电力系统继电保护原理及应用
继电保护在电力系统中的作用及其基本原理和要求
继电保护在电力系统中的作用及其基本原理和要求一、继电保护在电力系统中的作用电力系统在生产过程中，有可能发生各类故障和各种不正常情况。
其中故障一般可分为两类：横向不对称故障和纵向不对称故障。
横向不对称故障包括两相短路、单相接地短路、两相接地短路三种，纵向对称故障包括单相断相和两相断相，又称非全相运行。
电网在发生故障后会造成很严重的后果：1、电力系统电压大幅度下降，广大用户负荷的正常工作遭到破坏。
2、故障处有很大的短路电流，产生的电弧会烧坏电气设备。
3、破坏发电机的并列运行的稳定性，引起电力系统震荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解。
4、电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，使设备的寿命减少，甚至遭到破坏。
不正常情况有过负荷、过电压、电力系统振荡等.电气设备的过负荷会发生发热现象，会使绝缘材料加速老化，影响寿命，容易引起短路故障。
继电保护被称为是电力系统的卫士，它的基本任务有：1、当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统其余部分迅速恢复正常运行，防止故障进一步扩大。
2、当发生不正常工作情况时，能自动、及时地选择信号上传给运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。
可见继电保护是任何电力系统必不可少的组成部分，对保证系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作用。
二、继电保护的基本原理和基本要求电力系统从正常情况运行到故障或不正常运行时，它的电气量（电流、电压的大小和它们之间的相位角等）会发生非常显著的变化，继电保护就是利用电气的突变来鉴别系统有无发生故障或不正常运行状态，根据电气量的变化测量值与系统正常时的电气参数的对比来检测故障类型和故障范围，以便有选择的切除故障。
测量元件将保护对象（输电线路、主变、母线等电气设备）的电气量通过测量元件（电流互感器和电压互感器）转换为继电保护的输入信息，通过与整定值（继电保护装置预先设置好的参数）进行比较，鉴别被保护设备有无故障或是否在正常状态运行，并输出相应的保护信息。
继电保护工作原理
继电保护工作原理
继电保护工作原理是指通过继电器将电力系统各部件的状态信息传递给保护设备，实现对电力系统的保护。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 电流保护：电流保护主要是通过测量电路中的电流来判断是否存在过载、短路等故障。
当电流超过设定值时，继电器会被动作，将信号发送给保护设备，从而切断故障电路。
2. 过电压保护：过电压保护是通过对系统中电压进行监测和测量，当电压超过设定值时，继电器会动作，将信号传递给保护设备，以避免电气设备受到损坏。
3. 低电压保护：低电压保护基本原理与过电压保护相似，但是保护对象是电压过低的情况。
当电压低于设定值时，继电器会触发保护动作，以避免设备在电压过低情况下无法正常工作。
4. 频率保护：频率保护用于监测电力系统的频率，当频率偏离正常范围时，继电器会动作，将信号传递给保护设备，以防止电力系统发生频率过高或过低的故障。
5. 距离保护：距离保护是用于判定系统中发生故障的位置，以便精确地切除故障区域。
它通过测量故障点电流和电压的相位差来判断故障的距离，从而实现保护动作。
6. 差动保护：差动保护是一种用于保护输电线路和变压器的重要方式。
它基于物理定律，通过比较输入和输出电流的差值，
来判定是否存在异常情况，如短路、接地等故障。
综上所述，继电保护工作原理是通过测量和比较电力系统中各种参数（电流、电压、频率等）的数值，判断系统是否存在故障，并通过继电器将信号传递给保护设备，实现对电力系统的自动保护。
继电保护的工作原理及应用
继电保护的工作原理及应用一、引言继电保护是电力系统中一项重要的技术手段，其主要作用是监测和保护电力设备，以确保电力系统的安全运行。
本文将介绍继电保护的工作原理及其在电力系统中的应用。
二、继电保护的工作原理继电保护的工作原理主要基于电力设备的电流、电压、频率等参数的监测和判断。
当这些参数超过设定的阈值或发生异常变化时，继电保护将发出信号，触发相应的保护动作。
下面列举了继电保护的几种常见工作原理：•过流保护：监测电流，当电流超过设定值时，保护动作触发，切断电源，以保护电力设备。
•差动保护：通过对电流进行比较，检测电流差异，当差异超过预设阈值时，触发保护动作。
•零序保护：监测电力系统的零序电流，一般用于检测接地故障。
•距离保护：测量故障点与保护装置之间的距离，判断故障类型，并触发相应的保护动作。
•欠频保护：监测电力系统频率，当频率低于设定值时，触发保护动作。
三、继电保护的应用继电保护广泛应用于电力系统的各个环节，下面列举了几个常见的应用场景：1.变电站继电保护：变电站是电力系统中的重要环节，继电保护系统在变电站中起着至关重要的作用。
它能够检测变电站中的各个电力设备，如变压器、断路器等是否正常运行，一旦检测到异常情况，能够及时发出警报并切断电源，防止事故的发生。
2.输电线路继电保护：继电保护系统在输电线路中也起到非常重要的作用。
它能够监测电流和电压的变化，检测并定位线路故障，如短路、断线等。
及时触发保护动作，使故障区间与其余正常区间隔离，确保电力系统的稳定和安全运行。
3.发电机继电保护：发电机是电力系统的核心组件之一，对于发电机的保护尤为重要。
继电保护系统能够监测发电机的电流、电压、频率、温度等参数，一旦检测到故障，能够及时切断电源，防止进一步损坏发电机。
4.用电继电保护：继电保护系统在用电过程中也有重要应用。
它能够监测用户侧的电流和电压，当电流超过额定值时，能够切断电源，防止过载引起的事故。
同时，继电保护系统还能够检测电力系统的电能质量，如电压波动、谐波等，保证用户用电的稳定和可靠。
电力系统继电保护
、继电保护装置的作用：能反应电力系统中各电气设备发生故障或不正常工作状态，并作用于断路器跳闸或发出信号。
2、继电保护装置的基本要求：选择性、快速性、灵敏性、可靠性。
选择性：系统发生故障时，要求保护装置只将故障设备切除，保证无故障设备继续运行，从而尽量缩小停电围，保护装置这样动作就叫做有选择性。
快速性：目前，断路器的最小动作时间约为0.05～0.06秒。
110KV 的网络短路故障切除时间约为0.1～0.7秒；配电网络故障切除的最小时间还可更长一些，其主要取决于不允许长时间电压降低的用户，一般约为0.5～1.0秒。
对于远处的故障允许以较长的时间切除。
灵敏性：保护装置对它在保护围发生故障和不正常工作状态的反应能力称为保护装置的灵敏度。
可靠性：保护装置的可靠性是指在其保护围发生故障时，不因其本身的缺陷而拒绝动作，在任何不属于它动作的情况下，又不应误动作。
保护装置的选择性、快速性、灵敏性、可靠性这四大基本要相互联系而有时又相互矛盾的。
在具体考虑保护的四大基本要求时，必须从全局着眼。
一般说来，选择性是首要满足的，非选择性动作是绝对不允许的。
但是，为了保证选择性，有时可能使故障切除的时间延长从而要影响到整个系统，这时就必须保证快速性而暂时牺牲部分选择性，因为此时快速性是照顾全局的措施。
3、继电保护的基本原理继电保护装置的三大组成部分：一是测量部分、二是逻辑部分、三是执行部分。
继电保护的原理结构图如下：第一章电网相间短路的电流电压保护一、定时限过流保护的工作原理及时限特性1、继电保护装置阶梯形时限特性：各保护装置的时限大小是从用户到电源逐级增长的，越靠近电源的保护，其动作时限越长，用t1、t2、t3分别表示保护1、2、3的动作时限则有t1>t2>t3，它好比一个阶梯，故称为阶梯形时限特性。
定时限过流保护的阶梯形时限特性如下图：二、电流电压保护的常用继电器1、继电器的动作电流：使继电器刚好能够动作的最小电流叫继电器的动作电流Id.j。
分析电力系统继电保护原理
继电保护系统作用
1）断开电力故障元件，最大限度地减少 对电力元件本身的损坏。
2）反应电力元件不正常工作状态，便于 监视与调整。
3）支持电力系统安全运行。特别是保护 快速动作对提高电网暂态稳定的特殊作 用，其他稳定措施是不能与其相比拟。
继电保护装置的功能可用一个等效的自动 化开关来描述，其逻辑框图如图所示。
方向电流保护
方向元件的规定
l 为了提高保护动作的可靠性，单侧电源线路的相电流保护 不应经方向元件控制。
1. 双侧电源线路的相电流和零序电流保护，如经核算在可能 出现的不利运行方式和不利故障类型下，均能与背侧线路 保护配合，也可不经方向元件控制；在复杂电网中，为简 化整定配合，相电流和零序电流保护宜经方向元件控制。 为不影响相电流和零序电流保护的动作性能，方向元件要 有足够的灵敏系数，且不能有动作电压死区。
限时电流速断保护 原则与单侧电源网络中第Ⅱ段的整定原则相同，与相邻线
路Ⅰ段保护配合。但需考虑分支电路的影响。 引入分支系数：
仅有助增时： 仅有外汲时： 无分支时：kfz=1
方向电流保护
对方向电流保护的评价
l 在多电源网络及单电源环网中能保证选择性； l 快速性和灵敏性同前述单侧电源网络的电流保护； l 接线较复杂，可靠性稍差，且增加投资； 1. 出口短路时，方向元件有死区，使保护有死区。
通用整定规则
终端线原则
电流保护I段 ①按躲本线路末端变压器其它侧故障整定。 电流保护Ⅱ段（可省略） ①按本线路末端故障有规定灵敏度整定。 ②按躲本线路末端变压器其它侧故障整定。 ③按与本线路变压器时限速断保护配合整定。 电流保护Ⅲ段 ①按本线路末端故障有规定灵敏度整定。 ②按本线路变压器其它侧故障有灵敏度整定。 ③按躲最大负荷电流整定。
电力系统继电保护的原理
电力系统继电保护的原理
电力系统继电保护的原理是基于监测电力系统中的电流、电压等参数，一旦这些参数超过了设定的阈值，继电保护设备就会发出信号，触发断路器等设备进行动作，以保护电力系统的安全稳定运行。
继电保护设备通常由电流互感器和电压互感器等传感器、测量单元、比较单元、逻辑单元以及执行单元等组成。
其中，电流互感器和电压互感器负责将电力系统中的电流和电压信号转化为测量信号，传送给测量单元进行处理。
测量单元将测量信号转化为数字信号，并与事先设定的保护阈值进行比较。
比较单元负责对比测量信号和阈值的大小关系，当测量信号超过设定阈值时，比较单元会发出触发信号。
逻辑单元接收触发信号，并根据预设的保护逻辑进行判断，决定是否需要进行保护动作。
最后，执行单元接收逻辑单元的指令，通过操纵断路器等设备进行相应的动作。
继电保护设备的阈值设置是根据电力系统的运行要求和设备的额定参数进行调整的。
不同的电力设备，如发电机、变压器、线路等，具有不同的保护要求，因此需要针对性地设置保护阈值。
阈值的设置需要综合考虑设备的稳定工作范围、起动过电流、过负荷电流等因素，并根据实际情况进行适当调整。
继电保护系统的关键在于快速、准确地检测电力系统中的异常情况，并及时采取相应的保护措施。
通过使用互感器转化电路参数为可测量的信号，再经过测量、比较和逻辑判断等步骤，
能够快速、有效地实现对电力系统的保护。
这种原理能够大大提高电力系统的可靠性和安全性，确保电力系统的正常运行。
电力系统继电保护的基本原理
电力系统继电保护的基本原理电力系统继电保护的基本原理电力系统是现代社会发展的重要基础设施，保障电力系统安全稳定运行对于社会的发展和人民的生产生活具有极为重要的作用。
而继电保护作为电力系统中必不可少和关键的组成部分，其主要任务就是在电力系统中发生异常电气现象时迅速地停止有故障部分的运行，以保护电力系统其他部分的正常运行。
因此，关于电力系统继电保护的基本原理具有非常重要的意义。
一、继电保护的基本定义继电保护是指在电气设备的正常运行时，对于突发性或严重的设备事故或者电气故障的发生做出响应，限制故障范围，保护其他设备或系统不受到影响的一种保护措施。
二、继电保护的作用继电保护的作用是对电气设备和电力系统进行保护。
在故障发生时，需要快速地对故障进行检测和诊断，尽可能地将故障限制在短暂的时间内，同时尽快地将故障设备从系统中隔离出来，有效地保护了电力系统的正常运行。
三、继电保护的基本原理1、电气量测量原理：此原理是继电保护的最基本也是最重要的原理。
电气量是一种可以用数值大小表示的物理量，例如电压、电流、功率等。
通常，继电保护装置都会测量电气量，以判断电气设备的运行状态是否正常。
在继电保护装置中，各种电气量都会被放大，同时进行处理和判断，判断是否与规定的条件相符合，如果不符合，则会进行保护动作，将故障设备隔离出来。
2、比率测量原理：通常，电力系统中各种电器设备的电气参数都是不同的，因此继电保护装置在检测时需要根据设备参数调整装置的检测条件。
通过将各种电气参数的特点进行比较来实现此原理的应用。
3、"一"字原理：此原理指的是，在重要的电气设备上，需要同时接入多个继电保护装置，并且每个装置必须满足一定的条件。
在电力系统中，依次进行一系列的保护动作，从而将故障限制到最大可能的范围之内。
四、继电保护的类型1、过流保护：该保护类型是电气系统中最常见的一种继电保护，主要用于保护设备和线路。
当过流保护装置检测到线路或设备的电流超过规定的值或持续时间时，电路将被隔离。
继电保护的四个基本原理
继电保护的四个基本原理继电保护是电力系统中非常重要的一项安全保护措施，它能够在电力系统发生故障时快速、准确地检测和切除故障部分，从而保护电力设备和电力系统的安全运行。
继电保护的实现依赖于一些基本原理，本文将介绍继电保护的四个基本原理。
一、电流保护原理电流保护是继电保护中最常见的一种保护方式。
它基于电流的大小和方向来判断电力系统中是否存在故障。
当电流超过设定值时，继电器就会触发动作，进而切除故障部分。
电流保护的实现主要依赖于电流互感器和继电器。
电流互感器将高电压线路中的电流转换成与之成比例的低电流，并通过继电器进行监测和切除故障。
二、电压保护原理电压保护是继电保护中另一种常见的保护方式。
它主要用于检测电力系统中的电压异常情况，如过高或过低的电压。
电压保护的实现需要使用电压互感器和继电器。
电压互感器将高电压线路中的电压转换成与之成比例的低电压，并通过继电器进行监测和切除故障。
三、差动保护原理差动保护是一种以比较电流差值来判断电力系统中是否存在故障的保护方式。
它主要应用于变压器、发电机等设备的保护。
差动保护的实现主要依赖于电流互感器和继电器。
电流互感器将设备输入和输出侧的电流转换成与之成比例的低电流，继电器通过比较两侧电流的差值来判断是否存在故障，并触发动作切除故障。
四、过电流保护原理过电流保护是一种以电流超过额定值来判断电力系统中是否存在故障的保护方式。
它主要用于保护电力系统中的配电线路和设备。
过电流保护的实现主要依赖于电流互感器和继电器。
电流互感器将高电压线路中的电流转换成与之成比例的低电流，并通过继电器进行监测和切除故障。
继电保护的四个基本原理分别是电流保护、电压保护、差动保护和过电流保护。
这些原理在电力系统中起到了至关重要的作用，保护了电力设备和电力系统的安全运行。
通过合理配置和使用继电保护装置，能够及时检测和切除故障，有效避免了电力系统事故的发生，保障了电力系统的可靠供电。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
I M I N 2 I M（2 I N ）
I M I N 较小
可靠不动 可靠动作
三、纵联保护
3 电流差动保护
用两侧电流矢量和的模作动作量，用两侧电流幅
值和作制动量
I M I N K ( I M I N ) I QD
区外故障： I M I N 0 区内故障： I M I N I F
三、纵联保护
3 纵联保护分类
纵联保护有多种分类方法，可以按照通道类型或动作原 理进行分类。
通道类型
动作原理
比较方向 导引线 比较相位 电力线载波 电流差动 微波 光纤 可将通道类型与动作原理结合。如：光纤电流差动（简称：
光纤差动），高频距离。
通道(信号交换手段)
三、纵联保护
三、纵联保护
4 纵联方向保护
闭锁式纵联方向保护
专用收发信机。两 端发信为一个频率， 既可以收到对端的 高频信号，也可以 收到本端的高频信 号。
三、纵联保护
4 纵联方向保护 闭锁式纵联方向保护
动作条件:
启动元件动作，进入故障计算程序，纵联保护开放； 反方向元件不动作； 正方向元件动作； 曾经连续收到过高频信号； 收信机收不到信号。
在故障线路上如果通道异常使收信机收不到对端的高频信号， 但两端的高频保护仍能满足上述条件正确切除故障。但在非故 障线路上由于通道异常使远距离故障点的A端保护收不到近故 障点的B端发出的高频闭锁信号时将可能造成A端保护的误动， 所以闭锁式高频保护的误动概率高于拒动概率。
三、纵联保护
4 纵联方向保护
3 纵联保护分类
分相电流差动保护 纵联方向保护 纵联距离保护 允许式 闭锁式
三、纵联保护
3 电流差动保护
'M I
M
L I
被保护设备
'N I
N
M I
负荷电流(或外部短路) ——电流差＝0
N I 'M I 'N 0 I
——>若有电流差，就动作。
按继电保护规定的正方向
I 0 I I j M N 0
I M I N 2I M (2I N ) 可靠不动
IM I N IF
可靠动作
三、纵联保护
3 电流差动保护 分相电流差动保护的特点
保护原理简单、可靠
不受系统振荡的影响。
不受系统非全相的影响。 选相能力强。
三、纵联保护
4 纵联方向保护
两侧功率方向的故障特征
一般载波机提供保护装 置2个快速命令（A、B）、 2个慢速命令（C、D）， 主保护利用A或B命令， 远跳利用C命令，稳定装 置利用D命令 。
三、纵联保护
6 纵联保护通道
光纤通道
光纤保护包括光纤电流差动保护、光纤距离保护、光纤方向保护、 光纤命令传输等装置，它们对传输通道的要求是不同的。
光纤距离保护、光纤方向保护和光纤命令传输装置由于传输的是 逻辑命令信号，对传输通道的对称性没有要求。
专用载波通道 复用载波通道
专用光纤通道 复用光纤通道
三、纵联保护
6 纵联保护通道 专用载波通道
专用载波通道用相-地耦合通道，一般在闭锁式纵联保护 中，收发信机用继电保护专用收发信机。正常情况下，载 波通道中无信号，只有系统发生故障时，才会有闭锁信号 （闭锁式）。载波通道由输电线路和高频加工设备组成。
M
L I
（为正）
N
PN （为负）
正常运行
PM
M
N
PN
K
外部短路
PM
M
内部短路
PM
K
N
PN
三、纵联保护
4 纵联方向保护
由线路两侧方向元件分别对故障方向作出判断，并 将判断结果通过通道传送给对侧，两侧保护根据方向 元件和通道信号进行综合判断，决定区内、区外故障。
根据通道信号在综合判断中的作用，纵联方向保护 可分为允许式和闭锁式。
三、纵联保护
4 纵联方向保护 纵联方向保护中的方向元件
压补偿式方向元件 工频变化量方向元件 行波方向元件
三、纵联保护
5 纵联距离保护
两侧测量阻抗（距离元件）的故障特征
M
N
M侧阻抗区域
正常和区外 故障
K
M I
M
N侧阻抗区域 I
N
一侧阻抗可能动作，另一侧阻抗不动作。
三、纵联保护
3 电流差动保护
用两侧电流矢量和的模作动作量，用两侧电流矢 量差的模作制动量
I M I N －Ｋ I M I N I QD
其中，K为制动系统（<1），IQD为最小启动电流
区外故障： I M I N 0 区内故障：
I M I N I F 很大
M侧阻抗区域
区内故障
K
N侧阻抗区域 I
N
M I
两侧阻抗均动作。
N
三、纵联保护
5 纵联距离保护
方向元件由距离元件构成
闭锁式纵联距离保护
允许式纵联距离保护
•
欠范围允许式：距离I段起信
•
超范围允许式：距离II、III段起信
三、纵联保护
6 纵联保护通道
载波通道 光纤通道 微波通道 导引线通道
光纤电流差动保护传输的是电流的瞬时值以及电流相量的实部和 虚部，在求动作电流和制动电流时应该是同一时刻的两端电流的相 量和和相量差，因此要求两端同步采样。这就要求收发路由必须一 致。因此，光纤电流差动保护的传输通道大多为固定路由通道，不 具有自愈功能，也就是不进行自动的通道切换。
三、纵联保护
高频加工设 备：阻波器、 耦合电容器、 结合滤波器 和高频电缆
三、纵联保护
6 纵联保护通道
复用载波通道
复用载波通道采用相-相耦合通道，一般在允许式保护中， 收发信机用载波机。在允许信号中，正常运行下收发信机发 功率较小的监频频率信号以监视通道的完好性，当系统故障 时需要发保护信号时收发信机停发监频频率信号而改发增大 了发信功率的跳频频率信号。
允许式纵联方向保护
采用复用载波机。 线路两端发信频 率不一样，每一 端只能收到对端 的信号不能收到 本端信号。
三、纵联保护
4 纵联方向保护 允许式纵联方向保护
动作条件 启动元件动作 正方向元件动作 反方向元件不动作 收到对侧的允许信号
在故障线路上如果通道异常使收信机收不到对端的高频信号将 造成高频保护的拒动，所以允许式纵联保护的拒动概率高于误 动概率。