新型继电保护与故障测距原理与技术
电力系统继电保护原理及新技术
电力系统继电保护原理及新技术1）电力系统继电保护的任务？答（1）自动，迅速，有选择地切除故障器件，使无故障部分设备恢复正常运行，故障部分设备免遭毁坏。
（2）发现电气器件的不正常状态，根据运行维护条件动作于发信号，减负荷或跳闸。
2）电力系统继电保护的基本要求？选择性，速动性，灵敏性和可靠性。
3）电力系统继电保护的基本原理？根据电力系统正常运行与发生故障或不正常运行状态之间的差别，以及电力系统被保护范围内电气器件发生故障或不正常运行状态的特征，配置完善的继电保护，实现对电力系统的保护。
继电保护装置由各种继电器和元件组成，分类：按不同参量的过量，欠量和差量划分的有过电流继电器，低电压继电器，电流差动继电器；按其结构原理划分为电磁型，整流型，晶体管型和微机型等继电器。
1）微机型继电保护装置的硬件电路构成？微机系统，模拟数据采集系统，开光量输入和输出系统，人机对话微机系统，电源系统。
2）何谓采样定理？对连续信号x （t ）进行采样时，周期采样频率f s必须大于被采样原始信号x （t ）的最大截止频率f c 的两倍，才能从离散的）（t x s中完全恢复出原始信号x （t ）。
数据采集电路的主要作用？把模拟量转换成对应的数字量。
3）逐次比较式模数转换器的主要技术指标？(1)分辨率（2）输入模拟量的极性（3）量程（4）精度（5）转换时间（6）输出逻辑电平4）微机保护的模数变换有哪几种？分别是如何变换的？主要有两种，即逐次比较式和VFC 式。
逐次比较式：就是把模拟量电压与组成二进制关系的标准电压一位一位地进行比较，达到将模拟电压变成二进制数的目的。
VFC ：将模拟电压变换为脉冲信号，由计数器进行计数。
这样在采样间隔内的计数值就与采样对象的积分值成比例。
实现了模数转换。
5）半周积分与傅氏算法的应用特点？半周积分：具有一定滤高频能力，但是不能滤直流分量。
全周波傅氏算法兼备了滤波和计算基本电气量的过程，是一种较好的算法，但其数据窗至少需要一个周期的采样值，仍显得速度不够快。
现代电力系统继电保护原理与技术课件
微机继电保护
基于微处理器的数字式继电保护， 具有自检、计算、通信等功能。
智能电网继电保护
基于传感器、通信、人工智能等技 术的保护，具有自适应、自愈等功 能。
02 继电保护的基本原理
继电保护的工作原理
继电保护装置通过检测电力系统的故 障信号和正常运行状态下的电气量变 化，来判断是否发生故障或处于异常 状态。
现代电力系统继电保护原理与技术 课件
contents
目录
• 现代电力系统继电保护概述 • 继电保护的基本原理 • 继电保护的常用技术 • 继电保护装置及其应用 • 现代电力系统继电保护的挑战与展望
01 现代电力系统继电保护概 述
继电保护的基本概念
继电保护
指在电力系统发生异常或故障时 ，利用一些电气量变化，快速、 自动地、有选择地切除故障部分 ，保证非故障部分继续运行。
详细描述
广域保护技术通过广域测量系统和通信网络，获取电力系统的广域信息，实现对系统进 行快速、准确和可靠的保护。这种技术能够提高系统的稳定性和可靠性，减少大面积停
电事故的发生。
04 继电保护装置及其应用
继电保护装置的基本构成
01
02
03
传感器
用于监测电力系统的运行 状态，如电压、电流、功 率等。
总结词
能够根据电力系统的实时运行状态自动调整保护参数的一种 技术。
详细描述
自适应保护技术通过实时监测电力系统的运行状态，根据系 统的变化自动调整继电保护装置的参数，以适应系统的变化 。这种技术能够提高保护的准确性和可靠性，减少误动和拒 动的情况发生。
广域保护技术
总结词
以广域测量系统和通信网络为基础，实现对电力系统进行快速、准确和可靠的保护的一 种技术。
最新继电保护新原理与新技术
制动电流
IR0 IM0IN0
0.7 5
I QD 0 为定值单中‘零序起动
电流定值’。
I R0 经100ms延时动作。
零序差动继电器本身无选相 功能，所以再另外用稳态分 相差动继电器选相。两者构 成‘与’门。
931保护中差动继电器的种类和特点
零序差动继电器的特点
• 由于不反应负荷电流，所以负荷电流 不产生制动电流。
大，不会影响线路内部短路灵敏度。
电容电流的补偿
ICIMCINC
其中
M
N
IMC
U M1 2X C1
U M 2 2XC2
U M 0 2XC0
U M 0 2X C1
U M 0 2X C1
1C 2 j2XC
IMC
1C 2
j2XC
I NC
U M U M 0 U M 0 2X C1 2X C0 2X C1
• 受过渡电阻的影响较小。 因此在重负荷线路上发生经高电阻短 路时灵敏度较高。
931保护中差动继电器的种类和特点
ICDBC IL
• 与零序差动继电器配合使用 作为选相用的稳态分相差动 继电器的构成
动作电流 ICDBC 为经过电容 电流补偿后的差动电流。
制动电流
0.15
ICD IMIN
IR I L 为I QD 0 、0.6倍实测电容电 流和 0 .6U N 中的最大值。制动
U M U M 0 U M 0
故而 2XC1
2XC0
ICIMC INC
U M2X C U 1M02U XM C00U N2X C U 1N02U XNC00
采样数据的传输
在64kb/s通信接口的条件下，实现了 每周12点采样数据的传输，而其他差动 保护每周仅传输4～6点。每周12点的采 样数据保证了差动继电器工作的正确性和 工频变化量差动继电器的实现。
电力系统继电保护电网距离保护原理
三相系统中测量电压和测量电流的选取
. 两相接地短路故障
有
或者
. 两相不接地短路故障 有
. 三相对称短路 此时故障点处的各相电压相等，且三相系统对称 时均为0。这种情况下，选用任意一相的电压、电 流或任意两相间的电压、电流差作为距离保护的 测量电压和电流均可。
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故障环路的概念及测量电压、电流的选取
. 一种是首先精确地测量出Zm ，然后再将它与事先确 定的动作特性进行比较。当Zm落在动作区域之内 时，判为区内故障，给出动作信号；当Zm落在动作 区域之外时，继电器不动作。
. 另一种方法无需精确地测出Zm ，只需间接地判断 它是处在动作边界之内还是处在动作边界之外，即 可确定继电器动作或不动作。
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偏移圆特性
正向整定阻抗与反向整定阻抗相量末端的连线，就是 圆特性的直径，它将圆分成两部分，即右下部分和左 上部分，当测量阻抗落在右下部分圆周的任一点上 时，有
当测量阻抗落在左上部分 圆周的任一点上时，有
测量元件的动作条件可表示为
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偏移圆特性
• 使阻抗元件处于临界动作状态对应的阻抗称为动作阻 抗，通常用Zop 表示。对于具有偏移圆特性的阻抗继 电器而言，当测量阻抗Zm 的阻抗角不同时，对应的动 作阻抗是不同的。
. 在系统中性点直接接地系统中，发生单相接地时， 故障电流在故障相与大地之间流通；两相接地短路 时，故障电流既可在两故障相与大地间流通，也可 在两故障相间流通；两相不接地短路时，故障电流 在果把故障电流可以流通的通路称为故障环路，则
在单相接地短路时，存在一个故障相与大地之间的
20
方向圆特性
. 在偏移圆特性中，令Zset2 = 0， Zset1 = Zset ，则动作 特性就变成方向圆特性，特性圆经过坐标原点。
电力系统继电保护原理
电力系统继电保护原理1. 引言在现代电力系统中，继电保护是确保电力系统运行安全和稳定的重要部分。
它的主要作用是在电力系统发生故障时，迅速检测、定位并切除故障，以保护电力设备和人员的安全。
本文将介绍电力系统继电保护的基本原理和常见的保护方式。
2. 继电保护基本原理电力系统继电保护的基本原理是使用继电器来实现。
继电器是一种能够根据电流、电压或其他物理量的变化来控制电路开关状态的设备。
当电力系统中发生故障时，故障电流或电压的变化会引起继电器动作，进而触发保护动作。
继电保护的基本原理可以归纳为以下几点：•故障检测：继电保护需要能够快速检测电力系统中的故障。
常见的故障包括短路、接地故障等。
通过测量电流、电压和其他物理量来检测故障。
•故障定位：一旦检测到故障，继电保护需要能够准确地确定故障的位置。
通过分析故障电流、电压的变化，继电保护可以定位故障发生的位置。
•保护动作：一旦确定了故障的位置，继电保护需要能够迅速触发保护动作，切除故障。
常见的保护动作包括断路器的跳闸、开关的切换等。
3. 继电保护方式根据所保护的电力设备和故障类型的不同，继电保护可以分为多种方式。
以下是一些常见的继电保护方式：过流保护是最常见的继电保护方式之一。
它通过测量电力系统中的电流大小，一旦电流超过设定的阈值，继电保护会触发保护动作。
过流保护可以用于检测短路故障和过载故障。
3.2 过压保护和欠压保护过压保护和欠压保护是主要用于保护电力系统中的变压器和其他电气设备。
当电压超过或低于设定的阈值时，继电保护会触发保护动作，以避免设备损坏或安全事故发生。
3.3 频率保护频率保护用于监测电力系统中的频率变化。
当频率超过设定的阈值时，继电保护会触发保护动作。
频率保护可以用于检测电力系统运行异常或发生故障的情况。
差动保护是一种用于保护变压器和发电机等关键设备的继电保护方式。
它通过比较设备输入端和输出端电流之差，一旦差值超过设定的阈值，继电保护会触发保护动作。
继电保护距离保护特性原理说明
三电网距离保护1距离保护基本原理与构成1.距离保护的概念短路时，电压电流同时变化，测量到电压与电流的比值就反映了故障点到保护安装处的距离，短路时：电流增大、电压变小、阻抗与电流的关系：故障点与保护安装处越近，阻抗越小，短路电流越大。
阻抗与距离的关系：阻抗与距离成正比，阻抗的单位是欧姆/公里。
距离保护与电流保护的关系：电流保护的范围与距离保护的范围大致相同，电流保护的范围就是用距离来衡量的，电流的保护范围实际反映的是距离的范围。
距离与电流是统一的。
但是，电流保护只用电流值来判断是否故障，距离保护使用电压、电流2个物理量来判断，因此，距离保护更准确。
2.测量阻抗、负荷阻抗、短路阻抗、整定阻抗、动作阻抗概念辨析？负荷阻抗：正常运行条件下，额定电压与负荷电流的比值；短路阻抗：短路发生后，保护安装处的残压与流过保护的短路电流的比值（线路的阻抗值）；短路阻抗总小于负荷阻抗。
测量阻抗：继电器测量到的电压除以电流，得到的阻抗值；正常运行时，测量阻抗就是负荷阻抗，短路时，测量阻抗就是短路阻抗。
测量阻抗能反应出运行状态。
整定阻抗：能使继电器动作的最大阻抗，是一个定值。
测量阻抗小于整定阻抗，继电器就动作。
阻抗继电器是一个欠量继电器，电流继电器是过量继电器，测量电流大于整定电流时动作。
这是一对对偶关系。
动作阻抗：阻抗继电器动作时，测量到的阻抗值。
比如：人为设置整定阻抗是20Ω，只要测量到的阻抗值小于20就可以动作，今天动作了一次，一查故障记录，动作阻抗是10Ω，说明动作准确无误。
3.一次阻抗、二次阻抗区别？这里要对比一次电流和二次电流的概念，道理是一样的。
一次阻抗：一次电压与一次电流的比值，二次阻抗：二次电压与二次电流的比值，4.测量阻抗角、负荷阻抗角、短路阻抗角、整定阻抗角、动作阻抗角概念辨析测量阻抗角：测量电压与测量电流的夹角负荷阻抗角：负荷电压与负荷电流的夹角短路阻抗角：短路电压与短路电流的夹角动作阻抗角：继电器动作时，加入继电器的电压与电流的夹角。
新型继电保护与故障测距原理与技术
新型继电保护与故障测距原理与技术继电保护是高压输电线路的重要组成部分，在保证安全可靠的运行中发挥着重要作用。
为了更好的发挥继电保护的作用，许多国家和地区正在采用新型的继电保护和故障测距技术。
继电保护技术是一种被广泛采用的检测和处理线路故障的技术。
它可以根据特定的条件来评估故障的性质和位置，从而有效的检测并处理线路故障，保证输电系统的安全可靠运行。
然而，继电保护技术也有一些局限性，如它不能在不破坏电路及设备的前提下测出故障距离。
该技术的优点在于它可以实现精确的故障测距，使继电保护的效果更加明显，并且不会破坏高压输电线路，而是在不影响电路和设备正常运行的情况下安全、准确的测量故障距离。
此外，新型继电保护与故障测距技术还可以实现智能故障识别，对故障发生的时间、位置、原因等信息进行准确识别，便于把握故障情况，有助于继电保护在线路中及时有效的执行。
例如。
继电保护距离保护特性原理说明
三电网距离保护1距离保护基本原理和构成1.距离保护的概念短路时，电压电流同时变化，测量到电压和电流的比值就反映了故障点到保护安装处的距离，短路时：电流增大、电压变小、阻抗和电流的关系：故障点和保护安装处越近，阻抗越小，短路电流越大。
阻抗和距离的关系：阻抗和距离成正比，阻抗的单位是欧姆/公里。
距离保护和电流保护的关系：电流保护的范围和距离保护的范围大致相同，电流保护的范围就是用距离来衡量的，电流的保护范围实际反映的是距离的范围。
距离和电流是统一的。
但是，电流保护只用电流值来判断是否故障，距离保护使用电压、电流2个物理量来判断，因此，距离保护更准确。
2.测量阻抗、负荷阻抗、短路阻抗、整定阻抗、动作阻抗概念辨析？负荷阻抗：正常运行条件下，额定电压和负荷电流的比值；短路阻抗：短路发生后，保护安装处的残压和流过保护的短路电流的比值（线路的阻抗值）；短路阻抗总小于负荷阻抗。
测量阻抗：继电器测量到的电压除以电流，得到的阻抗值；正常运行时，测量阻抗就是负荷阻抗，短路时，测量阻抗就是短路阻抗。
测量阻抗能反应出运行状态。
整定阻抗：能使继电器动作的最大阻抗，是一个定值。
测量阻抗小于整定阻抗，继电器就动作。
阻抗继电器是一个欠量继电器，电流继电器是过量继电器，测量电流大于整定电流时动作。
这是一对对偶关系。
动作阻抗：阻抗继电器动作时，测量到的阻抗值。
比如：人为设置整定阻抗是20Ω，只要测量到的阻抗值小于20就可以动作，今天动作了一次，一查故障记录，动作阻抗是10Ω，说明动作准确无误。
3.一次阻抗、二次阻抗区别？这里要对比一次电流和二次电流的概念，道理是一样的。
一次阻抗：一次电压和一次电流的比值，二次阻抗：二次电压和二次电流的比值，4.测量阻抗角、负荷阻抗角、短路阻抗角、整定阻抗角、动作阻抗角概念辨析测量阻抗角：测量电压和测量电流的夹角负荷阻抗角：负荷电压和负荷电流的夹角短路阻抗角：短路电压和短路电流的夹角动作阻抗角：继电器动作时，加入继电器的电压和电流的夹角。
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新型继电保护与故障测距原理与技术
摘要：近年来，我国电力行业取得了较快的发展，但电力故障也时有发生，对电力系统正常的运行带来较大影响。
目前，运用继电保护技术来对电力系统故障和运行异常进行诊断，或采取相应保护措施来保护电力系统是比较好的办法，确保电力系统运行的安全性和可靠性。
文章从继电保护系统的原理、作用和特点入手，对继电保护系统运行中的常见故障进行了分析，并进一步对继电保护系统运行中常见故障的处理办法进行了具体的阐述。
关键词：继电保护；故障测距原理；技术
电力生产发展的需要和新技术的陆续出现是电力系统继电保护原理和技术发展的源泉。
继电保护工作者总是在不断地根据需要和可能,对已有的继电保护装置进行改进和完善,同时努力探求实现继电保护的新原理,开发新型的继电保护装置。
计算机的应用为此创造了前所未有的良机[1]。
1.继电保护系统的原理、作用和特点
高压电力系统继电保护技术的原理是电气测量器件对被保护对象实时检测其有关电气量(电流、电压、功率、频率等)的大小、性质、输出的逻辑状态、顺序或它们的组合，还有检测其他的物理量(如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高等)作为继电保护装置的输入信号，通过逻辑运算与给定的整定值进行比较，然后给出一组逻辑信号来判断相应的保护是否应该启动，并将有关命令传给执行机构，由执行机构完成保护的工作任务(跳闸或发出报警信号等)。
高压电力系统继电保护技术的作用是专业对电力系统的正常运行工况进行监测显示，对异常工况进行及时的故障报警、故障诊断或快速切断异常线路(或设备等)的电力，进而为用户的正常生产、生活用电提供保证。
高压电力系统继电保护技术的特点是：①可靠性：继电保护装置有非常好的可靠性，不误动不拒动等；②选择性：正确选择故障部位，保护动作执行时仅将故障部位从电力系统中切除，保证无故障部分继续正常安全运行；③速动性：快速反应及时切除故障[2]。
2.继电保护故障测距原理及技术
直流输电线路发生故障后，精确定位故障点，对于及时排除故障以及防止故障的再次发生具有重要意义。
目前，直流输电系统中普遍采用行波测距原理进行故障定位。
根据所采的用电气量来源不同，行波测距包括单端行波测距和双端行波测距两种类型。
单端行波测距检测整流站/逆变站的故障行波第一波头和第二波头的到达时刻，计算两次波头到达的时间差并与行波波速相乘得到测距结果；双端行波测距检测整流站和逆变站的故障行波第一波头到达时刻，计算两端换流站故障行波到达时间差并与行波波速相乘得到测距结果。
从行波测距的原理来看，影响测距精度的直接因素包括行波波头检测和行波波速选择两个方面。
2.1行波波头检测
行波波头检测的一种思路是设定动作门槛，当测距装置采样数据大于该动作门槛时认为故障行波到达。
为了避开脉冲噪声等因素的影响，动作门槛值一般要求较高。
实际的故障行波到达时刻为行波由零开始增大的时刻，测距装置的动作门槛越高，检测到的行波到达时刻与实际行波到达时刻之间的误差也越大。
因此，这一方法不可避免地存在可靠性与精确度的矛盾问题。
行波波头检测的另外一种思路是采用基于小波理论的波头检测方法。
小波变换的奇异性理论指出，当信号在奇异点处的奇异性指数为正时，小波系数的模极大值随变换尺度的增大逐渐增大；当信号在奇异点处的Lipschitz指数为负时，小波系数的模极大值随变换尺度的增大很快衰减；当信号在奇异点处的Lipschitz为0时，小波系数的模极大值不随变换尺度的改变而改变。
通过综合分析不同变换尺度下的小波系数模极大值的变化情况，可准确区分噪声与故障行波波头，避免了设立动作门槛,可较大地提高行波波头检测的准确度。
然而，采用小波方法进行行波波头检测时，如何从众多类型的小波基中选取一种合适的小波基一直缺乏清晰明确的理结论，只能够在大量仿真的基础上结合工程经验选取，这无疑增加了行波波头检测精度的不确定性[3]。
此外，行波波头的检测方法还有互相关函数法、数学形态学法等。
互相关函数法需要构
造一个能够表征故障电气量与参考波头相关性的函数，测距装置将检测信号输入相关函数之
中计算相关性量值，当相关性量值大于给定阈值时，认为行波波头到达。
数学形态学法需要
设计一种合适的结构元素，并利用该结构元素对被检测信号进行腐蚀、膨胀等形态运算，从
而提取被检测信号的结构特征，实现行波波头的检测。
互相关函数法和数学形态学法也具有
较好的行波波头检测能力，但与小波方法存在相似的问题，互相关函数法存在参考函数的选
取问题、数学形态学法存在结构元素的设计问题。
由于行波第一波头相比于稳态数据具有显
著的阶跃特征，波头检测结果对于小波基、参考函数、结构元素的选择并不敏感。
采用小波法、互相关函数法、数学形态学法检测行波第一波头，检测误差一般能够控制在0～2个数
据点，具有较高的检测精度。
目前，行波测距装置的采样频率可达到 1MHz，0～2个数据点
的波头检测误差所造成的最大测距误差在1km左右，能够满足直流系统对于测距精度的要求[4]。
2.2行波波速选择
直流线路起始故障行波一般可视为阶跃波，其包含零到无穷频的所有频率分量。
由于线
路参数的频变特性，不同频率分量具有不同的传播速度，起始故障阶跃波传输一段距离后将
产生色散，成为波头与波尾被拉长的畸变阶跃波。
行波波头部分由传播速度较快的高频分量
构成，波尾部分由高频分量和传播速度较慢的低频分量共同构成。
实际行波测距装置的分辨
率和采样频率均为有限值，行波采样数据在时间和幅值上存在一定程度的离散,只有当行波幅
值达到测距装置分辨率时才被分辨出来。
设采样得到的第一个数据点包含的最高频率分量为f，则故障行波的传播速度等于频率f所对应的单频正弦波在线路中的传播速度。
然而，由于
行波在传播过程中的色散和衰减特性，随着过渡电阻、故障距离改变，行波采样得到的第一
个数据点的频率构成具有较大差异，即实际测距装置感受的故障行波具有变波速特性。
在目
前行波测距装置的硬件条件下，过渡电阻对行波波速的影响可以近似忽略，行波波速可以看
作是故障距离的一元函数。
为选取合适的行波波速进行故障测距，可利用小波分析提取行波
波头的特定频率分量，检测这一频率分量的到达时刻并计算该频率分量的传播波速，时间与
波速相乘得到测距结果。
另外，还可采用二次函数对反射波上升沿中间段的数据进行拟合得
到行波视在起点，建立故障点与视在起点之间的波速联系，从而提高了测距精度[5]。
3.结语
电力系统运行的可靠性、安全性离不开继电保护装置的正确和可靠动作。
继电保护运行
人员，应该不断熟悉电力系统的基础知识，熟练掌握故障分析方法，做好继电保护装置的维
保工作，提高对继电保护装置常见故障的有效快速处理能力，从而提高继电保护系统的安全性、可靠性和正确性。
特别是当前继电保护技术已经向微机化、网络化、智能化的方向发展，呈现保护、控制和测量等一体化的发展趋势。
这就需要针对继电保护发展新情况来不断提升
继电保护人员自身的专业技能，确保电力系统能够安全、可靠、稳定运行。
【参考文献】
[1]何正友,李小鹏,林圣.时频联合分析在输电线路继电保护和故障定位中的应用综述[J].电力科
学与技术学报,2013
[2]蔡小玲,王礼伟,林传伟,等.基于智能变电站的站域保护原理和实现[J].电力系统及其自动化学报,2012。