继电保护基础知识
继电保护基础知识
继电保护知识学习一、名词解释：1、短路：指线路相与相之间或相与地之间的短接，以及电机或变压器同一相绕组不同线匝之间的短接。
2、事故：指系统全部或部分的正常工作遭到破坏，以致对用户停电或少送电，电能质量下降到不允许的程度，甚至设备损坏的运行情况。
3、继电保护的任务：反应电力系统故障，自动、可靠、快速而有选择地通过断路器将故障元件从系统中切除，保证无故障部分继续运行，这是继电保护的首要任务；反应电力系统不正常工作状态，一般动作于信号，告诉值班人员及时处理，这是继电保护的另一任务。
4、短路故障的危害：（1）、短路点通过短路电流将形成电弧，可能烧毁故障设备。
（2）、短路电流可达几倍至几十倍，其热效应和电动机效应，可能使短路回路内的电气设备遭受破坏或损伤。
（3）、短路时部分电力系统的电压大幅度下降，使用户的正常工作遭受破坏，严重时可能造成电压崩溃，引起大面积停电。
（4）、短路故障可能使电力系统稳定运行遭到破坏，产生振荡，甚至造成系统瓦解。
（5）、不对称短路时，短路电流中的负序分量在电机气隙中形成逆向旋转磁场，在电机转子中感应大量的100H Z电流使转子因附加发热局部温度过高而烧损。
（6）、接地短路时出现的零序分量电流，对附近的通讯线路及铁路自动信号系统产生干扰。
5、继电保护的分类：（1）、按反应故障的不同，可份为相间短路、接地短路、匝间短路、失磁保护等。
（2）、按其功用不同可分为主保护、辅助保护和后备保护。
（3）、按被保护对象的不同可分为：输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护。
（4）、按继电保护所反应的物理量不同，可分为电流保护、电压保护、方向电流保护、距离保护、差动保护、高频保护、瓦斯保护等。
6、过流保护：电力系统发生故障时，故障元件通过短路电流，其数值大大超过正常运行时的负荷电流，利用短路时电流增大这个条件构成的保护，称为过流保护。
7、低电压保护：电力系统发生短路故障的另一特征是电压降低，越接近故障点电压降得越多，这种反应故障时电压降低而动作的保护，成为低电压保护。
继电保护基础知识
继电保护知识学习一、名词解释：1、短路：指线路相与相之间或相与地之间的短接，以及电机或变压器同一相绕组不同线匝之间的短接。
2、事故：指系统全部或部分的正常工作遭到破坏，以致对用户停电或少送电，电能质量下降到不允许的程度，甚至设备损坏的运行情况。
3、继电保护的任务：反应电力系统故障，自动、可靠、快速而有选择地通过断路器将故障元件从系统中切除，保证无故障部分继续运行，这是继电保护的首要任务；反应电力系统不正常工作状态，一般动作于信号，告诉值班人员及时处理，这是继电保护的另一任务。
4、短路故障的危害：（1）、短路点通过短路电流将形成电弧，可能烧毁故障设备。
（2）、短路电流可达几倍至几十倍，其热效应和电动机效应，可能使短路回路内的电气设备遭受破坏或损伤。
（3）、短路时部分电力系统的电压大幅度下降，使用户的正常工作遭受破坏，严重时可能造成电压崩溃，引起大面积停电。
（4）、短路故障可能使电力系统稳定运行遭到破坏，产生振荡，甚至造成系统瓦解。
（5）、不对称短路时，短路电流中的负序分量在电机气隙中形成逆向旋转磁场，在电机转子中感应大量的100H Z电流使转子因附加发热局部温度过高而烧损。
（6）、接地短路时出现的零序分量电流，对附近的通讯线路及铁路自动信号系统产生干扰。
5、继电保护的分类：（1）、按反应故障的不同，可份为相间短路、接地短路、匝间短路、失磁保护等。
（2）、按其功用不同可分为主保护、辅助保护和后备保护。
（3）、按被保护对象的不同可分为：输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护。
（4）、按继电保护所反应的物理量不同，可分为电流保护、电压保护、方向电流保护、距离保护、差动保护、高频保护、瓦斯保护等。
6、过流保护：电力系统发生故障时，故障元件通过短路电流，其数值大大超过正常运行时的负荷电流，利用短路时电流增大这个条件构成的保护，称为过流保护。
7、低电压保护：电力系统发生短路故障的另一特征是电压降低，越接近故障点电压降得越多，这种反应故障时电压降低而动作的保护，成为低电压保护。
继电保护基础知识
电力系统继电保护一词泛指继电保护技术和由各种继电 保护装置组成的继电保护系统，包括继电保护的原理设 计、配置、整定、调试等技术，也包括由获取电量信息 的电压、电流互感器二次回路，经过继电保护装置到断 路器跳闸线圈的一整套具体设备，如果利用通讯手段传 送信息，还包括通讯设备。
2).继电保护的基本作用
继电保护装置构成示意图
1.2.2 继电保护装置的构成
以过电流保护装置为例,来说明继电保护的组成和 基本工作原理.
动作过程：电流继电器动作时其触点闭合， 中间继电器得电，由中间继电器KM触点通 线路断路器跳闸回路，同时信号继电器KS 发出保护跳闸信号。
§1.3 对继电保护的基本要求
对于继电保护，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。即保护 的四性。 1.3.1 选择性 ( Selectivity ) 选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件或线 路从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以 保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。 选择性就是故障点在区内就动作，在区外不动作。 术语：主保护 远后备保护 近后备保护
4)继电保护的主要特点
微机保护充分利用了计算机技术上的两个显著优势：高速的运算能力和完 备的存贮记忆能力，以及采用大规模集成电路和成熟的数据采集，A/D模数 变换、数字滤波和抗干扰措施等技术，使其在速动性、可靠性方面均优于以 往传统的常规保护，而显示了强大生命力，与传统的继电保护相比，微机保 护有许多优点，其主要特点如下： 1）改善和提高继电保护的动作特征和性能，正确动作率高。主要表现在 能得到常规保护不易获得的特性；其很强的记忆力能更好地实现故障分量保 护；可引进自动控制、新的数学理论和技术，如自适应、状态预测、模糊控 制及人工神经网络等，其运行正确率很高，已在运行实践中得到证明。 2）可以方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等，可以方便 地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。 3）工艺结构条件优越。体现在硬件比较通用，制造容易统一标准；装置 体积小，减少了盘位数量；功耗低。 4）可靠性容易提高。体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波动、 使用年限的影响，不易受元件更换的影响；且自检和巡检能力强，可用软件 方法检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。 5）使用灵活方便，人机界面越来越友好。其维护调试也更方便，从而缩 短维修时间；同时依据运行经验，在现场可通过软件方法改变特性、结构。 6）可以进行远方监控。微机保护装置具有串行通信功能，与变电所微机 监控系统的通信联络使微机保护具有远方监控特性。
继电保护基础知识
继电保护基础知识1.什么是继电保护装置?答：当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备，一般通称为继电保护装置。
2．继电保护在电力系统中的任务是什么?答：继电保护的基本任务：(1)当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定性等)。
(2)反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经常值班人员)发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。
反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。
3．简述继电保护的基本原理和构成方式。
答：继电保护主要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，也有其他的物理量，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。
4．电力系统对继电保护的基本要求是什么?答：继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求：这四“性”之间紧密联系，既矛盾又统一。
(1)可靠性是指保护该动体时应可靠动作。
不该动作时应可靠不动作。
可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。
(2)选择性是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，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障。
继电保护基础知识
设备长期运行，可能使载流部分过热，损坏绝缘，缩短设备使用寿命，甚至发 展成为故障。
中性点非直接接地系统当发生单相接地时，使未接地相对地电压提高至原对地 电压的根号3倍，它往往是导致短路故障的一个原因。
为防止事故扩大，尽可能缩小停电范围，保证非故障设备的继续 运 行，必须迅速切除故障，这一任务就是由继电保护装置来完成的。
选择性：
当电力系统发生故障时，保护装置应只切除故障元件，
而保持其他非故障元件的继续运行，称为保护装置的选择性。
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。
1. 后备保护：一般动作延时较长，是当主保护拒动或断路器
① 拒动时，以大于主保护的动作时限动作切除故障。
2. 压变换为测量比较元件所需要的形式。测量比较元件就是电
3. 流、电压等继电器，当被测值符合事先规定的整定值要求
4. 时，测量比较元件动作。操作电路是实现一定控制要求的直
5. 流操作电路，经过它去接通所需的跳闸电路及信号电路。
○ 若测量比较元件反应的是电流I，当短路时电流超过整定值保护动作，这就是过电流保护。 ○ 若测量比较元件反应的是电压U，当短路时U低于整定值保护动作，这就是低电压保护。 ○ 若测量比较元件反应的是变压器或线路两端的电流之差，当电流增大保护动作，这就是差动保
护。
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1.2电磁型继电器 电磁型继电器的工作原理 电磁型继电器是 利用电磁力使其可动 的机械部分动作，并 通过它的接点接通或 者断开来实现输出信 号的改变（即接通或 断开外电电流IK时，铁芯中产生磁通Φ，磁 通 经空气隙δ及衔铁而成回路，因而在铁芯与衔铁间产生电磁 吸力Fem，Fem的大小与Φ的平方成正比，而Φ又与磁动势成 正比
继电保护基础知识
第一节继电保护基础知识1．什么是继电保护装置和安全自动装置？答：当电力系统中的电力元件或电力系统本身发生了故障或危及安全运行的事件时，能自动向值班员发出警告信号，或向所控制的断路器发跳闸指令，以终止事件的发展。
实现这种自动化措施的设备，用于保护电力元件的，称为继电保护装置；用于保护电力系统的，称为电力系统安全自动装置。
2．继电保护在电力系统中的任务是什么？答：(1) 当被保护的电力元件发生故障时，继电保护装置迅速地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中隔离，最大限度的维护系统稳定，降低元件损坏程度。
(2) 反映电气设备的不正常工作情况，及时发出信号，以便值班人员处理，或由安全自动装置及时调整，恢复系统正常运行。
3．电力系统对继电保护的基本要求是什么？答：继电保护装置必须满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性四个要求，具体分述如下：(1) 可靠性。
保护装置的可靠性是指当被保护设备区内发生故障时，保护装置应可靠动作；被保护设备区外发生故障时，保护装置不发生误动作。
(2) 选择性。
保护装置的选择性是指电力系统发生故障时，首先由故障设备的保护切除故障；如故障设备的保护或断路器拒动时，由相邻设备的保护动作，将故障切除。
尽量缩小切除故障的停电范围。
(3) 灵敏性。
保护装置的灵敏性是指保护装置对其动作区内的故障能可靠反映的能力。
一般用灵敏系数来衡量，反映故障时数值参量增加的保护装置的灵敏系数为：Klm=保护区末端金属性短路故障时的最小参量／保护的整定动作值反映故障时数值参量减少的保护装置的灵敏系数为Klm=保护的整定动作值／保护区末端金属性短路故障时的最大参量(4) 速动性。
保护装置的速动性是指保护装置应以允许的尽可能快的速度切除故障，减轻故障对设备损坏程度，提高尽快恢复电力系统稳定运行的能力。
4．什么是主保护、后备保护、辅助保护和异常运行保护？答：主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护线路和设备的保护。
继电保护最全面的知识
继电保护最全面的知识一、基本原理继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。
保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。
电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：1）电流增大短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。
2）电压降低当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。
3）电流与电压之间的相位角改变正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20°,三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为60°~85°,而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°+（60°~85。
）。
4）测量阻抗发生变化测量阻抗即测量点（保护安装处）电压与电流之比值。
正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。
不对称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。
这些分量在正常运行时是不出现的。
利用短路故障时电气量的变化,便可构成各种原理的继电保护。
此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护，如瓦斯保护。
二、基本要求继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。
对于作用于继电器跳闸的继电保护,应同时满足四个基本要求，而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求可以降低。
1、选择性选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。
继电保护基础精选全文
单位长度的线 路正序阻抗
系统的次 暂态电势
最大、小运方下 的系统电抗
21
说明：无时限电流速断保护最大保护范围 l p.max 小于线路L1的全长。
无时限电流速断保护只能保护线路的一部分， 不能保护线路的全长。
满足灵敏度要求的保护范围为：最大运行方式下， 三相短路时，m≥50％；最小运行方式下，两相短 路时，m≥15～20％。
故障不可避免,但事故是可以避免的，电力工作 者的任务就是避免电力故障酿成事故。
基本任务： 反应电力设备的不正常运行状态，并根
据运行维护条件动作于信号或跳闸。 2
第一节 继电保护的基本知识
1、继电保护装置
电力系统运行过程中一旦发生故障，必须迅速而 有选择性地切除故障元件，以免造成人身伤亡和电气 设备损坏。完成这一功能的保护装置称为继电保护装 置
第七章 继电保护基础
• 继电保护的基本知识 • 单侧电源电网相间短路的电流保护 • 电网的接地保护 • 电力系统的主设备保护 • 10kV配电系统的保护 • 工厂供电系统的保护 • 民用建筑配电系统的保护
1
第一节 继电保护的基本知识
继电保护的作用 故障不可避免： 自然因素：雷击，冰灾，台风，地震 设备制造因素：设计，工艺，材料 人为因素：误操作，管理不当
2）但由于它在相邻线路上的动作范围只是线路的 一部分，不能作为相邻线路的后备保护（远后备）。
3）因此还需要装设一套过电流保护（电流III段） 作为本线路的近后备保护以及相邻线路的远后备保护。
29
三、定时限过流保护（过电流或电流III段）
1、基本原理
动作电流按躲过最大负荷电流（正常运行） 来整定，并以时限来保证动作选择性。
I III op1
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2 相量法
（1）复数的基本概念
设复数 A a1 ja2 （代数形式）
式中a1为复数A的实部，a2为虚部， j＝ 1 称为虚单位。
取实部 取虚部
Re( A) Re( a1 ja2 ) a1 Im( A) Im( a1 ja2 ) a2
复数的三角函数形式：
A a cos jasin
Um
正序： 相序A-B-C (BCA,CAB)
0
2
负序：
t 相序A-C-B (CBA,BAC)
UA U0 UB U 120 UC U120
UA UB UC 0
UC 120 120 UA
120
UB
对称三相电源和负载的Y形和△形联接
1. 电源的Y形联接
A
+
UAN
- UA
X
N
UCN
Z
-
+ UC
u领先 i 90°
设
C
i u
jXC
i
C
du
j
1 C
dt
1
jc
u 2U sint
则
i
2
U 1
C
U IX C
XC
1 C
I
U
U I jX C
u落后i 90°
0
UI I 2XC
sin(t 90)
三、 三相电路
对称三相电源
A•
定子中放三个线圈：
S
AX
Y•
B Y CZ
C
首端 末端
N
三线圈空间位置
各差120o
相量的复数表示
将复数 U放到复平面上，可如下表示：
j
U U a2 b2
bU
0
a
tg 1 b
+1
a
U a jb U cos jU sin
＋j
U
b
U
0
a
U a jb
＋1 代数式
U (cos j sin ) 三角函数式
U e j
指数式
U
极坐标形式
设a、b为正实数
U a jb U e j U a jb U e j U a jb U e j U a jb U e j
X
转子装有磁极并以
的速度旋转。三个
线圈中都会感应出正弦电压。
定子 Z
•
B 转子
对称三相正弦电压：（以uA为参考正弦量）
uA Um sin t
uB Um sint 120 uC Um sint 240
U m sin( t 120 )
特征： 大小相等，频率相同，相位互差120º。
u uA uB uC
继电保护基础知识
基本概念
一、 正弦交流电路的基本概念
１、概述
交流电的概念
如果电流或电压每经过一定时间 （T ）就重复变
化一次，则此种电压 、电流称为周期性交变电压或
电流。如正弦波、方波、三角波、锯齿波 等。
记做： u(t) = u(t + T )
u
u
t
0
t
T
0T
正弦电流电路
随时间按正弦规律变化的交变电压和电流，称为 正弦电压和正弦电流，统称为正弦量或正弦交流。电 流（电压）是按正弦规律变化的电路，称为正弦电流 电路或交流电路。
阻抗
瞬时值
有效值
设
u 2U sint
R则
U IR
i 2I sint
相量图
功率 相量式 有功功率 无功功率
I U
U IR UI 0
u、 i 同相
设
i
i 2I sint
Lu
u L di dt
jX L jL
则
u
2IL
U IXL X L L
U
I U I jX L 0
UI I2XL
sin(t 90)
欧
利用
拉 公
式
cos e j e j
2
sin e j e j
2j
复数的指数形式：
A a e j
复数的极坐标形式：
A a
复数的几何形式：
有向线段OA代表复数 A
j
a2
A
a
+1
o
a1
复数在复平面上的表示
复数的模 a、|A|
a a12 a22 复数的辐角 、argA
tg 1 a2
a1
Y-
UB
+ UBN
B
C
UC
ZeC+-X-UA
-Y
+ UB +
A （火线）
N （中线） B （火线） C （火线）
三相四线 制供电
A 火线（相线）: B
C
中线（零线）：N
相电压：火线对零线间的电压。 +
uAN uA
eC-u A
uBN uB
-+ uC uB +
uCN uC
A
uAN
N
uBN B uCN C
UAN U P0 UBN U P 120 UCN U P 240
则：A e j90 ( j)A
（３）相量的书写方式
最大值
+j
Um
0
有效值
+1
U
1. 描述正弦量的有向线段称为相量 (phasor )。若正弦
量的辐值用最大值表示 ，则用符号： Um、Im
2. 在实际应用中辐值更多采用有效值,则用符号：U、I
3. Um 2 U、Im 2 I 4. 相量符号 U、I包含正弦量辐值与初相角的信息。
在第一象限
在第二象限 在第三象限 在第四象限
小结：正弦波的四种表示法
波形图 瞬时值 相量图
i
Im
0
t
T
u Um sin t
U
I
复数 符号法
U a jb U e j U
单一参数正弦交流电路的分析计算小结
电路 电路图 基本 参数 （正方向） 关系
i
Ru u iR
复数
电压、电流关系
O
-B
＋1 由于A-B＝A＋(-B)
复数C为复数A与复数B之差。
C B'
（2旋）转因子
复数 e j 称为旋转因子，它的模为1，辐角为 。
任意复数乘以 e j 等于把该复数在复平面上逆时针 方向旋转一个角度 ，而模保持不变。
A e j a e ja
说明：
设：任一相量 A
90°旋转因子。+j逆时针 转90°，-j顺时针转90°
正弦交流电的优越性： 便于传输； 有利于电器设备的运行； .....
正弦量的三要素
i Im
0
i Im sin t
t
三要素:
I m ： 电流振幅（最大值）
： 角频率（弧度/秒）
： 初相角
正弦量的三要素之一 —— 振幅
i Im sin t
Im表示正弦电流i在整个变化过程中的最大值，
＋j
c2 B
b2
a2
C A
有向线段OA、OB分别代 表复数A和复数B，应用 平面上向量相加的平行四 边形求和法则，可得有向 线段OC。
O
b1 a1 c1 ＋1
有向线段OC代表C，它为复数A和复数B之和。 即 C=A+B=(a1+b1)+j(a2+b2)=c1+jc2
＋j
B
பைடு நூலகம்
有向线段OB ' 代表复数(-B)， 有向线段OC ' 代表复数C。 A
称为振幅
最大值
电量名称必须大写,下标加 m。如：Um、Im
当 i Im sin
t
时，
可得 有效
I Im 2
值
引入有效值的概念后，正弦量瞬时值的数学表达式
可写成： i 2I sin t
在工程上凡是提到正弦电压或电流的数值时，都是 指它们的有效值，一般交流测量仪表的读数以及电 气设备铭牌上的额定值等都是指有效值。