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1、第一节 继电保护的基本知识 本章主要内容 一、继电保护的任务 二、保护装置构成基本原理 和组成 三、对继电保护的基本要求 四、继电保护技术的发展 五、常用继电器 电力系统运行 状态 1.正常运行 2.故障 3.不正常运行 断线 短路 三相短路、 两相短路、 单相接地短路、两相接地 短路、发电机和电动机以 及变压器绕组间的匝间短 路等 单相断线 两相断线 过负荷、 过电压 频率降低 、系统振荡等 一、继电保护的 任务 当电力系统中某电气元件发生故障时，能当电力系统中某电气元件发生故障时，能 自动地、迅速地、有选择地将故障元件从电力自动地、迅速地、有选择地将故障元件从电力 系统中切除，避免故障元件
2、继续遭到破坏，使系统中切除，避免故障元件继续遭到破坏，使 非故障元件迅速恢复正常运行。非故障元件迅速恢复正常运行。 2. 当电力系统中电气元件出现不正常运行 状态时，能及时反应并根据运行维护的条 件发出信号或跳闸。 继电保护装置的 分类 继电保护装置 按保护 对象分 按保护 原理分 按故障 类型分 按保护 技术分 按保护 作用分 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 机 电 型 保 护 整 流 型 保 护 晶 体 管 型 保 护 集 成 电 路 型 保 护 微 机 保 护 电 流 保 护 电 压 保 护 距 离 保 护 差 动 保
3、护 方 向 保 护 零 序 保 护 主 保 护 后 备 保 护 辅 助 路 保 护 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 激 磁 保 护 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、保护装置 构成基 本原 理和组成 测量逻辑执行 被测物 理量 整定值 跳闸或 信号 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
4、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 。 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， 使保护装置按一定逻 辑关系工作，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。 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: 三、对继电保护 的基本要求 选择性速动性灵敏性可靠性 电力系统发生故 障时，保护装置 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 停电范围的一种 性能。 保护快速切除 故障的性能。 故障切除时间 包括继电保护 动作时间和断 路器的跳闸时 间。 在规定的保护范围 内，保护对故
5、障情 况的反应能力。要 求的保护装置应在 区内故障时，不论 短路点的位置与短 路的类型如何，都 能灵敏地正确地反 应出来。 发生了属于它该动 作的故障，它能可 靠动作，即不发生 拒绝动作；而在不 该动作时，它能可 靠不动，即不发生 错误动作。该动则 动，不该动则不动 选择性举例 1、2 跳闸 5、6 跳闸 7、8 跳闸 若7QF拒动，保护5动作跳开5QF将故障切除，停电范围扩大了。但是如果 保护5不动作跳闸，故障线路就无法切除，因此，此时保护5的动作也是有 选择性动作，若保护7和7QF正确动作于跳闸同时，保护5也动作跳开5QF ，则保护5的动作就是非选择性动作，习惯称为越级跳闸。 关于灵敏性
6、灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为 ，也称为灵敏度。 在计算保护的灵敏系数时，可按如下原则考虑： 1.在可能的运行方式下，选择最不利于保护动作 的运行方式； 2.在所保护的短路类型中，选择最不利于保护动 作的短路类型； 3.在保护区内选择最不利于保护动作的那点作为 灵敏度校验点（计算所选的短路点）。 四、继电保护技 术的发展 1、保护原理方面 过电流保护（ 最早熔断器） 1902年 电流差动 保护 1908年 方向性 电流保护 1910年 距离 保护 1920年 行波保护 光纤保护 20世纪70年代 微波保护 20世纪 50年代 高频 保护 1927年 继电保护技术的发 展 2、结构型式方面 机
7、电型 （电磁型、 感应型） 整流型 微机型 集成 电路型 晶体管型 上页返回 1.基本结 构 五、 常用继电 器 电磁铁 可动衔铁 线圈 触点 弹簧 止挡 2.基本原理 当电磁力矩 大于弹簧力 矩和摩擦力 矩之和,继 电器动作, 接点闭合 电流继电器 过电流继电器 电压继电器 中间继电器 时间继电器 信号继电器 低电流继电器 过电压继电器 低电压继电器 反应被保护元件电流降低而动 作的一种继电器 反应被保护元件电压升高而动 作的一种继电器 起桥梁作用,接点多容量大,可实现短延时, 及自保持。 建立保护所需要的延时时间。 当保护装置动作时，明显标示出继电器 或保护装置动作状态。 3. 常用电磁型
8、 继电器的类型 反应被保护元件电压降低而动 作的一种继电器 反应被保护元件电流升高而动作 的一种继电器 动作电流 返回电流 返回系数 使电流继电器动合触点闭合的最小电流 使电流继电器动合触点打开的最大电流 返回电流与动作电流之比 实验接线 合上电源开关S,调整自耦调压器,使 输入电流继电器的电流升高,当小灯 刚好亮时电表指示的电流就是继电器 的动作电流. 调整自耦调压器,使输入电流继电器 的电流减小,当小灯刚好熄灭时,电表 指示的电流就是继电器的返回电流. 4. 电磁型过电流 继电器的参数 5. 电磁型低电压 继电器的参数 动作电压 返回电压 返回系数 使电压继电器动断触点闭合的最大电压 使电
9、压继电器动断触点打开的最小电压 返回电压与动作电压之比 实验接线 调整自耦调压器,使输入电压继电器 的电压升高, 当小灯刚熄灭时,电压 表指示的电压就是继电器的返回电压. 6. 电磁型低电压 继电器图片 一、计算机在继电保护领域中的应用和发展概 况 （1）世界微机保护的发展历史 20世纪60年代末期，开始倡议用计算机构成继电保 护。 20世纪70年代，掀起了研究热潮。 20世纪70年代末期，开始进入实用化阶段。 1979年后，推出各种定型的商业性微机保护产品， 并迅速推广。 微机保护： 用微型计算机构成的继电保护。 电磁型继电保护：用电磁型继电器构成的继电保护。 第二节 微机保护简介 （2）我
10、国微机保护的发展历史 70年代后半期开始，对国外计算机继电保护的发展作了广 泛的介绍和综述分析。 70年代末至80年代初广泛地开展各种算法以至样机的研制 。 1984年，华北电力学院杨奇逊教授主持研制的第一套微机 距离保护样机在河北马头电厂投入试运行。 1986年，全国第一台微机高压线路保护装置投入试运行。 1987年9月26日，微机距离保护经受人工短路考验。 目前，高中压等级继电保护设备几乎均为微机保护产品。 在微机保护和网络通信等技术结合后，变电站自动化、配 电网自动化系统也已在全国系统中广泛应用。 未来几年内，微机保护发展趋势： a）从应用上，向高可靠性、简便性、开放性、通用性、灵 活性
11、和动作过程透明化方向发展。 b）从原理上，向智能化、模块化、网络化和综合化方向发 展。 二、微机继电保护装置的特点 （1）维护调试方便 保护功能是由程序完成，只要程序和设计时一样，就必然会达到 设计时的要求，不用逐台检验每一种功能是否正确。微机保护具有很强 的自检功能，一旦发现硬件损坏就会发出警报。 （2）可靠性高 可靠性是继电保护的基本要求，通过不断的完善，微机保护的可 靠性已经完全能够满足电力系统的要求。 （3）易于获得附加功能 可以通过配置的打印机、显示屏、网络提供电力系统故障后的多 种信息，有助于运行部门对事故的分析和处理。 （4）灵活性大。只需通过改变软件来改变保护性能和功能。 （5
12、）保护性能得到很好改善。充分利用计算机的智能特点。 微机继电保护举例 微机保护 的结构 CPU板 三、微机保护的硬件构成由三部分组成 1、模拟量输入系统（数据采集系统）：电压形成、模拟 滤波、采样保持(S/H)、多路转换(MPX)以及模数转换(A/D) ，完成将模拟输入量准确地转换为所需的数字量。 2、CPU主系统：微处理器(MPU)、只读存储器(ROM)或闪存 内存单元(FLASH)、随机存取存储器(RAM)、定时器、并行以 及串行接口等。MPU执行编制好的程序，以完成各种继电保 护测量、逻辑和控制功能。 3、开关量（数字量）输入/输出系统：并行接口(PIA或 PIO)、光电隔离器件及有触点的中间继电器等组成，完成保 护的出口跳闸、信号、外部接点输入及人机对话等功能 微机保护的硬件构成
