继电保护第三章
牵引供电系统继电保护-继电保护
牵引网馈线保护的配置，可分为主保护与后备保护以 及辅助保护。
主保护与后备保护 具有足够灵敏度和快速性，能反应被保护馈线任一 点发生的故障，并可靠地发出断路器跳闸命令的继电保 护装置，称为该馈线的主保护。 具有足够灵敏度，能反应规定的被保护范围内任一 点发生的故障，预定当主保护拒绝动作时能可靠地发出 断路器的跳闸命令的继电保护装置，称为该馈线的后备 保护。
I dz.0 0.7 K K I n / K fh
式中， K K 为可靠系数，取1.15~1.2；K fh 为返回系数，取 0.85~0.95，微机型保护取较大值。
需进行灵敏度校验，即
K lm I K 0. min / I dz.0 1.25
式中，I K 0. min 为母线故障时，流过变压器的最小零序电流。 ⑥过负荷保护 对于牵引变压器由于各相牵引负荷不 相等，因此过负荷信号应装在两重负荷相。动作电流为
二、整定计算原则
常用的牵引网供电方式有直接供电、BT（吸流变 压器）供电和AT（自耦变压器）供电等，这几种供电 方式都可用于单线或复线电气化铁路，因此，不同的 组合使牵引网供电方式多样化、复杂化，其整定计算 原则也就不同。
距离保护 对于图1所示的单线牵引网，距离保护 仅需配置一段，整定原则为：当采用方向圆特性阻抗 继电器时，其整定阻抗应按最小负荷阻抗整定；当采 用方向性四边形阻抗继电器及偏移平行四边形特性阻 抗继电器时，电抗边按线路阻抗整定，电阻边按最小 负荷阻抗整定。由于仅需与电力机车保护配合，动作 时间整定为0.1S。
I dz K K I n / K fh
式中， K K 为可靠系数，取1.05； K fh 为返回系数，取 0.85~0.95，微机型保护取较大值。过负荷信号动作延时 一般取9s左右。 各种电气量保护的动作时间须按有关标准以满足速动 性和可靠性的要求合理配合。
继电保护第三章课后习题答案
什么是保护安装处的负荷阻抗、短路阻抗、系统等值阻抗答：负荷阻抗是指在电力系统正常运行时，保护安装处的电压（近似为额定电压）与电流（负荷电流）的比值。
因为电力系统正常运行时电压较高、电流较小、功率因数较高（即电压与电流之间的相位差较小）,负荷阻抗的特点是量值较大，在阻抗复平面上与R 轴之间的夹角较小。
短路阻抗是指在电力系统发生短路时，保护安装处的电压变为母线残余电压，电流变为短路电流，此时测量电压与测量电流的比值即为短路阻抗。
短路阻抗即保护安装处与短路点之间一段线路的阻抗，其值较小，阻抗角较大。
系统等值阻抗：在单个电源供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处与背侧电源点之间电力元件的阻抗和；在多个电源点供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处断路器断开的情况下，其所连接母线处的戴维南等值阻抗，即系统等值电动势与母线处短路电流的比值，一般通过等值、简化的方法求出。
什么是故障环路相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差别是什么 答：在电力系统发生故障时，故障电流流通的通路称为故障环路。
相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差别是：接地短路点故障环路为“相—地”故障环路，即短路电流在故障相与大地之间流通；对于相间短路，故障环路为“相—相”故障环路，即短路电流仅在故障相之间流通，不流向大地。
构成距离保护为什么必须用各种环上的电压、电流作为测量电压和电流答：在三相电力系统中，任何一相的测量电压与测量电流之比都能算出一个测量阻抗，但是只有故障环上的测量电压、电流之间才满足关系1U I Z I Z I Z L m m m m k m k ===，即由它们算出的测量阻抗才等于短路阻抗，才能够正确反应故障点到保护安装处之间的距离。
用非故障环上的测量电压与电流虽然也能算出一个测量阻抗，但它与故障距离之间没有直接的关系，不能够正确地反应故障距离，所以不能构成距离保护。
—解释什么是阻抗继电器的最灵敏角，为什么通常选定线路阻抗角为最灵敏角。
继电保护第三章2
•
•
•
•
•
阻抗继电器的接线方式
A相接地故障时，
• • •
U kA = 0
•
•
I A1 = I A2 = I A0
•
•
•
•
U MA = U kA + I A1 z1lk + I A 2 z 2lk + I A0 z0lk = ( I A1 + I A 2 + I A0 ) z1lk + ( z0 − z1 )lk
阻抗继电器的精工电流 当
arg
•
UK
•
= ϕ sen
IK
Z act = 0.9Z set
时，使得继电器刚好动作的 电流。 当 I K > I ac 时，就可以保 证起动阻抗的误差在10％之 内。
• •
阻抗继电器
方向阻抗继电器的死区及死区的消除方法
对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时，故障线路母线上的残余电压将 降低到零， •
•
•
•
IM
EM − EN E M − E N E M (1 − e − jδ ) = = = Z SM + Z MN + Z SN Z∑ Z∑
•
•
•
•
•
•
2 EM δ = sin Z∑ 2
δ=180°, δ=360°,
IM = 2EM / Z∑
ɺ IM = 0
•电力系统振荡时电流、电压的分布
PQ = E M − E N
• • • • • •
• • • •
•
•
•
阻抗继电器的接线方式
对距离保护接线方式的要求及接线种类
第三章继电保护及自动装置试题及答案
第三章继电保护及自动装置一、单项选择题1.( )是对继电保护装置性能的最根本的要求。
(A)可靠性；(B)选择性；(C);灵敏性 (D)速动性。
答案：A2.母线保护装设应遵循的原则是:220kV～500kV双母线接线的应装( )套母线保护,对1个半断路器接线,每组母线宜装设( )套母线保护。
(A)1，2；(B)1，1；(C)2，1；(D)2，2 。
答案：D3.断路器失灵保护是( )。
(A)主保护；(B)近后备保护；(C)辅助保护；(D)远后备保护。
答案：B4.对于双母线接线形式的变电站，当某一联接元件发生故障且断路器拒动时，失灵保护动作应首先跳开( )。
(A)拒动断路器所在母线上的所有开关； (B)母联断路器；(C)故障元件的其它断路器； (D)所有断路器。
答案：B5.当故障发生在母联断路器与母联TA之间时,会出现动作死区，此时母线差动保护应该( )。
(A)启动远方跳闸； (B)启动母联失灵(或死区)保护；(C)启动失灵保护及远方跳闸； (D)退出母差。
答案：B6.电子式互感器一般采用（）输出。
（A）数字量；（B）模拟量；（C）直流量；（D）交流量。
答案：A7.母线差动保护采用电压闭锁元件的主要目的是( )。
(A)系统发生振荡时，母线差动保护不会误动；(B)区外发生故障时，母线差动保护不会误动；(C)防止误碰出口继电器而造成母线差动保护误动；(D)进行辅助判据。
答案：C8.从继电保护原理上讲，受系统振荡影响的保护有( )。
(A)零序电流保护；(B)负序电流；(C)相间距离保护；(D)差流保护。
答案：C9.过电流方向保护是在过流保护的基础上，加装一个( )而组成的装置。
(A)负荷电压元件；(B)复合电流继电器；(C)方向元件；(D)复合电压元件。
答案：C10.线路的过电流保护的起动电流是按( )而整定的。
(A)该线路的负荷电流； (B)最大的故障电流；(C)躲过最大负荷电流； (D)最大短路电流。
答案：C11.变压器中性点间隙接地保护是由( )。
继电保护第三章
1.单选题1。
对于无时限电流速断保护，当线路在最大运行方式下发生三相短路时，保护（）. A．有最大的保护范围B．有最小的保护范围C．保护范围无论何时均相同D．保护范围为02.无时限电流速断保护能够保护（ ).A. 本线路的一部分B。
本线路及相邻线路全长C. 相邻线路全长D。
本线路全长3.《继电保护和安全自动装置技术规程》规定，无时限电流速断保护的最小保护范围不小于线路全长的（）.A．1％—5％B．15％-20%C．25％—30％D．45%-50%4。
对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为( ).A．无时限电流速断保护B．限时电流速断保护C．定时限过电流保护D．反时限过电流保护5.电流保护的灵敏度受( ）的影响。
A。
短路点B。
故障类型C.系统运行方式变化D.短路电流6.使电流速断保护有最小保护范围的运行方式为系统（ )。
A。
最大运行方式B。
最小运行方式C。
正常运行方式D。
事故运行方式7.本线路的限时电流速断保护与本线路的无时限电流速断保护范围有重叠区，当在重叠区发生故障时由（）。
A．本线路的限时电流速断保护动作跳闸B．本线路的无时限电流速断保护动作跳闸C．两个保护都动作跳闸D．两个保护都不动作跳闸8。
当限时电流速断保护的灵敏系数不满足要求时，可考虑（ )。
A.采用过电流保护B。
与下一级限时电流速断保护相配合C.与下一级无时限电流速断保护相配合D。
与下一级过电流保护相配合9。
《继电保护和安全自动装置技术规程》规定限时电流速断保护灵敏系数应（ ).A。
≥1.3—1.5B。
≤1.3—1.5C。
≥2D. ≤210.限时电流速断保护与相邻线路无时限电流速断保护在定值上和时限上均要配合，若（）不满足要求,则要与相邻线路限时电流速断保护配合。
A。
选择性B.速动性C。
灵敏性D.可靠性11。
当限时电流速断保护的灵敏度不满足要求时，可考虑（）。
A.采用过电流保护B.与下一级过电流保护相配合C。
与下一级电流速断保护相配合D。
第三章继电保护装置简介
MiCOM P141/P142&P143第三章继电保护装置简介MiCOM P141/P142&P143第三章继电器保护装置简介MiCOM P141/P142&P143 页码 1/16 目录1.继电保护系统概述3 1.1硬件概述3 1.1.1处理器板3 1.1.2输入模块3 1.1.3电源模块3 1.1.4IRIG-B 板31.2软件概述3 1.2.1实时操作系统3 1.2.2系统服务软件4 1.2.3操作平台软件5 1.2.4保护与控制软件5 1.2.5故障录波器52.硬件模块5 2.1处理器板5 2.2内部通信总线5 2.3输入模块6 2.3.1互感器板6 2.3.2多路转换开关6 2.4电源模块 (包括输出继电器)9 2.4.1电源板 (包括RS485 通讯接口) 9 2.4.2输出继电器板9 2.5IRIG-B板9 2.6机械布置103.继电保护装置软件10 3.1实时操作系统11 3.2系统服务软件11 3.3操作平台软件11 3.3.1记录日志12 3.3.2整定值数据库12 3.3.3数据库接口12 3.4保护与控制软件12继电器保护装置简介第三章页码 2/16 MiCOM P141/P142&P1433.4.1概述–保护与控制时序安排12 3.4.2信号处理12 3.4.3可编程方案逻辑13 3.4.4事件和故障记录13 3.4.5故障录波器13 3.4.6故障定位144.自检和诊断15 4.1启动自检15 4.1.1系统导入15 4.1.2初始化软件15 4.1.3平台软件的初始化和监视15 4.2连续自检16图 1: 继电保护装置模块结构和信息流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 图 2: 主输入板．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 图 3: 保护装置软件结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11第三章继电器保护装置简介MiCOM P141/P142&P143 页码 3/16 1.继电保护系统概述1.1硬件概述继电保护装置硬件是基于标准化设计的，这也是为何继电保护装置都是由标准范围内抽出的一些模块装配而成的。
第三章 微机继电保护基础
跟随器的输入阻抗很高（达 1010 ）， 输出阻抗很低（最大 ），因而A1对输入 6 u sr 来说是高阻抗；而在采样状态时，对 信号 C h 为低阻抗充电，故可快速采样。又 电容器 由于A2的缓冲和隔离作用，使电路有较好的 保持性能。
SA为场效应晶体管模拟开关，由运算放大器A3 驱动。A3的逻辑输入端 S / H 由外部电路（通常可 C h 处于 由定时器）按一定时序控制，进而控制着 采样或保持状态。符号 表示该端子有双重功 S/H 能，即 S/H S / H ＝“1”电平为采样（Sample）功能, ＝“0”电平为保持（Hold）功能。某个符号 上面带一横，表示该功能为低电平有效，这是数字 电路的习惯表示法。
A1和A2的接法实质相同，在采样状态（SA接通时），A1 的反相输入端从A2输出端经电阻器R获得负反馈，使输出跟 踪输入电压。在SA断开后的保持阶段，虽然模拟量输入仍 在变化，但A2的输出电压却不再变化，这样A1不再从A2的 输出端获得负反馈,为此在A1的输出端和反相输入端之间跨 接了两个反向并联的二极管，直接从A1的输出端经过二极 管获得负反馈，以防止A1进入饱和区，同时配合电阻器R起 到隔离第二级输出与第一级 fmax
目前大多数的微机保护原理都是反映工频量的，在这种 情况下，可以在采样前用一个低通模拟滤波器（Low Pass Fliter， LPF）将高频分量滤掉，这样就可以降低 f S 。实际 上，由于数字滤波器有许多优点，因而通常并不要求图3-1中 的模拟低通滤波器滤掉所有的高频分量，而仅用它滤掉 f S / 2 以上的分量，以消除频率混叠，防止高频分量混叠到工频附 近来。低于 f S / 2 的其他暂态频率分量，可以通过数字滤波 来滤除。
由于Z g 很小，所以共模干扰信号对变 换器二次侧的影响得到了极大的抑制。这 样中间变换器还起到屏蔽和隔离共模干扰 信号的作用，可提高交流回路的可靠性。
电力系统继电保护
第三章电力系统继电保护一、继电保护电力系统在运行中会发生故障，最常见的故障是各种类型的短路。
当短路故障发生时，将伴随出现很大的短路电流和部分地区电压降低，对电力系统可能产生以下后果：(1)破坏电力系统并联运行的稳定性，引发电力系统振荡，甚至造成系统瓦解、崩溃；(2)故障点通过很大的短路电流和燃烧电弧，损坏或烧毁故障设备；(3)在电源到短路点之间，短路电流流过非故障设备，产生发热和电动力，造成非故障设备损坏或缩短使用寿命；(4)故障点附近部分区域电压大幅度下降，用户的正常工作遭到破坏或影响产品质量。
电力系统运行中还可能出现异常运行状态，使电力系统的正常工作受到干扰，运行参数偏离正常值。
最常见的电力系统异常状态是过负荷，过负荷使电力系统元件或设备温度升高，加速绝缘老化，甚至发展成故障。
另外，电力系统异常状态还有电办系统振荡、频率降低、过电压等。
故障和异常运行如果得不到及时处理，都可能在电力系统中引起事故。
电力系统事故是指整个系统或部分的正常运行遭到破坏，造成对用户少送电或电能质量严重恶化，甚至造成人身伤亡、电气设备损坏或大面积停电等事故。
针对电力系统可能发生的故障和异常运行状态．需要装设继电保护装置。
继电保护装置是在电力系统故障或异常运行情况下动作的一种自动装置，与其他辅助设备及相应的二次回路一起构成继电保护系统。
因此，继电保护系统是保证电力系统和电气设备的安全运行，迅速检出故障或异常情况，并发出信号或向断路器发跳闸命令，将故障设备从电力系统切除或终止异常运行的一整套设备。
继电保护的任务是：1)反映电力系统元件和电气设备故障,自动、有选择性、迅速地将故障元件或设备切除，保证非故障部分继续运行，将故障影响限制在最小范围。
2)反映电力系统的异常运行状态，根据运行维护条件和设备的承受能力．自动发出信号，减负荷或延时跳闸。
二、自动装置保障电力系统安全经济运行、提高供电可靠性和保证电能质量，电力系统自动装置是必不可少的。
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III t OP 2
III t OP 3
III t OP 4
第一节 相间短路的电流电压保护
四、电流保护的接线方式
• 电流保护的接线方式，电流互感器和电流测量元件间的接线方式 • 完全星形接线（大电流接地系统）、不完全星形接线（小电流接地系统）
QF
I I
1
至逻辑元件
QF
1
I
至逻辑元件
I
A B C
Ua
I r ZI
jK U r
UB
k
Ia Ir
r
U bc U r
Uc
UC
Ub
UB
第二节内容回顾
1 方向电流保护的产生原因 2 方向电流保护的构成 3 功率方向测量元件
1）构成原理 2）接线方式 3）构成及特性 4）功率方向测量元件在各种情况下的动作
第二节 相间短路的方向电流电压保护
三、功率方向测量元件
1. 功率方向测量元件的构成原理
I k1
k2 k1
Ur
Ir
r
r 180
Ir
I r'
I k2
U
r
第二节 相间短路的方向电流电压保护
三、功率方向测量元件
1. 功率方向测量元件的构成原理
B
A
Ur
Ur
K2 I r
K1 U r
K1 U r
k 1 r
I
A
B C
第一节 相间短路的电流电压保护
ia
I
I
1
1 17 13 2 16
in
I
3
1
11
KCO 跳闸
t2
ib
I
4 18
0
14
I
5
1
12
I
ic
6 19
t3
0
15
I I
7
8
I
9
第一节 相间短路的电流电压保护
TAa
TAb
TAc
QF1
第一节 相间短路的电流电压保护
A 1QF B C 2QF
第一节 相间短路的电流电压保护
一、无时限电流速断保护
2. 无时限电流速断保护的构成
I
Ir
I
n TA
I I OP 1
第一节 相间短路的电流电压保护
二、带时限电流速断保护
作用：保证在任何情况下均能保护线路的全长
I AB
I BC
IB
I
IＩ op1
I kＢmin
I op 1
O
IＩ op 2
第三节 接地短路的方向电流电压保护
3、零序分量的获取方法：
(1) 零序电流的获取方法 架空线路：零序电流滤过器；电缆线路：零序电流互感器
QF
QF
Ir
Ir
* *
*
*
*
*
TA
Ia
Ib
Ic
TAN
A
B
C
第三节 接地短路的方向电流电压保护
主要用于35kV以下线路作为线路保护，也作为电动机和小型变压 器等元件的保护
第一节内容回顾
1 无时限电流速断保护 2 带时限电流速断保护 3 定时限过电流保护 4 电流保护的接线方式 5 三段式电流保护的原理图及延时特性 6 电流电压保护的性能分析
第二节 相间短路的方向电流电压保护
一、方向电流电压保护的产生
回系数根据具体测量元件特性决定，一般取0.85；电动机的自启 动系数一般大于1。
第一节 相间短路的电流电压保护
三、定时限过电流保护 各线路第III段延时配合保证选择性
1QF
2QF 5QF
3QF
4QF
两相邻线路电流保护第III段动作时间之间差一个时限阶段的整
III 定方式称为按阶梯原则整定 t OP 1
(2) 保护正方向两相短路：远处两相短路
U A, E A
U ab
E A
E B E C
U A
I A I B
Ic
Ua
U B
U C
I c ZI
30
I b ZI
I C
jK U ab
k
Ub
U bc
U BC
jK U ca
U C , EC
I kＣmax
第一节 相间短路的电流电压保护
二、带时限电流速断保护
带时限电流速断保护的保护范围大于本线路的长度 带时限电流速断保护必须有延时元件才能保证选择 性 带时限电流速断保护可兼做本线路无时限电流速断 保护的近后备 带时限电流速断保护的构成与无时限电流速断保护 相同，只需增加延时元件
三、功率方向测量元件
3. 功率方向测量元件的构成与特性
角度特性和伏安特性
U opr
U opr
U opr min
Uopr min
120o
30o
0
60o
I opr min
Ir
第二节 相间短路的方向电流电压保护
三、功率方向测量元件
3. 功率方向测量元件的构成与特性
幅值比较式功率方向测量元件
UA
第三节 接地短路的方向电流电压保护
2、变压器中性点接地方式的安排：
尽量保持变电所零序阻抗基本不变，以保持系统中零序电流的分布不 变，并使零序保护具有足够的灵敏度和变压器不致于产生过电压危险 – 电厂或者变电站内有一台变压器时，该变压器直接接地运行 – 电厂或者变电站内有多台变压器时，部分变压器接地运行 – 双母线运行的变电所有三台及以上变压器时，两台接地运行且分 别接于不同的母线上 – 低压侧无电源的变压器中性点不接地运行，以提高保护灵敏度和 简化保护接线 – 其他情况特殊处理
第一节 相间短路的电流电压保护
三、定时限过电流保护 本线路近后备，相邻线路（元件）远后备
• 正常运行流过保护的负荷电流最大且伴有电动机自启动时，该电 流保护不动作 • 外部故障切除后，流过保护的负荷电流最大且伴有电动机自启动 时，该电流保护能够可靠返回
III K rel K ss I I L max K re 其中，III段可靠系数大于1，取1.15～1.25；电流测量元件的返 III op1
无时限电流速断保护 带时限电流速断保护 定时限过电流保护 相间短路的I段，II段和III段， 三段式电流保护。I、II段为主 保护；III段为本线路主保护和 相邻线路的远后备保护
第一节 相间短路的电流电压保护
一、无时限电流速断保护
1. 无时限电流速断保护的动作原理与整定计算
作用：保证在任何情况下只切除本线路的故障
Ir
Ir
B
k 2 r
K2 I r
A
第二节 相间短路的方向电流电压保护
三、功率方向测量元件
2. 功率方向测量元件的接线方式
90度接线方式：系统在三相对称且功率因数为1的情况下，接入功 率方向测量元件的电流超前所加电压90度的接线方式
Ua
Ia Ir
U bc U r
1 2 3
Ia Ib Ic
Ubc Uca Uab
Uc
Ub
第二节 相间短路的方向电流电压保护
三、功率方向测量元件
3. 功率方向测量元件的构成与特性
相位比较式功率方向测量元件 Ua
Ia Ir
Ke j U r
K2 I r
k
U bc U r
Uc
Ub
第二节 相间短路的方向电流电压保护
k2
k1
I K 1M
I K 1N
I K 2M
I K 2N
• •
无时限电流速断保护保护范围很小，甚至没有保护范围 定时限过电流保护时间配合存在矛盾
第二节 相间短路的方向电流电压保护
二、方向电流保护的构成
1
5 10
I
2
6 8
t2
0
I
3 7
1
11
13
I
4
t3
0
9
12
第二节 相间短路的方向电流电压保护
三、功率方向测量元件
4. 功率方向测量元件在各种情况下的动作
(1) 保护正方向三相短路
UA
Ua
I r ZI
jK U r
UB
k
Ia Ir
r
U bc U r
Uc
UC
Ub
UB
第二节 相间短路的方向电流电压保护
三、功率方向测量元件
4. 功率方向测量元件在各种情况下的动作
第二节 相间短路的方向电流电压保护
四、三段式方向电流保护的特点
k
6QF
1QF
• •
5QF
3QF
4QF 2QF
K点短路时，流过断路器5QF的短路电流很小，使断路器5QF第II段、III段 的灵敏度可能很低，无法满足要求 由于K点在断路器6QF的I段保护范围内，当断路器6QF以0s跳闸以后，流过 1QF、4QF和5QF的电流增大，断路器5QF会在6QF跳闸后动作，灵敏度满足要 求