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1、 摘要随着电力系统容量日益增大，范围越来越广，继电保护技术已逐渐被我们所熟知。本设计主要论述了电厂继电保护的基本原理及其相关知识。根据继电保护的发展历程，本设计对各类基本继电保护方式进行了详细的说明。同时针对电力系统中的不同电气设备，对相应的继电保护原理进行了阐述。内容主要包括继电保护概述、电网的电流保护和方向性电流保护、电网的距离保护、输电线纵联保护和高频保护、电力变压器的继电保护以及发电机的继电保护等。关键词：继电保护 原理 分类 电厂AbstractAbstractWith the development of power system capacity is increasing, m
2、ore and more wide range, relay protection technology has gradually been known as. This paper mainly discusses the basic principle of relay protection in power plant and its related knowledge. According to the development of relay protection course, the design of various types of basic means of relay
3、 protection in detail. At the same time, according to the power system of the different electrical equipment, the corresponding relay protection principles. Main content includes an overview of the current relay protection, power system protection and directional current protection, power distance p
4、rotection, transmission line pilot protection and high frequency protection, relay protection of power transformer and the relay protection of generator.KEYKEY WORDWORD ：Relay protection Principle Classification Power plant目录目录1第第 一章一章 绪绪 论论第一节第一节论文背景论文背景电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电
5、保护技术的发展不断地注入了新的活力，因此，继电保护技术得天独厚，在 40 余年的时间里完成了发展的 4 个阶段。建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造和继电保护技术队伍从无到有，在大约 10 年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术1 ，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。因而在 60 年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运
6、行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。自 50 年代末，晶体管继电保护已在开始研究。60 年代中到 80 年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的 500kV 晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝 500 kV 线路上2 ，结束了 500kV 线路保护完全依靠从国外进口的时代。在此期间，从 70 年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到 80 年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到 90 年代初集成电路保护的研制、
7、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。在这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重要作用3 ，天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿式方向高频保护也在多条 220kV 和 500kV 线路上运行。我国从 70 年代末即已开始了计算机继电保护的研究4 ，高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安大学、2天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984 年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用5 ，揭开了我国继电保护
8、发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机?变压器组保护也相继于 1989、1994 年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于 1991 年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于 1993、1996 年通过鉴定。至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、
9、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从 90 年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。第二节第二节 继电保护的作用与意义继电保护的作用与意义改革开放 30 年来，中国的市场经济得到快速的发展，我国的经济建设取得了举世瞩目的成就。随着经济的发展，对电力的需求越来越大，电力供给开始出现紧张，在很多地方都出现了供电危机，使其不得不采取限电、停电等措施，以缓解电力供给的紧张。在如此严重的形式下，加强对电力系统的安全维护至关重要，而继电保护正是其中主要的保护手段之一。继电保护对电力系统的维护有重大的意义。一是
10、，继电保护可以保障电力系统的安全、正常运转。由于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，提醒电力维护职员及时解决故障，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机率。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3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
11、年北美大规模停电断电事故，就造成了巨大的经济损失，引发了社会的动荡，严重的威胁到了人们生命财产的安全。可见，电力系统的安全与否，不仅仅是照明失效的题目，更是社会安定、人们生命安全的题目。所以，继电保护的有效性，就给社会各方面带来了重大的影响。 4第二章第二章 继电保护的基本原理及其组成继电保护的基本原理及其组成第一节第一节 继电保护的基本原理继电保护的基本原理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
12、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，一般为 6085；而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的限额将则是 180+(6085)。 4)不对称短路时，出现相序分量， 如单相接地短路及两相接地短路时，出现负序和零序电流和电压分量。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。例如，据短路故障时电流的增大，可构成 过电流保护；据短路故障时电压的降低，可构成 电压保护 ；据短路故障时电流与电压之间相角的变化，可
13、构成功率方向保护；据电压与电流比值的变化，可构成 距离保护 ；据故障时被保护元件两端电流相位和大小的变化，可构成 差动保护； 据不对称 短路故障时出现的电流、电压相序分量，可构成零序电流保护、负序电流保护和负序功率方向保护等。 第二节第二节继电保护的组成及分类继电保护的组成及分类模拟型继电保护装置的种类很多，它们都由测量回路、逻辑回路和执行回路 三个主要部分组成。 1、对继电保护装置的基本要求 1）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绝动作时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。 52）速动性
14、速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障。对于反应短路故障的继电保护，要求快速动作的主要理由和必要性在于（1） 快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性。 （2）快速切除故障可以减少发电厂厂用电及用户电压降低的时间，加速恢复正常运行的过程。保证厂用电及用户工作的稳定性。 （3）快速切除故障可以减轻电气设备和线路的损坏程度。 （4）快速切除故障可以防止故障的扩大，提高自动重合闸和备用电源或设备自动投人的成功率。 对于反应不正常运行情况的继电保护装置，一般不要求快速动作，而应按照选择性的条件，带延时地发出信号。 3) 灵敏性 灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况
15、时，保护装置的反应能力。 所谓系统 最大运行方式 ，就是在被保护线路末端短路时，系统等效阻抗最小，通过保护装置的短路电流为最大的运行方式；系统 最小运行方式 ，就是在同样的短路故障情况下，系统等效阻抗为最大，通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。 保护装置的灵敏性用灵敏系数来衡量。灵敏系数表示式为： (l)对于反应故障参数量增加（如过电流）的保护装置： 保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值 (2)对于反应故障参数量降低（如低电压）的保护装置： 保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值 4）可靠性 可靠性是指在保护范围内发生了故障该保护应动作时，不应由于它本身的缺陷而拒动作；而在不属于
16、它动作的任何情况 下，则应可靠地不动作。 以上四个基本要求是设计、配置和维护继电器保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间，是相 互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。电力系统保护分为主保护和后备保护，后备保护是指当主保护或断路器拒动时，用来切除6故障的保护，后备保护可分为远后备保护和近后备保护 2 种，远后备保护就是当主保护或断路器拒动时，由相邻的电力设备或线路的保护来实现的后备保护，如变压器的后备保护就是线路的远后备。近后备保护是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护，如线路的零序保护和距离保护就是相互后备的 第三节第三节 继电器继电器1）电磁型继电器 电磁继电器的基本结构形式有螺管线圈式、吸引衔铁式和转动舌片式三种，如图 1 所示。电流继电器在电流保护中用作测量和起动元件，它是反应电流超过一整定值而动作的继电器。电磁继电器是利用电磁原理工作的。 螺管线圈式； 吸引衔铁式；
