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1、继电保护原理,一、电力系统的三种状态,2,一次设备、二次设备,一次设备：一般将电能通过的设备称为电力系统的一次设备。如发电机、变压器、断路器、母线、输电线路、补偿电容器、电动机及其他用电设备等。 二次设备：对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备,3,一次系统、二次系统,一次系统：是由高压电气设备通过连接线组成的系统。主要包括生产和转换电能的设备，接通或断开电路的设备，限制故障电流和防御过电压的电器设备、接地装置和载流导体5部分。,二次系统：由二次设备组成的系统。包括监视、控制、测量以及起保护作用的设备。,4,断路器、隔离开关、负荷开关,根据电网运行需要将一部分电力设备或线路投入或
2、退出运行，主要用于电力系统的控制和保护。上述3种开关设备关合和开断电流能力不同。,5,电压互感器、电流互感器,将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或1A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。,6,电气主接线、电气主接线图,电气主接线：是指由变压器、高压电器和设备等各种电器元件和连接导线所组成的接受和分配电能的电路。 电气主接线图：用规定的设备文字符号和图形代表电气设备和导线，并根据它们的作用和运行操作次序，按一定要求连接的单线或三线接线图，称为电气主接线图。,7,8,继电保护装置 反映电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态
3、并动作于断路器跳闸或发出信号或指示的自动装置。,二、继电保护的基本概念,继电保护系统,实现继电保护原理的继电保护装置和所有其他相关设备构成的系统。,9,继电保护装置,继电保护系统及其工作回路,交流回路：互感器，连接电缆等,直流电源回路：保护及控制回路的工作电源,控制回路：断路器跳闸线圈，信号回路,10,继电保护的基本原理 利用被保护线路或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。,继电保护的基本任务,自动、迅速、有选择性地将故障元件从系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行； 反应电力设备的不正常运行状
4、态，并根据运行维护条件动作于发出信号或跳闸。,11,三、继电保护装置的基本组成,给出“是”、“非”、“大于”等逻辑信号判断保护是否启动,常用逻辑回路有“或”、“与”、“否”、“延时起动”等，确定断路器跳闸或发出信号,12,四、继电保护的基本要求,四性：选择性、速动性、灵敏性和可靠性,选择性 保护装置动作时仅将故障元件从系统中切除，使停电范围尽量减少。,补充概念,远后备：由上级（电源侧）相邻的电力设备或线路的保护来实现的后备保护。,近后备：由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护。,主保护：以最快速度有选择地切除被保护设备或线路故障的保护。,后备保护：主保护没有动作时，经过延时切除故障的另
5、一个保护称为后备保护。,14,例：,4处阻抗保护为主保护 4处过电流保护为近后备保护 3处保护为远后备,15,16,选择性的原则要求： 只应由装在故障元件上的保护装置动作切除故障； 力争相邻元件的保护装置对它起后备保护的作用。,如何满足选择性：通过合理的保护配置和选择定值，使主保护与近后备保护、相邻后备保护之间能够正确配合。某些保护原理本身具有选择性。,速动性 继电保护装置应尽可能快的断开故障元件。故障的切除时间等于保护装置和断路器动作时间之和。,17,灵敏性 保护装置对其保护范围内的故障或不正常状态的反应能力，常用灵敏系数来衡量。,可靠性 在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反映的故障时，
6、保护装置应可靠地动作（即不拒动，称信赖性）而在不属于该保护装置动作的其他情况下，则不应该动作（即不误动，称安全性）。,18,五 继电保护发展史,继保技术是随着电力系统的发展而发展起来的。 机电型（电磁型、感应型、电动型） 晶体管型 集成电路型 微机型,微机保护装置结构如图所示,20,保护装置功能介绍,保护范围：任意点故障都置于保护区内，相邻保护分区要有重叠。,变压器主保护： 变压器主保护有差动保护和非电量保护，非电量保护在收到非电量信号后直接跳闸 变压器后备保护包括： 高压侧过电流保护、低压侧过电流保护、零序过电流、低压侧过电压、过负荷段、过负荷段、进线失压保护、高压侧PT断线、低压侧PT断线
7、、进线有压元件、低压启动元件 馈线保护包括： 四段距离保护、电流速断保护、过电流保护、电流增量保护、过负荷保护、失压保护、一次自动重合闸、PT断线检测 AT保护包括： 差动速断保护、比率差动保护、电流速断保护、过电流保护、过负荷保护、失压保护、非电量保护、AT自投,变压器的继电保护,油箱外部故障：,引出线及套管上发生的各种相间短路和接地故障。,变压器的故障类型,油箱内部故障：,如绕组的相间短路、匝间短路、单相接地、铁心烧损等。,变压器的不正 常工作状态,外部故障或过负荷引起的过电流,外部接地短路引起的过电流,外部接地短路引起的中性点过电压,变压器油面降低,过励磁等,差动保护原理、配置及整定计算
8、 变压器比率制动保护,Y/-11变压器差动保护接线,变压器平衡系数,电流平衡关系,差动电流和制动电流的计算 BC相、CA相差动电流、制动电流计算类似。,第一段为水平线，用来躲正常运行的不平衡电流，第二段，用来躲CT未饱和时的不平衡电流，第三段，用来躲CT饱和时的不平衡电流,低压启动过电流保护 电压一般牵引网额定电压的60%70%整定 高压侧低压启动过电流保护原理框图,相低压启动过电流保护原理框 相低压启动过电流保护原理框图,反时限过负荷保护 一般反时限特性： 甚反时限特性： 极度反时限特性：,牵引网馈线保护 自适应距离保护 躲涌流偏移角、容性偏移角、线路阻抗角,电流速断保护原理框图 电流增量保
9、护原理框图 动作方程为：,反时限过负荷保护 一般反时限特性： 甚反时限特性： 极度反时限特性：,馈线保护配置及整定 单线单边供电方式 保护配置： 阻抗段 电流速断 电流增量（可选配）,保护整定： a)阻抗段 电抗边整定 按线路全长整定 电阻边整定 按负荷阻抗整定,b)电流速断 为最大负荷电流， 为可靠系数 c)电流增量 为一列车的启动电流， 为可靠系数,c)电流速断 电流速断按分区所SP处最大短路电流整定 d)电流增量 与单线单边供电方式下的整定相同,复线单边供电方式 保护配置： 变电所SS处D1、D2 分区所SP处D3 阻抗段 正向阻抗段 阻抗段 反向阻抗段 电流速断 电流速断 电流增量（可
10、选配） 电流增量（可选配）,b)分区所SP的保护整定 正向、方向阻抗段的整定 电流速断 按一列车的最大负荷电流整定 为一列车的最大负荷电流 电流增量,当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动地将备用电源或备用设备投入工作，使用户不致于停电的一种装置。,主要用于110kV以下的中、低压配电系统中，是保证电力系统连续可靠供电的重要设备之一。,备用电源自投,铁路牵引供电负荷属一级负荷，备用电源自动投入装置也得到了 广泛应用。,进线自投 主变自投,一、1#进线，1主变运行,1进线失压时,1DL、3DL、5DL、1G、跳闸，2G、 3G、1DL、3DL、5DL合闸。 2进线1主变运行,牵引变电所主接线示意
11、图,1主变故障时,1DL、3DL、5DL跳闸， 3G、2DL、4DL、6DL合闸。 1进线2主变运行,二、1#进线，2主变运行,1进线失压时,2DL、4DL、6DL、1G、 3G跳闸，2G、 2DL、4DL、6DL合闸。 2进线2主变运行,牵引变电所主接线示意图,2主变故障时,2DL、4DL、6DL、 3G跳闸，1DL、3DL、5DL合闸。 1进线1主变运行,三、2#进线，1主变运行,2进线失压时,1DL、3DL、5DL、2G、 3G跳闸，1G、 1DL、3DL、5DL合闸。 1进线1主变运行,牵引变电所主接线示意图,1主变故障时,1DL、3DL、5DL、 3G跳闸，2DL、4DL、6DL合闸
12、。 2进线2主变运行,四、2#进线，2主变运行,2进线失压时,2DL、4DL、6DL、2G跳闸，1G、 3G、 2DL、4DL、6DL合闸。 1进线2主变运行,牵引变电所主接线示意图,2主变故障时,2DL、4DL、6DL跳闸， 3G、 1DL、3DL、5DL 合闸。 2进线1主变运行,49, 定义 将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计； 采用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术； 实现对全站设备的自动监视、自动测量、自动控制和保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。,（三)变电站自动化系统,2.系统构成,50,51,3.数字化变电站,