电力系统继电保护的基本原理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电力系统继电保护的基本原理,电网的电流保护和方向性电流保护,电网的距离保护,高频(载波)保护,自动重合闸,电力变压器保护,发电机保护,母线保护,第一章 绪 论,第一节 电力系统继电保护的作用,切除故障元件、保证,电力系统正常运行,一、电力系统,故障,与,不正常运行状态,1.电力系统故障类型,（1）输电线路的各种短路故障,（2）发电机、变压器、电抗器等电气元件,绕组的匝间短路故障,2.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（可能引起故障：如加快绝缘的老化和损坏等）。包括:,过负荷(II,N,),过电压(UU,N,),频率低(,ff,N,),电力系统振荡等,3.电力系统故障后果,(1)通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏；,(2)短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起损坏或缩短使用寿命；,(3)故障区域电压大大降低，影响用户工作。,(4)破坏电力系统并列运行的,稳定性,，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。,二、,电力系统继电保护的作用,在电力系统,故障,与,不正常运行状态时利用继电保护装置切除故障元件或动作于信号、减负荷或跳闸,保证,电力系统正常运行,1.继电保护装置：,反应电力系统中电气元件发生的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.电力系统继电保护的基本任务,(1),自动、迅速、有选择性,地切除故障元件，使故障元件免于继续遭受破坏，电力系统其余部分保持正常运行；,(2)反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件动作于发出信号、减负荷或延时跳闸,(3)根据实际情况,尽快恢复停电部分的供电,第二节,继电保护的基本原理和构成方式,要求:正确区分正常运行与故障不正常运行状态,一、使用单侧电量构成的保护,1.电流保护:,2.电压保护:,3.距离保护:,二、使用双侧电量构成的,差动原理保护,利用电气元件在内部、外部故障(包括正常运行情况)两侧电流相位或功率方向的差别构成：,纵联差动保护,相差高频保护,方向高频保护等,只能在被保护元件的内部故障时动作，而不反应外部故障，具有绝对选择性。,纵联差动保护原理说明,相关概念：保护,正方向,故障电流由母线流向线路（元件）的方向,三、使用非电量的保护,根据电气设备的特点实现,变压器油箱内部的绕组短路,反应于变压器油被分解所产生的气体及油流速度变化而构成的瓦斯保护,发电机、变压器过负荷或过热,反应于绕组温度的温度高保护,四,、,继电保护的原理结构,1.继电保护装置原理结构,整套继电保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分组成,测量部分,测量由被保护对象输入的有关电气量，与给定整定值比较，给出一组逻辑信号，判断保护是否应该起动。,逻辑部分,根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是否使断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给执行部分。,执行部分,根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务(跳闸或发出信号等)。,2.,继电保护的基本类型,机电式:电磁型、感应型或电动型继电器,逻辑部分:继电器组合逻辑与时序逻辑,电子式静态保护,:,晶体管,、,集成电路型,逻辑部分:数字电路逻辑与时序逻辑,数字式静态保护,：,微机保护,逻辑部分:数字编程逻辑与时序逻辑,第三节 对继电保护的基本要求,动作于,跳闸,的继电保护，在技术上满足四个基本要求，即,选择性：正确选择故障元件,速动性：快速反应并切除故障,灵敏性：灵敏反应故障,可靠性：可靠不误动/不拒动,常称为保护的“四性”要求,一、,选择性,保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，保证无故障部分仍能继续安全运行。,保证选择性的技术措施（电流保护为例)）,保护动作定值（,I,dz1,I,dz5,I,dz6,）,保护动作时间（,1,失去作用时，如过电流中：,t,1,t,5,t,6,）,保护动作方向（1，2失去作用时，应用于双回线或双侧电源线路中,注意保护正方向）,满足选择性要求的后备保护,远后备,保护或断路器拒动时，由前一条线路(靠近电源侧)保护（远后备保护）动作切除故障,近后备,主保护拒动时，由同一条线路保护（近后备保护）动作切除故障；,断路器失灵时，由断路器失灵保护动作切除故障（切除与失灵断路器相联的母线上的所有其它断路器）,220KV以上高压系统保护的配置,加强主保护，简化后备保护，实现完,备的保护双重化,高频保护双重化,后备保护双重化,保护电源、跳闸电源双重化,采用双跳闸线圈的断路器,双重化配置的保护、电源与跳闸回路互为后备,，,大大提高了保护的可靠性,二、速动性,快速地切除故障可以提高电力系统并列运行的,稳定性,，缩小故障元件的损坏程度,主要用于必须快速切除的故障：,(1)根据维持,系统稳定,的要求，必须快速切除的高压输电线路上发生的故障；,(2)使发电厂或重要用户的母线电压低于允许值(一般为07倍额定电压)的故障；,(3),大容量,的发电机、变压器以及电动机内部发生的故障；,110,kV,线路导线截面过小，为避免过热不允许延时切除的故障等；,(5)可能危及人身安全、对通讯系统等有强烈干扰的故障等。,继电保护的动作时间,一般保护为60,ms120ms,快速保护可达10,ms40m s,超高速保护小于10,ms（,保护出口故障）,三、,灵敏性,保护对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力，以灵敏系数表示：,四、可靠性,保护区内故障时不拒动,保护区外故障时不误动,不误动可靠性和不拒动可靠性的措施常常互相矛盾,电力系统的结构和负荷性质的不同，误动和拒动的危害程度有所不同，应按系统具体情况采用不同的可靠性措施,（1）系统中有充足的旋转备用容量、输电线路很多，各系统、电源与负荷之间联系很紧密：,由于保护装置的误动作，使发电机、变压,器或输电线切除而给电力系统造成的影响可能较小。,发电机、变压器或输电线故障时继电保护装置拒动，将造成设备的损坏或系统稳定的破坏,提高继电保护不拒动的可靠性更为重要,（2）系统中旋转备用容量很少，各系统、电源与负荷之间的联系薄弱：,由于保护装置的误动作使发电机、变压器或输电线切除，将会引起对负荷供电的中断，甚至造成系统稳定的破坏,当某一保护装置拒动时，其后备保护仍可以动作而切除故障,提高保护装置不误动的可靠性更为重要,（3）可靠性方案,防误动方案,两套保护以“与”逻辑起动跳闸。,防拒动方案,两套保护以“或”逻辑起动跳闸。,“三取二”表决器方案,以硬件冗余方式提高可靠性。这种方案中，任,意一套保护拒动或误动，都不会使整套保护装,置拒动或误动。,实际应用的保护装置，特别是目前使用广泛,的微机保护，大都是在同一套保护中采用多,重起动判据“三取二”方式开放保护出口。,五、四个基本技术性要求(或称“四性”要求)，是分析研究继电保护性能的基础，它们具有对立统一的辩证关系,：,速动性 装置复杂性 可靠性,灵敏性 抗干扰能力 可靠性,防误动,可靠性,防拒动,可靠性,如何处理这些关系，将在后续章节中具体讨论,课程学习要求,掌握,继电保护基本工作原理,结合继电保护“四性”要求，,深入理解,继电保护整定计算原则,掌握,继电保护整定计算基本方法,一般性了解,具体保护装置示例,