继电保护原理的重大突破--综论工频变化量继电器

继电保护新原理与新技术-新型距离继电器

人工智能技术
结合人工智能技术，距离继电器可以实现更高维度、更高效、更稳定的设备控制和管理，从而提高电力系统的自控能力。
总结与展望
随着新技术的应用，距离继电器的性能将得到进一步提升与完善，让域
新型距离继电器广泛应用于电力传输和配电系统中，适用于各类电力负荷，具有高精度、快速响应、灵敏度高等优点。
发展历程
距离保护继电器经历了机械式、静态式、数字式等多个发展阶段，随着新技术的应用，新型距离继电器的性能将得到进一步提升与完善。
距离继电器与传统继电器的区别
传统继电器
通过电流、电压和功率等物理量变化控制自身动作和切断电路，缺点是响应速度慢、容易受外界因素干扰。
智慧城市建设促进社会发展
距离继电器的应用可以提高城市电力系统的管理水平，保障电力质量和供应，从而促进城市的可持续发展。
距离继电器的发展与未来趋势
新能源领域
随着新能源的大力开发，距离继电器将广泛应用于风电、太阳能、地热能等领域，从而实现电力系统的高效可控。
智能建筑应用
智能建筑中的能源管理系统可以通过距离继电器实现智能化控制，达到高效能源利用的目的。
3
机器学习
结合机器学习方法，可以实现对继电器性能进行自主学习和优化，提高系统的自控性。
新型距离继电器的特点和优点
1 高精度
2 灵敏度高
测量误差小，使其成为电网安全稳定的重要保障。
可以快速响应电力负荷的变化，从而实现对故障电流的可靠检测与负荷跟踪。
3 智能化
4 可靠性强
具有交互性、学习性和自适应性，可以生成反馈信息，从而实现自主控制。
通过互联网和物联网的技术，可实现对设备状态和电力信息的实时监测和检测，确保设备的高可靠性和稳定性。

电力系统继电保护继电保护新原理

电端机（发）
光端机（发）
光缆光中
继器
光端机（收）
电端机（收）
光纤通信距离超过100KM就要设中继器。
光纤作导引线的数字式纵差动保护工作原理
理解上图关键：时刻与时间的区分
td =1/2（（tr2-tq2）-tm） △t =tpi-（tr3-td）=td-(tr3-tpi ） t′P(i+1)=(tpi+Ts)-△t
1.测量量：
常规保护装置反应的是故障前的工频分量和故障中的工频分量之和；行波保护反应的是故障分量，及故障分量中的工频成分和暂态成份；工频变化量测量元件仅反应故障分量中的工频成份。
2.工频变化量继电保护的优点：
常规保护装置可靠性高而动作速度较慢，行波保护动作速度快而可靠性较差。
工频变化量测量元件具有常规保护的可靠性和行波保护的快速性。

Arg Z1m Z set
180
综上所述：当正方向故障时，正方向元件的测量角为180°；反方向元件的测量角为0°。当反方向故障时，正方向元件的测量角为0°；反方向元件的测量角为180°。
(2)工频变化量方向元件的工作原理
理论上，方向元件的动作条件可规定为：180°，正向元件动作后开放保护，反方向元件动作后闭锁保护。反方向元件保证在反方向任何故障情况下保护都能够有选择不动作，不存在传统保护中的按相起动问题。
.
• Δ I ——工频变化量电流； • Z set ——整定阻抗。
分析工频率变化量阻抗保护
工作原理的电路图
∆U
Es k3
∆I
k1
k2
Es'
Zset

继电保护新原理新技术介绍..

MOV的伏--安特性
Voltage(p.u.of minimum reference voltage(peak value))
1.5
protective level Minimum reference voltage Series capacitor rated voltage
1.0
o C DC 20
K
jX
正向出口短路动作速度很快
S
M Y N
U F
P
U OP
Q
MY • 图中SM为保护背后电源阻抗，为继电器整定阻抗。正向出口发生短路，短路点电压变化U F 。连接 SP线并引长交Y 点垂线于Q 点。则 YQ线为保护范围末端电压变化量U OP 。显见，短路点 MY 线 SM 越短、越近保护安装处、越长，动作量U OP比制动量 U F 大得越多。U OP U F ，继电器动作越快。最快可达到 4mS 现场曾有 3mS 动作于出口的记录。
UP
相间阻抗继电器：U OP U - I ZSET
U P U1
接地阻抗继电器：U OP U I K 3I 0 Z SET
U P U1
在低压距离中用接地阻抗继电器，极化电压用正序电压记忆量： U P U1 .M
三段式阻抗继电器动作特性
工频变化量继电器的基本关系式
反向短路基本关系式
F
ZK
M
I ZR
N
U F
U
U I Z R
工频变化量阻抗继电器的构成
• 用于构成快速的距离Ⅰ段 • 其动作方程为： U OP U OP.M –Uop为保护范围末端电压, 上式代表 U OP.M 保护范围末端电压变化量大于时继电器动作, 否则不动作。 –对相间阻抗继电器U OP U I Z SET –对接地阻抗继电器U OP U I K 3I 0 Z SET U OP.M 为动作门槛，取故障前工作 – 电压的记忆量。

继电保护原理方向保护原理

继电保护原理方向保护原理一、零序方向保护原理在系统正常运行时，只有正序分量，没有零序分量，当系统发生接地短路故障或不对称断线故障时才产生零序分量，因此零序分量是构成保护的一种很可利用的故障特征量。

要构成方向保护必须能够区分正、反方向故障。

接下来我们分析一下正、反方向短路故障时零序分量的方向性。

规定正方向：电流由母线指向线路为正方向；电压以电压升为正方向1、正方向短路故障：系统接线及零序序网如下图示由图可得：Uo=－Io×Xso通常情况下零序阻抗角按约75度考虑，所以正方向短路时Uo超前Io约-105度。

2、反方向短路故障：零序序网如下图示由图可得：Uo=Io×(Xlo+Xro)通常情况下零序阻抗角按约75度考虑，所以反方向短路时Uo超前Io约75度。

分析序网要切记一点，在计算某点电压时要由高电位点经过无电源端至低电位点构成回路，如果从电源端计算，则等于电源电压加（或减）两点间压降，而电源电压很可能也是一个未知数。

对于零序网络来说，短路点电压最高，可以看成是零序回路的电源。

由分析可以看出：在特定的正方向下，零序分量具有明确的方向性。

根据上述推导，如果要构成一个零序方向继电器，使它在正方向短路时动作，反方向短路时不动，则该继电器的最大动作灵敏角应为Uo超前Io约-105度。

据此我们可以画出零序方向继电器的动作特性图：由动作特性可得动作方程：165o≤arg3U O/3I O≤－15o当我们知道动作特性及动作方程后，就可以构成继电器。

二、负序方向保护原理同样在系统正常运行时，也没有负序分量，当系统发生不对称短路故障或不对称断线故障时才产生负序分量，因此负序分量也是构成保护的一种很可利用的故障特征量。

接下来我们看一下系统正、反方向短路故障时负序序网图：由图可得：正方向短路U2=－I2×Xs2反方向短路U2=I2×(Xl2+Xr2)通常情况下负序阻抗角按约75度考虑，所以正方向短路时U2超前I2约-105度。

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。

工频变化量原理及应用分析

工频变化量原理及应用分析来源：[]机电之家·机电行业电子商务平台！在我国电力系统继电保护领域,南瑞继保公司无疑是占尽技术优势和市场优势的领头羊。

之所以能够取得这样辉煌的成就,是与南瑞继保公司董事长、中国工程院院士沈国荣先生和他创立的“工频变化量”理论紧密联系在一起的。

基于这种原理的保护装置在安全性、快速性、灵敏性和选择性等各方面都有很大的提高,但是在传统的教科书中并没有具体的理论讲述,厂家的说明书也很不详细。

下面将从原理和实际应用方面进行具体地分析。

1 工频变化量Deviation of Power Frequency Component (DPFC)原理分析工频变化量的理论基础为叠加原理,即电力系统发生故障时,经过渡电阻短路,可认为是过渡电阻下面的一点金属性短路,即该点对系统中性点电压为零,可认为该点与中性点之间串联2个大小相等、相位相反的电压源,依然保持该点与中性点间电压为零,见图1。

“叠加”有2个含义:①短路后任一点的电压,如保护安装处M母线的电压(即M点到中性点电压,是我们关心的,箭头向上表示电位为升,M母线为正,中性点为负,),等于2个图中相应点的电压之和(二种状态)。

②短路后某个支路的电流,如流过保护的电流,等于2图中相应支路的电流之和。

从重叠原理本身来说,对△UF没有要求,可以任意取值,但在保护装置里△UF取短路点短路以前的电压,Es、ER为电源电势,在短路前后不变,因此,图1称为正常负荷状态,图2称短路附加状态,目的就是凑出这二种状态。

与常规的稳态量保护装置不同,基于工频变化量原理的保护装置只是“考虑”短路附加状态的各种电气量,而不考虑正常负荷状态的各种电气量。

在附加状态中,只有短路点有一个电压源,电气量全部为变化量用符号△表示。

微机保护中正在采样的U、I减去“历史”上采样出来的U、I,即为加在继电器上的△U、△I。

Zs为保护背后电源的等值阻抗,ZR为保护正方向的所有阻抗,S为保护背后中性点,由下图4、图5可得出2个基本关系式:2 变压器的工频变化量比率差动保护变压器有70%左右的故障是匝间短路,为了提高小匝间短路时差动保护的灵敏度,常规的比率制动特性差动保护中的起动电流往往整定得较小,例如整定成0.3~0.5倍的额定电流,而且初始部份没有制动特性,见下图6。

继电保护新原理与新技术

‘长期有差流’的装置异常信号
• 在TA断线时应发‘长期有差流’的装置异常信号。为此在
正常运行程序中加一个有压差流元件。该差流元件就用
选相用的稳态分相差动继电器，该继电器十分灵敏。可
有效地检测出出现差电流的异常情况。
有压差流元件的动作条件:
① 差流元件动作
U U 0.6UN
② 差流元件的动作相或动作相间电压、
解决方法：
① 提高起动电流定值
② 必要时进行电容电流补偿
输电线路电流纵差保护的主要问题
M IM IN N
IK
⑵ 重负荷情况下线路内部经高电阻接地短路，灵敏度可能不够。
负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流而不产生动作电流。
经高电阻短路，短路电流 IK
很小，因此动作电流很小
因而灵敏度可能不够。
输电线路电流纵差保护的主要问题
⑷ 由于两侧TA暂态特性和饱和程度的差异、二次回路时间常数的差异在区外故障或区外故障切除时出现差动电流（动作电流），容易造成差动继电器误动。解决方法：提高比率制动特性的起动电流和制动系数。在制动量上增加浮动门槛。
输电线路电流纵差保护的主要问题
⑸ 两侧采样不同步，造成不平衡电流的加大。线路纵差保护与元件保护中用的纵差保护
931保护中差动继电器的种类和特点
• 稳态Ⅰ段分相差动继电器的构成
I C D
动作电流
ICD IMIN
制动电流
0.7 5
IR IMIN
I H 取为定值单中‘差动电流
IH
高定值’、4倍实测电容电流
I R 和 4 U N 中的最大值。依靠
X C1
定值躲电容电流。
931保护中差动继电器的种类和特点