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继电保护装置
基本原理、基本要求、基本任务
一、基本原理：
1、继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。
2、保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。
3、电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：
⑴、电流增大。
短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大或大大超过负荷电流。
⑵、电压降低。
当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。
⑶、电流与电压之间的相位角改变。
正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20°，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为60°～85°，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°+(60°～85°)。 2 / 5 ⑷、测量阻抗发生变化。
①、测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；
②、金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。
③、不对称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；
④、单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。
⑤、这些分量在正常运行时是不出现的。利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。
⑸、除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护，如瓦斯保护。
二、基本要求：
1、继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。
2、对于作用于继电器跳闸的继电保护，应同时满足四个基本要求，而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求可以降低。
⑴、选择性。
选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障 3 / 5 切除。
第1篇
一、实验目的
1. 熟悉继电保护的基本原理和实验方法。
2. 掌握继电保护装置的调试和操作技能。
3. 分析故障现象，提高对电力系统故障处理的能力。
二、实验原理
继电保护是电力系统安全稳定运行的重要保障，其基本原理是：当电力系统发生故障时，继电保护装置能迅速、准确地检测出故障信号，并发出动作指令，使断路器迅速跳闸，隔离故障点，防止故障扩大，保护电力设备和人员安全。
三、实验设备
1. 继电保护实验装置
2. 数字示波器
3. 交流电源
4. 电压表、电流表
5. 电缆线
四、实验内容
1. 继电保护装置的调试
（1）按实验要求接线，检查接线是否正确。
（2）根据实验要求设置继电保护装置的参数。
（3）启动实验装置，观察继电保护装置的动作情况。
2. 故障模拟实验
（1）模拟电力系统故障，如短路、过负荷等。
（2）观察继电保护装置的动作情况，记录故障现象。
（3）分析故障原因，提出改进措施。 3. 保护装置的整定实验
（1）根据实验要求，整定继电保护装置的参数。
（2）启动实验装置，观察继电保护装置的动作情况。
（3）分析整定参数对保护装置的影响。
五、实验步骤
1. 实验准备
（1）检查实验设备是否完好，电源是否正常。
（2）熟悉实验原理和实验步骤。
2. 实验操作
（1）按实验要求接线，检查接线是否正确。
（2）根据实验要求设置继电保护装置的参数。
（3）启动实验装置，观察继电保护装置的动作情况。
3. 故障模拟实验
（1）模拟电力系统故障，如短路、过负荷等。
（2）观察继电保护装置的动作情况，记录故障现象。
（3）分析故障原因，提出改进措施。
4. 保护装置的整定实验
（1）根据实验要求，整定继电保护装置的参数。
（2）启动实验装置，观察继电保护装置的动作情况。
（3）分析整定参数对保护装置的影响。
基本性能
继电保护的正确工作不仅有力地提高电力系统运行的安全可靠性，并且正确使用继电保护技术和装置，还可能在满足系统技术条件的前提下降低一次设备的投资。继电保护为完成其功能,必须具备以下5个基本性能。 ①安全性：继电保护装置应在不该动作时可靠地不动作，即不应发生误动作现象。 ②可靠性：继电保护装置应在该动作时可靠地动作，即不应发生拒动作现象。 ③快速性：继电保护装置应能以可能的最短时限将故障部分或异常工况从系统中切除或消除。 ④选择性：继电保护装置应在可能的最小区间将故障部分从系统中切除，以保证最大限度地向无故障部分继续供电。 ⑤灵敏性：表示继电保护装置反映故障的能力。
继电保护须具备的 5个性能彼此紧密联系。在选择保护方案时，还应注意经济性。所谓经济性，不仅指保护装置的设备投资和运行维护费，还必须考虑由于保护装置不完善而发生误动或拒动时对国民经济所造成的损失。
继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。
电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：
(1) 电流增大。 短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。
(2) 电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。
(3) 电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20°，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为60°～85°，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°+(60°～85°)。
(4) 测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。
第二节 继电保护的基本原理及其组成
参看图1-1至图1-6及其讲解，了解本章对继电保护装置对正常与故障或不正常状态的区分以及继电保护基本原理，并且通过对继电保护装置基本组成的学习深入了解各部分工作内容。
一、继电保护装置对正常与故障或不正常状态的区分
通过对继电保护装置正常运行状态与故障或不正常状态的学习，初步理解继电保护装置的原理。
1. 为完成继电保护所担负的任务，应该要求它能够正确区分系统正常运行与发生故障或不正常运行状态之间的差别，以实现保护。
图1-1 正常运行情况
在电力系统正常运行时，每条线路上都流过由它供电的负荷电流 ，越靠近电源端的线路上的负荷电流越大。同时，各变电站母线上的电压，一般都在额定电压±5%-10%的范围内变化，且靠近于电源端母线上的电压较高。线路始端电压与电流之间的相位角决定于由它供电的负荷的功率因数角和线路的参数。
由电压与电流之间所代表的“测量阻抗”是在线路始端所感受到的、由负荷所反应出来的一个等效阻抗，其值一般很大。
图1-2 d点三相短路情况
当系统发生故障时（如上图所示），假定在线路B-C上发生了三相短路，则短路点的电压 降低到零，从电源到短路点之间均将流过很大的短路电流 ，各变电站母线上的电压也将在不同程度上有很大的降低，距短路点越近时降低得越多。
设以 表示短路点到变电站B母线之间的阻抗，则母线上的残余电压应为
此时与之间的相位角就是的阻抗角，在线路始端的测量阻抗就是，此测量阻抗的大小正比于短路点到变电站B母线之间的距离。
2. 一般情况下，发生短路之后，总是伴随着电流的增大、电压降低、线路始端测量阻抗减小，以及电压与电流之间相位角的变化。故利用正常运行与故障时这些基本参数的区别，便可以构成各种不同原理的继电保护：
（1）反应于电流增大而动作的过电流保护；
（2）反应于电压降低而动作的低电压保护；
