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第一章、绪论电力系统的概念:由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。完成发电-输电-配电功能的设备叫做一次设备，如发电机，断路器，电流电压互感器，变压器，避雷器等；对一次设备进行控制，保护作用的设备叫做二次设备，如继电器，控制开关，指示灯，测量仪表等。继电保护的基本原理1、利用每个电气元件在内部故障和外部故障（包括正常运行情况）时，两侧电流相位或功率方向的差别，就可以构成各种差动原理的保护，如纵联差动保护、相差高频保护、方向高频保护等。2、差动原理的保护只能在被保护元件的内部故障时动作，而不反应外部故障。所以被认为有绝对的选择性。1、电力系统运行状态概念及对应三种状态：正常（电力系统以足够的电功率满足符合对电能的需求等）不正常（正常工作遭到破坏但还未形成故障，可继续运行一段时间的情况）故障(电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路，断线等故障)2、电力系统运行控制目的：通过自动和人工的控制，使电力系统尽快摆脱不正常运行状态和故障状态，能够长时间的在正常状态下运行。3、电力系统继电保护：泛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。4、事故：指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户停电或少送电或电能质量变坏到不能允许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏的事件。5、故障：电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路，断线等。6、继电保护装置：指能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并动作与断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。7、保护基本任务：自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使元件免于继续遭到损坏，保障其它非故障部分迅速恢复正常运行；反应电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。8、保护装置构成及作用：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结果，给出“是”“非”“0”“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应启动）、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）、执行输出元件（根据逻辑判断部分传来的指令，发出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）9、对电力系统继电保护基本要求：可靠性（包括安全性和信赖性；最根本要求；不拒动，不误动）；选择性；速动性；灵敏性10、保护区件重叠：为了保证任意处的故障都置于保护区内。区域越小越好，因为在重叠区内发生短路时，会造成两个保护区内所有的断路器跳闸，扩大停电范围。11、故障切除时间等于保护装置（0.06-0.12s，最快0.01-0.04s）和断路器动作时间（0.06-0.15，最快0.02-0.6）之和。12、①110kv及以下电网，主要实现“远后备”-一般下级电力元件的后备保护安装在上级（近电源侧）元件的断路器处；②220kv及以上电网，主要实现“近后备”-，“加强主保护，简化后备保护”第二章、电网的电流保护1、继电器特性：工作可靠，动作过程具有“继电特性”要求继电器动作值误差小、功率损耗小、动作迅速、动热稳定性好以及抗干扰能力强。安装整定方便，运行维护少，便宜。（按原理分：电磁型、感应、整流、电子、数字；按反应物理量：电流继电器、电压、功率方向、阻抗、频率和气体；按其作用：启动继电器、量度、时间、中间、信号、出口）继电特性：继电器的继电特性是指继电器的输入量和输出量在整个变化过程中的相互关系。无论是动作还是返回，继电器都是从起始位置到最终位置，它不可能停留在某一个中间位置上。这种特性就称之为继电器的“继电特性”。返回系数：对于继电保护定值整定的保护，例如按最大负荷电流整定的过电流保护和最低运行电压整定的低电压保护，在受到故障量的作用时，继电器动作，当故障量消失或回复至动作量以内后保护返回到正常位置。返回量与动作量比值即返回系数。Ke=Ire（动作电流）/Iop（返回电流）可靠系数：通俗一点讲就是为了你整定的保护定值能可靠的躲过你计算出来的短路电流，而选取的一个系数，一般会在1.1-1.3之间，选取主要靠经验，需要你权衡是尽量不让保护误动还是不让它拒动,返回系数是确保保护选择性的重要指标.让不该动作的继电器及时返回,使正常运行的部分系统不被切除.2、系统最大运行方式：在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最大，对继电保护而言称为系统最大运行方式；3、系统最小运行方式：在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最小，对继电保护而言称为系统最小运行方式。3、电流速断保护优缺点：简单可靠，动作迅速；不能保护路线的全长，保护范围直接受方式变化的影响。4、三段式电流保护特点：简单可靠，一般情况下也能够满足快速切除故障的要求；它直接受电网的接线以及电力系统的运行方式变化的影响，使它往往不能满足灵敏系数或变化范围要求。5、对功率方向继电器概念、要求：A.用以判别功率方向或测定电流、电压间相位角的元件；B,应具有动作可靠性，即在正方向发生各种故障时能可靠动作，而在反方向故障时可靠不动作；正方向故障时有足够的灵敏度。6、采用90°接线特点：对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障的相间电压，其值很高；选择继电器的内角α=90°-φk后，对线路上发生的各种故障，都能保证动作的方向性。7、零序分量中电压，电流，功率特点：（1）只要本级电压网络中发生单相接地故障，则在同一电压等级的所有发电厂和变电所的母线上，都将出现数值较高的零序电压。（2）故障线路零序电流较非故障线路大。（3）利用故障线路与非故障线路零序功率方向不同的特点来实现有选择性的保护，动作于信号或跳闸。8、理清零序电流保护的评价：（1）优点：保护简单，经济，可靠；整定值一般较低，灵敏度较高；受系统运行方式变化的影响较小；系统发生震荡、短时过负荷是不受影响；方向零序保护没有电压死区，零序保护就为绝大部分故障情况提供了保护，具有显著的优越性。（2）缺点：对于短路线路或运行方式变化较大的情况，保护往往不能满足系统运行方式变化的要求。随着相重合闸的广泛应用，在单项跳开期间系统中可能有较大的零序电流，保护会受较大影响。自耦变压器的使用使保护整定配合复杂化。9、电网中区分消弧线圈三种补偿：完全补偿就是使IL=Ic∑，接地点的电流近似为零；欠补偿就是使ILIc∑,补偿后的接地点电流仍然是电容性的；过补偿ILIc∑，补偿后的电流是感性的（P=5-10%）。10、为什么定时限过电流保护的灵敏度、动作时间需要同时逐级配合，而电流速断的灵敏度不需要逐级配合？定时限过电流保护的整定值按照大于本线路流过的最大负荷电流整定，不但保护本线路的全长，而且保护相邻线路的全长，可以起远后备保护的作用。当远处短路时，应当保证离故障点最近的过电流保护最先动作，这就要求保护必须在灵敏度和动作时间上逐级配合，最末端的过电流保护灵敏度最高、动作时间最短，每向上一级，动作时间增加一个时间级差，动作电流也要逐级增加。否则，就有可能出现越级跳闸、非选择性动作现象的发生。由于电流速断只保护本线路的一部分，下一级线路故障时它根本不会动作，因而灵敏度不需要逐级配合。第三章、电网距离保护31、距离保护：利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，该比值反应故障到保护安装处的距离（或阻抗），如果短路点距离（或阻抗）小于整定值则动作的保护。2、距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离(或阻抗)。并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。距离保护主要用于输电线的保护，一般是三段或四段式。第一、二段带方向性，作为本线段的主保护，其中第一段保护线路的80%~90%。第二段保护余下的10%~20%并作相邻母线的后备保护。第三段带方向或不带方向，有的还没有不带方向的第四段，作本线及相邻线段的后备保护。距离保护构成：由启动、测量、振荡闭锁、电压回路断线闭锁、配合逻辑和出口等几部分组成；作用如下：1用来判别系统是否发生故障。系统正常运行时，该部分不动作；而当发生故障时，该部分能够动作。通常情况下，只有启动部分动作后，才将后续的测量、逻辑等部分投入工作。2在系统故障的情况下，快速、准确地测定出故障方向和距离，并与预先设定的保护范围相比较，区内故障时给出动作信号，区外故障时不动作。3在电力系统发生振荡时，距离保护的测量元件有可能误动作，振荡闭锁元件的作用就是正确区分振荡和故障。在系统振荡的情况下，将保护闭锁，即使测量元件动作，也不会出口跳闸；在系统故障的情况下，开放保护，如果测量元件动作且满足其他动作条件，则发出跳闸命令，将故障设备切除。4电压回路断线时，将会造成保护测量电压的消失，从而可能使距离保护的测量部分出现误判断。这种情况下应该将保护闭锁，以防止出现不必要的误动。5用来实现距离保护各个部分之间的逻辑配合以及三段式保护中各段之间的时限配合。6包括跳闸出口和信号出口，在保护动作时接通跳闸回路并发出相应的信号。3、影响距离保护正常工作因素：短路点过渡电阻对距离保护的影响；电力系统振荡对距离保护的影响；电压互感器二次回路断线对距离保护的影响；分支电路对距离保护的影响；线路串联补偿电容对距离保护的影响；短路电压、电流中的非工频分量对距离保护的影响。4、电力系统振荡：并联运行的电力系统或发电厂之间出现功率角大范围周期性变化的现象。第四章、输电线路纵联保护1、输电线路纵联保护：利用某种通信通道将输电线路两端的保护装置纵向连接起来，将各段的电气量传送到对端，将各段的电气量进行比较，以判断故障在本线路范围内部还是在本线路范围外部，从而决定是否切除被保护线路。2、纵联保护包括：两端保护装置，通信设备，通信通道。3、纵联保护分类:按所利用信息通道类型分导引线纵联保护，电力线载波，微波，光纤；按动作原理方向分比较式纵联保护，纵联电流差动保护。4、导引线通信概念：利用敷设在输电线路两端变电所之间的二次电缆传递被保护线路各侧信息的通信方式叫导引线通信，以导引线为通道的纵联保护称之为导引线纵联保护。5、电力线载波信号有哪三种信号、通道工作方式：A.闭锁信号，阻止保护动作跳闸的信号，只有满足本端保护元件动作、无闭锁信号，保护才作用于跳闸；B允许信号，允许保护动作于跳闸的信号，只有满足本端保护元件动作、有允许信号，保护装置在动作于跳闸；C跳闸信号，直接引起跳闸的信号，跳闸的条件是本端保护元件动作或对端传来跳闸信号。6、光纤通信特点：通信容量大；可以节约大量金属材料；保密性好，敷设方便，不怕雷击，不受外界电磁干扰，抗腐蚀，和不怕潮。最重要-无感用性能。不足通信距离不够长。7、影响纵联保护电流差动保护正确动作因素：4电流互感器的误差和不平衡电流；输电线路的分布电容电流；负荷电流对纵联差动保护的影响。8、A.图4.22所在系统线路全部配置闭锁式方向比较式纵联保护，分析在k点短路时各端保护方向元件的动作情况，各线路保护的工作过程及结果。当短路发生在BC线路的k点时，所有保护都会启动（故障在下级线路内），发闭锁信号。保护2和5的功率方向为负，闭锁信号持续存在，线路A-B上保护1、2被保护2的闭锁信号闭锁，线路A-B两侧均不跳闸；保护5的闭锁信号将C-D线路上保护5、6闭锁，非故障线路保护不跳闸。故障线路B-C上保护3、4功率方向全为正，均停发闭锁信号，他们判断为正方向故障且没有收到闭锁信号，所以会立即动作跳闸，B-C线路被切除。B.图4.22所示系统中，线路全部配置闭锁式方向纵联保护，在k点短路时，若AB、BC线路通道同时故障，保护将会出现何种状况？靠什么保护动作切出故障？当k点发生短路时，保护2、5的功率方向为负，其余保护的功率方向全为正。3、4之间停发闭锁信号，5处保护向6处发闭锁信号，2处保护向1处发闭锁信号。由于3、4停发闭锁信号且故障为正方向，满足跳闸条件，因此BC通道的