继电保护装置及二次系统介绍
简析电力系统中的电气二次及继电保护
简析电力系统中的电气二次及继电保护摘要：继电保护系统能够有效的确保电气二次设备的检测工作，因此需要进一步加强对其的研究。
在实际应用中需要确保继电保护和装置的功能，从而能够降低安全事故的发生，确保电网的安全运行。
同时在整个过程中还需要加强全程监控工作，并对其中的电力故障进行排除，从而更好地保障电气设备的正常运行，促进电力企业的建设发展。
关键词：电力系统；电气二次；继电保护在当前的用电模式下，电力系统在运行过程中非常容易发生运行异常的现象，在电力系统运行出现异常和电力设备故障发生之后，对电力系统中的电气二次设备进行检修是电力运行中的重要部分，在电力运行中起着至关重要的作用。
继电保护是电气二次保护中的一种，是电气二次保护的关键，对电力系统的运行提供较高的可靠性。
电气二次设备主要包括电流表、电压表、继电保护和自动装置等，这些设备的运行状态对电力系统的运行有着决定性的作用，所以说，电气二次及继电保护对电力系统的运行非常关键，应该引起足够的重视。
1电力系统中的电气二次回路及继电保护装置概述电气二次系统是电力系统中的重要构成之一，是推动电力系统稳定运行的关键元素，能够保证电力系统运行效率与持续性。
在电力系统的实际运行过程中，造成电气二次设备运行异常的影响因素较多，比如：电气二次设备运行环境影响、人员误操作造成的失误、设备本身质量问题等，其造成的系统运行故障概率较高。
因此，在一般电力系统检修过程中，工作人员会简单检修一次设备，同时将大量的注意力放置在二次设备检修中，这也侧面体现出电气二次设备稳定运行在电力系统中的重要作用。
在二次设备检修过程中，工作人员需要检修电气二次回路及继电保护运行情况，灵活运用相应的检修技术，制定相应的检修计划，对比不同阶段的检修数据，分析电气二次设备的运行状况，提升电气二次设备的检修质量，确保设备运行状态良好。
继电保护装置，是完成继电保护功能的核心，是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与断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
继电保护二次设计
根据输电线路的参数和运行要求，计算出电流保护、距离保护、零序保护等各保护装置的 整定值，以确保在故障发生时能够准确动作。
输电线路继电保护二次回路设计
根据输电线路继电保护配置和整定值，设计相应的二次回路，包括电流互感器、电压互感 器、继电器等，以确保各保护装置能够正确动作。
案例三：发电机继电保护二次设计
原理
逻辑环节基于预先设定的保护原理和规则，通过采集系统中的电压、电流等电 气量，经过一系列的逻辑运算和比较，判断是否发生故障或出现异常状态。
逻辑环节的配置与优化
配置
根据电力系统的实际运行情况和保护 需求，合理配置逻辑环节的硬件和软 件资源，确保其能够准确、快速地响 应各种故障和异常状态。
优化
在配置的基础上，对逻辑环节进行优 化设计，以提高其性能和可靠性。这 包括简化逻辑运算、减少冗余信息、 提高数据处理速度等。
继电保护装置的组成
01
02
03
测量部分
用于测量被保护设备的电 气参数，如电流、电压等。
逻辑部分
用于确定保护装置是否应 该动作，根据测量部分的 输出和预设逻辑关系来判 断。
执行部分
根据逻辑部分的输出结果， 执行相应的动作，如跳闸 或报警。
继电保护装置的基本原理
反映故障状态
当电力系统发生故障时，相应的 电气参数会发生异常变化，继电 保护装置通过测量部分检测到这
03
变压器继电保护二次回路设计
根据变压器继电保护配置和整定值，设计相应的二次回路，包括电流互
感器、电压互感器、继电器等，以确保各保护装置能够正确动作。
案例二：输电线路继电保护二次设计
输电线路继电保护配置
根据输电线路的长度和运行要求，配置相应的电流保护、距离保护、零序保护等，以确保 输电线路在故障时能够及时切除。
第七章继电保护自动装置与二次回路
电流速断保护
电力线路电流速断保护是按躲过本线路末 端三相最大短路电流整定计算的。 在本线路上电流速断保护保护不到的区域 称为死区。死区内发生短路事故时由过电 流保护动作跳闸，因此过电流保护是电流 速断保护的后备保护。
继电保护用电流互感器
1、三相星形接线 三相星形接线适用于对所有短路类型都要求动作的保护装 置。
2、两相不完全星形接线方式 在中性点非直接接地的电力系统中广泛采用两相不完全星 形接线方式来实现相间短路保护。
3、两相电流差接线方式 4、三角形接线方式
三角形接线方式主要应用与Y，d接线的变压器差动保护 装置。 在正常运行或三相短路时，流过继电器线圈的电流为相电 流的 3倍，并且在相位上相差300。
常用继电器介绍
1.电磁式电流继电器KA
反应电流增大到某一定值 及以上动合（断）接点由 断开（闭合）状态到闭合 （断开）状态的继电器叫 电流继电器。
常用继电器介绍
动作电流 能使继电器动合接点由断开状态到闭合状态的 最小电流称为动作电流。
返回电流 能使继电器动合接点由闭合状态到断开状态的 最大电流称为动作电流。
动作电压
使继电器动合接点由断开到闭合状态的最小电压。
返回电压
使继电器动合接点由闭合到断开状态的最大电压。
返回系数
返回电压除以动作电压。
Kre Ure Uact
常用继电器介绍
2.低电压继电器
反应电压下降到某一整定值及以上动断接 点由断开到闭合状态的继电器
动作电压
使继电器动断接点由断开状态到闭合状态的最大电压。
电力工程课件电力系统继电保护(二次系统)
通过通信协议实现继电保护 系统的互联互通，提高系统 的集成度和效率。
利用人工智能技术来分析和 处理大量数据，提高保护系 统的智能化程度。
总结和重点
继电保护是电力系统中不可或缺的重要组成部分，它保护着电力设备和电力系统的正常运行。我们应该关注继电保 护的基本原理、分类、常见装置、应用场景以及发展趋势。
1 主保护
2 备用保护
主要用于主要设备的故障检测和切除故障，如主 变压器保护、发电机保护等。
在主保护失效时起作用的保护装置，用于保证系 统的可靠性和连续性运行。
3 过电压保护
4 过流保护
用于保护设备免受过高电压的损害，如雷电冲击、 电网电压异常等。
用于保护设备免受过载电流的损害，如短路、过 负荷等情况。
继电保护广泛应用于电力系统的各个环节，包括输电线路保护、变电站保护、发电机保护和配电网保护。保护装置 可以及时检测故障并切除故障，保障系统的安全和稳定运行。
1
输电线路保护
保护大规模输电线路，提高电网的可靠性。
变电站保护
2
保护变电站设备，如变压器、断路器等。
3
发电机保护
保护发电机装置，保证发电机的安全运行。
常见的继电保护装置
继电保护装置根据不同的保护要求和保护对象，采用不同的技术原理和装置设计。常见的继电保护装置包括电流 继电器、电压继电器、差动继电器、距离继电器和数字继电器。
电流继电器
根据电流信号来进行保护动作，常用于过流保护。
电压继电器
根据电压信号进行保护，常用于过电压保护和欠压保 护。
继电保护的应用场景
距离保护
通过测量故障点到保护装置的距离来定位故障位置， 从而实现保护。
电压比较法
电气二次系统概述
继电保护的选择性解释ห้องสมุดไป่ตู้图
•
当kl点发生故障时，应该由保护1和保护2动作使断路器 1QF和2QF跳闸，切除故障线路Ll，保证系统其他部分继 续运行；k2点发生故障时，应该由保护4动作使断路器 4QF跳闸切除故障线路L4，保证系统其他部分继续运行。 这种按照电力系统安全性要求，故障发生后首先动作的继 电保护是主保护。故障元件的主保护正确动作的结果，将 故障范围限制在最小，甚至可以保证所有母线都不停电 (例如上述k1点故障的情况)，这是选择性的第一个含义。 • 如果线路L4在k2点故障时，其主保护拒动，则应由线路 L4的另一套具有后备作用的保护动作，使断路器4QF跳闸 切除故障，这就是近后备保护；如果线路L4的主保护和近 后备保护都拒动或断路器4QF拒动，则应由上一级线路L3 的后备保护动作，使断路器3QF跳闸切除故障，实现保护 3对线路L4的远后备保护作用。这种当故障时主保护拒动 或断路器拒动，由后备保护动作切除故障，也是具有选择 性的，即选择性的第二个含义。 •
•
1)自动调节装置一般是为了保证电能质量、 消除系统异常运行状态等对某些电量实施 自动地调节，例如同步发电机励磁自动调 节、电力系统频率自动调节等。 • 2)自动操作装置的作用对象往往是某些断 路器，自动操作的目的是提高电力系统的 供电可靠性和保证安全运行，例如备用电 源自动投入装置、线路自动重合闸装置、 低频减载装置等；还有某些自动操作装置 用来提高电力系统的自动化程度，例如发 电机自动并列装置等。
•
式(2—1)和式(2—2)中，故障参数的计算值根据 保护类型和保护范围，采用最不利于保护动作的 系统运行方式、短路类型和短路点，计算实际可 能的最小灵敏度，故式(2—1)用故障参数的最小 计算值，式(2—2)用故障参数的最大计算值。在 继电保护的相关规程中，对各类保护的灵敏系数 都作了具体的规定。 • 另外，对上、下级保护之间的灵敏性和动作时 限还有配合的要求，一般用在后备保护（例如过 电流保护）。指下一级保护的灵敏度应高于上一 级保护的灵敏度，下一级保护的动作延时应小于 上一级保护的动作延时，如图2—2所示，各保护 的灵敏度之间应满足关系Ksen.1>Ksen.2>Ksen.3； 动作时限之间应满足关系t1<t2<t3。
第二章电气二次系统概述
2、速动性（迅速性）
定义：继电保护装置要以尽可能短的时间将故障从电网中切除。 优点： （1）提高电网的稳定性； （2）加快非故障部分的恢复供电； （3）减轻故障设备的损坏程度。 故障切除时间＝保护装置动作时间＋断路器动作时间 保护装置的动作时间为： 微机保护最快：0.01～0.04秒，即0.5～2个周期就动作；
非电气量
测量部分：测量有关电气量,与整定值比较,给出 “是”、 “非”、“大于”、“不大于”、“等于”、 “0”、“1” 性质的一组逻辑信号,判断保护是否应该启动。 逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的 顺序或它们的逻辑组合，确定是否应该使断路 器跳闸或发出报警信号，并将有关命令传达给 执行部分。
故障的对策：一旦故障发生，必须迅速而准确地切除故障 设备，保证电力系统的安全。切除故障的时间要求小到十 分之几甚至百分之几秒。 （ 2 ）异常运行状态：电力系统设备的电流过大、电压过高 等不正常状态。 异常运行状态产生的后果：电力设备的电流过大会使设备 载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和 损坏，可能发展成故障。 异常运行状态产生的对策：一旦电力系统设备发生不正常 运行状态，应该发出告警信号、减负荷或跳闸。 （ 3 ）正常状态：电力系统的电压、频率正常。不需采取措 施。
继电保护装置除了在故障和不正常运行的很短时间内动 作外，长期是不动作的，被喻为电力系统的“无声警卫”。
电力系统继电保护的作用
QF表示断路器，它的作用是接收跳闸命令后，迅速切断短 路电流。 当线路L1上发生短路故障时，继电保护迅速反应这个短路 故障，发出跳闸命令给断路器QF1，断路器QF1接收了命令后， 打开触头，切断短路电流。
4、可靠性
定义：当保护范围内部故障时必须动作（不拒动）， 当外部故障时不动作（不误动）。 包括两个方面： （1）不拒动，即可信赖性
继电保护原理及二次回路
本文档着重阐述了继电保护的基本原理与运行特征分析的基本方法，分析了各种继电保护装置做了系统分析，并介绍了继电保护的新发展。
主要内容包括：互感器及变换器、电网相间短路的电流电压保护、电网相间短路的方向电流保护、电网的接地保护、电网的距离保护、电网的差动保护、电动机保护和电力电容器保护等。
继电保护工作基本知识第一节电流互感器电流互感器（CT）是电力系统中很重要的电力元件，作用是将一次高压侧的大电流通过交变磁通转变为二次电流供给保护、测量、录波、计度等使用，本局所用电流互感器二次额定电流均为5A，也就是铭牌上标注为100/5，200/5等，表示一次侧如果有100A或者200A 电流，转换到二次侧电流就是5A。
电流互感器在二次侧必须有一点接地，目的是防止两侧绕组的绝缘击穿后一次高电压引入二次回路造成设备与人身伤害。
同时，电流互感器也只能有一点接地，如果有两点接地，电网之间可能存在的潜电流会引起保护等设备的不正确动作。
如图1.1，由于潜电流I X的存在，所以流入保护装置的电流I Y≠I，当取消多点接地后I X＝0，则I Y＝I。
在一般的电流回路中都是选择在该电流回路所在的端子箱接地。
但是，如果差动回路的各个比较电流都在各自的端子箱接地，有可能由于地网的分流从而影响保护的工作。
所以对于差动保护，规定所有电流回路都在差动保护屏一点接地。
图1.1电流互感器实验1、极性实验功率方向保护及距离保护，高频方向保护等装置对电流方向有严格要求，所以CT必2、变比实验须做极性试验，以保证二次回路能以CT的减极性方式接线，从而一次电流与二次电流的方向能够一致，规定电流的方向以母线流向线路为正方向，在CT本体上标注有L1、L2，接线盒桩头标注有K1、K2，试验时通过反复开断的直流电流从L1到L2，用直流毫安表检查二次电流是否从K1流向K2。
线路CT本体的L1端一般安装在母线侧，母联和分段间隔的CT本体的L1端一般都安装在I母或者分段的I段侧。
第二章 电力二次系统概述
当kl点发生故障时，应该由保护1和保护2动作使断路器IQF和2QF跳闸，切除故障线路L1，保证系统其他部分继续运行；k2点发生故障时，应该由保护4动作使断路器4QF跳闸切除故障线路L4，保证系统其他部分继续运行。
这种按照电力系统安全性要求，故障发生后首先动作的继电保护是主保护。
故障元件的主保护正确动作的结果，将故障范围限制在最小，甚至可以保证所有母线都不停电(例如上述kl 点故障的情况)，这是选择性的第一个含义。
如果线路L4在k2点故障时，其主保护拒动，则应由线路L4的另一套具有后备作用的保护动作，使断路器4QF跳闸切除故障，这就是近后备保护}如果线路L4的主保护和近后备保护都拒动或断路器4QF 拒动，则应由上一级线路L3的后备保护动作，使断路器3QF跳闸切除故障，实现保护3对线路L4的远后备保护作用。
这种当故障时主保护拒动或断路器拒动，由后备保护动作切除故障，也是具有选择性的，即选择性的第二个含义。
综上所述继电保护根据所承担的任务分为主保护和后备保护。
电力系统故障时，主保护按照电力系统的安全性要求·以最短的时限和最小的停电范围动作切除故障，保证电力系统和设备的安全；后备保护一般动作延时较长，是当主保护拒动或断路器拒动时，以大于主保护的动作时限动作切除故障。
近后备保护是在主保护拒动时。
由本设保护装置的动作参数计算值短路时故障参数的最小保护范围未发生金属性senK(2-1)例如反应故障时电流增大动作的过电流保护，要使保护动作，流过保护的短路电流必须大于保护的动作电流，即灵敏系数必须大于1。
对于反应故障参数降低而动作的欠量保护装置，如电动机的欠压保护灵敏系数计算式为（2-2）例如反应故障时电压降低动作的低电压保护，要使保护动作，保护安装处的母线残压必须小于保护的动作电压，同样灵敏系数必须大于1。
式(2-1)和式(2-2)中，故障参数计算值根据保护类型和保护范围，采用最不利于保护动作的系统运行方式、短路类型和短路点，计算实际可能的最小灵敏度，故式(2-1)用故障参数的最小计算值，式(2-2)用故障参数的最大计算值。
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任务和要求
继电保护的基本要求
选择性 速动性 灵敏性 可靠性
15
任务和要求
灵敏度Sp
为了表征保护装置对其保护区内故 障和不正常工作状态的反应能力，采用 一个“灵敏度”的参数Sp
S p I k .min /Iop.1
Ik.min-----继电保护装置保护区内在电力系统最小运行方式时的
最小短路电流。
DX-11系列电磁式信号继电器的内部结 线和图形符号。
27
保护继电器
DX-11系列电磁式信号继电器的内 部结构
返回
28
保护继电器
DX-11的内部接线和图形符号
返回
29
保护继电器
电磁式中间继Biblioteka 器电磁式中间继电器在继电保护装置中，用 作辅助继电器，以弥补主继电器数量或触点容 量的不足，通常用在保护装置的出口回路中用 来接通断路器的跳闸回路，因此又称为出口继 电器。 DZ-10系列电磁式信号继电器的内部结构。
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保护继电器
常用的保护继电器分类
按其在保护装置中的功能分，有 起动继电器、时间继电器、信号继电 器和中间继电器或出口继电器等。
按其作用于断路器的方式分，有 直接动作式和间接动作式两大类。
按其与一次电路的联系分，有一 次式继电器和二次式继电器。
18
保护继电器
电磁式电流继电器
电磁式电流继电器在继电保护装置 中，通常用作起动元件。
DZ-10系列电磁式信号继电器的内部结线和图形 符号。
30
保护继电器
DZ-10系列电磁式信号继电器的内 部结构
返回
31
DZ-10图形符号
保护继电器
32
保护继电器
感应式电流继电器
感应式电流继电器兼有上述电磁式电流、时间、信 号和中间继电器的功能，即它在继保护装置中既能作为 起动元件，又能实现延时、给出信号和直接接通跳闸回 路，同时可实现电流速断保护，从而使保护装置大大简 化。 GL-10，20系列感应式电流继电器的内部结构。 感应式电流继电器的转动力矩M1和制动力矩M2。 GL-10，20系列感应式电流继电器的动作原理。 感应式电流继电器的动作特性曲线。 感应式电流继电器整定。 GL-10，20系列感应式电流继电器的内部结线和图形 符号。
Iop.1------一次动作电流，继电保护装置动作电流换算到一次电
路的值。
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保护继电器
常用的保护继电器分类
按其结构原理分，有机电型和晶体管型。 机电型按其结构原理分有电磁式和感应式。 按其反应的物理量分，有电流继电器、电 压继电器、功率继电器、气体继电器等。 按其反应的数量变化分，有过量继电器和 欠量继电器。
过流继电器线圈中的使继电器动作 的最小电流，称为继电器的动作电流， 用Iop表示。
过流继电器线圈中的使继电器由动 作状态返回到起始位置的最大电流，称 为继电器的返回电流，用Ire表示。
继电器的返回电流与动作电流的比 值，称为继电器的返回系数，用Kre表示。
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保护继电器
Kre
K re I re /Iop
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保护继电器
DS-110系列电磁式时间继电器的内 部结构
返回
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保护继电器
DS-110内部结线和图形符号
返回
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保护继电器
电磁式信号继电器
电磁式信号继电器在继电保护装置中， 用作信号元件，指示保护装置已经动作。 常用的信号继电器有电流型和电压型两种。
DX-11系列电磁式信号继电器的内部结构。
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故障及危害
电力系统短路故障的危害
短路故障时会产生很大的短路电流，引起强电 弧或导电回路的严重过热，可能烧坏电气设备。
短路时通过故障设备的短路电流会产生很大的电 动力，使电气设备遭受机械力破坏。
短路故障时电力系统电压会急剧下降，致使用 户的正常生产用电遭到破坏，甚至造成设备停电停 产。
发生严重短路故障时，处理不当还会破坏电力 系统的稳定运行，使并网发电厂解列，甚至造成整
DL-10系列电磁式继电器的内部结构。 DL-10系列电磁式继电器的内部结线和图 形符号。
Iop、Ire、Kre
电磁式电流继电器的动作电流调节
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保护继电器
DL-10系列电磁式继电器的内部结构
返回
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保护继电器
DL-10系列电磁式继电器的内部结 线和图形符号
返回
21
保护继电器
Iop、Ire、Kre
装
中央信号
预告信号
置
在运行设备发生其异他常信现号象时， 瞬时或延时发出音响信号，
并使光字牌显示出异常状况
的内容 8
中央复归能重复动作的事故信号原理图
9
直流系统
硅整流电容储能式直流电源
10
直流系统
直流系统的绝缘监视
11
故障及危害
电力系统常见故障
变配电所的电气设备在运行中由于外力 破坏、内部绝缘击穿或误操作等原因，均可 能会造成电气设备的故障或异常。这些故障 最多见的是短路，它包括三相短路、两相短 路、大电流接地系统的单相接地短路，以及 电气设备内部线圈的匝间短路等。
继电保护装置及二次系统介绍
二次回路
工厂供电系统的二次回路
二次回路
电源 性质
用途
表示 方法
直流回路
交流回路
断路器控制回路 信号回路 测量回路 继电保护回路 自动装置回路 集中画法 展开画法
2
二次回路的编号
二次回路
3
断路器控制回路
对断路器控制回路的要求： • 能监视回路的完好性 • 能指示断路器的位置 • 动作后切断合分闸电源 • 有电气防跳装置 • 事故跳闸后能报警 • 发出预告信号
二次回路
4
断路器控制回路
二次回路
5
二次回路
断路器的防跳回路
6
中央信号系统
中央信号
变电所的信号装置及其作用 事故信号装置 预告信号装置
7
中央信号
在断路器事故跳闸时，
能变及电时地所发的出音信响号信装号，置及其作用
并使相应的断路器灯光 断路器、隔离开关
位置信号闪光。
的分、合闸位置
位置信号
信
号
事故信号
对于过量继电器，Kre<1。对于欠量继 电器，Kre>1。 Kre 越接近1，说明继电器越灵敏。如 果电流继电器的Kre过低时，可能使保 护装置发生误动作。
返回
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保护继电器
电磁式时间继电器
电磁式时间继电器在继电保护装置 中，用作时限元件，使保护装置获得一 定的延时。 DS-110系列电磁式时间继电器的内部结 构。 DS-110系列电磁式时间继电器的内部 结线和图形符号。
个系统瓦解，给国民经济带来巨大损失。
13
任务和要求
继电保护装置的任务
在出现短路等故障时，作用于前方最近 的断路器，使之迅速跳闸，切除故障部分， 恢复系统其它部分的正常运行，同时发出信 号，提醒运行值班人员及时处理事故。
在系统出现不正常工作状态，如过负荷 或故障苗头时，发出报警信号，提醒运行值 班人员及时处理，以免发展为故障。