短路点引起电弧烧坏电气设备。

2、造成部分地区电压下降。

3、使系统电气设备，通过短路电流造成热效应和电动力。

4、电力系统稳定性被破坏，可能引起振荡，甚至鲜列。

不正常工作状态有：电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏，但未发展成故障。

不正常工作状态有：1）电力设备过负荷，如：发电机，变压器线路过负荷。

2）电力系统过电压。

3）电力系统振荡。

4）电力系统低频，低压。

电力系统事故：电力系统中，故障和不正常工作状态均可能引起系统事故，即系统全部或部分设备正常运行遭到破坏，对用户非计划停电、少送电、电能质量达不到标准（频率，电压，波形）、设备损坏等。

继电保护的作用，就检测电力系统中各电气设备的故障和不正常工作状态的信息，并作相应处理。

继电保护的基本任务：1）将故障设备从运行系统中切除，保证系统中非故障设备正常运行。

2）发生告警信号通知运行值班人员，系统不正常工作状态已发生或自动调整使系统恢复正常工作状态。

电力系统继电保护考点24：电力系统继电保护的基本构成、作用、原理及基本要求▲继电保护的基本构成一般继电保护装置由测量比较元件、逻辑判断元件和执行输出元件三部分组成。

继电保护装置是由（B）组成的。

（A）二次回路各元件（B）测量元件、逻辑元件、执行元件（C）各种继电器、仪表回路（D）仪表回路继电保护装置是反应电力系统中电气元件故障和不正常运行状态，并作用于断路器跳闸的一种自动装置。

（×）在运行中，电流互感器二次不允许短路。

（×）电流互感器二次绕组的人为接地是属于保护接地，其目的是防止绝缘击穿时二次侧窜入高电压，威胁人身和设备安全。

（√）电流互感器是供给继电保护、自动装置以及测量仪表电流的电源设备，它的二次侧可以开路运行。

（×）电抗变压器二次输出电压对一次电流中的非周期分量有放大作用；对一次电流中的谐波成分有抑制作用。

（×）▲继电保护的作用（基本任务）（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损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；（即内部故障时跳闸）（2）反映电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作与发出信号或跳闸。

此一般不要求迅速动作，而是根据电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，一面暂短运行波动造成不必要的动作和干扰引起的误动。

（即不正常运行状态时发出警告）系统发生不正常运行状态时，继电保护装置的基本任务是（D）（A）切除所有元件（B）切电源（C）切负荷（D）给出信号继电保护的原理“区分”电力系统的正常、不正常工作和故障三种运行状态，“甄别”除发生故障和出现异常的元件，发现并正确利用能可靠区分三种运行状态的可测参量或参量的差异，就可以形成继电保护原理。

例如：（1）短路电流：过电流保护；（2）短路时电压幅值降低：低电压保护；（3）阻抗幅值的降低和阻抗角的变大：距离（低阻抗）保护；（4）不对称故障时的负序、零序分量：序分量构成的保护；（5）电力元件内外部短路时两侧电流向量的差别：电流差动保护；（6）两侧功率方向的差别：方向比较式纵联保护；（7）非电量特征的保护，如变压器瓦斯保护。

电力系统保护与控制电力系统保护与控制是电力系统中的重要组成部分，目的是保障电力系统的安全运行。

本文将从电力系统保护的意义、保护装置的分类、保护动作原理和电力系统控制等方面进行探讨。

一、电力系统保护的意义电力系统保护的主要目标是保护电力设备和人身安全，同时保证电力系统的连续供电。

在电力系统中，各种故障和异常情况可能导致电力设备的过载、短路、接地故障等，如果不进行及时的保护处理，会给电力设备造成严重的损坏，甚至导致事故发生，影响到正常的供电。

因此，电力系统保护的意义重大。

二、保护装置的分类根据电力系统中不同的保护对象和保护目的，保护装置可以分为过电流保护、差动保护、接地保护、距离保护等多种类型。

其中，过电流保护用于检测电流异常，如过载和短路故障；差动保护主要用于保护变压器和发电机等重要设备；接地保护则用于检测和处理接地故障；距离保护用于检测线路中的故障位置，以便对故障进行隔离和修复。

三、保护装置的动作原理保护装置的动作原理通常包括电流变化、相位差、电压变化等几种方式。

当电力系统发生故障时，电流和电压将出现异常变化，这些变化被保护装置捕捉到后，会触发保护动作。

例如，过电流保护装置会在电流超过额定值时动作，实现对电流过载和短路故障的保护。

四、电力系统控制电力系统控制是指对电力系统进行实时、准确的监测和控制，以实现对电力系统的优化运行。

在现代电力系统中，智能化的监控和控制系统能够实时采集电力系统的数据，并通过数据分析和处理，自动进行调整和控制，以提高电力系统的运行效率和可靠性。

例如，根据电力负荷的变化，调整发电机的输出功率和电网的负荷分配，以保持电力系统的平衡。

综上所述，电力系统保护与控制是保障电力系统安全运行的重要手段。

通过合理选择和设置保护装置，电力系统能够及时发现和隔离各种故障，保护电力设备和人身安全。

同时，通过电力系统控制，可以实现对电力系统的实时监测和调控，提高电力系统的运行效率和可靠性。

电力系统保护与控制的不断发展和创新，将为电力行业的可持续发展和进步提供有力支撑。

电力系统主设备保护概述1. 引言在电力系统中，主设备的保护是确保电力系统平安运行的重要环节。

主设备包括变压器、发电机、母线、断路器等重要组件。

保护措施的有效实施和运行对于系统的可靠性和稳定性至关重要。

本文将对电力系统主设备保护进行概述，并介绍主要的保护设备和功能。

2. 变压器保护变压器是电力系统中非常重要的设备，用于改变电压的大小。

为了保证变压器的平安运行，需要对其进行保护。

常见的变压器保护设备包括差动保护、油温保护、短路保护等。

差动保护是最常用的一种变压器保护装置，通过对变压器两侧电流进行比拟，及时发现并切除故障线路，保护变压器不受损坏。

油温保护通过监测变压器内部油温，当油温超过设定值时，自动切除电源，防止变压器过热。

短路保护用于检测变压器绕组的短路故障，及时切除电源，防止故障扩大。

3. 发电机保护发电机是电力系统中的能量转换设备，其保护同样非常重要。

发电机保护主要包括差动保护、过流保护、欠频保护等。

差动保护是最常见的发电机保护装置，通过对发电机定子电流、励磁电流进行比拟，及时发现并切除故障线路，保护发电机。

过流保护用于检测发电机电流超过额定值的情况，及时切除电源，防止电流过载引起发电机损坏。

欠频保护用于监测发电机输出频率，当频率过低时，自动切除电源，防止发电机超负荷运行。

4. 母线保护母线是电力系统中连接各个主要设备的重要局部，其保护同样重要。

常见的母线保护设备包括差动保护、电压保护、过流保护等。

差动保护通过对母线两侧电流进行比拟，及时切除故障线路，保护母线。

电压保护用于监测母线电压，当电压异常时，自动切除电源，防止电压过高或过低对母线造成损害。

过流保护用于检测母线电流超过额定值的情况，及时切除电源，防止电流过载引起母线损坏。

5. 断路器保护断路器是电力系统中用于控制和保护设备的关键局部，其保护同样至关重要。

常见的断路器保护设备包括过电流保护、短路保护、欠频保护等。

过电流保护用于监测断路器电流，当电流超过额定值时，自动切除电源，防止电流过载引起断路器损坏。

继电保护复习第一章绪论一、对电力系统继电保护组成继电保护装置由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成;1 测量元件作用：测量从被保护对象输入的有关物理量如电流、电压、阻抗、功率方向等,并与已给定的整定值进行比较,根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性质的一组逻辑信号,从而判断保护是否应该启动;2 逻辑元件作用：根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合,使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑工作,最后确定是否应跳闸或发信号,并将有关命令传给执行元件;逻辑回路有：或、与、非、延时启动、延时返回、记忆等;3 执行元件作用；根据逻辑元件传送的信号,最后完成保护装置所担负的任务;如：故障时→跳闸；不正常运行时→发信号；正常运行时→不动作;二、分类1 按被保护的对象分类：输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护等；2 按保护原理分类：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等；3 按保护所反应故障类型分类：相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等；4 按构成继电保护装置的继电器原理分类：机电型保护如电磁型保护和感应型保护、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等；5 按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等；主保护：满足系统稳定和设备安全要求,能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护;后备保护：主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护;又分为远后备保护和近后备保护两种;①远后备保护：当主保护或断路器拒动时,由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护;②近后备保护：当主保护拒动时,由本设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时,由断路器失灵保护来实现近后备保护;辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护;三、对继电保护的基本要求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：选择性、速动性、灵敏性、可靠性;即保护的四性; （1） 选择性在发生故障时,应由距故障点最近的保护动作,仅将故障元件切除;而使非故障元件仍能正常运行,以尽量缩小停电范围;距故障点最近的保护拒动时后备保护动作,后备保护分远后备在主保护安装处以外的远处和近后备在主保护安装处;当k3点短路时,保护6动→跳6DL,母线D 停电,有选择性；保护6不动或6DL 不跳,保护5动→跳5DL,母线B 、D 停电,也有选择性,保护6是保护5的远后备;若保护6和6DL 正确动作于跳闸,保护5动→跳5DL,则保护5为误动,或称保护5越级跳闸保护5失去选择性当k2点短路时,保护5动→跳5DL,母线C 、D 停电,也有选择性;当k1点短路时,保护1、2动→跳1DL 、2DL,切线路AB,母线B 、C 由另一条并列的非故障线路连接,不停电,有选择性;小结：选择性就是故障点在区内就动作,在区外不动作;当主保护未动作时,由近后备或远后备切除故障,使停电面积最小;因远后备保护比较完善对保护装置拒动、DL 拒动、二次回路和直流电源等故障所引起的拒绝动作均起后备作用且实现简单、经济,应优先采用;但远后备保护切除故障的时间较长;在高压电网中,应加强主保护;2 速动性：在发生故障时,应力求保护装置能迅速切除故障;快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性、减少用户在电压降低的情况下工作的时间、缩小故障元件的损坏程度、防止大电流流过非故障设备引起损坏等;保护的动作速度应尽可能快速;快速切除故障的好处： 1提高系统稳定性；2减少用户在低电压下的动作时间；3减少故障元件的损坏程度 ,避免故障进一步扩大;故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间之和：bh dl t t t =+t －故障总切除时间,t bh -保护动作时间,t DL -断路器动作时间； 快速保护 ,最快 ,一般保护 ,最快 ; （3） 灵敏性通常,灵敏性用灵敏系数来衡量,并表示为K lm;对反应于数值上升而动作的过量保护如电流保护对反应于数值下降而动作的欠量保护如低电压保护其中故障参数的最小、最大计算值是根据实际可能的最不利运行方式、故障类型和短路点位置来计算的;原继电保护和安全自动装置技术规程DL400－91中,也对各类保护的灵敏系数K lm的要求都作了具体规定;4可靠性要求保护装置在应该动作时可靠动作；在不应该动作时不应误动,即既不应该拒动也不应该误动;影响可靠性有内在的和外在的因素：内在的：装置本身的质量,包括元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接线简明,触点多少等；外在的：运行维护水平、安装调试是否正确;上述四个基本要求是设计、分析研究继电保护的基础,也是贯穿全课程的一个基本线索;在它们之间既有矛盾的一面,又有在一定条件下统一的一面;四、发展：原理随电力系统的发展和科学技术的进步而发展;1从保护原理看过电流保护1901年、最早熔断器1908年、电流差动保护、方向性电流保护1910年, 距离保护50年代、高频保护70年代诞生、50年代有设想、微波保护、行波保护、光纤保护2从构成保护装置的元件看机电型 20世纪50年代电子型60年代末提出、电磁型、感应型1901年、电动型晶体管70年代后半期集成电路微机型80年代第二章 继电器一、电磁型继电器22122Ke I M K K φδ==式中,212,,,,,e K M I K K φδ 分别是电磁转矩、气隙磁通、线圈电流、气隙长度和两比例系数;非线性方程1312()th th M M K δδ=+-式中,1123,,,,th th M M K δδ分别是弹簧反力矩、弹簧反力矩的初力矩,气隙的初始和终止的长度,比例系数;线性方程继电器动作条件：e thf M M M ≥+式中,,,e th f M M M 为电磁转矩、弹簧反力矩、摩擦力矩;2.221K actact I M K δ=式中,.12,,,act K act M I K δ分别为启动力矩、动作电流、气隙初始长度和比例系数; 继电器返回原位的条件：e thf M M M ≤+式中,,,e th f M M M 为电磁转矩、弹簧反力矩、摩擦力矩2.221K rere I M K δ=式中,.12,,,re K re M I K δ分别为返回力矩、返回电流、气隙初始长度和比例系数;..K rere K actI K I =二 、感应型继电器sin e M K φφθ=式中,12,,,,e M K φφθ••分别是感应旋转力矩,有相位差的两气隙磁通,两磁通的相 位角和一个系数;三、晶体管型继电保护四、集成电路型继电保护五、微机保护将反映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、执行元件等合作在一起用一个微机实现,称做微机保护,是继电器发展的最高第三章 电流的相间电流、电压保护和方向性相间电流、电压保护 第一节 单侧电源网络的相间电流、电压保护一、瞬时电流速断保护1短路电流的记号：3..max k B I 最大运行方式母线B 线路AB 末端三相短路电流,也记做..max k B I2..min k B I 最小运行方式线路B 线路AB 末端两相短路电流,也记做..min k B I3..max k C I 最大运行方式线路BC 末端三相短路电流,也记做..max k C I2..min k C I 最小运行方式线路BC 末端两相短路电流,也记做..min k C I注意： 3..max 2..max 3..max 3..min 2..min 3..min ()k B k B k B k B k B k B I I I I I >=>=<>= 2瞬时电流速断定值.1act i '节点1的瞬时电流速断保护的动作电流对应运行方式Ι、方式П有两点,方式П的点距离l 小,.2acti '节点2的瞬时电流速断保护的动作电流对应运行方式Ι、方式П有两点,方式П的点距离l 小,2..max .min rel actrel k B S ABK E I K I Z Z ϕ'''==+1..max .min ()relactrel k C S AB BC K E I K I Z Z Z ϕ'''==++2..max actrel k B I K I ''=>1..max act rel k C I K I ''=,一般.2.1act act I I ''> 可靠系数 1.2 1.3relK '=-- 灵敏性保护范围α,以保护2为例：2..max .min .min rel k actrel k B k S ABS ABK E K E I K I I Z Z Z Z ϕϕα'''====++上式k I 左等号左边的式子是一定子不随运行方式变化,右等号右边的式子是随运行方式变化的,由上式解出：.min k rel S k S rel relAB K K Z K Z K K Z α'-=-'' α受运行方式的影响表现在S Z 的取值,还与故障方式有关表现为K K 取值; 最大保护范围为最大方式三相短路,下式表明AB Z 充分小时可能为负值：.min .min max 1,:(1)1k S S rel S rel relAB K Z Z K Z K K Z α=='-=-'' 最小保护范围为最小方式两相短路,下式表明AB Z 充分小时可能为负值：二、限时电流速断保护1动作电流并与瞬时电流速断保护比较：.1.1,actact i i '''节点1的瞬时电流速断保护、限时电流速断保护的动作电流 .2.2,actact i i '''节点2的瞬时电流速断保护、限时电流速断保护的动作电流 限时限过电流保护动作电流：.2.1actact i i '''≥ ,.2.1act rel act i K i '''''=,可靠性系数 1.1 1.2rel K ''= 限时限过电流保护动作电流的时限：21.1.2.2,QF t t in r t t t t t t t t t '''∆=+∆∆=++++ 上式时间依次是,故障线路跳闸时间、中间继电器时间、时间继电器时间、测量元件返回惯性时间、裕度灵敏度校验：..min.2k B sen actI K i ='', 1.3 1.5sen K ≥三、 定限时过电流保护可作为线路全长的远后备保护 动作电流并与定时电流速断保护比较：.max .max .max 111rel Ms act re rel Ms rel Ms l l re re re reK K I I K I K K I I K K K K ====式中,,,re rel Ms K K K 分别是继电器返回系数、可靠性系数、负荷电动机自启动最大电流与额定或正常运行最大电流比例几倍；.max .max ,,,act re Ms l I I I I 分别为定限时过电流保护定值全段,保护装置返回电流,负荷电动机自启动最大电流,额定或正常运行最大电流;单侧放射形的网络,时间配合21324354,,,,t t t t t t t t t t t t =+∆=+∆=+∆=+∆ 时间配合第一式针对的短路是图中的k1,第二式针对的短路是图中的k2,依次类推;k1短路时,对于过电流保护1而言,可以是主保护,灵敏系数sen.1 1.3 1.5K ≥；这时保护2作为相邻线路的后备保护,灵敏系数sen.1 1.2K ≥ ,以此类推：sen.1sen.2sen.3sen.4K K K K >>>;四、 阶段式流保护动作电流和时限比较：第二节电网相间短路的方向式电流、电压保护一、双侧电源电流保护示意图双侧电源网络图3-1与单侧电源放射形网络图3-1、3-2、3-3、3-5、3-6、3-9、3-10、3-14等对比：1单侧电源网络每段线路只在始端设断路器和保护双侧电源网络每段线路都分别在始端、末端设断路器和保护2单侧电源网络每段线路短路都只有一个电源向短路点提供短路电流,电流方向是从电源流出;双侧电源网络每段线路短路都会有两个电源向短路点提供短路电流,电流方向是从两个电源流出;3双侧电源网络每段线路始端、末端所设断路器和保护,如按单侧电源网络每段线路在始端所设断路器和保护同样设置,就会“误动”二、功率方向继电器工作原理图中：1继电器0°接线方式,k A k A U U I I ==.max .max 1.90arg90A sen sen k AU I ϕϕ••+≥≥-.max1.90arg90sen j A k AU e I ϕ•-•≥≥-2继电器90°接线方式A 相电流,BC 线电压接线：,k BC k A U U I I ••••==,因所用电压k BC U U ••=滞后与电流A I •同名相电压A U •90°,习惯称90°接线在.max 90sen ϕ±范围为动作方向见图3-26,a,写作：.max .max 1.90arg90BC sen sen k AU I ϕϕ••+≥≥-.max1.90arg90sen j BC k AU e I ϕ•-•≥≥-写成功率：.max cos()0A A sen U I ϕϕ->或cos()0BC A U I ϕα+>继电器90°接线方式,还可以结成B 相电流,CA 线电压接线,k CA k B U U I I ==,C 相电流,AB 线电压接线,k AB k C U U I I ==;注意：2(/).max 180+=150BC A k U I sem ϕϕ=也是在不动作区的中央;三、功率方向继电器的动作特性死区：...min ...min ,k act k act k act k act U U I I ≤≤四、功率方向继电器的接线图中,B 相得KPD 功率方向继电器少了一根电流流出的线;继电器90°接线方式,A 相电流,BC 线电压,k BC k A U U I I ==结成B 相电流,CA 线电压,k CA k B U U I I ==,C 相电流,AB 线电压,k AB k C U U I I ==;TA 的两个黑点表示一次电流和二次电流正方向的端,KPD 的两个黑点表示电流和电压二次正方向端五、双电源网络中电流保护整定的特点1瞬时电流速断保护1 2.max 1.max .1.2 2.max ,k k act act relk I I I I K I '>== {}max 1..max 2..max 2..max 2.max .1.2 2.max max ,k B k A k B k act act relk I I I I I I I K I ==='==图3-35中,k1是电源Ⅱ的最远短路点,k2是电源Ⅰ的最远短路点,k1、k2都在区外,短路时保护1、2都应不动作,所以动作电流要大于其中较大者;小电源侧保护2的保护范围缩小,两侧电源容量差别越大,影响越明显;2在保护2装设方向元件,只当电流从从母线流向被保护线路才动作;.2 1.max act relk I K I '= 但这是保护1不需要安装方向保护,因为已经从动作电流定值避开k1短路的反向电流.1 2..max 2..max act relk B k A I K I I '=> 2限时电流速断保护正常：.2.1atcatc I I '''≥ .2.1atcrel atc I K I '''''= 可靠性系数=1.1 1.2relK '',比=1.2 1.3rel K '略小;有助增或外吸电源的情况.2.1relatcatcbrK I I K '''= 助增1br K >,外吸1br K <=1br K 即正常情况六、方向性保护的死区少用方向性保护的措施（1） 对于电流速断保护,从定值上躲开反方向短路 （2） 对于过电流保护如果保护6动作时间大于保护1动作时限加一个时间台阶,即61t t t ≥+∆,则保护6可以不设方向元件,但保护1要设方向元件;七 双侧电源网络中方向性电压速断保护图3-35中, k1、k2都在区外,短路时保护1、2都应不动作;对于保护1 ,k1短路,电压低,电压速断保护会误动；加电流闭锁,又因电源Ⅱ提供了短路电流,仍然不起闭锁作用,所以要装设方向性元件来防止电压速断保护误动;第三章第一节作业题参考答案P38P70P41过电流保护P70P33P37P45第一问：第二个“定时限”要改为“反时限”第二问P33P36第三问P41第三章第二节参考答案111027 1 分析图3-22中方向继电器应用情况;双侧电源网络图3-22与单侧电源放射形网络图3-1、3-2、3-3、3-5、3-6、3-9、3-10、3-14等对比：1单侧电源网络每段线路短路都只有一个电源向短路点提供短路电流,电流方向是从电源流出;双侧电源网络每段线路短路都会有两个电源向短路点提供短路电流,短路电流方向是从两个电源流出;图a 、b 是实际电流方向;2单侧电源网络每段线路只在始端设断路器和保护,双侧电源网络每段线路都分别在始端、末端设断路器和保护;3双侧电源网络,如按单侧电源网络每段线路在始端所设断路器和保护同样设置,就会“误动”：例如,k1短路,保护2、6正确动作外,保护1、5还会误动,把变电站B 、C 全停；K2短路,保护1、7正确动作外,保护6、8还会误动,把变电站C 、D 全停;4规定短路电流正方向是从母线流向线路,4、3、2、1为一组,反映电源Ⅰ一侧的电流实际电流与正方向同, 8、7、6、5一组,反映电源Ⅱ的一侧电流实际电流与正方向同,按单侧电源网络每段线路在始端所设断路器和保护同样设置,就不会“误动”;例如,k1短路,保护2、6正确动作,保护3、7虽方向允许,但时限较保护保护2、6长,在保护2、6正确动作后,短路消失也不会动作；1、58、4因功率方向相反不会启动;又如,K2短路,保护1、7正确动作,保护2、3虽方向允许,但时限较保护保护1、7长,在保护1、7正确动作后,短路消失也不会动作；保护4、5因功率方向相反不会启动;2 试推导,k CA k B U U I I ••••==的方向继电器原理公式一A 相电流,BC 线电压接线原理公式 1、图规定短路电流正方向是从母线流向线路;K1、k2短路点在保护1安装处的短路电压和电流记做,k k U I ••2、,k BC k A U U I I ••••==的继电器90°接线方式原理1,k BC k A U U I I ••••==A 相电流,BC 线电压接线：,k BC k A U U I I ••••==,因所用电压k BC U U ••=滞后于 电流A I •同名相电压A U •90°,习惯称90°接线 2k1短路区内在保护1处：1(/)11.argarg arg 60A A A k UI k Z k AU Z Z I ϕϕ••=====≈设线路阻抗角arg 60Z Z ϕ=≈1(/)1. 1.1argarg90arg 90arg 9090609030BCA BC A k UI k Ak Ak Z U U I I Z Z ϕϕα••••===-=-=-=-≈-=-==α称为继电器内角30α=-;3k2短路区外,在保护1处,A 相短路电流相位滞后BC 相电压约150°角,或称超前210度角图b ：2(/)2. 1.1(/)arg180arg18018018030150BCA BC A BC BC k UI k Ak Ak U I U U I I ϕϕα••••===+=+=+=-=4设最灵敏角.max 30sen ϕα==-在.max 90sen ϕ±范围为动作方向见图3-26,a,写作：.max .max 1.90arg90BC sen sen k AU I ϕϕ••+≥≥-.max1.90arg90sen j BC k AU e I ϕ•-•≥≥-写成功率：.max cos()0A A sen U I ϕϕ->或cos()0BC A U I ϕα+> 注意：2(/).max 180+=150BC A k U I sem ϕϕ=也是在不动作区的中央; 二B 相电流,CA 线电压接线原理公式继电器90°接线方式,还可以结成B 相电流,CA 线电压接线,k CA k B U U I I ==,C 相电流,AB 线电压接线,k AB k C U U I I ==;1、图2、,k CA k B U U I I ••••==的继电器90°接线方式原理继电器90°接线方式B 相电流,CA 线电压接线：,k CA k B U U I I ••••==,因所用电压k CA U U ••=滞后与电流B I •同名相电压B U •90°,习惯称90°接线2k1短路区内在保护1处：如前,规定短路电流正方向是从母线流向线路;在保护1处,k1短路区内B 相短路电流滞后CA 相电压约-30°角超前30°图a ：1(/)1. 1.1argarg90arg 90arg 9090609030CA B CA C k UI k Bk Bk Z U U I I Z Z ϕϕα••••===-=-=-=-≈-=-==α称为继电器内角30α=-在保护1处,k2短路区外A 相短路电流相位滞后BC 相电压约150°角,或称超前210度角图b ：2(/)2. 1.1(/)arg180arg18018018030150BCACA B CA CA k UI k Bk Bk U I U U I I ϕϕα••••=+=+=+=-=.max 30sen ϕα==-在.max 90sen ϕ±范围为动作方向见图3-26,a,写作：.max .max 1.90arg90CA sen sen k BU I ϕϕ••+≥≥-.max1.90arg90sen j CA k BU e I ϕ•-•≥≥-写成功率：.max cos()0B B sen U I ϕϕ->或cos()0CA B U I ϕα+> 注意：2(/).max 180+=150CA B k U I sem ϕϕ=也是在不动作区的中央;。

第一章电力系统基础知识继电保护、自动装置对电力系统起到保护和安全控制的作用，因此首先应明确所要保护和控制对象的相关情况，涉及的内容包括：电力系统的构成，电力系统中性点接地方式及其特点，电力系统短路电流计算及其相关概念。

这是学习继电保护、自动装置等本书内容的基础。

〉〉第一节电力系统基本概念一、电力系统构成电力系统是由发电厂、变电站（所）、送电线路、配电线路、电力用户组成的整体.其中,联系发电厂与用户的中间环节称为电力网，主要由送电线路、变电所、配电所和配电线路组成，如图1—1中的虚框所示。

电力系统和动力设备组成了动力系统，动力设备包括锅炉、汽轮机、水轮机等。

在电力系统中,各种电气设备多是三相的，且三相系统基本上呈现或设计为对称形式，所以可以将三相电力系统用单相图表述。

动力系统、电力系统及电力网之间的关系示意图如图1-l所示。

图1—1 动力系统、电力系统及电力网示意图需要指出的是，为了保证电力系统一次电力设施的正常运行，还需要配置继电保护、自动装置、计量装置、通信和电网调度自动化设施等。

电力系统主要组成部分和电气设备的作用如下。

（1)发电厂。

发电厂是把各种天然能源转换成电能的工厂.天然能源也称为一次能源，例如煤炭、石油、天然气、水力、风力、太阳能等，根据发电厂使用的一次能源不同，发电厂分为火力发电厂（一次能源为煤炭、石油或天然气）、水力发屯厂、风力发电厂等。

（2)变电站（所）。

变电站是电力系统中联系发电厂与用户的中间环节,具有汇集电能和分配电能、变换电压和交换功率等功能,是一个装有多种电气设备的场所.根据在电力系统中所起的作用，可分为升压变电站和降压变电站；根据设备安装位置，可分为户外变电站、户内变电站、半户外变电站和地下变电站。

变电站内一次电气设备主要有变压器、断路器、隔离开关、避雷器、电流互感器、电压互感器、高压熔断器、负荷开关等。

变电站内还配备有继电保护和自动装置、测量仪表、自动控制系统及远动通信装置等。

第1篇第一部分：基础知识1. 电力系统概述- 请简述电力系统的基本组成及其各自的功能和作用。

- 电力系统是如何实现电能的传输和分配的？2. 发电厂- 请解释火力发电、水力发电和核能发电的基本原理。

- 发电厂的运行过程中，如何确保安全稳定？3. 变电站- 变电站的主要作用是什么？- 变压器的工作原理是什么？它有哪些类型？4. 输电线路- 输电线路的类型有哪些？- 输电线路设计时需要考虑哪些因素？5. 配电网- 配电网的作用是什么？- 配电网与输电线路有什么区别？6. 电力市场- 请简述电力市场的概念及其运作方式。

- 电力市场中存在哪些交易主体？第二部分：技术问题7. 电力系统稳定性- 什么是暂态稳定？如何提高暂态稳定？- 电力系统稳定性的重要性是什么？8. 防护与自动化- 电力系统防护的主要目的是什么？- 自动化技术在电力系统中的应用有哪些？9. 电力电子技术- 请解释电力电子技术的基本原理及其在电力系统中的应用。

- 电力电子器件有哪些？它们各自的特点是什么？10. 电力系统优化- 电力系统优化的目的是什么？- 优化算法在电力系统中的应用有哪些？第三部分：案例分析11. 银东直流输电工程- 银东直流输电工程的主要作用是什么？- 请分析银东直流输电工程对我国电力系统的影响。

12. 风力发电- 风力发电的原理是什么？- 风力发电的优缺点有哪些？13. 智能电网- 智能电网的概念是什么？- 智能电网对电力系统有哪些改进？14. 光伏发电- 光伏发电的原理是什么？- 光伏发电在我国的发展现状如何？15. 电动汽车充电基础设施- 电动汽车充电基础设施的建设对电力系统有哪些影响？- 如何优化电动汽车充电基础设施？第四部分：专业知识16. 电力系统保护- 电力系统保护的主要任务是什么？- 请列举几种常见的电力系统保护装置。

17. 电力系统调度- 电力系统调度的目的是什么？- 调度员在电力系统运行中扮演什么角色？18. 电力系统通信- 电力系统通信的作用是什么？- 请列举几种常见的电力系统通信方式。

电力系统的保护与控制电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，它为人们的生产生活提供了稳定可靠的电能供应。

然而，由于电力系统中存在着各种潜在的故障和异常情况，如短路、过载、电压异常等，这些问题可能会导致系统的不稳定甚至引发火灾、爆炸等严重事故。

因此，电力系统的保护与控制显得尤为重要。

保护是指在电力系统中，通过检测和切除故障部分，保护其他正常运行的设备和线路不受损害。

保护装置通常由感应器、切断器和控制装置组成。

感应器用于检测电力系统中的故障信号，如电流、电压的异常变化；切断器用于切断故障电路，以避免故障扩散；控制装置则负责监测和判断故障情况，并发出切断信号。

保护装置的设计和选择需要考虑电力系统的不同特性和工作条件，以确保系统的安全运行。

保护装置的设计需要考虑多种因素，如故障类型、故障位置、故障电流等。

常见的保护装置有过流保护、差动保护、接地保护等。

过流保护用于检测电流异常，当电流超过设定值时，保护装置会切断故障电路，以防止电流继续增大导致设备损坏。

差动保护则是通过比较电流的进出变压器或发电机的差值，来判断是否存在故障，以及故障的位置。

接地保护用于检测系统的接地情况，当系统出现接地故障时，保护装置会及时切断故障电路，以避免电流通过接地回路造成电击等危险。

除了保护装置外，电力系统的控制也是非常重要的一环。

控制系统可以实现对电力系统的运行状态进行监控和调节，以保证系统的稳定运行。

控制系统通常由监控装置、控制装置和执行装置组成。

监控装置用于监测电力系统的各种参数，如电流、电压、频率等；控制装置根据监测到的数据进行判断和计算，并发出控制信号；执行装置则根据控制信号对电力系统进行调节，如调整发电机的输出功率、调节变压器的电压等。

电力系统的保护与控制是一个复杂的工程，需要综合考虑电力系统的各种特性和运行条件。

保护与控制装置的设计需要根据实际情况进行选择和优化，以确保系统的安全可靠运行。

同时，随着电力系统的发展和技术的进步，保护与控制技术也在不断创新和改进，以适应电力系统的新需求和挑战。