(完整)继电保护原理及四性
继电保护知识点总结
电力系统中常见的故障类型和不正常运行状态故障：短路(最常见也最危险)；断线；两者同时发生不正常：过负荷；功率缺额而引起的频率降低；发电机突然甩负荷而产生的过电压；振荡继电保护在电力系统发生故障或不正常运行时的基本任务和作用。
迅速切除故障，减小停电时间和停电范围指示不正常状态，并予以控制继电保护的基本原理利用电力系统正常运行与发生故障或不正常运行状态时，各种物理量的差别来判断故障或异常，并通过断路器将故障切除或者发出告警信号&继电保护装置的三个组成部分。
测量部分：给出“是”、“非”、“大于”等逻辑信号判断保护是否启动逻辑部分：常用逻辑回路有“或”、“与”、“否”、“延时起动”等，确定断路器跳闸或发出信号执行部分保护的四性选择性：保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量减少速动性：继电保护装置应尽可能快的断开故障元件。
【灵敏性：继电保护装置应尽可能快的断开故障元件。
故障的切除时间等于保护装置和断路器动作时间之和可靠性：在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反映的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒动，称信赖性）而在不属于该保护装置动作的其他情况下，则不应该动作（即不误动，称安全性）。
主保护、后备保护保护：被保护元件发生故障故障，快速动作的保护装置后备保护：在主保护系统失效时，起备用作用的保护装置。
远后备：后备保护与主保护处于不同变电站近后备：主保护与后备保护在同一个变电站，但不共用同一个一次电路。
{继电器的相关概念：继电器是测量和起动元件动作电流：使继电器动作的最小电流值返回电流：使继电器返回原位的最大电流值返回系数：返回值/动作值过量继电器：返回系数Kre<1欠量继电器：返回系数Kre>1！绩电特性：启动和返回都是明确的，不可能停留在某个中间位置阶梯时限特性：最大(小)运行方式：在被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最小(大)，而通过保护装置的电流最大(小)的运行方式三段式电流保护：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(工作原理：电流速断保护:当所在线路保护范围内发生短路时，反应电流增大而瞬时动作切除故障的电流保护，为了保证保护的选择性，一般情况下只保护被保护线路的一部分限时电流速断保护：切除本线路上电流速断保护范围之外的故障，作为电流速断保护的后备保护定时限过电流保护：反应电流增大而动作，保护本线路全长和下一条线路全长，作为本条线路主保护拒动的近后备保护，也作为下一条线路保护和断路器拒动的远后备保护。
继电保护原理
变电所
分区所
D
L
1流增量（选配）
30
2.保护整定 ◆阻抗Ⅰ段
可靠系数 线路全长 单位线路电抗
电抗边按线路全长整定：X ZD Kk L X 0 负荷角
电阻边按负荷阻抗整定：RZD
0.9U n Kk IF max
c os F
s in F tg L
典型动作时限0.1s
一列车的启动电流
动作时限＝常规保护最长时限＋(0.2 -0.4)s
42
3.分区所保护整定 ◆正反向阻抗Ⅰ段
线路全长
单位线路电抗
电抗边按线路全长L整定： X ZD Kk L X 0 负荷角
电阻边按负荷阻抗整定：RZD
0.9U n Kk IF max
c os F
s in F tg L
最大负荷电流 线路阻抗角
1、2处保 护动作
d1
3处保护 动作
d2
d3
4处保护
动作
补充概念
❖后备保护方式
➢远后备：后备保护与主保护处于不同变电站
➢近后备：主保护与后备保护在同一个变电站， 但不共用同一个一次电路。
➢电路近后备：主保护与后备保护在同一个变 电站内，共用同一个互感器或同一个一次电 路。
例：
1
110kV
2
Y
4处过电流保护为电 路近后备保护;
电阻边按负荷阻抗整定 典型动作时限0.2s
40
◆电流速断
电流速断按躲过分区所SP处最大短路电流整定。
I zd 1.2I d.SP.max 典型动作时限0.1s
SP处短路时的最 大短路电流
◆过电流
I zd K k I F max
可靠系数
最大负荷电流
电力系统继电保护绪论(四性必考)
1.2.4 电力系统继电保护的工作配合
• 主保护——为了最大限度的缩小故障对电力系统正常运行 产生的影响，应保证由主保护快速切除任何类型的故障.
1.2.4 电力系统继电保护的工作配合
• 后备保护——保护装置拒动、保护回路中的其它环节损坏、 断路器拒动、工作电源不正常乃致消失等时有发生，造成 主保护不能快速切除故障，这时需要后备保护来切除故障。 由后备保护动作切除故障，一般会扩大故障造成的影响， 一般后备保护都延时动作，等待主保护确实不动作后才动 作。主保护与后备保护之间存在动作时间和动作灵敏度的 配合。
电力系统继电保护原理
共青团青海大学委员会 刘一兵 liuyibing45@ 行政楼B楼一楼
学习资料
• 参考教材： 1、贺家李 宋从矩等 电力系统继电保护原理（第四 版） 中国电力出版社 2010 2、杨奇逊 黄少峰主编 微型机继电保护基础（第二 版）中国电力出版社 2005 3、葛耀中著 新型继电保护和故障测距的原理与技 术（第二版）西安交通大学出版社 2007.7 4、张保会 尹项根主编 电力系统继电保护（第二版） 中国电力出版社 2009.12 • 习题： 张保会 潘帧存编 电力系统继电保护习题集 中国 电力出版社 2008
1.2.3 继电保护的工作回路
1.2.3 继电保护的工作回路
1.2.4 电力系统继电保护的工作配合
继电保护的配合及保护范围的划分 保护配置原则：取决于被保护元件的重要程度、经济 性以及规程的规定 主保护：通常指能实现全线快速切除故障的保护设备 后备保护：远后备，近后备
1.2.4 电力系统继电保护的工作配合
故障状态及其危害
• 各种类型的短路包括：三相短路、两相短路、两 相短路接地和单相接地短路。大量的现场统计数 据表明，在高压电网中，单相接地短路次数占所 有短路次数的85%以上。
继电保护四原则
整定计算的基本要求继电保护有四个基本要求，即可靠性、选择性、灵敏性、速动性，要全面考虑。
在某些情况下，“四性”的要求有矛盾不能兼顾时，应有所侧重；片面强调某一项要求，都会导致保护复杂化、影响经济指标及不利于运行维护等弊病。
整定计算尤其需要处理好四性的协调关系。
(一) 可靠性要求保护装置处于良好状态，随时准备动作。
保护装置的误动作是造成正常情况下停电、事故情况下扩大事故的直接根源，因此必须避免，用简单的话来说，就是“该动的就动，不该动的不动”，即不误动、不拒动。
保护的可靠性主要由高质量的保护装置、合理的设计、可靠的安装调试、精心的运行维护来保证。
整定计算中，主要通过制定简单、合理的保护方案来保证。
另外在运行方式变化时应注意对定值进行调整以确保保护系统可靠动作。
(二) 选择性选择性是指当电力系统发生故障时，继电保护装置应该有选择性地切除故障部分，让非故障部分继续运行，使停电范围尽量缩小。
首先由故障线路或元件本身的保护切除故障，当上述保护或开关拒动时，才允许相邻保护动作。
继电保护选择性的满足，主要由整定计算来考虑，通过正确整定保护装置的动作值和动作时间来实现，即通常说的灵敏度和动作时间配合，其原则是从故障点向电源方面的各级保护，其灵敏度逐级降低，其动作时限逐级增长。
时限配合：上一级保护时限比下一级保护时限要大，所大的时限差，即为时限级差。
此时限级差视不同的配合情况选取不同的数值。
一般情况下，高精度时间元件的保护之间相互配合的级差采用0.3S；与差动及瓦斯保护、纵联保护、横差保护等之间配合的级差采用0.4S，定时限与反时限保护配合的级差采用 0.5S。
保护范围配合：也叫灵敏度有配合。
保护装置对被保护对象的故障反应有一定的范围，上一级保护的保护范围应比下一级相应段保护范围为短，即在下一级保护范围末端故障时，下一级保护动作，上一级保护不动作这叫做范围有配合。
选择性是继电保护中的一个很重要的问题，一般不允许无选择性产生。
电力系统继电保护——保护的“四性”
2. 选择性
保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使 停电范围尽可能最小。即跳开离故障位置最近的断路器。
短路点 K1 K2 K3
短路电流 1～4 1～5 1～6
主保护 跳 1、2
跳5 跳6
后备 /
跳 1、3 跳5
2. 选择性
选择性包含2种意思： （1）正常情况下只应由装在故障元件上的保 护装置动作切除故障； （2）当电气设备的主保护不能切除故障时， 力争相邻设备的保护装置对它起到后备保护的 作用。
4. 灵敏性
指对于其保护范围内发生故障的反应能力。 任何运行方式下，被保护设备范围内发生 故障，不论短路点的位置、类型、是否有过 渡电阻，都能动作于跳闸或发出信号。
灵敏系数 Ksen ：常见不利运行方式和不利故 障类型下通入装置的故障量和整定动作值之 比。
4. 灵敏性
对反应于数值上升而动作的过量保护（如电 流保护）：
K sen
保ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ范围末端金属性短 路时故障参数的最小计 保护的动作参数
算值 ＝ Id min I dz
在《继电保护和安全自动装置技术规程 （GB14285-2006）》中，对各类保护的灵敏 系数的要求都作了具体规定，一般在1.2~2之 间。
“四性”之间的关系：矛盾、统一
需要根据电力系统和负荷的具体情况，对这4 个方面的要求适当予以协调。 经济性考虑：
1. 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 （2）不误动，即安全性
1. 可靠性
影响可靠性的因素： 内在：装置本身的质量，包括元件好坏、
结构设计的合理性、制造工艺水平、内外 接线简明，触点多少等；
继电保护知识点总结
继电保护知识点总结1、电保护装置的概念和基本任务：继电保护装置指能反应电力系统中电器元件发生故障或不正常运行状态并动作断路器跳闸或着发出信号的一种自动装置。
基本任务：自动迅速有选择的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；反应电器元件的不正常运行状态，并根据运行维持条件而动作与发出信号减负荷或跳闸。
2、继电保护装置是由：测量部分，逻辑部分，执行部分组成3、保护的四性及含义：1选择性：指电力系统中有故障时，应由距离故障点最近的保护装置动作，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中非故障部分继续安全运行。
2速动性：快速切除故障，提高电力系统并联运行的稳定性，减少用户在电压降低情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。
3灵敏性：对其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。
4可靠性：指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，他不应该拒绝动作，而在任何其他该保护装置不应该动作的情况下，则不应该误动作。
过电流继电器的技术参数5继电器能够动作的条件：Me≥Mth+Mf,满足这个条件并能使保护装置动作的最小电流值称为保护装置的动作电流（起动电流）Ik’act继电器能够返回的条件：Me≤Mth-Mf，满足这个条件并能使保护装置返回原位的最大电流值称为返回电流Ik’re 返回电流与动作电流的比值称为返回系数Kre，在实际应用中，常常要求过电流继电器有较高的返回系数，如0.85~0.9。
6概念：最大运行方式：短路时流过保护装置处电流最大（系统阻抗最小）的运行方式最小运行方式：短路时流过保护装置处的电流最小（系统阻抗最大）的运行方式应用：最大运行方式应用于电流保护的整定计算最小运行方式应用于电流保护的灵敏度校验在最大运行方式下三相短路时的电流I3k’max在最小情况下两相短路I2k’min()k s k Z Z E I+=?3()ks k Z Z E I+?=?232六、功率方向继电器的工作原理因为在正方向短路时，电流落后于电压的角度为锐角，在反方向短路时为钝角，所以利用判别短路功率的方向或电流、电压之间的相位关系，就可以判断发生故障的方向。
继电保护原理及四性
继电保护原理及四性一、继电保护的原理继电保护主要是利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量（电流、电压、功率、频率等）的变化构成继电保护动作的原理，还有其他的物理量，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。
大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保护装置都包括测量部分（和定值调整部分）、逻辑部分、执行部分。
（一）电力系统运行中的参数（如电流、电压、功率因数角）在正常运行和故障情况时是有明显区别的。
继电保护装置就是利用这些参数的变化，在反映、检测的基础上来判断电力系统故障的性质和范围，进而作出相应的反应和处理（如发出警告信号或令断路器跳闸等）。
（二）继电保护装置的原理分析1、取样单元它将被保护的电力系统运行中的物理量（参数）经过电气隔离并转换为继电保护装置中比较鉴别单元可以接受的信号，由一台或几台传感器如电流、电压互感器组成。
2、比较鉴别单元包括给定单元，由取样单元来的信号与给定信号比较，以便下一级处理单元发出何种信号。
（正常状态、异常状态或故障状态）比较鉴别单元可由4只电流继电器组成，二只为速断保护，另二只为过电流保护。
电流继电器的整定值即为给定单元，电流继电器的电流线圈则接收取样单元（电流互感器）来的电流信号，当电流信号达到电流整定值时，电流继电器动作，通过其接点向下一级处理单元发出使断路器最终掉闸的信号；若电流信号小于整定值，则电流继电器不动作，传向下级单元的信号也不动作。
鉴别比较信号“速断”、“过电流”的信息传送到下一单元处理。
3、处理单元接受比较鉴别单元来的信号，按比较鉴别单元的要求进行处理，根据比较环节输出量的大小、性质、组合方式出现的先后顺序，来确定保护装置是否应该动作；由时间继电器、中间继电器等构成。
电流保护：速断---中间继电器动作，过电流，时间继电器动作。
4、执行单元故障的处理通过执行单元来实施。
执行单元一般分两类：一类是声、光信号继电器；（如电笛、电铃、闪光信号灯等）另一类为断路器的操作机构的分闸线圈，使断路器分闸。
继电保护的四个基本原理
继电保护的四个基本原理继电保护是电力系统中非常重要的一项安全保护措施，它能够在电力系统发生故障时快速、准确地检测和切除故障部分，从而保护电力设备和电力系统的安全运行。
继电保护的实现依赖于一些基本原理，本文将介绍继电保护的四个基本原理。
一、电流保护原理电流保护是继电保护中最常见的一种保护方式。
它基于电流的大小和方向来判断电力系统中是否存在故障。
当电流超过设定值时，继电器就会触发动作，进而切除故障部分。
电流保护的实现主要依赖于电流互感器和继电器。
电流互感器将高电压线路中的电流转换成与之成比例的低电流，并通过继电器进行监测和切除故障。
二、电压保护原理电压保护是继电保护中另一种常见的保护方式。
它主要用于检测电力系统中的电压异常情况，如过高或过低的电压。
电压保护的实现需要使用电压互感器和继电器。
电压互感器将高电压线路中的电压转换成与之成比例的低电压，并通过继电器进行监测和切除故障。
三、差动保护原理差动保护是一种以比较电流差值来判断电力系统中是否存在故障的保护方式。
它主要应用于变压器、发电机等设备的保护。
差动保护的实现主要依赖于电流互感器和继电器。
电流互感器将设备输入和输出侧的电流转换成与之成比例的低电流，继电器通过比较两侧电流的差值来判断是否存在故障，并触发动作切除故障。
四、过电流保护原理过电流保护是一种以电流超过额定值来判断电力系统中是否存在故障的保护方式。
它主要用于保护电力系统中的配电线路和设备。
过电流保护的实现主要依赖于电流互感器和继电器。
电流互感器将高电压线路中的电流转换成与之成比例的低电流，并通过继电器进行监测和切除故障。
继电保护的四个基本原理分别是电流保护、电压保护、差动保护和过电流保护。
这些原理在电力系统中起到了至关重要的作用，保护了电力设备和电力系统的安全运行。
通过合理配置和使用继电保护装置，能够及时检测和切除故障，有效避免了电力系统事故的发生，保障了电力系统的可靠供电。
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继电保护原理及四性
一、继电保护的原理
继电保护主要是利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量（电流、电压、功率、频率等）的变化构成继电保护动作的原理，还有其他的物理量,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。
大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保护装置都包括测量部分（和定值调整部分)、逻辑部分、执行部分。
（一）电力系统运行中的参数（如电流、电压、功率因数角）在正常运行和故障情况时是有明显区别的。
继电保护装置就是利用这些参数的变化，在反映、检测的基础上来判断电力系统故障的性质和范围，进而作出相应的反应和处理（如发出警告信号或令断路器跳闸等）。
（二)继电保护装置的原理分析
1、取样单元
它将被保护的电力系统运行中的物理量（参数）经过电气隔离并转换为继电保护装置中比较鉴别单元可以接受的信号，由一台或几台传感器如电流、电压互感器组成.
2、比较鉴别单元
包括给定单元，由取样单元来的信号与给定信号比较，以便下一级处理单元发出何种信号。
（正常状态、异常状态或故障状态）比较鉴别单元可由4只电流继电器组成，二只为速断保护,另二只为过电流保护。
电流继电器的整定值即为给定单元,电流继电器的电流线圈则接收取样单元（电流互感器）来的电流信号，当电流信号达到电流整定值时,电流继电器动作,通过其接点向下一级处理单元发出使断路器最终掉闸的信号;若电流信号小于整定值,则电流继电器不动作,传向下级单元的信号也不动作。
鉴别比较信号“速断”、“过电流”的信息传送到下一单元处理。
3、处理单元
接受比较鉴别单元来的信号,按比较鉴别单元的要求进行处理,根据比较环节输出量的大小、性质、组合方式出现的先后顺序，来确定保护装置是否应该动作；由时间继电器、中间继电器等构成。
电流保护:速断—--中间继电器动作，过电流,时间继电器动作.
4、执行单元
故障的处理通过执行单元来实施。
执行单元一般分两类：一类是声、光信号继电器；（如电笛、电铃、闪光信号灯等）另一类为断路器的操作机构的分闸线圈，使断路器分闸。
5、控制及操作电源
继电保护装置要求有自己独立的交流或直流电源，而且电源功率也因所控制设备的多少而增减;交流电压一般为220伏、110V；见《GB 50053-2013 20kV及以下变电所设计规范》.
二、继电保护的四性
对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性.
（一）可靠性
指保护该动作时动作，不该动作时不动作，就是既不能误动也不能拒动，确保切除的是故障设备或线路。
（二）灵敏性
指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。
保证有故障就切除.
指在规定的保护范围内，对故障情况的反应能力。
满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时,不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地正确地反应出来。
通常,灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为Klm.
其中故障参数的最小、最大计算值是根据实际可能的最不利运行方式、故障类型和短路点来计算的。
在《继电保护和安全自动装置技术规程GB/T 14285-2016》中,对各类保护的灵敏系数Klm的要求都作了具体规定。
（三）选择性
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、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。
避免大面积停电。
选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围。
选择性就是故障点在区内就动作，区外不动作。
当主保护未动作时，由近后备或远后备切除故障，使停电面积最小。
因远后备保护比较完善（对保护装置DL、二次回路和直流电源等故障所引起的拒绝动作均起后备作用）且实现简单、经济，应优先采用。
(四）速动性
指保护装置应能尽快地切除短路故障。
其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。
快速切除故障。
提高系统稳定性；减少用户在低电压下的动作时间;减少故障元件的损坏程度，避免故障进一步扩大。
一般的快速保护动作时间为0.06～0。
12s，最快的可达0。
01~0。
04s。
一般的断路器的动作时间为0。
06～0.15s，最快的可达0.02～0。
06s。
继电保护基本任务是:当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内,自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。
以上四个基本要求是设计、配置和维护继电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础.这四个基本要求之间是相互联系的，但往往又存在着矛盾。
因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。
三、四性的先后顺序
（一)可靠性
（二）灵敏性
（三)选择性
（四）速动性.
四、四性的矛盾性
（一）灵敏性和可靠性是相互矛盾的。
如果要满足灵敏性，保护动作定值就不能定的太高。
但是保护定植如果太低,保护可能就不可靠.例如过负荷时，在受到扰动时保护就动作了。
（二）选择性和速动性是相互矛盾的.
电流保护一般分为三段式保护，其中三段有个配合的问题，靠保护定植的不同和时间的不同来配合。
这样就需要靠时间躲避保护区域交叉的问题，例如一段保护时间200ms，二段一般取500ms，当一段失灵的时候要靠二段来动作，500ms的时间无法满足速动性的要求。