电力系统继电保护的基本元件
电力系统继电保护
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§1-2 保护装置构成基本原理和组成 一、保护装置的原理
利用发生故障时，电力系统的一些基本参数（电流、 电压、相角）与正常运行时的差别来实现保护。 二、构成 1、测量单元：测量被保护元件运行参数的变化，并 与保护的整定值进行比较 2、逻辑单元：对测量单元送来的信号进行综合判断， 决定保护装置是否需要动作。 3、执行单元：根据逻辑单元的决定，发出信号或跳 闸命令 故障参数量→测量→逻辑→执行→跳闸或信号脉冲
带自保持，手动复归；
带自保持线圈，自动复归。
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⑤信号继电器 用途：用来指示保护装置的动作，同时接通灯光、 音响信号。 结构：吸引衔铁式（DX-11型） 原理：线圈通电动作（触点闭合，掉牌） 自保持（机械自保持）,手动复归 类型：串联信号继电器（电流型） 并联信号继电器（电压型） DXM-2A：磁力自保持灯光显示代替机械掉牌 干簧触点工作线圈、复归线圈（极性不能反接）
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线圈电压消失→弹簧1作用→衔铁、连杆立即返回原 位（摩擦离合器使主传动轮不能带动延时机构，复 归不延时） 动作时间整定：改变静触点位置（9a与9b之间距离） 特点：线圈短时通电（可缩小继电器尺寸），若通 电时间>30s，需在线圈回路串接一个附加电阻 （P121图8-7）
正常起动→Rf被短接 动作后→Rf串接，保证热稳定 ④中间继电器 用途：增加触点数量和容量，动作和返回可带不大 的延时，可以构成自保持回路 结构：吸引衔铁式（DZ-10系列）
第一章电力系统继电保护概述
§1-1 继电保护的作用 一、电力系统的组成及其生产特点
电力系统继电保护原理实验
实验一继电器特性实验二、原理说明1、电流继电器DL-20C系列电流继电器用于反映发电机、变压器及输电线路短路和过负荷的继电保护装置中。
过电流继电器：当电流升高至整定值时，继电器立即动作，其常开触点闭合，常闭触点断开。
继电器的铭牌刻度值是按电流继电器两线圈串联，电压继电器两线圈并联时标注的指示值等于整定值；若上述二继电器两线圈分别作并联和串联时，则整定值为指示值的2倍。
2、时间继电器DS系列时间继电器用于各种继电保护和自动控制线路中，使被控制元件按时限控制原则进行动作。
DS-20系列时间继电器是带有延时机构的吸入式电磁继电器，其中DS-21～DS-24是内附热稳定限流电阻型时间继电器（线圈适于短时工作），DS-21/C～DS-24/C是外附热稳定限流电阻型时间继电器（线圈适于长时工作）。
DS-25～28是交流时间继电器。
该继电器具有一付瞬时转换触点，一付滑动主触点和一付终止主触点。
当加电压于线圈两端时，衔铁克服塔形弹簧的反作用力被吸入，瞬时常开触点闭合，常闭触点断开，同时延时机构开始启动，先闭合滑动常开主触点，再延时后闭合终止常开主触点，从而得到所需延时，当线圈断电时，在塔形弹簧作用下，使衔铁和延时机构立刻返回原位。
从电压加于线圈的瞬间起到延时闭合常开主触点上，这段时间就是继电器的延时时间，可通过整定螺钉来移动静接点位置进行调整，并由螺钉下的指针在刻度盘上指示要设定的时限。
三、实验设备四、实验内容及步骤1、电流继电器整定点的动作值、返回值及返回系数测试电流继电器特性测试实验接线图注2如图1-1所示。
（1） 电流继电器的动作电流和返回电流测试a 、选择ZB11继电器组件中的DL-24C/6型电流继电器，确定动作值并进行初步整定。
选2.4A 和4.8A 为实验整定值。
b 、根据整定值要求对继电器线圈确定接线方式（串联或并联）本实验整定值2.4A 采用是串联的接线方式，4.8A 采用并联的接线方式。
c 、按图1-1接线，检查无误后，调节自耦调压器及变阻器，增大输出电流，使继电器动作。
电力系统基本元器件知识
1.浪涌吸收器 1.浪涌吸收器 2.隔离开关 2.隔离开关 3.电压或电流互感器 3.电压或电流互感器
一.浪涌吸收器
•
包括能吸收浪涌电压的电路和元件。 楼上说的LC谐振电路电就是一 楼上说的LC谐振电路电就是一 种能吸收某一特定频率或某一频段的高频电磁波的浪涌吸收电路。浪 涌元件的种类很多，压敏电阻，雪崩二极管，稳压二极管，转折二极 管等。这样的元件都有一个重要参数，转折电压，当外界电压超过这 个这个值时电，浪涌元件就会导通泻放浪涌电流起到保护作用。压敏 电阻和转折二极管一般用于高压大功率电路，瞬间能吸收几十安至几 百安的电流，而稳压二极管一般用于低压小功率电路。 对于交流电路或大功率射频电路来说，电路有时会产生瞬间的电压 波动，而导至产生的高次谐波，这样的高次谐波往往电压也很高，有 时受电路是其它原因的影响也会产生高压高次谐波，这样的瞬间电压 波动就称为浪涌电压或浪涌电流，它很有可能损坏电器。当电路是产 生的浪涌超过浪涌吸收元件的最高值时，浪涌元件就会自行导通或被 击穿，让瞬间强电流通过浪涌元件对地短路或泻放，而保护电器。浪 涌元件只能对瞬间浪涌电压有效，对于长时间的高压就无能为力了。
• 主要作用
1)分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个明 1)分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个明 显断开点隔开，以保证检修人员和设备的安全。 2)根据运行需要，换接线路。 2)根据运行需要，换接线路。 3)可用来分、合线路中的小电流，如套管、母线、连接头、短电缆的充电电 3)可用来分、合线路中的小电流，如套管、母线、连接头、短电缆的充电电 流，开关均压电容的电容电流，双母线换接时的环流以及电压互感器的励磁 电流等。
•
二.隔离开关(QS) 隔离开关(QS)
继电保护基础知识
继电保护（Relay Protection ）绪论本部分主要介绍电力系统故障类型，不正常运行状态及电力系统发生故障产生的危害后果。
重点介绍继电保护部分的任务，工作原理及对继电保护的要求。
一．电力系统的故障与不正常运行1．电力系统：电能的生产，输送，分配和应用组成的系统。
2．一次设备：电能通过的设备。
如发电机，变压器，断路器，隔离开关，PT,CT ，电力电容器，电抗器，母线及线路为一次设备。
3．二次设备：对一次设备运行状态进行监视，测量，保护及控制的设备为二次设备。
（弱电）电力系统在运行中可能会发生各种故障及不正常运行状态，会严重影响系统的正常运行，甚至会使系统瓦解。
4．电力系统中的故障和不正常运行状态及后果。
a ． 故障：最常见也是最危险的故障是发生各种形式的短路，其次是系统断路及复合故障。
危害：○1 通过故障点很大的短路电流（为负载电流的几倍或几十倍）备。
○2 短路电流通过电源到短路点的非故障元件。
由于发热和电动力的作用（如线路间力的作用）使它们损坏或缩短使用寿命，功能降低。
○3 使电压大大下降，供电质量下降，影响用户工作的稳定性（大面积停电）○4 破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡。
b. 不正常运行状态：电力系统中电气设备不能正常工作，但没发生故障。
○1 过负荷：负荷超过电气设备额定值，即负载上升，R 下降，负荷电流上升大于额定电流即fhI>N I （载流部分和绝缘材料温度上升，加速绝缘的老化损坏，可能会发展为故障）○2 过电压：发电机突然甩负荷或急剧下降。
R 上升。
I 下降 aaaU EI R=-↑○3 系统频率下降（低用状态） ○4 发生轻微振荡。
5．短路的类型： ○1 三相短路 (3)D 2% ○2 两相短路 (2)D1.6%○3单相接地短路 (1)D 87% ○4两相接地短路 (1.1D6.1%6．系统发生事故的原因：○1 自然条件因素 （如雷击等） ○2 设备设计不合理，使正常的电流偏离。
判断题-国网题库第一部分
第一部分1²只要电源是正弦波，则电路中各部分的电流和电压势必是正弦波。
2²纯电阻电路中，各部分电流与电压的波形是相同的。
3²在线性电路中，如果电源电压是方波，则电路中各个部分的电流及电压也是方波。
4²当流过某负载的电流ι=1.4sin(314t+12π)A 时，其端电压为u=311sin(314t-12π)V 那么这个负载一定是容性负载。
5²动态稳定是指电力系统受到小的扰动(如负荷和电压较小的变化)后，能自动地恢复到原来运行状态的能力。
6²暂态稳定是电力系统受到小的扰动后，能自动的恢复到原来运行状态的能力。
7²电力系统有功出力不足时，不只影响系统的频率，对系统电压的影响更大。
8．220kV 系统时间常数较小，500kV 系统时间常数较大，后者短路电流非周期分量的衰减较慢。
9．220kV 系统时间常数较大，500kV 系统的时间常数较小，导致短路电流非周期分量的衰减较快。
10．空载长线充电时，末端电压会升高。
11．无论线路末端断路器是否合入，始端电压必定高于末端电压。
12．空载长线路充电时，末端电压会升高。
这是由于对地电容电流在线路自感电抗上产生了电压降。
13．长距离输电线路为了补偿线路分布电容的影响，以防止过电压和发电机的自励磁，需装设并联电抗补偿装置。
14．由母线向线路送出有功100MW，无功100MW。
电压超前电流的角度是45°。
15．输电线路采用串联电容补偿，可以增加输送功率、改善系统稳定及电压水平。
16．345kV±1.5％U N/110kV 的有载调压变压器的调压抽头运行在+1.5％档处，当1lOkV 侧系统电压过低时，应将变压器调压抽头调至-1.5％档处。
17．在电力系统中，负荷吸取的有功功率与系统频率的变化有关，系统频率升高时，负荷吸取的有功功率随着增高，频率下降时，负荷吸取的有功功率随着下降。
继电保护的基本原理及其组成
第二节继电保护的基本原理及其组成参看图1-1至图1-6及其讲解，了解本章对继电保护装置对正常与故障或不正常状态的区分以及继电保护基本原理，并且通过对继电保护装置基本组成的学习深入了解各部分工作内容。
一、继电保护装置对正常与故障或不正常状态的区分通过对继电保护装置正常运行状态与故障或不正常状态的学习，初步理解继电保护装置的原理。
1. 为完成继电保护所担负的任务，应该要求它能够正确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。
图1-1 正常运行情况在电力系统正常运行时，每条线路上都流过由它供电的负荷电流，越靠近电源端的线路上的负荷电流越大。
同时，各变电站母线上的电压，一般都在额定电压±5%-10%的范围内变化，且靠近于电源端母线上的电压较高。
线路始端电压与电流之间的相位角决定于由它供电的负荷的功率因数角和线路的参数。
由电压与电流之间所代表的“测量阻抗”是在线路始端所感受到的、由负荷所反应出来的一个等效阻抗，其值一般很大。
图1-2 d点三相短路情况当系统发生故障时（如上图所示），假定在线路B-C上发生了三相短路，则短路点的电压降低到零，从电源到短路点之间均将流过很大的短路电流，各变电站母线上的电压也将在不同程度上有很大的降低，距短路点越近时降低得越多。
设以表示短路点到变电站B母线之间的阻抗，则母线上的残余电压应为此时与之间的相位角就是的阻抗角，在线路始端的测量阻抗就是，此测量阻抗的大小正比于短路点到变电站B母线之间的距离。
2. 一般情况下，发生短路之后，总是伴随着电流的增大、电压降低、线路始端测量阻抗减小，以及电压与电流之间相位角的变化。
故利用正常运行与故障时这些基本参数的区别，便可以构成各种不同原理的继电保护：（1）反应于电流增大而动作的过电流保护；（2）反应于电压降低而动作的低电压保护；（3）反应于短路点到保护安装地点之间的距离（或测量阻抗的减小）而动作的距离保护（或低阻抗保护）等。
继电保护原理
电磁兼容性试验
继电保护的未来发展与新技术应用
06
智能化
人工智能技术的应用使得继电保护装置能够自主地分析电网的运行状态，提高保护的准确性和可靠性。
数字化
数字化技术使得继电保护装置的测量更加准确，能够更好地保护电路。
虚拟化
利用虚拟现实技术，可以建立电网模型，模拟电网的运行状态，实现电力系统的可视化，提高继电保护装置的操作性能。
故障诊断
优化保护
智能维护
基于大数据技术的智能电网继电保护技术可以高效地处理大量的电网运行数据，提高继电保护装置的决策效率和准确性。
基于大数据的智能电网继电保护技术及应用前景
数据高效处理
通过对电网运行数据的分析和预警算法的应用，可以实现对电网运行状态的实时监测和预警，提高电网的安全性和稳定性。
智能预警
继电保护装置的发展历程及应用现状
电力系统中的故障包括短路、断线、接地等，这些故障会对电力系统造成严重影响，因此需要继电保护装置进行监测和保护。
电力系统中的故障
继电保护装置可以监测电力系统中电流、电压等参数的变化，当发生故障时，能够迅速切断故障电流，保护设备和电网，防止故障扩大。
继电保护装置的作用
继电保护装置在电力系统的应用
xx年xx月xx日
继电保护原理
继电保护基本概念继电保护基础知识继电保护的原理及实现方法继电保护装置及其应用继电保护的干扰与抗干扰技术继电保护的未来发展与新技术应用
contents
目录
继电保护基本概念
01
继电保护是指利用电力系统的电流、电压、频率、功率等参数的变化，通过继电器或保护装置对电力系统进行保护和控制的一种措施。
继电保护技术的发展趋势
人工智能技术可以通过对电网运行数据的分析，快速准确地检测出电路中的故障，提高继电保护装置的运行效率。
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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四：继电器线圈阻的测定
对于继电器的电压线圈进行直流电阻的测定， 一般用电桥法测得的电阻不应超过造造厂规定数值
的±℅。
２.２.２ ＤＬ-１０型电流继电器和ＤJ－１００ 型电压继电器的调试 一：内部检查 标准：焊接良好五虚焊、压接可靠，接线螺丝拧紧， 弹簧垫片应该齐全。 二：轴承的检查
（１）标准：轴承轴尖光滑、清洁、无长滞，转动 灵活。轴承的纵向和横向的活动范围应在０.１５ －０.２ｍｍ之内。
示。
图２-6 DX-11型信号继电器的基本结构 1－线圈，2－电磁铁，3－弹簧，4－衔铁，5－信号牌，6－玻璃窗孔，7－复 位旋钮，8－动触点，9－静触点，10－接线端子
图２-７ DX-11型信号继电器图形符号
５.电磁式中间继电器 电磁式中间继电器在继电保护装置中用作辅助 继电器，以弥补主继电器触点数量或触点容量的不 足。其文字符号为KM。
图２-８ DZ-10系列中间继电器的基本结构 1－线圈，2－电磁铁，3－弹簧，4－衔铁，5－动触点，6、7－静触点，8－连 接线，9－接线端子，10－底座
图２-9 DZ-10系列中间继电器的图形符号
２.２电流、电压继电器的测试方法 ２.１.１ 继电器的一般检查 一：继电器的外部检查
1.应用干净布或毛刷擦拭继电器外壳，检查玻 璃罩是否完好，外壳与底座结合是否牢固，外部接 线端钮是否齐全好,有铅封的继电器铅封是否完好 2.检查继电器触点及各支持螺丝、螺母是否松 动，做紧固处理。已经用红漆等做标记的不得随意 处理。
图２-4 DS-110、120系列时间继电器的基本结构 １－线圈，２－电磁铁，３－可动铁心，４－返回弹簧，５、6－瞬时静 触点，7－绝缘件，８－瞬时动触点，９－压杆菌，10－平衡锤，11－摆动 卡板，12－扇形齿轮，13－传动齿轮，14－主动触点，15－主静触点，16－ 标度盘，17－拉引弹簧，18－弹簧拉力调节器，19－摩擦离合器，20－主齿 轮，21－小齿轮，22－掣轮，23、24-钟表机构传动齿轮
图２-５ DS-110、120系列时间继电器的图形符号 (a)时间继电器的缓吸线圈及延时闭合触点； (b)时间继电器的缓放线圈及延时断开触点
４.电磁式信号继电器
电磁式信号继电器在继电保护装置中用来发出指示信号， 信号继电器的文字符号为KS。 在供电系统中常用的DX-11型电磁式信号继电器，有电 流型和电压型两种：电流型信号继电器线圈的特点是阻抗小， 串联在二次回路内，不影响其他二次元件的动作；电压型信 号继电器线圈的特点是阻抗大，必须并联使用。信号继电器 的基本结构如图２-6所示，其内部接线和图形符号如图２-7所
1.电磁式电流继电器
图２-１ DL-10系列电磁式电流继电器的基本结构 1-线圈 ，2－电磁铁，3－钢舌片，4－静触点，5－动触点，6－起动电流调节螺杆， 7－标度盘，8－轴承，9－反作用弹簧，10－轴
图２-２ 电流继电器的图形符号 KA12-常闭（动断）触点， KA34-常开（动合）触点
继电器的动作电流：过电流继电器线圈中能够使 继电器动作的最小电流，用 I op 表示。 继电器的返回电流：过电流继电器线圈中能够使 继电器由动作状态返回的最大电流，用 I re 表示。 继电器的返回系数：继电器的返回电流 I re 与动作 电流 I op 的比值，用 K re 表示，即
Ir Kr I op
２.电磁式电压继电器
电磁式电压继电器的结构和原理与电流继电 器相似，只是电压继电器的线圈为电压线圈并多 做成欠电压继电器。 低电压继电器的动作电压U op ：其线圈上能 够使继电器动作的最高电压； 低电压继电器的返回电压 U re ：能使继电器 由动作状态返回到起始位置的最低电压。
返回系数 K re ： Kre U re
U op
图２-3 电压继电器的图形符号 KA12-常闭（动断）触点， KA34-常开（动合）触点
３.电磁式时间继电器
电磁式时间继电器在继电保护装置中，用来使保护装置 获得所需要的延时（时限）。时间继电器的文字符号为KT。 在供电系统中常用的DS-110、120系列电磁式时间继电 器的基本结构如图２-4所示，其图形符号如图２-5所示。
分类： 目前继电器按用途可分为控制继电器和保护继电器两大
类。
根据其反应物理量的不同，分为电流、电压、功率方向、 阻抗等继电器。 根据其作用原理分为电磁型、感应型、整流型等。 根据其在保护装置中的功能分为启动继电器（电压、电 流继电器）、时间继电器、信号继电器、中间继电器等。 ２.1.２电磁式电流继电器和电压继电器
（２）调试方法
检查继电器可动部分在动作过程中 是否平稳、均匀、灵活，对其进行细 致的校正处理。
三：舌片检查
四：弹簧的调整
五：触点的检查
２.２.３电气特性的测试 一：试验目的 测定继电器的动作值、返回值和调整返回系数 二：试验电路
２.３时间继电器的调试
2.4 电流互感器 互感器
互感器是一种特殊的变压器，指用以传递信息供给测 量仪器、仪表和保护、控制装置的变换器。 互感器的作用： （1）用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘。 这即可避免主电路的高电压直接引入仪表、继电器 等二次设备，又可防止继电器、仪表等二次设备的故 障影响主电路，提高一、二次设备的安全性和可靠性， 并有利于人身安全。 （2）用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。 例如用5A的电流表或100V电压表，通过不同变比 的电流、电压互感器可测量任意高的电流或电压。而 且可使二次仪表、继电器的规格统一，有利于这些设 备的标准化。
二：继电器的内部检查 １.清洁继电器内部，灰尘驱除先应 用吹风机等进行，再用干燥、洁净的布擦 拭。 ２.检查继电器各元件状态是否正常， 元件位置是否正确。螺旋弹簧的平面必须 与轴心严格垂直，弹簧层间无接触摩擦
三．绝缘检查
继电器的绝缘检查有两种方法：测量绝缘电阻法 和进行耐压实验 应用兆欧表测试继电器的导电部分和附近金属 部分的绝缘电阻，如电磁铁和线圈间的绝缘、触点 对线圈的绝缘、触点之间的绝缘、线圈之间的绝缘 等，以上各项绝缘电阻一般不应低于10MΩ，如果绝 缘偏低，必须检查处理。 应用万用表检查各线圈的导通情况，保证线圈 良好。 如果继电器允许，其线圈和触点应该经受 1min 工频１000V交流耐压试验，试验过程没有放电现象 为合格。