华北电力大学精品课程课件-电力系统继电保护(黄少锋教授)-方向保护(2-2)概要
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电力系统继电保护-PPT课件_2精选全文
3.系统稳定问题。应用三相重合闸时，在最不利的情况有可能重 合于三相短路故障，有的线路经稳定及算认为必须避免这种情况 时，此时可只采用单相重合闸，即单相故障时实现单相跳闸并单 相重合，相间故障时三相跳闸不重合。
继电保护与重合闸的配合关系
对单相自动重合闸的评价 优点：
绝大多数故障情况下保证对用户的连续供电 提高了双侧电源系统并列运行的稳定性 缺点： 按相操作的断路器 选相元件 非全相运行时退出其他保护，防止误动作
2．潜供电流对灭弧所产生的影响。这是指当故障相线路自两侧 切除后，如图7-9所示，由于非故障相与断开相之间存在有静电 （通过电容）和电磁（通过互感）的联系。
因此，虽然短路电流已被切断，但在故障点的弧光通道中，仍然 流有如下的电流：
（1）非故障相A通过A、C相间的电容CAC供给的电流； （2）非故障相B通过B、C相间的电容CBC供给的电流； （3）继续运行的两相中，由于流过负荷电流 IL .A 和IL.B 而在C相 中产生互感电动势 Em ，此电动势通过故障点和该相对地电容C0 而产生的电流。
阻抗选相元件——在阻抗选相元件、相电流差突变量选相元件 等，常用于高压输电线路上，有较高的灵敏度和选相能力。
动作时限的选出的要求外，还应考虑下列问题：
1．不论是单侧电源还是双侧电源，均应考虑两侧选相元件与继 电保护以不同时限切除故障的可能性。
如果线路发生的是瞬时性故障，则单相重合并不再重合（允许系 统非全相运行一段时间的个别情况下，也可再跳开单相并不再重 合，即转入非全相运行状态）。只有当断路器是按相跳合闸操作 才能实现单相自动重合闸。220kv以上的断路器都是按相操作的。
单相自动重合闸的动作过程 单相接地短路→跳故障单相→重合单相 瞬时性故障→重合成功 永久性故障→跳三相
华北电力大学精品课程-电力系统继电保护(黄少锋教授)—距离(3-123原理、特性、实现)教材
A B C
两相 接地
AB BC CA
两相 相间
AB BC CA
三相 ABC
相间距离接线方式 AB相 BC相 CA相
UAB IA IB
UBC IB IC
UCA IC IA
35/77
接线方式可以反映的故障类型：
K(1)
K ( 1,1 ) K(3)
此式的分析过程还包含了接线方式的产生过程。
如果 UK 0 ,此时要想得到反映短路点K到保护 安装处M的正序阻抗 Z1，那么，只要进行下面的计
算就可以实现：
Um UK Im K 3I0m
Im
Um K 3I0m
Z1
实际为Z1K
带零序补偿的00接线方式
22/77
三相的M点与K点在任何情况下的通用表达式为：
8/77
测量阻抗具有以下的“差异”： 1）系统正常运行时
Um近似等于额定电压；
Im为
负荷电流
，
一般有：
额定电
流；
m一般小于30。
负荷状态 Z m
Um Im
UL IL
—
用Z
表示。
L
9/77
2）短路时
Zm
Um Im
ZK
z1l K
r1
jx1 lK
其中，z1的角度一般在700 ～850，视线路而定。
刚才推导了 : ZBC
UBC IBC
Z1
EC
EB
UCUBICBUB
29/77
ICEA
刚才推导了 : ZBC
UBC IBC
Z1
但, Z AB
UAB IA IB
UAB IB
EC
UAB EB
UAB
华北电力大学国家级精品课《电力系统继电保护》课件 (第2章1节)
② 动作时限 ，与相邻下一线路的电流Ⅲ段动作时限相配合。
Ih Kh
K k''' K zq I f .max Kh
1 阶梯型的时限特性：t n tn t ，一般 t 0.5秒
定时限过电流保护的动作时限
1、 处于电网终端的保护装置，其过电流保护的动作时限为 零。这种情况下过电流保护可作为主保护兼后备保护，不 需装设电流速断保护和限时电流速断保护。
I A△ I B△ I A I a I b ， I B Ib Ic I I I △ C c a I C ＝0
3.定时限过电流保护
定义：作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备保 护，同时作为本线路主保护拒动时的近后备保护，也作为过负荷 时的保护。其起动电流是按照躲开最大负荷电流来整定的。 特点： （1）保护范围不仅包括本线路全长，也包括相邻下一线路全 长，甚至更远。 （2）为了保证选择性，动作时限一般较长。是一种后备保护。
动作电流 I dz. J : 使继电器动作的最小电流
返回电流 I h. J : 使继电器恢复原位的最大电流 返回系数 K h
I h. J 1 I dz. J
继电器的工作特性曲线
返回系数：
I h. J Kh 1 I dz. J
“继电特性”：继电器的动作是明确的，例如触点只 能处于闭合和断开位置。无论起动和返回，继电 器不可能停留在某一个中间位置。
I dz. J
其它几种常见的继电器 1、时间继电器 作用是建立必要的延时，以保证保护动作的选择性和某种逻 辑关系。 ①延时动作。线圈通电后主触点经过一段延时后闭合。 ②瞬时返回。对正在动作的继电器，一旦线圈所加电压消 失，则迅速返回原始状态。 2、中间继电器 起中间桥梁作用 ①触点容量大，可直接用作于跳闸。 ②触点数目多 3、信号继电器 作为装置动作的信号指示，标示所处的状态，或 接通灯光信号（音响）回路。信号继电器的触点 自保持，由值班人员手动复归或电动复归。
Ih Kh
K k''' K zq I f .max Kh
1 阶梯型的时限特性：t n tn t ，一般 t 0.5秒
定时限过电流保护的动作时限
1、 处于电网终端的保护装置，其过电流保护的动作时限为 零。这种情况下过电流保护可作为主保护兼后备保护，不 需装设电流速断保护和限时电流速断保护。
I A△ I B△ I A I a I b ， I B Ib Ic I I I △ C c a I C ＝0
3.定时限过电流保护
定义：作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备保 护，同时作为本线路主保护拒动时的近后备保护，也作为过负荷 时的保护。其起动电流是按照躲开最大负荷电流来整定的。 特点： （1）保护范围不仅包括本线路全长，也包括相邻下一线路全 长，甚至更远。 （2）为了保证选择性，动作时限一般较长。是一种后备保护。
动作电流 I dz. J : 使继电器动作的最小电流
返回电流 I h. J : 使继电器恢复原位的最大电流 返回系数 K h
I h. J 1 I dz. J
继电器的工作特性曲线
返回系数：
I h. J Kh 1 I dz. J
“继电特性”：继电器的动作是明确的，例如触点只 能处于闭合和断开位置。无论起动和返回，继电 器不可能停留在某一个中间位置。
I dz. J
其它几种常见的继电器 1、时间继电器 作用是建立必要的延时，以保证保护动作的选择性和某种逻 辑关系。 ①延时动作。线圈通电后主触点经过一段延时后闭合。 ②瞬时返回。对正在动作的继电器，一旦线圈所加电压消 失，则迅速返回原始状态。 2、中间继电器 起中间桥梁作用 ①触点容量大，可直接用作于跳闸。 ②触点数目多 3、信号继电器 作为装置动作的信号指示，标示所处的状态，或 接通灯光信号（音响）回路。信号继电器的触点 自保持，由值班人员手动复归或电动复归。
华北电力大学精品课程课件-电力系统继电保护(黄少锋教授)-绪论(1)
主讲人：黄少锋电力系统继电保护原理第一章绪论一、继电保护的作用二、继电保护的基本原理及其组成三、对继电保护的基本要求四、继电保护的发展简史五、继电保护工作的特点一、继电保护的作用背景：电力系统是发电、输电、配电、用电组成的一个实时的、复杂的联合系统。
电力生产的特点：电能无法大容量存储，电能的生产与消耗几乎是时刻保持平衡。
因此，不能中断——>可靠性要求极高！电力系统一次设备：发电机、变压器、母线、输电线路、电动机、电抗器、电容器等组成的电能传输设备（属于高压设备）。
电力系统二次设备：对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制与保护的设备（从TA、TV获得成正比的“小信号”——>相额定电压57.7V，额定电流1A或5A）。
根据不同的运行条件，可以将电力系统运行状态分为：正常状态、不正常状态、故障状态。
正常状态：等约束和不等约束条件都满足，电力系统在规定的限度内可以长期安全稳定运行。
最关键的指标：Ue±10%,△f≤±0.2Hz，潮流限制不正常状态：正常运行条件受到破坏，但还未发生故障。
等约束条件满足，部分不等约束条件不满足。
例如：负荷潮流越限；发电机突然甩负荷引起频率升高；系统无功缺损导致频率降低；非接地相电压升高；电力系统发生振荡等等。
故障状态：一次设备运行中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作，以及自然灾害等各种，导致原因发生短路、断线。
正常状态和大部分的不正常状态可以由以下措施予以调节和控制：1）有功、无功潮流和电压、频率的调整——调整发电机出力、变压器分接头、负荷等； 2）自动化装置——备用电源自动投入（备自投）、自动准同期装置、自动按低频减载（低压减载）、自动解列、过电压检测等。
电力系统发生短路故障是不可避免的，如雷击、台风、地震、绝缘老化，人为因素等引起。
伴随着短路——>出现电流增大、电压降低——>从而导致设备损坏、绝缘破坏、断电和稳定破坏，甚至使整个电力系统瘫痪等。
2.2华北电力大学 电力系统继电保护(黄少锋教授)方向保护
ϕ K − 90 �
（K ( 3 ) , K ( 2 )近处）
ϕ K − 120�
ϕ K − 60�
(远处K (远处K
(2) BC
(2) BC
的B相)
的 C 相)
/48 24 24/48
60 ～ 考虑到，小电流接地系统的线路阻抗角为（ 考虑到，小电流接地系统的线路阻抗角为（60 60～ ）度之间，代入上述关系，可知： 75 75）度之间，代入上述关系，可知：
其中， (cos ϕ m − j sin ϕ m )为已知的相量。
ϕ m 取何值，后面再说明。
̇ 'm + I ̇m .3 > U ̇ 'm－I ̇m .3 类似于判别： U
P = U 'm I m .3 cos ϕ > 0 ？
故，称为 (功率 )方向元件。
̇ 'm与I ̇m的夹角) − 90 � < ϕ < 90 � 时， P > 0 (注：ϕ为U
3/48
M
1
2
N
3
4
P
IK
K1
我们规定继电保护工作的“正方向”： 由继电保护安装处指向被保护元件。 （教材：由母线指向线路 —— 仅针对线路） ̇K 的方向相反； 差异 ：保护 2的方向与 I 发现 发现差异 差异： 保护2 ̇K 的方向相同。 3的方向 与I 保护 保护3 的方向与 为此，如果我们设计一个方法能够区分“正方向”和 )，那么，问题就迎刃而解了。 差异) “反方向”(差异
4/48
M
1
2
N
3
4
P
̇K I
K1
区分方向的问题，必须采用至少 2 个电气量的相 量比较。 以保护安装处的电压作 经过研究、分析，采用： 经过研究、分析，采用：以 为参考相量。 于是，保护2和3有如下的相量关系：
电力系统继电保护课件-2.2
K 0⋅bra
灵敏系数校验
按照相邻元件末端接地 短路时，流过本保护的 最小零序电流来校验
动作时限：阶梯式
六、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。
′′ I act ⋅2 = ′′ K rel ′ I act ⋅1 K 0⋅bra
K 0⋅bra = I k 0⋅BC I k 0⋅ AB
分支系数
零序II段的灵敏系数校验
按本线路末端接地短路时的最小零序电流 来校验 满足灵敏度系数 K sen ≥ 1.5 不满足灵敏系数要求时
使零序II段保护与下一条线路的零序II段相配 合，时限再抬高一级，取0.7-1.2s； 保留原来的零序II段，同时增加一个零序II段
K bra.min
外汲——使故障线路电流减少的现象
分支电路为一并联电路时，故障线路中的短路电流IBC将 ′′ K rel 小于IAB
′′ I act .2 =
K bra
′ I act .1
单侧电源线路：Kbra＝1
第三节 中性点直接接地电网中接 地短路的零序电流及方向保护
一、中性点直接接地电网接地短 路的零序电流特点
功率形式 U k I k cos( ϕ − ϕ sen⋅max ) > 0
功率方向继电器的动作特性
“电压死区”
短路方向的判别依赖于电故障方向。 采用相电压接线方式时，在正方向出口附近发生三相 路或接地短路时，故障相电压都接近于零，将使方向 电器不能动作。
灵敏系数校验
按照相邻元件末端接地 短路时，流过本保护的 最小零序电流来校验
动作时限：阶梯式
六、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。
′′ I act ⋅2 = ′′ K rel ′ I act ⋅1 K 0⋅bra
K 0⋅bra = I k 0⋅BC I k 0⋅ AB
分支系数
零序II段的灵敏系数校验
按本线路末端接地短路时的最小零序电流 来校验 满足灵敏度系数 K sen ≥ 1.5 不满足灵敏系数要求时
使零序II段保护与下一条线路的零序II段相配 合，时限再抬高一级，取0.7-1.2s； 保留原来的零序II段，同时增加一个零序II段
K bra.min
外汲——使故障线路电流减少的现象
分支电路为一并联电路时，故障线路中的短路电流IBC将 ′′ K rel 小于IAB
′′ I act .2 =
K bra
′ I act .1
单侧电源线路：Kbra＝1
第三节 中性点直接接地电网中接 地短路的零序电流及方向保护
一、中性点直接接地电网接地短 路的零序电流特点
功率形式 U k I k cos( ϕ − ϕ sen⋅max ) > 0
功率方向继电器的动作特性
“电压死区”
短路方向的判别依赖于电故障方向。 采用相电压接线方式时，在正方向出口附近发生三相 路或接地短路时，故障相电压都接近于零，将使方向 电器不能动作。
华北电力大学精品课程课件-电力系统继电保护(黄少锋教授)-绪论(1)讲述
主讲人：黄少锋电力系统继电保护原理第一章绪论一、继电保护的作用二、继电保护的基本原理及其组成三、对继电保护的基本要求四、继电保护的发展简史五、继电保护工作的特点一、继电保护的作用背景：电力系统是发电、输电、配电、用电组成的一个实时的、复杂的联合系统。
电力生产的特点：电能无法大容量存储，电能的生产与消耗几乎是时刻保持平衡。
因此，不能中断——>可靠性要求极高！电力系统一次设备：发电机、变压器、母线、输电线路、电动机、电抗器、电容器等组成的电能传输设备（属于高压设备）。
电力系统二次设备：对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制与保护的设备（从TA、TV获得成正比的“小信号”——>相额定电压57.7V，额定电流1A或5A）。
根据不同的运行条件，可以将电力系统运行状态分为：正常状态、不正常状态、故障状态。
正常状态：等约束和不等约束条件都满足，电力系统在规定的限度内可以长期安全稳定运行。
最关键的指标：Ue±10%,△f≤±0.2Hz，潮流限制不正常状态：正常运行条件受到破坏，但还未发生故障。
等约束条件满足，部分不等约束条件不满足。
例如：负荷潮流越限；发电机突然甩负荷引起频率升高；系统无功缺损导致频率降低；非接地相电压升高；电力系统发生振荡等等。
故障状态：一次设备运行中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作，以及自然灾害等各种，导致原因发生短路、断线。
正常状态和大部分的不正常状态可以由以下措施予以调节和控制：1）有功、无功潮流和电压、频率的调整——调整发电机出力、变压器分接头、负荷等；2）自动化装置——备用电源自动投入（备自投）、自动准同期装置、自动按低频减载（低压减载）、自动解列、过电压检测等。
电力系统发生短路故障是不可避免的，如雷击、台风、地震、绝缘老化，人为因素等引起。
伴随着短路——>出现电流增大、电压降低——>从而导致设备损坏、绝缘破坏、断电和稳定破坏，甚至使整个电力系统瘫痪等。
电力系统继电保护ppt课件
6
一、继电保护的概念
继电保护泛指继电保护技术或各种继 电保护装置组成的继电保护系统。
继电保护装置是指安装在被保护元件 上，反应被保护元件故障或不正常运行状 态并动作与断路器跳闸或发出信号的一种 自动装置。
11/13/2023
7
二、故障、不正常运行状态与事故
电力系统在运行中，由于外界（雷击、鸟 害等）、内部（绝缘损坏、老化等）及 操作等原因，可能引起各种故障或不正常 工作状态。
11/13/2023
3
二、本课程的教学内容
1、理论部分 1 继电保护的基础元件 2 输电线路的继电保护 3 电力变压器的继电保护 4 同步发电机的继电保护 5 微机保护 2、实践部分 1 继电保护课程设计 2 继电器调试与二次配线实习
11/13/2023
4
三、学习本课程的基本要求
1、学会抓重点，领会问题的真谛；
21
§4 继电保护的基本组成
11/13/2023
22
§5 继电保护的工作原理
测量部分测量被保护组件运行参数，并 与整定值相比较，以判断被保护组件是份 发生故障。如果运行参数达到或超过（或 低于）整定值，测量部分向逻辑部分发信 号，并起动保护装置。逻辑部分接受测量 部分的信号后，按照规定的逻辑条件，判 断保护装置是否动作于跳闸或动作于发信 号，执行部分根据逻辑部分送来的信号而 动作。
2
一、本课程在本专业中的地位及教学目标
本课程是本专业的一门主要专业课，通 过本课程的学习，能够使大家掌握电力系 统继电保护装置工作原理、配置原则，常 用继电器的试验方法；培养继电保护装置 整定计算和识读继电保护装置原理图、展 开图的技能，为毕业后从事电力系统继电 保护的运行、安装、调试检修及设计工作 打下基础。
华北电力大学电力系统继电保护完整PPT教案
最常见且最危险的故障是各种类型的短路
第15页/共81页
短路的后果
数值很大的短路电流通过短路点 将燃起电弧，使故障设备损坏；
短路电流通过故障设备和非故障 设备时，产生热和电动力的作用， 致使其绝缘遭到损坏或使设备缩 短使用寿命；
电力系统中大部分地区的电压下 降，使大量电第16能页/共8用1页 户的正常工作 遭到破坏或产生废品；
不正常工作状态及其危害
所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约 束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常 运行状态。
常见的不正常状态及其危害：
频率降低：系统中出现有功功率缺 额而引起；
危害：1）影响产品质量； 2 ） 降 到 47 ～ 48HZ 以 下 会 引
起频率崩溃；第12页/共81页
不正常工作状态及其危害
第10页/共81页
不正常工作状态及其危害
所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约 束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常 运行状态。
常见的不正常状态及其危害：
过负荷：因负荷超过电气设备的 额定值造成 的电流增大；
危害：造成载流导体的熔断或加 速绝缘材料的老化和损坏从而 导致故障。 第11页/共81页
所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约 束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常 运行状态。
常见的不正常状态及其危害：
过电压：发电机突然甩负荷而产 生；
危害：造成绝缘击穿导致短路。
第13页/共81页
不正常工作状态及其危害
所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约 束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常 运行状态。
第57页/共81页
继电保护的分类
按保护所起的作用分类： 主保护、后备保护、辅助保护等。
华北电力大学电力系统继电保护课程课程
A'电力系统继电保护原理课程教案目录电网的电流保护和方向性电流保护 电网的距离保护 输电线纵联保护自动重合闸电力变压器的继电保护 发电机的继电保护 母线的继电保护第一章绪论、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 ⑶、d （2）、d ⑴、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12,使旋转电机产生附加发热；发生接地故障时出现 I o ,—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 。
第一早 绪论第三章第四章 第五早 第六章第七章第八章A'二、继电保护的基本原理、构成与分类：1.基本原理：为区分系统正常运行状态与故障或不正常运行状态一一必须找出两种情况下的区别。
①I增加故障点与电源间一＞过电流保护②U降低母线电压—＞低电压保护Uarg |③相位变化，变化；正常：为负何的功率因数角般为0-30左右短路：为输电线路的阻抗角一般为60°〜85 —＞方向保护.U④测量阻抗降低，Z= 1模值减少增加—＞阻抗保护⑤双侧电源线路外部故障：1入1出内部故障：1入1电流差动保护。
华北电力大学国家级精品课《电力系统继电保护
由于要求切除故障的速度要很快，只能通过自动的继电保护 装置来完成。
3. 继电保护装置的基本任务 (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，保证其它无故障 部分迅速恢复正常运行。 即内部故障时发出跳闸命令。 (2) 反应电气元件的不正常运行状态，根据运行维护的 具体条件（例如有无经常值班人员）和设备的承受能力， 发出警报信号、减负荷或延时跳闸。 即不正常工作时发出告警信号。
反应数值上升的保护： 反应数值下降的保护：
4、可靠性
定义：当保护范围内部故障时必须动作（不拒动）， 当外部故障时不动作（不误动）。 包括两个方面： （1）不拒动，即可信赖性
（2）不误动，即安全性
影响可靠性的因素： 内在：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；
正常运行： 电流：为负荷电流，两侧电流大小相等，方向相反（即相位相差 180）。 内部d1短路： 电流：线路BC两侧电流大小一般不等，方向相同（即相位相同）； 差动保护原理
基本原理的总结
电流 I ： 故障时增大 - 过电流保护 正常状态时 两侧电流相位相同 内部故障时 两侧电流相位相反 电压U ：故障时降低 －低电压保护 阻抗Z ：Z模值减小 －阻抗（距离）保护 －差动保护
远后备保护：位于其它变电站、发电厂中的后备保护； 近后备保护：位于本变电站、发电厂中的的后备保护；
2、速动性（迅速性）
定义：继电保护装置要以尽可能短的时间将故障从电网中切除。 优点： （1）提高电网的稳定性； （2）加快非故障部分的恢复供电； （3）减轻故障设备的损坏程度。 故障切除时间＝保护装置动作时间＋断路器动作时间 保护装置的动作时间为： 微机保护最快：0.01～0.04秒，即0.5～2个周期就动作；
电力系统继电保护ppt
3.3 阻抗继电器的实现方法
继电保护装置的作用：判断故障处于区内还是区外
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。
数字式距离保护相位比较的实现 阻抗比较方式 求出测量阻抗Zm 与已知阻抗组合出ZC、ZD 代入动作条件表达式，判断是否动作 电压比较方式 相量比较 瞬时采样值比较
3.3.2 相位比较原理的实现
相量比较方式
动作范围-90°～90 °，则
（3.56） （3.57）
展开并乘 ，得
电力系统继电保护
电力系统继电保护
习题：
请分析如图所示的阻抗继电器的动作特性。
第一章节
距离保护的整定计算与对距离保护的评价
3.4.1 距离保护的整定计算
电力系统继电保护
三段式配置方式： I、II段：方向性测量元件 III段：带有偏移特性的测量元件 如图： AB线路A处保护的I段 AB线路A处保护的II段 AB线路A处保护的III段 BC线路B处保护的I段
瞬时采样比较方式
两点积算法：用相隔1/4周期的两个采样值完成比相
（3.58）
（3.68）
电力系统继电保护
3.3.3 比较工作电压相位法
电力系统继电保护
区外K1点短路：Uop与Um同相位
反向K3点短路： Uop与Um同相位 区内K2点短路：Uop与Um反相位 结论：
Uop与Um同相位：区外
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3.4.1 距离保护的整定计算
继电保护装置的作用：判断故障处于区内还是区外
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数字式距离保护相位比较的实现 阻抗比较方式 求出测量阻抗Zm 与已知阻抗组合出ZC、ZD 代入动作条件表达式，判断是否动作 电压比较方式 相量比较 瞬时采样值比较
3.3.2 相位比较原理的实现
相量比较方式
动作范围-90°～90 °，则
（3.56） （3.57）
展开并乘 ，得
电力系统继电保护
电力系统继电保护
习题：
请分析如图所示的阻抗继电器的动作特性。
第一章节
距离保护的整定计算与对距离保护的评价
3.4.1 距离保护的整定计算
电力系统继电保护
三段式配置方式： I、II段：方向性测量元件 III段：带有偏移特性的测量元件 如图： AB线路A处保护的I段 AB线路A处保护的II段 AB线路A处保护的III段 BC线路B处保护的I段
瞬时采样比较方式
两点积算法：用相隔1/4周期的两个采样值完成比相
（3.58）
（3.68）
电力系统继电保护
3.3.3 比较工作电压相位法
电力系统继电保护
区外K1点短路：Uop与Um同相位
反向K3点短路： Uop与Um同相位 区内K2点短路：Uop与Um反相位 结论：
Uop与Um同相位：区外
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3.4.1 距离保护的整定计算
华北电力大学精品课程电力系统继电保护黄少锋教授—零序保护ppt课件
本质是反映：
IK 1kA
43
2.3.6 方向性零序电流维护 通常为多接地点——类似于“多电源〞点。
因此，需求方向元件。 回想一下零序方向特征：
44
分析1上图，并归2 纳后，可以1 知道： 2 1〕内部接地时 2〕N侧外部接地时
U0M
正向
0
I0M
U0M 正向
I0M
正向
U0N
I0N
0K
U0N
0
反向
I0N
I0KZ2Z2Z0I1K
Z1
I1K
Z2
将I1K代入 I0K表达式，整理 Z 0
得： I0K
Z1
E0 2Z0
I0K
23
如何求取单相、两相接地的最大零序电流？
知：
I(1) 0K
E0 2Z1 Z0
I(1,1) 0K
E0 Z1 2Z0
I0(1K) I0(1K， 1)
Z1 2Z0 2Z1 Z0
12Z0 Z1
旋转成I： 0同与 方向
47
0K —线路的零序阻抗角
（一般为 700～850）
出口发生接地短路时，零序电压最大，所以，没 有出口死区的问题。
接线方式简单：3U 0和3I0 。 但是, 3U0 的极性经常被接错,导致不正确动作。 虽然想了很多方法，依然难以彻底处理。主要缘 由是：正常运转时，无 3U0 。 <继电维护规程>确定：110kV及以上系统中，采 用自产零序电压。正常三相有电压,便于确认极性。
一、零序电流Ⅰ段维护 1〕躲开线路末端的最大零序电流。
2〕躲开断路器三相不同时合闸的 I0.unb 。
(假设会误动，靠延时 100ms 躲开) 3〕躲开非全相运转的负荷电流。
电力系统继电保护——电网相间短路的方向性电流保护PPT课件
第33页/共46页
C相继电器动作行为分析
IC
EA UA
30 30
U CA
U AB EBC
k
EC UC
U KC U KB
IB EB UB
ImC IC ,UmC EAB ,mB k 600
UCAIB cos(k 600 a) 0 300 a 600
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正方向各种短路时，方向继电器能够正确动作的内角 的范围
两个保护范围不一样。
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2. 限时电流速断保护的整定-助增
A2 I A-B
A'
B1
C
K
I B-C
Ik
I A-B I
set .2
I
' AB
I set .1
I B-C
M
Iset.2
I A-B
I A-B.M
助增电流： IBC I AB I A B
L
I II set.2
K II rel
I ABM
UA
+j
Ik1A
区
A 60
作
30
U BC
动
0
区
Ik2A UC
不
UB
作 sen
+1
sen k 900 a
动
A相继电器：UBC IA cos(m a) 0
第23页/共46页
方向继电器接线时的极性
QF TV
TA • ••
& KAa KWa
••
KT 跳闸 ≥1
&
&
KS
KAb KWb
KAc KWc
30 60
最灵敏：cos(m a) 1, k(3) :m k 900 a 900 k
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第 2.2 节双侧电源网络相间短路的方向性电流保护双电源及多电源系统供电更可靠。
如下图，即使断路器1、2跳开（无论何原因），则变电站M、N、P、Q的供电情况受到的影响较小。
M N P 12Q 5364M N P 1234K 1KI ——找差异怎么办？希望：保护3跳闸，保护2不跳闸。
一、问题的提出如果保护1～4均按照第一节的方法进行整定，那么，在K 1点发生短路时，如果短路电流I K 大于保护2 的定值，就会造成保护2的误动，从而导致变电站N 被停电（保护3应当动作跳闸）。
发现差异：保护2的方向与的方向相反；保护3的方向与的方向相同。
我们规定继电保护工作的“正方向”：由继电保护安装处指向被保护元件。
（教材：由母线指向线路——仅针对线路）K IKI M N P 1234K 1K I为此，如果我们设计一个方法能够区分“正方向”和“反方向”(差异)，那么，问题就迎刃而解了。
区分方向的问题，必须采用至少 2 个电气量的相量比较。
经过研究、分析，采用：以保护安装处的电压作为参考相量。
于是，保护2和3有如下的相量关系：M N P 1234K 1K IM N P 1234K 13.m I 2.m Im Um U 3.m I 2.m I mϕ正方向可以设法仅让正方向动作3.m K m I Z U =按照标定的方向，有：2.m K IZ -=KZ ——对“地”电压如果实现了短路方向的判别，那么，只要在方向相同的保护之间进行“配合”即可。
如下图，1、3、5为朝着同一个方向，右侧电源相当于不产生影响，这样，就可以利用前述的单电源方法。
M N P 12Q 5364类似地，2、4、6为另一个方向。
双电源问题归结为：如何区分短路的方向？二、方向性电流保护工作原理在原有电流保护基础上增加方向判别元件，反方向故障时把保护闭锁不致误动。
A相电流>定值延时跳闸无方向元件的电流保护（延时可以为0）A相电流>定值延时跳闸A 相方向为正有方向元件的电流保护(方向性电流保护)KW KA KT TA TQKW KA KT ++-TVKA KT KS TQTA KA KT KS 无方向元件有方向元件继电器连接方式的原理图三、方向元件的工作原理(以三相短路为例)仅讨论微机保护的实现方法m U 3.m I 2.m I mϕ正方向()m m 'm UU ϕ-∠= 取3.m 'm 3.m 'm I-U I U >+列出这样的方程：根据动作区域，可以'm U 希望的动作区域(电流变化范围)同方向与得到：3.m 'm I U度时不动作。
度时动作；大于的夹角小于与，满足：对于方程9090-3.'3.'3.'m m m m m m IU I U I U >+090夹角＝'m U 3.m I3.m 'm I U-3.m 'm I U +3.'3.'-m m m m I U I U ＝+'mU 3.m I3.m 'm I U +3.m 'm IU -090<夹角3.'3.'-m m m m IU I U >+()()m m m m m m m j UU U U ϕϕϕsin cos ''-=-∠= 可以这样计算：相量()取何值，后面再说明。
为已知的相量。
其中，m m m j ϕϕϕsin cos -()方向元件。
功率故，称为类似于判别：－3.m 'm 3.m 'm IU I U >+0P 9090><<-时，ϕ()的夹角与为注：m 'm IU ϕ？0cosI U P3.m 'm >=ϕ。
称为最大灵敏角此时的出现最大值，时，的夹角为与当sen m 3.m 'm m 3.m m cosI U I Uϕϕϕϕ m U3.m I2.m Imϕ正方向正方向还有一种实现方法，称为相位比较方程。
较动作方程。
的大小，故称为幅值比个构成电气量属于比较－2IU I U 3.m 'm 3.m 'm >+90903≤≤-.m 'm IU arg m U3.m I2.m Imϕ'mUMNP12对（功率）方向元件的基本要求是：1、应具有明确的方向性。
2、正向故障时可靠动作，有足够的灵敏性。
（应当比电流元件的灵敏度更高，否则，会影响保护的灵敏度）电流保护范围方向元件灵敏度因为1个电气量无法进行比较（称为出现死区），所以，2个电气量都需要设定一个最小的门槛。
此门槛要求：在电流保护第III段末端发生短路时，保护安装处的测量电流、电压要大于这个门槛值，即末端短路时，方向元件应当可靠动作，否则，会影响保护灵敏度。
四、方向元件的接线方式接线方式——引入什么电压与电流？对接线方式的要求：1）正方向任何短路都能动作，反方向不动。
2）接入的电压、电流尽可能大。
经过分析论证，目前，相间短路的方向元件较多地采用一种称为90°的接线方式。
90°接线方式（称呼方便）：三相对称、且cosφ= 1 时，引入的电流与电压的夹角。
即:A IA UB IC I BC UrU rI BC UCA UAB UA IB IC Im m IA 相极性连接示意图注意：1）极性连接。
2）按相连接。
KW A 相A CB KWaTVTAKW bKW a KW c三相连接示意图（极性、按相）1、正方向发生三相短路设线路阻抗角为(只画出A 相电流)。
C UA UBC UB UA IA IKϕK ϕ()K90ϕ--A U电压超前电流的角度：90-ϕ2、正方向发生两相短路1）近处BC 两相短路C UA UCA UB U B IC IKϕ()K ϕ--90B I90-K ϕC 相角度类似()很小K Z2）远处BC 两相短路C UA UCA UB UB IC IKϕ()K ϕ-+-3090B ICA UC 相类似分析，但是，有：CA U120-K ϕ60K -ϕ()很大K Z归纳上述分析，可以知道：在三相和两相短路情况下，电压超前电流的角度在下列角度之间：()相的远处B K )(BC K 2012-ϕ近处）（)2()3(K K,K90-ϕ()相的远处C K)(BCK 260-ϕ考虑到，小电流接地系统的线路阻抗角为（60～75）度之间，代入上述关系，可知：兼顾上述各种相间短路的情况，于是，通常将最大灵敏角（电压超前电流的角度）设计为：4560012--=-~K ϕ153090--=-~K ϕ30-=sen ϕ15060+=-~K ϕ固定电压相量电流变化的动作区域正方向对应于最早提到的动作区域(左下图)，实际的动作区域应当如右下图。
m U3.m I2.m Imϕ代入前述动作方程。
与取此时m m 'm I,U U , 30∠=3.m Im U30-3030IU I U-∠>+∠得：90º接线方式的优点（1）对各种两相短路都没有死区——因为引入了非故障相电压。
（2）适当选择内角后，对各种故障都能保证方向性。
另外，出口三相短路时，没有电压，会出现“死区”(Um=0)，故采用短路前的“记忆电压”进行比较。
代替测量电压进行方向判别短路前的“记忆电压”与“短路后的电流”进行方向比较（短路方向判别）。
电压包络线t短路时刻短路后的电压电压约等于0，无法进行方向判别短路前的电压Tn 移。
不能太大，否则相量偏—保证相位；—为整数n n五.双侧电源网络中方向电流保护应用特点在多端供电的网络中，方向性电流保护可以保证各保护之间动作的选择性。
存在的问题：1）接线复杂(非微机时，可靠性降低)、投资增加；2）保护安装处正方向出口发生三相短路，存在动作“死区”（II段、III段有延时，无记忆作用）。
为此，方向元件的配置应该按照“少而精”的原则。
1）电流整定值能保证选择性时，不加方向元件；2）在线路一端加方向元件后满足选择性要求时，不必在线路两端都加方向元件。
具体选择的方法：（1）对于电流速断（1段、2段）如果反方向的最大短路电流小于本保护的定值，可以不加方向元件(不会误动)。
（2）对于过电流保护（3段）一般按照躲最大负荷电流整定，故很难从电流定值上躲开，主要从时间上考虑，仅最长延时的那一个可以不装方向元件。
过电流保护一般通过比较延时的大小来决定是否装设方向元件。
仅比较正、反向都有电源的3段延时，仅延时最长的一个可以不装方向元件。
M N P 12Q 53641.5s2s2.5s1s 1.5s2s71s六.双侧电源网络的电流保护整定计算在整定计算中，由于双电源的存在，使得短路电流的计算略微复杂一些。
为此，引入了“助增”、“外汲”和“分支电流”、“分支系数”等概念。
但是，原则都是一样的：1）按最大短路电流整定；2）取最小短路电流校验。
（避免概念太多，留到距离保护中再介绍）21M NPSRW I m.1I m.2sZ MNZ MNZ KZ A ）MN 单回线运行时，()KMN s .m Z Z Z E I ++=单1B ）MN 双回线运行时，KMN s 2.m 1.m ZZ 21Z E21I 21I ++==（双）（单）1.m I Z 2Z Z 2E<++=应当说明：在微机保护中，由计算机可以直接实现的比较（仅仅是2个相量的计算与比较）。
33.m 'm .m 'm I-U I U >+但是，在模拟量构成的方向元件中，必须将电流、电压都统一到一种电气量后（或电流、或电压），才能进行比较，否则，无法直接实现+、-计算。
Relay动作量制动量电抗变换器变压器m Im U)K (I KI m I 具有阻抗性质移相后，且 m U UK 33.m I 'm .m I 'm I K-U I K U >+如何从波形中进行相位的分析？方向行为？uaubuciaibic故障前故障后a ub uc u a i b i ci 确定参考a Ub Uc Ua ub uc u a i b i ci 确定参考a Ub Uc U Ic Ia Ub Uc Ub Ic Ica U电流最灵敏的位置如何从波形中进行相位的分析？方向行为？a Ub Uc Ub Ic Ica U电流最灵敏的位置边界线动作区域固定电压相量，电流变化的动作区域3.m I m U30-根据短路后电压、电流的相位关系，分析和判定继电保护是否正确动作。
下图中，分别接到什么保护中？3K 2K 1K 2TA 1TA 21TA TA 和思考：在K1、K2、K3分别发生短路时，何处短路算出口短路？何处算正方向短路？何处算反方向（或区外）短路？线路保护母线保护图2.29供了解，那是晶体管、集成电路的实现框图。