電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、送變電線路、供配電所等環(huán)節(jié)組成，在生活中我們經(jīng)常會看見電力系統(tǒng)的變送高壓塔，尤其特高壓輸電方面，經(jīng)常會運用到電力系統(tǒng)方面的知識，為了增進大家對電力系統(tǒng)的認識，本文對電力系統(tǒng)予以介紹。

第一章緒論

一、電力系統(tǒng)繼電保護的概念

電力系統(tǒng)繼電保護的發(fā)展經(jīng)歷了機電型、整流型、晶體管型和集成電路型幾個階段微機繼電保護的發(fā)展史微機繼電保護指的是以數(shù)字式計算機(包括微型機)為基礎(chǔ)而構(gòu)成的繼電保護。它起源于20世紀60年代中后期，是在英國、澳大利亞和美國。

二、繼電器

繼電器是一種電控制器件，是當輸入量(激勵量)的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)之間的互動關(guān)系。通常應用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。

三、繼電保護的基本原理、構(gòu)成與分類：

1.基本原理：

為區(qū)分系統(tǒng)正常運行狀態(tài)與故障或不正常運行狀態(tài)——找差別：特征。

①增加故障點與電源間—>過電流保護

②U降低—>低電壓保護

③變化;正常：20°左右—>短路：60°～85°—>方向保護.

④;模值減少—>阻抗保護

⑤—>——〉電流差動保護

⑥I2、I0序分量保護等。

另非電氣量：瓦斯保護，過熱保護

原則上說：只要找出正常運行與故障時系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征(差別)，即可找出一種原理，且差別越明顯，保護性能越好。

2.構(gòu)成

以過電流保護為例：

正常運行：Ir=IfLJ不動

故障時：Ir=Id>IdzLJ動—>SJ動(延時)—>XJ動—>信號

TQ動—>跳閘

一般由測量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部分組成。

(1)測量元件

作用：測量從被保護對象輸入的有關(guān)物理量(如電流、電壓、阻抗、功率方向等)，并與已給定的整定值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號，從而判斷保護是否應該啟動。

(2)邏輯元件

作用：根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護裝置按一定的布爾邏輯及時序邏輯工作，最后確定是否應跳閘或發(fā)信號，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。

邏輯回路有：或、與、非、延時啟動、延時返回、記憶等。

(3)執(zhí)行元件：

作用;根據(jù)邏輯元件傳送的信號，最后完成保護裝置所擔負的任務。如：故障時→跳閘;不正常運行時→發(fā)信號;正常運行時→不動作。

3.分類：

幾種方法如下：

(1)按被保護的對象分類：輸電線路保護、發(fā)電機保護、變壓器保護、電動機保護、母線保護等;

(2)按保護原理分類：電流保護、電壓保護、距離保護、差動保護、方向保護、零序保護等;

(3)按保護所反應故障類型分類：相間短路保護、接地故障保護、匝間短路保護、斷線保護、失步保護、失磁保護及過勵磁保護等;

(4)按繼電保護裝置的實現(xiàn)技術(shù)分類：機電型保護(如電磁型保護和感應型保護)、整流型保護、晶體管型保護、集成電路型保護及微機型保護等;

(5)按保護所起的作用分類：主保護、后備保護、輔助保護等;

主保護滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設(shè)備和線路故障的保護。

后備保護主保護或斷路器拒動時用來切除故障的保護。又分為遠后備保護和近后備保護兩種。

①遠后備保護：當主保護或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護來實現(xiàn)的后備保護。

②近后備保護：當主保護拒動時，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護來實現(xiàn)后備的保護;當斷路器拒動時，由斷路器失靈保護來實現(xiàn)后備保護。

輔助保護：為補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行而增設(shè)的簡單保護。

3.電保護包括繼電保護技術(shù)和繼電保護裝置。

﹡繼電保護技術(shù)是一個完整的體系，它主要由電力系統(tǒng)故障分析、繼電保護原理及實現(xiàn)、繼電保護配置設(shè)計、繼電保護運行及維護等技術(shù)構(gòu)成。

﹡繼電保護裝置是完成繼電保護功能的核心。

繼電保護裝置就是能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。

四、對繼電保護的基本要求：

對動作于跳閘的繼電保護，在技術(shù)上一般應滿足四個基本要求：選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。即保護四性。

(一)選擇性：

選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運行，以盡量縮小停電范圍。

例：

當d1短路時，保護1、2動→跳1DL、2DL，有選擇性

當d2短路時，保護5、6動→跳5DL、6DL，有選擇性

當d3短路時，保護7、8動→跳7DL、8DL，有選擇性

若保護7拒動或7DL拒動，保護5動→跳5DL(有選擇性)

若保護7和7DL正確動作于跳閘，保護5動→跳5DL，則越級跳閘(非選擇性)

小結(jié)：選擇性就是故障點在區(qū)內(nèi)就動作，區(qū)外不動作。當主保護未動作時，由近后備或遠后備切除故障，使停電面積最小。因遠后備保護比較完善(對保護裝置DL、二次回路和直流電源等故障所引起的拒絕動作均起后備作用)且實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟，應優(yōu)先采用。

(二)速動性：

快速切除故障。1提高系統(tǒng)穩(wěn)定性;2減少用戶在低電壓下的動作時間;3減少故障元件的損壞程度，避免故障進一步擴大。

t-故障切除時間;

tbh-保護動作時間;

tDL-斷路器動作時間;

一般的快速保護動作時間為0.06～0.12s，最快的可達0.01～0.04s。

一般的斷路器的動作時間為0.06～0.15s，最快的可達0.02～0.06s。

(三)靈敏性：

指在規(guī)定的保護范圍內(nèi)，對故障情況的反應能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應在區(qū)內(nèi)故障時，不論短路點的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應出來。

通常，靈敏性用靈敏系數(shù)來衡量，并表示為Klm。

對反應于數(shù)值上升而動作的過量保護(如電流保護)

對反應于數(shù)值下降而動作的欠量保護(如低電壓保護)

其中故障參數(shù)的最小、最大計算值是根據(jù)實際可能的最不利運行方式、故障類型和短路點來計算的。

在《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程(DL400-91)》中，對各類保護的靈敏系數(shù)Klm的要求都作了具體規(guī)定(參見附錄2，P231)。

(四)可靠性：

指發(fā)生了屬于它改動作的故障，它能可靠動作，即不發(fā)生拒絕動作(拒動);而在不改動作時，他能可靠不動，即不發(fā)生錯誤動作(簡稱誤動)。

影響可靠性有內(nèi)在的和外在的因素：

內(nèi)在的：裝置本身的質(zhì)量，包括元件好壞、結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、制造工藝水平、內(nèi)外接線簡明，觸點多少等;

上述四個基本要求是分析研究繼電保護性能的基礎(chǔ)，也是貫穿全課程的一個基本線索。在它們之間既有矛盾的一面，又有在一定條件下統(tǒng)一的一面。

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