继电保护及自动装置基本知识.doc

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1、继电保护及自动装置基本知识蔡鑫贵第一章电力系统自动装置发电厂、变电所电气主接线设备运行的控制与操作的自动装置，是直接为电力系统安全、经济和保证电能质量服务的基础自动化设备。电气设备的操作分为正常操作和反事故操作两种类型：例如按照运行计划发电机并网运行的操作为正常操作；电网突然发生事故，为防止事故扩大的紧急操作为反事故操作。针对电力系统的系统性事故采取相应对策的自动操作装置称为电力系统安全自动装置。在发电厂中，常见的自动装置为：实现同步发电机并入电网的同期装置；实现对系统电压、无功功率分配的控制及

2、提高同步发电机并联运行稳定性的励磁控制系统；实现对发电机有功功率及系统频率调整的调速器系统（一次调整）。第二章电力系统继电保护第一节继电保护的基本任务及基本要求一、继电保护基本概念在电力系统中，由于雷击或鸟兽跨接电气设备、设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当等原因，往往发生各种事故；在电力系统运行的过程中，存在着如过负荷运行等的不正常运行状态。无论是电力系统发生事故还是处于不正常运行状态，都将对电力系统的稳定运行、电力设备的安全以及电能质量产生不同程度的影响。继电保护装

3、置，就是指反应电力系统中电气元件发生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。继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本装备，任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行；电力系统安全自动装置则用以快速恢复电力系统的完整性，防止发生或中止已开始发生的足以引起电力系统长期大面积停电的重大系统事故，如电力系统失去稳定、频率崩溃或电压崩溃等。二者是一种互相配合的关系。二、继电保护的基本任务1．发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件(设备)从电力系统中切除，使非故障部分继续运行。2

4、．发生不正常运行状态，为保证选择性，一般要求保护经过一定的延时，并根据运行维护条件(如有无经常值班人员)，而动作于发出信号(减负荷或跳闸)，且能与自动重合闸相配合。三、电力系统对继电保护的基本要求对电力系统继电保护的基本性能要求是：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。1.选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行；2.速动性指的是在发生故障时，保护装置能迅速动作切除故障，从而缩小故障范围，减轻短路引起的破坏程度，减小对用户工作

5、的影响，提高系统的稳定性；3.灵敏性是指对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力；4.可靠性是指在规定的保护范围内发生了属于它应该动作的故障时动作，其他不属于它应该动作的情况下，则不应该误动作。这些要求之间，有的相辅相成，有的相互制约，需要针对不同的使用条件，分别地进行协调，最终达到“四统一”。第二节继电保护的基本原理和保护装置的组成一、继电保护的基本原理继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。

6、1、利用基本电气参数的区别发生短路后，利用电流、电压、线路测量阻抗等的变化，可以构成如下保护：图2－1单侧电源线路1）过电流保护。反映电流的增大而动作，如图2-1所示，若在BC段上发生三相短路，则从电源到短路点d之间均将流过很大的短路电流Id，可使保护2反映这个电流而动作于跳闸；2）低电压保护。反应于电压的降低而动作，如图2-1，短路点d的电压Ud降到零。各变电所母线电压都有所下降，可以使保护2反应于这个下降的电压而动作；1）距离保护(或低阻抗保护)。反应于短路点到保护安装地之间距离(或测量阻抗

7、的减小)而动作，在图2-1中，设以Zd表示短路点到保护2(即变电所B母线)之间的阻抗，则B母线上残留的电压为U（B）=ZdId即Zd就是在线路始端的测量阻抗，它的大小正比于短路点到保护2之间的距离。1、利用内部故障和外部故障时被保护元件两侧电流相位(或功率方向)的差别图2-2双侧电源网络(a)正常运行情况；(b)线路AB外部短路情况；(c)线路AB内部短路情况如图2-2所示双侧电源网络：我们统一规定电流的正方向是从母线流向线路。现在来分析被保护的元件线路AB的各种情况。正常运行时，A、B两侧电流

8、的大小相等相位相差180°；当线路AB外部故障时，A、B两侧电流仍大小相等，相位相差180°；当线路AB内部短路时，A、B两侧电流大小不相等，在理想情况下(两侧电势同相位且全系统的阻抗角相等)，两电流同相位。从而可以利用电气元件在内部故障与外部故障(包括正常运行情况)时，两侧电流相位或功率方向的差别可以构成各种差动原理的保护(内部故障时保护动作)，如纵联差动保护、相差高频保护、方向高频保护等。2、不对称分量是否出现电气元件在正常运行(或发生对称短路)时，负序分量和零序分量为零；在发生不对称短路时