继电保护基本原理及应用
继电保护在电力系统中的作用及其基本原理和要求
继电保护在电力系统中的作用及其基本原理和要求一、继电保护在电力系统中的作用电力系统在生产过程中，有可能发生各类故障和各种不正常情况。
其中故障一般可分为两类：横向不对称故障和纵向不对称故障。
横向不对称故障包括两相短路、单相接地短路、两相接地短路三种，纵向对称故障包括单相断相和两相断相，又称非全相运行。
电网在发生故障后会造成很严重的后果：1、电力系统电压大幅度下降，广大用户负荷的正常工作遭到破坏。
2、故障处有很大的短路电流，产生的电弧会烧坏电气设备。
3、破坏发电机的并列运行的稳定性，引起电力系统震荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解。
4、电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，使设备的寿命减少，甚至遭到破坏。
不正常情况有过负荷、过电压、电力系统振荡等.电气设备的过负荷会发生发热现象，会使绝缘材料加速老化，影响寿命，容易引起短路故障。
继电保护被称为是电力系统的卫士，它的基本任务有：1、当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统其余部分迅速恢复正常运行，防止故障进一步扩大。
2、当发生不正常工作情况时，能自动、及时地选择信号上传给运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。
可见继电保护是任何电力系统必不可少的组成部分，对保证系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作用。
二、继电保护的基本原理和基本要求电力系统从正常情况运行到故障或不正常运行时，它的电气量（电流、电压的大小和它们之间的相位角等）会发生非常显著的变化，继电保护就是利用电气的突变来鉴别系统有无发生故障或不正常运行状态，根据电气量的变化测量值与系统正常时的电气参数的对比来检测故障类型和故障范围，以便有选择的切除故障。
测量元件将保护对象（输电线路、主变、母线等电气设备）的电气量通过测量元件（电流互感器和电压互感器）转换为继电保护的输入信息，通过与整定值（继电保护装置预先设置好的参数）进行比较，鉴别被保护设备有无故障或是否在正常状态运行，并输出相应的保护信息。
继电保护的工作原理及应用
继电保护的工作原理及应用一、引言继电保护是电力系统中一项重要的技术手段，其主要作用是监测和保护电力设备，以确保电力系统的安全运行。
本文将介绍继电保护的工作原理及其在电力系统中的应用。
二、继电保护的工作原理继电保护的工作原理主要基于电力设备的电流、电压、频率等参数的监测和判断。
当这些参数超过设定的阈值或发生异常变化时，继电保护将发出信号，触发相应的保护动作。
下面列举了继电保护的几种常见工作原理：•过流保护：监测电流，当电流超过设定值时，保护动作触发，切断电源，以保护电力设备。
•差动保护：通过对电流进行比较，检测电流差异，当差异超过预设阈值时，触发保护动作。
•零序保护：监测电力系统的零序电流，一般用于检测接地故障。
•距离保护：测量故障点与保护装置之间的距离，判断故障类型，并触发相应的保护动作。
•欠频保护：监测电力系统频率，当频率低于设定值时，触发保护动作。
三、继电保护的应用继电保护广泛应用于电力系统的各个环节，下面列举了几个常见的应用场景：1.变电站继电保护：变电站是电力系统中的重要环节，继电保护系统在变电站中起着至关重要的作用。
它能够检测变电站中的各个电力设备，如变压器、断路器等是否正常运行，一旦检测到异常情况，能够及时发出警报并切断电源，防止事故的发生。
2.输电线路继电保护：继电保护系统在输电线路中也起到非常重要的作用。
它能够监测电流和电压的变化，检测并定位线路故障，如短路、断线等。
及时触发保护动作，使故障区间与其余正常区间隔离，确保电力系统的稳定和安全运行。
3.发电机继电保护：发电机是电力系统的核心组件之一，对于发电机的保护尤为重要。
继电保护系统能够监测发电机的电流、电压、频率、温度等参数，一旦检测到故障，能够及时切断电源，防止进一步损坏发电机。
4.用电继电保护：继电保护系统在用电过程中也有重要应用。
它能够监测用户侧的电流和电压，当电流超过额定值时，能够切断电源，防止过载引起的事故。
同时，继电保护系统还能够检测电力系统的电能质量，如电压波动、谐波等，保证用户用电的稳定和可靠。
继电保护在电力系统中应用分析
继电保护在电力系统中应用分析1. 引言1.1 继电保护在电力系统中的重要性继电保护在电力系统中扮演着至关重要的角色。
电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，涉及到人们的生活、工业生产、经济发展等方方面面。
在电力系统中，如果出现故障或短路等问题，将会对系统的正常运行造成严重影响甚至引发严重事故。
而继电保护作为电力系统的安全保障，可以及时准确地对故障进行检测和隔离，保护电力设备和系统免受损坏，维护系统的安全稳定运行。
继电保护系统可以对电力系统中的各种故障情况做出及时反应，并采取相应的保护措施，避免事故扩大和蔓延。
通过对电气信号的监测和分析，继电保护系统可以准确判断故障的位置和类型，快速切除故障区域，最大限度地减少系统运行中的故障停电时间。
继电保护在电力系统中的重要性不言而喻，是确保电力系统安全稳定运行的重要保障。
1.2 本文的研究背景和意义本文的研究背景和意义部分主要围绕继电保护在电力系统中的重要性展开。
随着电力系统规模的不断扩大和电力设备的复杂性增加，系统中可能出现各种故障和异常情况，这些故障和异常情况对电力设备造成威胁，可能导致设备损坏甚至系统崩溃，从而给人们的生活和生产带来巨大影响。
而继电保护作为电力系统的重要组成部分，能够及时发现电力系统中的故障和异常情况，保护电力设备免受损失。
继电保护不仅可以提高电力系统的可靠性和稳定性，还可以减少停电事件的发生，保障电力供应的稳定性和安全性。
研究继电保护在电力系统中的应用意义重大。
本文旨在深入探讨继电保护的基本原理、在电力系统中的应用情况、技术发展趋势、常见问题及未来发展方向，进一步加深对继电保护的理解，为电力系统的安全运行和稳定发展提供理论支持和实践指导。
通过对继电保护的研究，可以为提高电力系统的运行效率、降低能源消耗、保障用电安全提供有力支持。
2. 正文2.1 继电保护的基本原理继电保护的基本原理是保护电力系统中的设备免受故障和异常工作状态的影响，确保电力系统的安全稳定运行。
电力系统继电保护基本原理
电力系统继电保护基本原理电力系统继电保护是电力系统中重要的安全保护措施，其基本原理是通过检测电力系统中的异常故障状态，并采取控制措施来迅速、准确地切除故障点，保护电力系统的安全运行。
下面将从基本概念、分类、原理以及应用等方面进行详细介绍。
一、基本概念继电保护是电力系统中用来对故障进行保护的设备。
它可以检测系统中的故障，并通过切除故障点、发送报警信号等手段来保护电力系统的安全运行。
二、分类根据继电保护的功能和应用，可以将其分为主保护、备用保护以及辅助保护。
1. 主保护：主保护是对电力系统中的主要设备（如变压器、发电机、电动机等）进行保护的措施。
主保护对应用最为严格的要求，需要快速、准确地切除故障点，并能适应系统的各种工作条件。
2. 备用保护：备用保护是为了当主保护出现故障或失效时，起到替代保护作用的设备。
备用保护的要求相对较低，主要是为了保证在主保护失效时仍能有效地保护电力系统。
3. 辅助保护：辅助保护是对系统中的辅助设备和线路进行保护的措施。
辅助保护的主要作用是检测系统中的异常情况，并发出相应的信号进行报警，以减少故障对系统的影响。
三、原理继电保护的工作原理是基于电气量的变化检测和测量。
通过对电流、电压、频率、功率因数等电气量的测量，判断系统中是否存在故障，并能够快速、准确地切除故障点。
1. 故障检测：继电保护能够检测到电力系统中的各种故障类型（包括短路、过载、接地故障等）。
通过对电流、电压等电气量进行检测和测量，在故障发生时能够及时判断故障类型和位置。
2. 故障切除：当继电保护检测到故障时，会通过控制开关进行故障点的切除。
切除故障的方式包括断开故障电路、切除故障设备、切换备用设备等。
3. 报警通知：继电保护还能够通过发送报警信号或故障信息来通知操作人员。
操作人员在接收到报警信息后，可以及时采取相应的措施来处理故障。
四、应用继电保护广泛应用于电力系统中的各个环节，包括输电线路、变电站、发电机等。
继电保护的基本原理构成与分类
继电保护的基本原理构成与分类继电保护是电力系统中起到保护作用的一种装置。
它通过检测电力系统中的异常事件，例如短路、过电流、过载和接地故障等，及时发出信号切断故障部分或改变系统的运行状态，以保护设备和人员的安全。
继电保护的基本原理、构成和分类对于电力系统的正常运行非常重要。
1.基本原理：继电保护的基本原理是利用电流、电压和功率等物理量的变化来检测电力系统中的异常事件。
当电力系统发生故障时，例如短路或过载，系统中的电流、电压或功率会发生异常变化。
继电保护装置会测量和监控系统中的各种物理量，并根据设定的阈值判断是否发生故障。
一旦发生故障，继电保护装置会发出信号切断故障部分或改变系统的运行状态。
2.构成：继电保护一般由以下几个部分组成：(1)传感器：传感器用于测量电力系统中的物理量，如电流和电压等。
传感器一般采用电流互感器和电压互感器。
(2)测量元件：测量元件用于将测量到的物理量转化为与故障相关的电信号。
例如，电压互感器将测量到的电压转化为电压信号，电流互感器将测量到的电流转化为电流信号。
(3)信号处理单元：信号处理单元对测量到的电信号进行放大、滤波、采样和变换等处理，以提取有用的信息。
(4)逻辑单元：逻辑单元根据信号处理单元提供的信息，通过逻辑判断和运算，判断是否发生故障，并输出相应的控制信号。
(5)输出单元：输出单元接收由逻辑单元输出的控制信号，执行切断故障部分或改变系统运行状态的任务。
3.分类：继电保护可以根据其作用对象、工作方式和应用领域等方面进行分类。
(1)按作用对象分类：(a)母线保护：用于保护电力系统中的母线。
主要功能是侦测母线上的故障和异常，如短路和过电流，并迅速切断故障电路。
(b)高压和中压线路保护：用于保护电力系统中的高压和中压线路。
主要功能是侦测线路上的故障和异常，如短路、过电流和过载，并迅速切断故障电路。
(c)变压器保护：用于保护电力系统中的变压器。
主要功能是侦测变压器中的内部故障和异常，如短路、过电流和过热，并迅速切断故障电路。
继电保护的原理及应用
继电保护的原理及应用1. 什么是继电保护？继电保护是一种在电力系统中用来检测故障信号、判断故障类型和位置、并采取相应措施以保护电力设备和系统安全运行的技术手段。
继电保护系统主要由测量、判断、动作三个部分组成，它能及时准确地对电力系统的故障进行检测，保障电力系统的安全运行。
2. 继电保护的原理继电保护的原理主要基于电力系统的运行特点和故障模式，通过检测电流、电压、频率等参数的变化情况来判断电力系统是否存在故障。
继电保护的原理一般包括以下几个方面：•电流保护原理：通过检测电流的变化情况来判断电力系统是否存在过载、短路等故障。
常见的电流保护装置包括电流互感器、电流继电器等。
•电压保护原理：通过检测电压的变化情况来判断电力系统是否存在欠压、过压等故障。
常见的电压保护装置包括电压互感器、电压继电器等。
•频率保护原理：通过检测电力系统的频率变化情况来判断电力系统是否存在频率异常故障。
常见的频率保护装置包括频率继电器等。
•差动保护原理：通过比较电流、电压等参数的差异来判断电力系统是否存在故障，并采取相应动作。
差动保护主要用于保护高压线路和重要设备。
3. 继电保护的应用继电保护广泛应用于电力系统的各个环节，以保障电力设备和系统的安全运行。
以下列举了继电保护在电力系统中的主要应用：•发电机保护：发电机是电力系统的核心设备，对其进行继电保护可以有效预防过载、短路等故障，保障电力系统的稳定运行。
•变压器保护：变压器是电力系统中的重要传输设备，对其进行继电保护可以防止过电流、过热等故障，保护变压器的正常运行。
•线路保护：电力线路是电力系统的传输通道，对线路进行继电保护可以防止过载、短路等故障，确保电能在各个终端之间的正常传输。
•母线保护：电力系统的母线是电能分配的关键节点，对母线进行继电保护可以防止过电流、短路等故障，保障电力系统的正常运行。
•电动机保护：电动机是电力系统中的重要负载设备，对电动机进行继电保护可以防止过载、过热等故障，延长电机的使用寿命。
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。
继电保护培训大纲课件
UB
UC
0
单相接地的电气特征： 线电压保持对称， 接地相电压降为0， 健全相电压升高√3倍， 零序电压由无变有(100V)
继电保护培训大纲
1、继电保护的基本原理及应用 10kV馈线保护 10kV电容器保护 主变保护 备自投及与主变保护的配合接口 110kV/220kV线路保护 母差及失灵保护 2、电压异常的判断处理 3、软硬压板的对应关系 4、旁代主变的保护调整
一、继电保护的基本原理及应用
1、基本任务：被保护一次设备故障时，迅速将故障元件从系统中断开；一次设备不正常工作时，发出信号。 2、基本要求： 可靠性 选择性 快速性 灵敏性
定值清单 压板配置
电容器保护
1、电容器常见故障及异常状态 相间短路故障 系统过电压 电容器内部熔丝熔断或品质因数改变 集合电容油箱内部各种故障
2、10kV电容器保护配置
过电流保护（作用：电容器至断路器之间发生短路故障时动作，切除故障） 过压保护（作用：防止系统电压过高造成电容器击穿或损坏） 欠压保护（作用：） 不平衡电流/不平衡电压保护（作用：） 非电量保护（作用：）
励磁涌流特点
励磁涌流幅值大且衰减，含有非周期分量； 中小型变压器励磁涌流大（可达10倍以上），衰减快；大型变压器一般不超过4.5倍，衰减慢。如不采取相应措施，将导致差动保护误动作！ 励磁涌流波形出现间断特性。（间断角闭锁原理） 励磁涌流中含有明显的二次谐波和偶次谐波。（二次谐波制动原理） 涌流偏于时间轴的一方，非对称性涌流。（波形识别技术）
涌流
比率差动制动曲线
折线型比率制动由启动电流、拐点电流、制动比率斜率等构成 三折线用于提高大电流式抗饱和能力
差动/瓦斯保护范围
差动保护：主变各侧差动CT范围内各种短路故障； （比率差动保护主要防止区外短路时误动作；差动速断保护主要防止大短路电流作用下带谐波制动的差动保护拒动。） 瓦斯保护：主变油箱内部各种短路或其他故障； 两者各有所长，相互补充。
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涌流 励磁涌流特点
1. 励磁涌流幅值大且衰减，含有非周期分量；
2.
中小型变压器励磁涌流大（可达10倍以上），衰
减快；大型变压器一般不超过4.5倍，衰减慢。如不采
取相应措施，将导致差动保护误动作！
2. 励磁涌流波形出现间断特性。（间断角闭锁原理）
3. 励磁涌流中含有明显的二次谐波和偶次谐波。（二次谐 波制动原理）
精品课件
低周减载的原理
电源
负荷
功率失衡的危害!
精品课件
定值清单 压板配置
压板对应
精品课件
电容器保护
1、电容器常见故障及异常状态 相间短路故障 系统过电压 电容器内部熔丝熔断或品质因数改变 集合电容油箱内部各种故障
精品课件
2、10kV电容器保护配置
过电流保护（作用：电容器至断路器之间发生短路故障时动作，
(9)变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障。
精品课件
主变保护配置
1、主保护 差动保护：比率差动、差动速断 (躲励磁涌流方法：二次谐波制动、间断角闭锁、波
形对称识别技术) 非电量保护：本体轻重瓦斯、有载重瓦斯、压力
释放、冷控失电、油温高、油位高低等 2、后备保护
高后备： 中后备 低后备
精品课件
变压器保护的配置示意图
高后备 低后备
非电量
差动
G0
精品课件
变压器纵差动保护基本原理
正常及区外故障时：Σi=0 区内故障： Σi=Ik 精品课件
微机差动保护二次接线
精品课件
差动逻辑
IA1
IA2
A相差动元件
...
IAn
IIBB12
B相差动元件
...
IBn
IC1
...
IC2
C相差动元件
ICn
A相涌流判别
精品课件
一、继电保护的基本原理及应用
1、基本任务：被保护一次设备故障时，迅速 将故障元件从系统中断开；一次设备不正 常工作时，发出信号。
2、基本要求： 可靠性 选择性 快速性 灵敏性
精品课件
3、继电保护基本原理
电压 u=UmSin(wt+Ф) 电流 i=ImSin(wt+Ф)
故障状态的识别：电流增大、电压降低、频率变化、功角 变化 电气量组合判别：复压闭锁过流、复压闭锁方向过流、有 流闭锁低电压、阻抗、功率、相序分量、工频变化量、电 流差动……
B相涌流判别
C相涌流判别
A相差动速断元件
B相差动速断元件
+
+
C相差动速断元件
TA断线
信号Hale Waihona Puke &+
信号
+
出口
精品课件
励磁涌流的产生
在变压器空载投入电源或外部故障切除后电压恢复过程中，会出现励磁涌流。 合闸时，变压器铁芯中的磁通急剧增大，使铁芯瞬间饱和，这时出现数值很 大的冲击励磁电流(可达5～10倍的额定电流)，通常称为励磁涌流。
定值清单 压板配置
精品课件
变压器保护
1、变压器故障及不正常状态 (1)绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地或经
小电阻接地侧的接地短路； (2)绕组的匝间短路； (3)外部相间短路引起的过电流； (4)中性点直接接地或经小电阻接地电力网中，外部接地
短路引起的过电流及中性点过电压； (5)过负荷； (6)过励磁； (7)中性点非直接接地侧的单相接地故障； (8) 油面降低或油位过高；
精品课件
差动/瓦斯保护范围
差动保护：主变各侧差动CT范围内各种短 路故障；
（比率差动保护主要防止区外短路时误动作；差动速断保 护主要防止大短路电流作用下带谐波制动的差动保护拒 动。）
瓦斯保护：主变油箱内部各种短路或其他 故障；
两者各有所长，相互补充。
精品课件
主保护压板投退
跳闸矩阵 定值清单 压板配置
切除故障）
过压保护（作用：防止系统电压过高造成电容器击穿或损坏） 欠压保护（作用：） 不平衡电流/不平衡电压保护（作用：） 非电量保护（作用：）
精品课件
3、关于电容器保护应注意的问题
欠压保护时间整定原则 电容器为什么没有过负荷保护和重合闸？ 不平衡电流/电压保护应用场合？ 不平衡电流/电压保护动作后为什么不能再对电容器送电？ 为什么10kV单相接地时电容器不平衡电压保护不动作？
9876543210
出口 Iojx2 Iojx1 U02 U01 L03 L02 L01 GL3 GL2 GL1
CK1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1
CK2
CK3
CK4
精品课件
主变高后备
3（4）段式复压(方向)闭锁过流保护 直接接地(方向)零序过流 不接地保护：间隙零序过流、零序过压保
精品课件
10kV馈线保护
1、10kV馈线常见故障及异常状态 过负荷 相间短路故障 单相接地 系统频率下降
精品课件
2、10kV馈线典型保护配置
三段式过电流保护 （复压）/（方向） 三相一次重合闸 （重合闸启动方式：保护启动、不对应启动 合闸加速保护） 过负荷（投信号/跳闸） 低周减载(滑差闭锁、无流闭锁) 低压解列或低压减载 小电流接地告警及选线
护 过负荷保护：过负荷启动风冷、过负荷闭
锁调压、过负荷发信号
精品课件
复压闭锁的作用
复合电压起动（闭锁）的过电流保护
（负序电压升高） 或 （线电压降低）= 复合电压开放
4. 涌流偏于时间轴的一方，非对称性涌流。（波形识别技 术）
精品课件
比率差动制动曲线
Id Id 速断动作区 Is Isd
动作区
K2=0.7 KZ K1=0.5制动区
Iq Icd
0
Ig Izd
3Izd
Iz Iz
折线型比率制动由启动电流、拐点电流、制动比率 斜率等构成 三折线用于提高大电流式抗饱和能力
继电保护培训课件
精品课件
继电保护培训大纲
1、继电保护的基本原理及应用 ➢ 10kV馈线保护 ➢ 10kV电容器保护 ➢ 主变保护 ➢ 备自投及与主变保护的配合接口 ➢ 110kV/220kV线路保护 ➢ 母差及失灵保护 2、电压异常的判断处理 3、软硬压板的对应关系 4、旁代主变的保护调整
精品课件
三相变压器励磁涌流
影响三相变压器励磁涌流波形特征的因素 • 电源电压大小和合闸初相角： • 系统等值阻杭大小和相角； • 变压器三相绕组的接线方式相中性点接地方式； • 三相铁心结构型式(三相三柱或五柱、单相变压器组)； • 铁心硅钢片组装工艺水平(拼接残余气隙大小)； • 铁心材质(磁化特性、磁滞特性、局部滋滞回环）； • 合闸前铁心磁通大小(剩磁4r)和方向： • 涌流经电流互感器的非线性传变，即互感器的饱和特性