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1、新疆大学毕业论文（设计）1 绪论1.1 选题目的和意义随着自动化技术的发展，电力系统的正常运行、故障期间以及故障后的恢复过程中，许多控制操作日趋高度自动化。这些控制操作的技术与装备大致可分为两大类：其一是为保证电力系统正常运行的经济性和电能质量的自动化技术与装备，主要进行电能生产过程的连续自动调节，动作速度相对迟缓，调节稳定性高。其二是当电网和电气设备发生故障，或出现影响安全运行的异常情况是，自动切除故障设备和消除异常情况的技术与装备，其特点是动作速度快。为了在故障后迅速恢复电力系统的正常运行，或尽快消除运行中的异常情况，以防止大面积的停电和保证对重要用户的连续供电继电保护的作用是挺大的。常采
2、用以下的继电保护措施，如输电线路自动重合闸、备用电源自动投入、低电压切负荷、按频率自动减负荷、电气制动、振荡解列以及维持系统的暂态稳定而配备的稳定性紧急控制系统，完成这些任务的装置统称为电网安全自动装置。电力系统中的发电机、变压器、输电线路、母线以及用电设备，一旦发生故障，迅速而有选择性地切除故障设备，既能保护电气设备免遭损坏，又能提高电力系统运行的稳定性，是保证电力系统及其设备安全运行最有效的方法之一。切除故障的时间通常要求小到几十毫秒到几百毫秒，实践证明，只有装设在每个电力原件上的继电保护装置，才有可能完成这个任务。继电保护对电力系统的维护有重大的意义。一是,继电保护可以保障电力系统的安全
3、、正常运转。因为当电力系统发生故障或异常时,继电保护可以实现在最短时间和最小区域内,自动从系统中切除故障设备,也可以向电力监控警报系统发出信息,提醒电力维护人员及时解决故障,这样继电保护不仅能有效的防止设备的损坏,还能降低相邻地区供电受连带故障的几率。同时还可以有效的防止电力系统因种种原因,而产生时间长、面积广的停电事故,是电力系统维护与保障最实用最有效的技术手段之一。二是,继电保护的顺利开展,在消除电力故障的同时,也就对社会生活秩序的正常化,经济生产的正常化做出了贡献,不仅确保社会生活和经济的正常运转,还从一定程度上保证了社会的稳定,人们生命财产的安全。前些年北美大规模停电断电事故,就造成了
4、巨大的经济损失,引发了社会的动荡,严重的威胁到了人们生命财产的安全。电力系统的安全与否,不仅仅是照明失效的问题,更是社会安定、人们生命安全的问题。由此可见，继电保护在电力系统稳定运行中起着重大的作用。1.2继电保护的作用及任务1.2.1 继电保护的主要作用电力系统在运行中可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是各种类型的短路。电力系统运行要求安全可靠。但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响（如雷击、倒塔、内部过电压或运行人员误操作等），电力系统会发生各种故障和不正常运行状态。而在电力系统的运行中最常见
5、也是最危险的的故障是发生各种形式的各种短路。发生短路是可能会产生以下后果：(1)电力系统电压大幅度往下降，广大用户负荷正常工作遭到破坏。(2)故障出有很大的短路电流，产生的电弧会烧坏电气设备。(3)电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，是设备的寿命减少，甚至遭到破坏。(4)破坏发电机的并联运行的稳定性，引起电力系统振荡甚至使整个系统稳定而解列瓦解。不正常情况有过负荷、过电压、电力系统振荡等。电气设备的过负荷会发生发热现象，回事绝缘材料加速老化，影响寿命，容易引起短路故障。数值较大的短路电流通过故障点时，产生电弧，使故障设备损坏或烧毁。 继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事
6、故范围来提高系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全供电。因此，继电保护是电力系统重要的组成部分，是保证电力系统安全可靠运行的不可缺少的技术措施。在现代的电力系统中，如果没有专门的继电保护装置，要想维持系统的正常运行是根本不可能的。因此在电力系统中要求采取各种措施消除或减少发生事故的可能性，一旦发生故障，必须迅速而选择性切出故障，且切出故障的时间常常要求在最短的时间内（十分之几或百分之几秒）。实践证明只有在每个原件上装有保护装置才有可能完成这个要求，而这种装置在目前使用的大多数由单个继电器或继电气及其附属设备组合构成的，所以称之为继电保护装置，他能够反应电力系统电气元件发生的故障或不正常运行
7、状态，并动作于断路器跳闸或发生告警信号。电力系统继电保护属于二次系统，但是，它是电力系统中的一个重要组成部分。它对电力系统安全稳定地运行起着极为重要的作用，特别是在现代的超高压，大容量的电力系统中，对继电保护提出了更高的要求，重点是提高其速动性。总之，电力系统一时一刻也不能离开继电保护，没有继电保护的电力系统是不能运行的。1.2.2继电保护的任务(1)自动、有选择性、快速地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件损坏程度尽可能降低，并保证该系统中非故障部分迅速恢复正常运行。(2)反映电气元件的不正常运行状态，并依据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出信号、减负荷或延时跳闸。(3)继电保护装置
8、还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采用预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。应该指出，要确保电力系统的安全运行，除了继电保护装置外，还应该设置电力系统安全自动装置。后者是着眼于事故后和系统不正常运行情况的紧急处理，以防止电力系统大面积停电和保证对重要负荷连续供电及恢复电力系统的正常运行。例如自动重合闸、备用电源自动投入、自动切负荷、快关汽门、电气制动、远方切机、在按选定的开关上实现系统解列、过负荷控制等。随着电力系统的扩大，对安全运行的要求也越来越高。为此，还应设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施的安全监控系统，它能对包括正常运行在内
9、的各种运行状态实施控制，这样才能更进一步地确保电力系统的安全运行。1.3继电保护技术与装置电力系统继电保护是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，包括继电保护的原理设置、配置、整定、调试等技术，也包括由获取电量信息的电压、电流互感器二次回路，经过继电保护装置知道断路器跳闸线圈的一整套具体设备，如果需要利用通信手段传送信息，还包括通信设备。继电保护技术是一个完整的体系，它主要由电力系统的故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护运行与维护等技术构成，而完成继电保护功能的核心是继电保护装置。继电保护装置，是指装设于整个电力系统的各个元件上，能在指定区域快速准确地对电气
10、元件发出的各种故障或不正常运行状态作出反应，并按规定时限内动作，时断路器跳闸或发出告警信号的一种反事故自动装置。选择具体电网的继电保护装置时，在满足保护四项基本要求的前提下，应力求采用简单的保护装置。只有在采用简单的保护不能满足要求时，才考虑采用较为复杂的保护。因为，复杂的保护不仅价格昂贵，运行维护和调试复杂，而且更主要的是复杂保护所需要元件多、接线复杂，这就增加了保护装置本身故障的机率，从而降低了可靠性。保护装置的动作应有选择性，应保证只切除距离故障点最近的断路器，使停电范围控制在最小范围。总之，继电保护技术是电力系统必不可少的组成部分，对保障系统安全运行，保证电能质量，防止故障扩大和事故发
11、生，都有极其重要的作用。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。（如图1-1所示）图1-1 继电保护装置组成方框图(1)测量比较元件测量比较元件用于测量通过被保护电力元件的物理参量，并与其给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。(2)逻辑判断元件逻辑判断元件根据测量比较元件输出逻辑信号的性质、先后顺序、持续时间等，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸、发出信号或不动作，并将对应的指令传给执行输出部分。 (3)执行输出元件执行输出元件根据逻辑判断部分传来的指令，发出
12、跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。1.4对继电保护的基本要求为实现其目标，作用于跳闸的继电保护装置在技术性能上必须满足以下四个要求：即选择性，速动性，灵敏性和可靠性。(1)选择性选择性的基本含义是保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中切出停电范围尽量减小以保证系统中非故障部分继续安全运行。如图1-2图1-2 保护选择性说明图当K3发生故障时，则应由保护装置4动作切除4QF，仅使本线路停电，停电范围最小，其余非故障部分可继续运行，这是有选择性动作。若K1点发生故障，由保护装置1和2动作，断路器1QF、2QF跳闸以切除故障线路，也满足选择性的要求。若此时断路器5QF或6QF也
13、跳闸，则扩大了电网停电范围，这种情况就属于非选择性动作。但是，当K3点发生短路，如果保护4或断路器4QF由于某种原因拒绝动作，而由保护3动作使断路器3QF跳闸，从而切除故障线路BC，也是有选择性的。此时，虽然切除了一部分非故障线路，但在4QF或保护4拒动的情况下，达到了尽可能限制故障的扩展，缩小停电范围的目的。因此，把它称为下一段线路保护或断路器拒动的“后备”保护。对每个被保护设备（或称元件）上装设着分别起主保护和后备保护作用的独立的两套保护，“就近”实现后备，不依靠相邻的上一个元件的保护，称“近后备”保护。断路器拒动则由本站装设的断路器失灵保护（也称近后备结线）动作切除联结在该段母线上的其他
14、断路器。在远处实现的“后备”称远后备。显然，远后备保护的功能比较完备，它对相邻元件的保护装置、断路器、二次回路和直流电源故障所引起的拒动都能起到后备作用，同时它比较简单、经济。因此，远后备宜优先采用。只有当远后备保护不能满足灵敏度要求时，再考虑采用“近后备”的方式。辅助保护为补充主保护某种保护性能的不足（如方向性元件的电压死区）或加速切除某部分故障而装设的简单保护（如无时限电流速断）。(2)速动性速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度断开故障元件。这样就能降低故障设备的损坏程度，减少用户在低电压情况下工作的时间，提高电力系统运行的稳定性。快速切除故障，可提高发电厂并列运行的稳定性，可用图1-
15、3说明。图1-3 电力系统并列运行示意图若A厂母线附近K点发生三相短路时，A厂母线电压会大大下降而卸去母线上负荷，但发电厂调速系统来不及作相应调整，则A厂发电机转速必然升高。此时，B厂母线还有较高残余电压，故B厂卸去或增加的负荷不多，发电机转速变化较小。这样A、B两厂的发电机就产生转速差而失去同步。若切除故障时间短，则转差小，很易恢复同步运行；若切除故障时间长，则两厂解列（联络线断开）。故障切除时间等于保护装置和断路器动作时间之和。目前保护动作速度最快的约0.02s，加上快速断路器的动作时间，故障可在0.050.06s以内切除。应考虑不同电网对故障切除时间的具体要求和经济性、运行维护水平等条件
16、以便确定合理的保护动作时间。(3)灵敏性保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反映能力称为灵敏性（灵敏度）。灵敏性常用灵敏系数来衡量。它是在保护装置的测量元件确定了动作值后，按最不利的运行方式、故障类型、保护范围内的指定点校验，并满足有关规定的标准。(4)可靠性可靠性是指在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反应的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒动）。而在不属于该保护动作的其他任何情况下，则不应该动作（即不误动）。可靠性取决于保护装置本身的设计、制造、安装、运行维护等因素。一般来说，保护装置的组成元件质量越好、接线越简单、回路继电器的触点和接插件数越少，保护装置就越可靠。同时，保护装置恰当的配置与选用、正确的安装与调试、良好的运行维护，对于提高保护的可靠性也具有重要的作用。对继电保护装置的4项基本要求是分析研究继电保
