继电保护基本原理及应用讲解
电力系统继电保护原理基础知识讲解
电流保护的接线及特点
. . 电流保护的接线方式：指保护中电流继电器与电流互
感器二次线圈之间的联系方式。 . 三相星形接线方式的保护对各种故障都能动作。两相
星形接线的保护能反应各种相间短路，但B相发生单 相短路时，保护装置不会动作。
电流保护的接线及特点
. (1)三相星形接线需要三个电流互感器、三个电流继 电器和四根二次电缆，相对复杂和不经济。广泛应用于 发电机、变压器等大型贵重设备的保护中，以为它能提 高保护的可靠性和灵敏性。也可用在中性点直接接地电 网中，作为相间短路的保护，同时也可保护单相接地。 . (2)两相星形接线方式较为经济简单，能反应各种类 型的相间短路。主要应用在35千伏及以下电压等级的中 性点直接接地电网和非直接接地电网中，广泛地采用它 作为相间短路的保护。
. 对于相间短路，故障环路为相—相故障环路，取测量 电压为保护安装处两故障相的电压差，测量电流为两 故障相的电流差，称为相间距离保护接线方式。
28
距离保护的组成
•
• 1. 启动部分：当被保护线路发生故障时，瞬间启动保 护装置，以判断线路是否发生了故障。
• 2. 测量部分：测量元件用来测量保护安装处至故障点 之间的距离，并判别短路故障的方向。
保护能保护线路全长，但却不能作为下一相邻线路的 后备保护，因此，必须采用定时限过电流保护作为本 条线路和下一段相邻线路的后备保护。 由电流速断保护，限时电流速断保护及定时限过电流 保护相配合构成的一整套保护。
12
无时 限电 流速 断
保
限时 护 电流 方 速断
式
过电 流保 护
I ' =K I dz K d.Bmax
不同的电力系统结构不同，电力元件在系统中位置不 同，误动和拒动危害程度不同，因而不同情况下，侧重点 有所不同。
继电保护基本原理及应用
低周减载的原理
电源
负荷
功率失衡的危害!
压板对应
定值清单 压板配置
电容器保护
1、电容器常见故障及异常状态 相间短路故障 系统过电压 电容器内部熔丝熔断或品质因数改变 集合电容油箱内部各种故障
2、10kV电容器保护配置
过电流保护（作用：电容器至断路器之间发生短路故障时动作，
130
182
低后备
901
930
902
10kV I段
10kV出线 保护
10kV II段
备自投
1、备自投的常见种类：
进线备自投 内桥备自投 分段备自投 分段负荷均分备自投 特殊备自投
2、备自投的配置
内桥备自投 跳进线合内 桥
进线备自投
跳进线合另一进 线
181
130
182
901
930
902
10kV I段
变压器保护
1、变压器故障及不正常状态 (1)绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地或经 小电阻接地侧的接地短路； (2)绕组的匝间短路； (3)外部相间短路引起的过电流； (4)中性点直接接地或经小电阻接地电力网中，外部接地 短路引起的过电流及中性点过电压； (5)过负荷； (6)过励磁； (7)中性点非直接接地侧的单相接地故障； (8) 油面降低或油位过高； (9)变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障。
主变保护配置
1、主保护 差动保护：比率差动、差动速断 (躲励磁涌流方法：二次谐波制动、间断角闭锁、波 形对称识别技术) 非电量保护：本体轻重瓦斯、有载重瓦斯、压力 释放、冷控失电、油温高、油位高低等 2、后备保护 高后备： 中后备 低后备
继电保护装置讲解
继电保护装置讲解继电保护装置是一种用于保护电力系统设备的重要装置。
它的作用是在电力系统发生故障时，迅速断开故障电路，以保护电力设备的安全运行。
本文将从继电保护装置的基本原理、分类以及应用场景等方面进行讲解。
一、继电保护装置的基本原理继电保护装置基于电力系统中的电流、电压等物理量的变化来判断系统是否发生故障。
当电力系统中发生故障时，电流和电压等物理量会发生异常变化，继电保护装置会通过对这些异常变化进行监测和分析，判断故障的类型和位置，并通过控制开关来实现对故障电路的断开。
二、继电保护装置的分类根据不同的保护对象和保护功能，继电保护装置可以分为过电流保护、差动保护、距离保护、过压保护等多种类型。
其中，过电流保护是最常见的一种保护方式，它通过检测电流的大小来判断电力系统中是否存在过电流故障。
差动保护则是通过对电流差值进行监测，判断系统中是否存在线路接地或相间短路等故障。
距离保护则是根据电力系统中电流和电压之间的相对关系，来判断故障的位置。
过压保护则是用于检测电力系统中是否存在过电压故障。
三、继电保护装置的应用场景继电保护装置广泛应用于电力系统的发电、输配电等环节，以保护电力设备的安全运行。
在发电环节，继电保护装置可用于保护发电机、变压器等设备的安全运行。
在输电和配电环节，继电保护装置可用于保护线路、变电站等设备的安全运行。
此外，继电保护装置还可以应用于工业生产、铁路、矿山等领域，以确保电力设备的正常工作。
继电保护装置是一种重要的电力设备保护装置，它通过监测和分析电力系统中的物理量变化，判断系统是否发生故障，并通过控制开关来实现对故障电路的断开。
根据不同的保护对象和保护功能，继电保护装置可分为多种类型，并广泛应用于电力系统的各个环节。
它的作用在于保护电力设备的安全运行，确保电力系统的稳定运行。
继电保护原理及应用课件
第三十三页，共74页。
4、母联
充电(chōng diàn)保护 过流
第三十四页，共74页。
5、电容器
低压(dīyā) 过压 速断 过流
第三十五页，共74页。
a）继电器外观检查； b）二次回路绝缘检查； c）保护所用逆变电源及逆变回路工作正
确性及可靠性的校验； d）整定值检验(jiǎnyàn)； e）模数变换系统检验(jiǎnyàn)； f）各逻辑回路以及有配合关系的回路之
间的工作性能校验；
第二十一页，共74页。
g）各开关量输入回路工作性能的检验； h）各输出回路工作性能的校验； i）保护装置的整组试验及整组动作时间的测定； j）纵联保护通道检验； k）操作箱检验； l）检验至后台监控系统(xìtǒng)遥控、遥信、
第五页，共74页。
（4）继电保护装置组成：测量（模拟量、数字 量的比较：><=/0,1）、逻辑（逻辑门：或、与、 非、延时）、执行（动作于跳闸或发信）部分。
（5）发展 最早的继电保护装置是熔断器。以后出现了作
用(zuòyòng)于断路器的电磁型继电保护装置、 电子型静态继电器以至应用计算机的数字式继电 保护。随着电子技术、计算机技术、通信技术的 飞速发展，人工智能技术如人工神经网络、遗传 算法、进化规模、模糊逻辑等相继在继电保护领 域的研究应用。
第二十四页，共74页。
5、变比试验及二次回路(huílù)检验（二次 相别）
准确级
电流误差（±%） 在下列额定电流（%）时
5
20
100
120
0.1
0.4
继电保护基本原理讲解
继电保护基本原理及电力知识问答第一篇 继电保护基本原理第一章 概述一．什么是电力系统？有两种说法：1．由生产和输送电能的设备所组成的系统叫电力系统，例如发电机、变压器、母线、输电线路、配电线路等，或者简单说由发、变、输、配、用所组成的系统叫电力系统。
2．有的情况下把一次设备和二次设备统一叫做电力系统。
一次设备：直接生产电能和输送电能的设备，例如发电机、变压器、母线、输电线路、断路器、电抗器、电流互感器、电压互感器等。
二次设备：对一次设备的运行进行监视、测量、控制、信息处理及保护的设备，例如仪表、继电器、自动装置、控制设备、通信及控制电缆等。
二．电力系统最关注的问题是什么？由于电力系统故障的后果是十分严重的，它可能直接造成设备损坏，人身伤亡和破坏电力系统安全稳定运行，从而直接或间接地给国民经济带来难以估计的巨大损失，因此电力系统最为关注的是：安全可靠、稳定运行。
三．电力系统的三种工况正常运行状态；故障状态；不正常运行状态。
而继电保护主要是在故障状态和不正常运行状态起作用。
四．继电保护装置就是指能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。
它的基本任务简单说是：故障时跳闸，不正常运行时发信号。
五．继电保护的基本原理和保护装置的组成为完成继电保护所担负的任务，显然应该要求它正确地区分系统正常运行与发生故障或不正常运行状态之间的差别，以实现保护。
如图1-1（a ）、（b ）所示的单侧电源网络接线图，（这是一种最简单的系统），图1-1(a)为正常运行情况，每条线路上都流过由它供电的负荷电流İf （一般比较小）， 各变电所母线上的电压，一般都在额定电压（二次线电压100V ）附近变化，由电压和电流之比所代表的“测量阻抗”Z f 称之为负荷阻抗，其值一般很大。
图1-1(b )表示当系统发生故障时的情况，例如在线路B-C 上发生了三相短路，则短路点的电压U d 降低到零，从电源到短路点之间将流过很大的短路电流İd , 各变电所母线上的电压也将在不同程度上有很大的降低（称之为残压）。
电力系统继电保护原理及应用
线路主保护：纵联电流差动保护、纵联距离保护、纵联方向保护 变压器主保护：电流差动保护、瓦斯保护
母线保护：电流差动保护
一、基本概念 8 继电保护分类
后备保护
后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障 的保护。 后备保护分为远后备和近后备两种方式。
远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或 线路的保护实现后备。
近后备保护：当主保护拒动时，由该电力设备或线路的另一 套保护实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护 来实现的后备保护。
一、基本概念 8 继电保护分类
辅助保护
辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备 保护退出运行而增设的简单保护。如零序电流保护。
B9 B8 L7 L6 B7
二、距离保护
1 基本原理
短路时
m U Zm Z K z1 l K r1 jx1 l K m I
其中，z1的角度一般在700 ～850，视线路而定。
在R-X复平面，可以看出测量阻抗与动作范围的关系。
M 1 K3
Z m z1 l K 1 Z m z1 l K 2
一、基本概念
9 对继电保护的基本要求
速动性和可靠性主要通过加强主保护配置、选择 技术成熟原理先进硬件可靠的保护装置来保证； 灵敏性和选择性主要通过选择合理的运行方式、 正确的配合关系以及准确的计算公式来保证。
一、基本概念
10 常用的称谓
讨论保护1——>就以保护1为基准
本线路
1 8 A 3
2
5 C
6
4
B
7
一、基本概念
10 常用的称谓
讨论保护1——>就以保护1为基准
变电站电力系统继电保护原理相关知识讲解
E
E
Id Z Zs Zd
Zd ()↑ → Id↓
曲线max：系统最大运行方式下 发生三相短路情况。
曲线min：系统最小运行方式下 发生两相短路情况。
（线路上某点两相短路电流 为该点三相短路电流的 3 倍）
2
(2) 动作电流整定
原则：按躲开下条线路出口（始端）短路时流过本保护的
最大短路电流整定（以保证选择性）：
I3LJ | (IA IC ) / nTA | I B / nTA
∴ I3LJ反映了IB Klm↑
3、两种接线方式的应用 (1)三相星形：接线复杂，不经济，但可提高保护动作的
可靠性与灵敏性，广泛用于发电机、变压器等大型贵 重元件以及110kV以上高压线路的保护中。 (2)两相星形：接线简单、经济，广泛用于各种电网中反 映相间短路的110kV以下中、低压线路的电流保护中。 （电网中所有采用两相星形接线的保护都应装在相同 的两相上，一般为A、C相）
七、三段式电流 保护接线图 1、原理图
(3) 电流III段：由动作时限的配合来保证动作的选择性， 动作电流按躲开负荷电流整定，其值较小，灵敏度较高， 然而动作时限较长，且越靠近电源短路，动作时限反而越 长，一般作为后备保护，但是在电网终端可作为主保护。
六、电流保护的接线方式
LJ —(接线)— TA
1、两种常用的接线方式
(1) 三相星形
d3点短路：6动作：有选择性； 5动作：无选择性 如果6拒动，5再动作：有选择性(5作为6的远后备保护)
d1点短路：1、2动作：有选择性； 3、4动作：无选择性 后备保护（本元件主保护拒动时）：
(1)由前一级保护作为后备叫远后备. (2)由本元件的另一套保护作为后备叫近后备.
继电保护原理基础
继电保护原理基础
继电保护是电力系统中常用的一种保护手段，它通过检测电力系统的异常状态，及时地切断故障电路，以保护设备和人员的安全。
其工作原理基于电路中的电流、电压、功率等物理量变化，利用继电器的动作来实现保护动作。
继电保护的基本原理是传感器将电力系统中的电流、电压等物理量转化为相应的信号，然后经过信号输出、信号处理等步骤，最终控制继电器动作。
一般来说，继电保护的工作流程包括以下几个步骤：
1. 传感器检测：传感器将电力系统中的电流、电压等物理量转化为电信号。
比如，电流互感器可以将高电压系统中的电流转化为低电压电流信号。
2. 信号输出：经过传感器检测后，得到的电信号需要进行处理，并输出给继电器。
这一步通常由信号处理模块完成，可以对信号进行放大、滤波等处理，以保证输出的信号稳定可靠。
3. 继电器动作：继电器是继电保护的核心组成部分，它根据输入的信号进行判断，并控制其触点的闭合或断开。
当电力系统出现异常情况时，继电器将根据预设的保护动作逻辑来进行相应的动作。
4. 保护动作：继电器动作后，将会触发保护设备执行相应的保护动作，如切断故障电路，保护设备免受进一步损坏。
继电保护的原理基于电力系统的物理量变化，通过传感器检测、信号输出、继电器动作和保护动作等步骤来实现对电力系统的保护。
不同类型的继电保护可以针对电压过高、电流过载、短路故障等不同故障情况进行保护，以确保电力系统运行的安全稳定。
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I C2 I
C1
C相差动元件 A相涌流判别 B相涌流判别 C相涌流判别
信号
&
+
出口
Cn
+
励磁涌流的产生
在变压器空载投入电源或外部故障切除后电压恢复过程中，会出现励磁涌流。 合闸时，变压器铁芯中的磁通急剧增大，使铁芯瞬间饱和，这时出现数值很 大的冲击励磁电流(可达5～10倍的额定电流)，通常称为励磁涌流。
差动保护：主变各侧差动CT范围内各种短 路故障；
（比率差动保护主要防止区外短路时误动作；差动速断保 护主要防止大短路电流作用下带谐波制动的差动保护拒 动。）
瓦斯保护：主变油箱内部各种短路或其他 故障； 两者各有所长，相互补充。
主保护压板投退
跳闸矩阵 定值清单 压板配置 9 8
0
7
0
涌流
励磁涌流特点
1.
2.
励磁涌流幅值大且衰减，含有非周期分量； 中小型变压器励磁涌流大（可达10倍以上），衰减快； 大型变压器一般不超过4.5倍，衰减慢。如不采取相应措 施，将导致差动保护误动作！ 励磁涌流波形出现间断特性。（间断角闭锁原理）
3.
励磁涌流中含有明显的二次谐波和偶次谐波。（二次谐 波制动原理）
变压器纵差动保护基本原理
正常及区外故障时：Σi=0
区内故障： Σi=Ik
微机差动保护二次接线
差动逻辑
I A1 I I An I B1 I
A2
A相差动速断元件
A相差动元件
B相差动速断元件 C相差动速断元件
+
信号
... ... ...
I Bn I
B2
B相差动元件
+
TA断线
三相变压器励磁涌流
影响三相变压器励磁涌流波形特征的因素 • 电源电压大小和合闸初相角： • 系统等值阻杭大小和相角； • 变压器三相绕组的接线方式相中性点接地方式； • 三相铁心结构型式(三相三柱或五柱、单相变压器组)； • 铁心硅钢片组装工艺水平(拼接残余气隙大小)； • 铁心材质(磁化特性、磁滞特性、局部滋滞回环）； • 合闸前铁心磁通大小(剩磁4r)和方向： • 涌流经电流互感器的非线性传变，即互感器的饱和特性
低周减载的原理
电源
负荷
功率失衡的危害!
压板对应
定值清单 压板配置
电容器保护
1、电容器常见故障及异常状态 相间短路故障 系统过电压 电容器内部熔丝熔断或品质因数改变 集合电容油箱内部各种故障
2、10kV电容器保护配置
过电流保护（作用：电容器至断路器之间发生短路故障时动作，
继电保护培训课件
继电保护培训大纲
1、继电保护的基本原理及应用 10kV馈线保护 10kV电容器保护 主变保护 备自投及与主变保护的配合接口 110kV/220kV线路保护 母差及失灵保护 2、电压异常的判断处理 3、软硬压板的对应关系 4、旁代主变的保护调整
一、继电保护的基本原理及应用
切除故障）
过压保护（作用：防止系统电压过高造成电容器击穿或损坏） 欠压保护（作用：） 不平衡电流/不平衡电压保护（作用：） 非电量保护（作用：）
3、关于电容器保护应注意的问题
欠压保护时间整定原则 电容器为什么没有过负荷保护和重合闸？ 不平衡电流/电压保护应用场合？ 不平衡电流/电压保护动作后为什么不能再对电容器送电？ 为什么10kV单相接地时电容器不平衡电压保护不动作？ 定值清单 压板配置
1、基本任务：被保护一次设备故障时，迅速 将故障元件从系统中断开；一次设备不正 常工作时，发出信号。 2、基本要求： 可靠性 选择性 快速性 灵敏性
3、继电保护基本原理
电压 u=UmSin(wt+Ф) 电流 i=ImSin(wt+Ф)
故障状态的识别：电流增大、电压降低、频率变化、功角 变化 电气量组合判别：复压闭锁过流、复压闭锁方向过流、有 流闭锁低电压、阻抗、功率、相序分量、工频变化量、电 流差动……
变压器保护
1、变压器故障及不正常状态 (1)绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地或经 小电阻接地侧的接地短路； (2)绕组的匝间短路； (3)外部相间短路引起的过电流； (4)中性点直接接地或经小电阻接地电力网中，外部接地 短路引起的过电流及中性点过电压； (5)过负荷； (6)过励磁； (7)中性点非直接接地侧的单相接地故障； (8) 油面降低或油位过高； (9)变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障。
主变保护配置
1、主保护 差动保护：比率差动、差动速断 (躲励磁涌流方法：二次谐波制动、间断角闭锁、波 形对称识别技术) 非电量保护：本体轻重瓦斯、有载重瓦斯、压力 释放、冷控失电、油温高、油位高低等 2、后备保护 高后备： 中后备 低后备
变压器保护的配置示意图流偏于时间轴的一方，非对称性涌流。（波形识别技 术）
4.
比率差动制动曲线
Id Id Is Isd 速断动作区
K2=0.7
动作区
KZ
K1=0.5 制动区
Iq
0
Icd
Ig
Izd 3Izd
Iz
Iz
折线型比率制动由启动电流、拐点电流、制动比率 斜率等构成 三折线用于提高大电流式抗饱和能力
差动/瓦斯保护范围
10kV馈线保护
1、10kV馈线常见故障及异常状态 过负荷 相间短路故障 单相接地 系统频率下降
2、10kV馈线典型保护配置
三段式过电流保护 （复压）/（方向） 三相一次重合闸 （重合闸启动方式：保护启动、不对应启动 合闸加速保护） 过负荷（投信号/跳闸） 低周减载(滑差闭锁、无流闭锁) 低压解列或低压减载 小电流接地告警及选线
复压闭锁的作用
复合电压起动（闭锁）的过电流保护
（负序电压升高） 或 （线电压降低）= 复合电压开放
作为变压器短路故障的后备保护应主要作为相邻元件及变 压器内部故障的后备保护。常常因灵敏度不足而增加复合 电压闭锁回路。在不对称性故障时，出现负序电压以及在 对称性故障保护安装处三相电压低于某一值时，才可开放 过电流保护，这样使复合电压闭锁过流的电流定值大大下 降，也就提高了灵敏度。
6
U01
1
5
L03
0
4
L02
1
3
L01
0
2
0
1
0
0
1
出口 Iojx2 Iojx1 U02
CK1 CK2 CK3 CK4 0
GL3 GL2 GL1
主变高后备
3（4）段式复压(方向)闭锁过流保护 直接接地(方向)零序过流
不接地保护：间隙零序过流、零序过压保 护 过负荷保护：过负荷启动风冷、过负荷闭 锁调压、过负荷发信号