沈阳农业大学信息与电气工程学院电力系统继电保护课件 第八章
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电力系统继电保护原理PPT讲义
(3)执行部分 根据逻辑元件传送的信号，完成相应的操作。 如：跳闸、发信号等。
1.3对继电保护的基本要求 1.3 对继电保护的基本要求
动作于跳闸的继电保护在技术上应满足四个基 本要求： 选择性 快速性 灵敏性 可靠性
1.3对继电保护的基本要求 1.3 对继电保护的基本要求 1.选择性 1. 选择性
主保护 主保护+ +后备保护 指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障， 当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时， 才 允许由相邻设备或线路的保护或断路器失灵保护切 除故障。 后备保护 主保护： 是指能以最快速度有选择地切除被保护设备和线 路故障的保护。 后备保护： 后备保护指主保护或断路器拒动时用以切除故障 的保护，分为近后备、远后备两种方式。
1.3对继电保护的基本要求 1.3 对继电保护的基本要求 1.选择性 1. 选择性
1 2 5 3 4 6 7 8
1.3对继电保护的基本要求 1.3 对继电保护的基本要求 1.选择性 1. 选择性
停电
QF5拒动
1 2 5 3 4 6 7 8
断路器失灵保护动作 有选择性
有选择性 无选择性 导致该线路退出运行
1.3对继电保护的基本要求 1.3 对继电保护的基本要求 1.选择性 1. 选择性
电力系统的任一处都要处于保护范围覆盖之下， 没有安装保护的电力元件不允许接入电力系统工作。 每套保护都有预先严格划定的保护范围。 一般借助断路器实现保护范围的划分。
1.3对继电保护的基本要求 1.3 对继电保护的基本要求 1.选择性 1. 选择性
指对于其保护范围内发生的故障或不正常运行 状态的反应能力。 要求：在规定保护区内故障时，不论系统运行 方式、短路点的位置、短路的类型如何，以及短路 点是否有过渡电阻，都能灵敏地正确地反应出来。 应按照最不利的情况来检验保护灵敏性。 通常，用灵敏系数(Ksen)来衡量灵敏性。 一般要求在1.2～2之间
《电力系统继电保护原理》全套PPT课件
实际整定原则：考虑到外部故障切除后，电压恢复时电动
机的自启动过程中，保护要能可靠地返回，则要求：
IIIIh > Izq.max= Kzq·Ifh.max (电动机负荷自启动系数Kzq > 1)
又：IIIIh = Kh·IIIIdz
（继电器返回系数Kh <1）
则：I
III dz
K zq
I fh.max Kh
四、可靠性：不拒动、不误动。 （主保护对动作快速性要求相对较高； 后备保护对灵敏性要求相对较高）
§2 电网的电流保护和方向性电流保护
（主要用于35KV及以下线路） §2-1 单侧电源网络反映相间短路的电流保护
一、过电流继电器
1、基本符号及特性参数
动作过程：
IJ↑→Mdc↑→Mdc≈>Mth+Mm →舌片开始动作
┌ Mdc↑↑┐
动作过程中：δ↓→│
│→舌片加速动作
( Mdc =K·(IJ /δ) 2 ) └ Mth ↑ ┘ 动作终止时出现剩余力矩：
ΔM = Mdc-Mth （有利于接点可靠闭合）
动作电流Idz.J：能使继电器刚好动作的最小电流值。 返回过程：
IJ↓≈< Idz.J时，由于剩余力矩ΔM 的存在，暂时还不能返回；
IIIdz.1= KkII·IIdz.2 = KkII·KkI·I(3)d.C.max 可靠系数：
KkII = 1.1～1.2 （Id中非周期分量已
衰减，故比KkI稍小）
2、动作时限的配合 为保证本线路电流II段与
下条线路电流I段的保护范围 重叠区内短路时的动作选择 性，动作时限按下式配合：
tII1=tI2+t≈t （t: 0.35s～0.6s,一般取0.5s） 3、保护装置灵敏性的校验
电力系统继电保护PPT课件
4.电磁式中间继电器
动静触点
文字符号： KM
图形符号：
I>
测量线圈
电磁线圈 及Leabharlann 磁铁电磁式中间继电器实物图片
2021/3/22
动作 触点
常开 触点
常闭 触点
4.电磁式中间继电器
1.特点：
① 触点容量大，可直接作 用于断路器跳闸；
② 触点数目多,可实现时间 继电器难以实现的延时 。
2.结构：吸引衔铁式。 3.文字符号：KM。
3.两相一继电器电流差接线
2021/3/22
IKA Ia Ic
3.两相一继电器电流差接线（续）
3 ......K (3)
KW
I kA I2
2 1
........K
(2) AC
........K
(2) AB
2021/3/22
1
........K
(2) BC
图7－18两相一继电器式接线
不同相间短路的相量分析 （a）三相短路；（b）A、C两相短路；
2021/3/22
Kw
I KA I2
Ⅱ、保护装置的接线方式（续）
1、三相三继电器完全星形接线方式
接线系数KW：
2021/3/22
KW
I kA I2
1
Ⅱ、保护装置的接线方式（续）
2.两相两继电器不完全星形接线方式
接线系数KW：
2021/3/22
KW
I kA I2
1
2.两相两继电器不完全星形接线方式(续) 在6～35kV小电流接地系 统中得到了广泛的应用
反应故障参数增大而动作的保护：
保 护 区 末 端 金 属 性 短 路 时 故 障 参 数 的 最 小 计 算 值
电力系统继电保护课件(第四版)-8(最详细版)
变压器高低压侧的额定电流不同z 变压器高、低压侧的额定电流不同z 适当选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比，这与前面的线路纵差动保护不同121212TA TA I I I I n n ′′===&&&&2112TA TTA n I n n I ==&&解决办法：将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角z 形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形星形通常接线方式三角形实际接线方式星形星形{正常运行时该电流很小，是额定电流的2％～5％正常运行时该电流很小是额定电流的z当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，可能出现很大的励磁涌流z如果电压过零的时刻合闸，则产生最大磁通m饱和区线性区{因此，铁心将严重饱和z励磁电流剧烈增大z最大值可达额定电流的6～8倍z励磁涌流的特点{包含有大量的非周期分量，使涌流偏向时间轴一侧{包含有大量的高次谐波，而且以二次谐波为主{波形之间出现间断——有间断角{对称性涌流的出现——Y侧电流互感器三角形接法一——零序电流差动保护{零序差流：{星形侧绕组的单相匝间短路可等效为单相接地故障{整定原则：躲开正常或外部相间故障下的最大不平衡电流0.0.0.0..033333H M NH NMd TA I I I I I n /+/+/+//=&&&&&z 起动电流整定原则TN r rel act I n nK K I .1−={躲开变压器可能出现的最大负荷电流z 对并列运行的变压器，考虑突然切除一台时所出现的过负荷z 对降压变压器，应考虑低压侧负荷电动机自起动时的最大电流TN rMsrel act I K K K I .={按以上条件选择的起动电流，其值一般较大。
时间继电器，经过预定的延时后，起动出口中间继电器动作于跳闸一个接于线电压上的低电压继电器组成个接于线电压上的低电压继电器组成z不对称故障的保护：出现负序电压，负序过电压继电器动作，与过流继电器配合动作跳闸z三相短路故障保护：低电压继电器与过电流继电器配合动作跳闸{两段式零序过电流保护：每段零序电流各带两级时限零零z较短的延时断开母联或分段断路器，缩小停电范围z较长的延时有选择性断开变压器各侧断路器地，需要时可改为中性点直接接地。
电力系统继电保护ppt课件
6
一、继电保护的概念
继电保护泛指继电保护技术或各种继 电保护装置组成的继电保护系统。
继电保护装置是指安装在被保护元件 上，反应被保护元件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。
11/13/2023
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二、故障、不正常运行状态与事故
电力系统在运行中，由于外界（雷击、鸟 害等）、内部（绝缘损坏、老化等）及 操作等原因，可能引起各种故障或不正常 工作状态。
11/13/2023
3
二、本课程的教学内容
1、理论部分 1 继电保护的基础元件 2 输电线路的继电保护 3 电力变压器的继电保护 4 同步发电机的继电保护 5 微机保护 2、实践部分 1 继电保护课程设计 2 继电器调试与二次配线实习
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4
三、学习本课程的基本要求
1、学会抓重点，领会问题的真谛；
21
§4 继电保护的基本组成
11/13/2023
22
§5 继电保护的工作原理
测量部分测量被保护组件运行参数，并 与整定值相比较，以判断被保护组件是份 发生故障。如果运行参数达到或超过（或 低于）整定值，测量部分向逻辑部分发信 号，并起动保护装置。逻辑部分接受测量 部分的信号后，按照规定的逻辑条件，判 断保护装置是否动作于跳闸或动作于发信 号，执行部分根据逻辑部分送来的信号而 动作。
2
一、本课程在本专业中的地位及教学目标
本课程是本专业的一门主要专业课，通 过本课程的学习，能够使大家掌握电力系 统继电保护装置工作原理、配置原则，常 用继电器的试验方法；培养继电保护装置 整定计算和识读继电保护装置原理图、展 开图的技能，为毕业后从事电力系统继电 保护的运行、安装、调试检修及设计工作 打下基础。
《继电保护》PPT课件
- 目前，高频保护是220KV及以上电压等级复杂电网的主要保护 方式。
精选课件ppt
16
4.2.1 高频保护的基本概念
二、高频保护的构成 - 高频保护由继电保护部分、高频收、发信机和高频通道构成
三、高频保护的分类 - 按工作原理分为方向高频保护和相差高频保护 方向高频保护的基本原理是比较被保护线路两侧的功率方向 相差高频保护的基本原理是比较被保护线路两侧的电流相位 - 按比较方式分：直接比较方式和间接比较方式 - 按两侧发信机工作频率的异同分：有单频制和双频制。 - 按高频通道的工作方式分：有长期发信方式、故障起动发信方式 和移频发信方式。
- 借助于通道构成全线速动的线路保护称为线路纵联式保护。
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4
输电线的纵联保护
2、分类
- 按线路纵联保护原理及所使用的通信信道
1）、线路高频相差保护；闭锁式高频方向保护；闭锁式高频距离
保护（输电线本身作为通道 继电保护专用高频收发信机 超高压输电
线路中最典型的一种纵联保护）
2）、导引线纵差保护 （导引线 架空地线：铁塔中三相线路上
对于超高压电路，一般要求采用能够瞬时切除本线路任意点故障的
全线速动保护------输电线纵联保护
精选课件ppt
2
反映单侧电气量保护的缺陷
- 距离保护的第一段能保护线路全长的85%，对双侧电源的线路，至 少有30%的范围保护要以II段时间切除故障。
（距离保护可实现中间70%的速动，其余部分发生的短路，则要靠带 时限的保护来切除）
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20
4.2.3 高频通道的工作方式和高频信号的作用
一、高频通道的工作方式 - 高频通道的工作方式有正常无高频电流方式、正常有高频电流方式
精选课件ppt
16
4.2.1 高频保护的基本概念
二、高频保护的构成 - 高频保护由继电保护部分、高频收、发信机和高频通道构成
三、高频保护的分类 - 按工作原理分为方向高频保护和相差高频保护 方向高频保护的基本原理是比较被保护线路两侧的功率方向 相差高频保护的基本原理是比较被保护线路两侧的电流相位 - 按比较方式分：直接比较方式和间接比较方式 - 按两侧发信机工作频率的异同分：有单频制和双频制。 - 按高频通道的工作方式分：有长期发信方式、故障起动发信方式 和移频发信方式。
- 借助于通道构成全线速动的线路保护称为线路纵联式保护。
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输电线的纵联保护
2、分类
- 按线路纵联保护原理及所使用的通信信道
1）、线路高频相差保护；闭锁式高频方向保护；闭锁式高频距离
保护（输电线本身作为通道 继电保护专用高频收发信机 超高压输电
线路中最典型的一种纵联保护）
2）、导引线纵差保护 （导引线 架空地线：铁塔中三相线路上
对于超高压电路，一般要求采用能够瞬时切除本线路任意点故障的
全线速动保护------输电线纵联保护
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反映单侧电气量保护的缺陷
- 距离保护的第一段能保护线路全长的85%，对双侧电源的线路，至 少有30%的范围保护要以II段时间切除故障。
（距离保护可实现中间70%的速动，其余部分发生的短路，则要靠带 时限的保护来切除）
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4.2.3 高频通道的工作方式和高频信号的作用
一、高频通道的工作方式 - 高频通道的工作方式有正常无高频电流方式、正常有高频电流方式
电力系统继电保护原理全套课程通用课件
电力系统继电保护原理概 述
继电保护的基本概念
继电保护
当电力系统中的元件或系统本身发生异常情况或故障时，能自动、迅速、有选 择地将故障元件从系统中切除，保证无故障部分继续运行，将事故限制在最小 范围的一种自动化措施。
继电保护装置
实现继电保护功能的设备或装置，用于快速、正确地隔离故障设备或线路，保 障电力系统的安全稳定运行。
异常运行状态
包括过负荷、过电压、欠电压等， 会对电力系统的稳定运行造成威胁 。
电流、电压、功率等基本物理量
01
02
03
电流
表示电荷在导体中流动的 量，是继电保护中的重要 物理量之一。
电压
表示电场中电位差的大小 ，是电力系统中能量传输 和转化的基础。
功率
表示单位时间内转换、消 耗或传输的能量，是衡量 电力系统运行效率的重要 指标。
差动保护
总结词
差动保护是通过比较线路两侧的电流大 小和相位，判断是否发生故障的保护方 式。
VS
详细描述
差动保护利用电流互感器检测线路两侧的 电流值，通过比较两侧电流的大小和相位 来判断是否发生故障。当检测到两侧电流 大小和相位不一致时，保护装置动作，切 断故障线路。差动保护具有较高的灵敏度 和可靠性，适用于变压器、发电机等重要 设备的保护。
率。
电力系统继电保护的基本元件
互感器
用于将高电压和大电流转换为低电压 和小电流，以便于测量和保护装置的 采集。
断路器
继电器
用于实现继电保护功能，能够根据输 入的物理量（如电流、电压等）判断 电力系统的运行状态，并采取相应的 动作（如跳闸、报警等）。
用于控制电力系统的正常运行和故障 切除，是继电保护装置的重要组成元 件之一。
继电保护的基本概念
继电保护
当电力系统中的元件或系统本身发生异常情况或故障时，能自动、迅速、有选 择地将故障元件从系统中切除，保证无故障部分继续运行，将事故限制在最小 范围的一种自动化措施。
继电保护装置
实现继电保护功能的设备或装置，用于快速、正确地隔离故障设备或线路，保 障电力系统的安全稳定运行。
异常运行状态
包括过负荷、过电压、欠电压等， 会对电力系统的稳定运行造成威胁 。
电流、电压、功率等基本物理量
01
02
03
电流
表示电荷在导体中流动的 量，是继电保护中的重要 物理量之一。
电压
表示电场中电位差的大小 ，是电力系统中能量传输 和转化的基础。
功率
表示单位时间内转换、消 耗或传输的能量，是衡量 电力系统运行效率的重要 指标。
差动保护
总结词
差动保护是通过比较线路两侧的电流大 小和相位，判断是否发生故障的保护方 式。
VS
详细描述
差动保护利用电流互感器检测线路两侧的 电流值，通过比较两侧电流的大小和相位 来判断是否发生故障。当检测到两侧电流 大小和相位不一致时，保护装置动作，切 断故障线路。差动保护具有较高的灵敏度 和可靠性，适用于变压器、发电机等重要 设备的保护。
率。
电力系统继电保护的基本元件
互感器
用于将高电压和大电流转换为低电压 和小电流，以便于测量和保护装置的 采集。
断路器
继电器
用于实现继电保护功能，能够根据输 入的物理量（如电流、电压等）判断 电力系统的运行状态，并采取相应的 动作（如跳闸、报警等）。
用于控制电力系统的正常运行和故障 切除，是继电保护装置的重要组成元 件之一。
电力系统继电保护原理课件
I III Kk * Kzq * Ifh.max 1.2 *1.3*174 320A
dz. A
Kf
0.85
2〉 继电器电流：320*1/60=5.33A 3〉 灵敏度校验：近后备 1092/320=3.42〉1.5
I L1 的远后备 ( 3 *
U相
) / III =2>1.2
2 Xx max X l2 X l1 dz.A
A 35KV
B L2
20KM
L1 B
一：I 段
1〉
动作电流
I
I dz. A
=Kk*Idmax(最大运方，三相短路时候电流最大）=1.2*
37 7
/
3 8
=1.712K
2〉 动作时限 t=0
3〉
继电器动作电流
I
J
I .dz. A
=I
dz.
I A
*Kjx
/
na=1712*1/60=28.5A
4〉
灵敏度：最大运方，三相短路时候，令
.
.
UC
UB
.
.
.
.E A U A
IC IJC
.
.
.
U AB
UCA U JB
j
.
E BC
..
.
EC U B (U C )
.
EB
.
.
IB IJB
4〉双侧电源网络中电流保护的整定的特点 (1)电流速断保护 图形
两种防止误动措施
(2)限时电流速断保护 1. II段与下一级保护的I段配合 2.助增电流 图形与外汲电流图形 Kfz=M点短路时流经保护1的电流/ M点短路时流经保护2
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数字信息
存储空间 存储器件
经常变化的数据 数据存储区 随机存储器（OM）
控制参数
定值存储区 电可擦除且可编程只读 存储器（EEPROM）
2.模拟量输入（AI）接口部件
继电保护的基本输入电量是模拟性质的电信号。可分 为交流量、直流量以及各种非电量。它们经过各种互感器 转变为二次电信号，再由引线端子进入微机保护装置，最 后正确地变换成离散化的数字量。
因此模拟量输入接口部件也称为模拟量数据采集部件 或数据采集系统，简称为AI（Analog Input）接口。
典型的交流AI接口按信号流程主要包括以下各部分： 输入变换及电压形成回路、前置模拟低通滤波器（ALF）、 采样保持（S/H）电路、模数变换（A/D）电路。
输入变换及电压形成回路：
功能：完成输入信号的标度变换与隔离。 交流信号输入变换由输入变换器来实现，接受来自电力互
2.我国微机保护的发展历史
70年代后半期开始，对国外计算机继电保护的发展作了广泛 的介绍和综述分析。
70年代末至80年代初广泛地开展各种算法以至样机的研制。 1984年，华北电力学院杨奇逊教授主持研制的第一套微机距
离保护样机在河北马头电厂投入试运行。 1986年，全国第一台微机高压线路保护装置投入试运行。 目前，高中压等级继电保护设备几乎均为微机保护产品。
第八章 微机保护
(Microcomputer Protection)
第一节 微机保护系统简介 第二节 微机保护装置的硬件系统 第三节 微机保护的算法
基本要求
1、了解微机保护的发展和特点。 2、掌握微机保护的基本组成。 3、掌握微机保护的常用算法。
第一节 微机保护系统简介
(Brief Introduction of Microcomputer Protection )
最简单的模拟低通滤波器是RC低通滤波器。
R
R
C
C
其中 R 4.3k
C 0.1F
采样保持（S/H）电路：
功能：完成对输入模拟信号的采样。
即在某时刻获取（抽取）输入模拟信号在该时刻的瞬时
值，并维持适当时间不变，以便模数变换回路将其转化为数
字量。
信
号
t
采
采用保持电路输
usr
阻 抗 AS
出了一个阶梯电压
间实现电气隔离，以保证内部弱电电子电路的安全和 减少外部干扰。
4.开关量输出（DO）接口部件
作用：为正确地发出开关量操作命令提供输出通道，并在微 机保护装置内外部之间实现电气隔离，以保证内部弱 电电子电路的安全和减少外部干扰。
5.人机对话接口（MMI）部件 作用：建立起微机保护装置与使用者之间的信息联系，以便
第三节 微机保护的算法
(Algorithms of Microcomputer Protection )
一、数字滤波(Digital Filtering)
在微机保护中滤波也是一个必要的环节，它用于滤去 各种不需要的谐波，数字滤波器的用途是滤去各种特定次数 的谐波，特别是接近工频的谐波。
数字滤波器不同于模拟滤波器，它不是一种纯硬件构 成的滤波器，而是由软件编程去实现，改变算法或某些系 数即可改变滤波性能，即滤波器的幅频特性和相频特性。
在微机保护和网络通信等技 术结合后，变电站自动化、配 电网自动化系统也已在全国系 统中广泛应用。
3.微机保护的发展
1．高速数据处理芯片的应用 2．微机保护的网络化 3．保护、控制、测量、信号、数据通信一体化 4．继电保护的智能化 5．自适应继电保护 6．暂态保护
二、微机保护装置的特点
1．维护调试方便 2．可靠性高 3．易于获得附加功能 4．灵活性大 5．良好的性价比
对保护装置进行人工操作、调试和得到反馈信息。
紧凑键盘 显示屏 指示灯 按钮 打印机接口 调试通信接口
6．外部通信接口（CI）部件
作用：提供与计算机通信网络以及远程通信网的信息通道。 CI可分为两大类：一类CI实现特殊保护功能的专用通信接
口，另一类CI为通用计算机网络接口，可与电站计算机局域 网以及电力系统远程通信网相连。
的专用微型计算机，一般由中央处理器（CPU）、存储器、 定时器/计数器及控制电路等部分构成，并通过数据总线、 地址总线、控制总线连成一个系统，实现数据交换和操作 控制。
CPU主要有以下几种类型： （1）单片微处理器 （2）通用微处理器 （3）数字式信号处理器（DSP）
CPU板
存储器 :
用来保存程序和数据，其存储容量和访问速度也会影 响整个数字式保护装置的性能。
感器二次侧的电压、电流信号。其作用是通过装置内的输入 变压器、变流器将二次电压、电流进一步变小，以适应弱电 电子元件的要求；同时使二次回路与保护装置内部电路之间 实现电气隔离和电磁屏蔽，以保障保护装置内部弱电元件的 安全，减少来自高压设备对弱电元件的干扰。
前置模拟低通滤波器（ALF）：
功能：抑制输入信号中对保护无用的较高频率的成分，以 便采样时易于满足采样定理的要求。
电磁型继电保护：用电磁型继电器构成的继电保护。 微机保护：用微型计算机构成的继电保护。
一、微机保护的发展
(Development of Microcomputer Protection )
1.世界微机保护的发展历史
20世纪60年代末期，开始倡议用计算机构成继电保护。 20世纪70年代，掀起了研究热潮。 20世纪70年代末期，开始进入实用化阶段。 1979年后，推出各种定型的商业性微机保护产品，并 迅 速推广。
变 换
阻
抗
usc
变
换
样 脉 冲
TC TS
t
波形。在保持阶段
器
器
I
Ch
II
采 样 信
无论何时进行模数
号
t
转换，都反映了采
保 采持
样值。
逻辑输入 TC
样信 和号
t
TS
模数变换（A/D）电路：
功能：实现模拟量到数字量的变换，也就是将由S/H电路采集 并保持的输入模拟信号的瞬时值变换为相应的数字量。
3.开关量输入（DI）接口部件 作用：为开关量提供输入通道，并在微机保护装置内外部之
第二节 微机保护装置的硬件系统
(Hardware System of Microcomputer Protection )
第二节 微机保护装置的硬件系统
(Hardware System of Microcomputer Protection )
1.数字核心部件 微机保护装置的数字核心部件实质上是一台特别设计