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第一章继电保护装置：能够反应电力系统中电气元件发生的故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护装置构成：测量比较元件，逻辑判断元件和执行输出元件。继电保护装置的基本任务（作用） 1)自动、迅速、有选择地向断路器发出跳闸命令，将故障元件从电力系统中切除，保证其他无故障部分迅速地恢复正常运行。即内部故障时发出跳闸命令。2) 反应电气元件的不正常运行状态，根据运行维护的具体条件（例如有无经常值班人员）和设备的承受能力，发出警报信号、减负荷或延时跳闸。 即不正常工作时发出告警信号。基本要求：选择性（保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽可能小，并保证系统中非故障部分继续安全运行。）速动性、灵敏性（指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。）可靠性四性要求之间的关系：选择性、速动性、灵敏性、可靠性是分析、研究、评价继电保护性能的基础，它们之间既有矛盾的一面（选择性与速动性是一对矛盾体；灵敏性与可靠性是一对矛盾体），又要根据系统的实际运行情况、被保护元件的作用，使以上四个基本要求在所配置的保护中得到辨证的统一。在保证可靠性和选择性的前提下，强调灵敏性，力争速动性。主保护:反映元件严重故障，快速动作于跳闸的保护。后备保护：主保护不动作时备用的保护，由相邻设备的保护来完成。后备保护的作用及优缺点：后备保护的作用是在主保护因保护装置拒动，保护回路中的其他环节，断路器拒动等原因不能快速切除故障的情况下，迅速启动来切除故障。远后备保护：保护范围覆盖所有下级电力元件的主保护范围，能够解决远后备保护范围内所有故障元件由任何原因造成的不能切除问题。缺点：当多个电源向该电力元件供电是，需要在所有电源侧的上级元件出配置远后备保护，动作将切除所有上级电源侧的断路器，造成事故扩大，在高压电网中往往难以满足灵敏度的要求。近后备保护：与主保护安装在同一断路器处，在主保护拒动时近后备保护动作，动作时只切除主保护要跳开的断路器，不会造成事故扩大，在高压电网中能满足灵敏度要求。缺点：变电所直流系统故障时可能与主保护同时失效，无法起到后备作用，断路器失灵时，不能保护。第二章不加方向元件：（1）对于电流速断（1段、2段）如果反方向的最大短路电流小于本保护的定值，可以不加方向元件(不会误动)。（2）对于过电流保护（3段） 一般按照躲最大负荷电流整定，故很难从电流定值上躲开，主要从时间上考虑。1) 在双侧电源网络中，母线两侧的过电流保护中时限短者加方向，长者不加。时限相同则都加方向元件。2) 电源引出线和负荷引出线接在同一个母线上时，电源引出线保护延时 小于或等于 负荷引出线保护延时, 电源引出线的保护加方向元件。3)负荷引出线的保护不需加方向。功率方向元件的工作特性对（功率）方向元件的基本要求是：1、应具有明确的方向性。2、正向故障时可靠动作，有足够的灵敏性比较工作电压相位法实现的故障区段判断1. 比较工作电压相位法的基本原理： 当采用测量电压 作为参考电压 时，无法保证线路正向出口短路时的选择性。因为当正向出口短路时，有：2. 正序电压为参考电压的测量元件的动作特性:测量元件的动作方程为：对于按接地距离保护接线方式而言，有所以，测量元件的动作方程变为：3.以记忆电压为参考电压的测量元件：在以测量电压或正序电压为参考电压，在出口三相对称短路时三相电压都降为0，而失去比较的依据，从而产生动作死区。克服动作死区，可用故障前”记忆电压”作为参考电压 以相间距离保护接线方式为例分析，有： 可得动作方程为：中性点直接接地电网中的接地短路的保护主要是由零序电流保护来构成。零序电流保护不反应系统震荡，短时过负荷。零序方向元件没有死区。中性点不接地系统中单相接地故障的特点：接地相电压为零，中性点电压升高为相电压，非故障相电压升高根号三倍，零序电压升高为相电压，线电压依然对称，接地点电流为正常时三相电容电流之和，接地点电流时线路的零序电流，非故障相对地电容电流相应增大根号三倍。第三章常用阻抗继电器的动作特性优缺点1.偏移圆阻抗特性继电器：可以消除方向圆阻抗特性继电器的动作死区。但是它不具有完全的方向性，在反方向出口附近短路时保护动作，只能作为距离保护的后背段。2.方向圆阻抗特性继电器：阻抗元件本身具有方向性，旨在正向区内故障时动作，反方向短路时不会动作。其主要缺点是动作特性经过坐标原点，在正向出口或反向出口短路时，测量阻抗值很小，会落在坐标原点附近，正好处于阻抗元件临界动作的边界上，有可能出现正向出口短路时拒动或反向出口短路时误动。3.全阻抗圆特性继电器：没有电压死区，不具有方向性。方向阻抗继电器用于相位比较的两个电压为极化电压Um和补偿电压Uop。测量阻抗Zm：定义为保护安装处测量电压Um与测量电流Im之比，即Zm=Um/Im。整定阻抗Zset：为整定长度Lset相对应的阻抗。动作阻抗Zop：使阻抗元件处于临界动作状态对应的阻抗。对距离保护的评价:1）同时利用了短路时电压、电流的变化特征，通过测量阻抗的变化情况确定故障范围。2）距离段几乎不受系统运行方式变化的影响, 距离段受系统运行方式变化的影响比较小。3）距离段的保护范围为线路全长的8085，在双端供电系统中，大约有3040区域内故障时，两侧保护相继动作切除故障，若不满足速动性的要求，必须配备能够实现全线速动的保护纵联保护。4）相对于电流保护，距离保护的接线、逻辑都比较复杂，可靠性相对降低。距离1段的动作性能会受短路点过渡电阻，电力系统震荡因素的影响。距离2段的整定阻抗应按分支系数Kb为最小的运行方式来确定，目的是为了保证各种运行方式下保护动作的灵敏性。电力系统振荡:并联运行的电力系统或发电厂之间出现功率角在大范围内发生周期性变化的现象，称为电力系统振荡。 电力系统发生震荡时，震荡中心位于系统纵向总阻抗中点，当系统各元件的阻抗角一致时，=180°，震荡中心的电压为0。系统振荡时测量阻抗的变化规律：电力系统振荡对距离保护的影响：1）当电力系统振荡时，保护安装处M点的电压电流会周期性变化，当电流变大时电压变小，测量阻抗Zm幅值变小，有可能进入阻抗动作区而发生距离保护误动。2）当振荡中心落在母线MN中间的线路上，变化时M侧测量阻抗将沿直线OO移动。3）当测量阻抗在轨迹O1到O2方位内时，测量阻抗落点在阻抗动作区域内，导致距离保护误动，距离1段不易受振荡影响，2、3段整定阻抗较大，容易受振荡影响。总之，电力系统振荡时，阻抗继电器是否误动、误动的时间长短与保护安装位置、保护动作范围，动作特性的形状和振荡周期长短有关，安装位置离振荡中心越近，整定值越大，动作特性曲线与整定阻抗垂直方向的动作区越大时，越容易受振荡的影响，振荡周期越长误动的时间越长。区分振荡与短路的主要特征(1)对称性；(2)电气量变化速度、规律；(3)动作后是否返回。距离保护的振荡要求：(1)振荡时不应误动；(2)振荡过程中发生不对称故障时，保护应正确动作；(3)全相振荡中三相短路时，应可靠动作，允许延时。措施（1）系统短路时，利用故障判断元件 短时开放 保护（2）利用阻抗变化率的不同“闭锁”（3）利用动作的延时(段>1.5s)过渡电阻对方向阻抗继电器的影响，视运行条件的不同，可能使保护范围缩短，也可能发生超越现象，还可能失去方向性。承受过渡电阻能力最强的是全阻抗继电器，受系统震荡影响最小的是方向阻抗继电器。单侧电源线路过渡电阻的影响 （1）使测量阻抗增大，保护范围缩短；（2）保护装置距离短路点越近，受到的影响越大，可能导致保护无选择性动作；（3）线路越短，整定值越小，所受影响越大。稳态超越：这种因过渡电阻的存在而导致保护测量阻抗变小，进而引起保护误动作的现象，称为距离保护的稳态超越。克服稳态超越影响的措施：采用能容许较大的过度电阻而不至于拒动的测量元件。第四章纵联保护依据的最基本原理：通过通信设施将线路两侧的保护装置联系起来，使每一侧的保护装置不仅反映其安装点的电气量，而且还反应线路对侧另一保护安装处的电气量。纵联保护：1）概念：将线路一侧电气量信息传到另一侧去，两侧电气量同时比较、联合工作的保护。即线路两侧之间有纵向联系的保护。2）纵联保护特点：可以快速、可靠地区分本线路内部任意点短路与外部短路，即可以实现全线速动。3）通道类型：导引线通信 电力线载波通信 微波通信 光纤通信线路纵联保护可以实现全线路故障的瞬时切除，具有绝对的选择性。距离纵联、方向纵联保护中，对方向元件的要求：1）具有明确的单一方向性； 2）覆盖线路全长。输电线路方向比较式纵联保护中，优先采用负序方向或故障分量的方向元件优点：正确反应所有类型的故障，方向性明确，灵敏度高，无动作死区；不受负荷影响，在正常负荷状态下不启动；不受系统振荡影响，在振荡无故障时不误动，振荡中再故障时仍能正确判定故障点方向；不受故障点过度电阻影响。 缺点：故障分量元件仅在故障初始阶段有效；负序方向元件受非全相运行影响较大，有可能误动；线路空载合闸时，故障分量方向元件及负序方向元件都有可能误动。通道工作方式：电力线载波通道的工作方式1) 正常无高频电流（故障启动发信方式）2) 正常有高频电流（长期发信方式）3) 移频方式（f1 ® f2）高频信号的应用（载波信号的种类）(1)跳闸信号：高频信号是跳闸的充分条件(2)允许信号：高频信号是跳闸的必要条件，但不是充分条件(3)闭锁信号：收不到高频信号是跳闸的必要条件闭锁和允许信号有什么区别？（1）闭锁信号，不易拒动 内部故障：两端保护都不发出闭锁信号，保护可动作于跳闸。 外部故障：一侧保护发闭锁信号，将两侧的保护都闭锁。2）允许信号，不易误动 外部故障：近故障点侧不发允许信号，故对端保护不能跳闸； 内部故障：两端高频保护同时向对侧发出允许信号，使保护动作于跳闸。相差高频保护传送的高频信号性质是闭锁信号。高频闭锁方向保护故障时启动发信，正方向元件动作后停止发信机发信，收不到闭锁信号后动作跳闸。当判断为外部故障时，近故障侧发信，远故障侧停信。高频发信机损坏而不能发信，当反方向发生短路故障时，对侧的高频闭锁方向保护会误动作。输电线路纵联电流差动保护原理的特点1）、保护范围明确。保护范围是线路两侧电流互感器之间的范围。2）、动作速度快，可实现全线速动，即全线路瞬时切除区内故障。这是由于纵联电流差动保护不需与相邻元件的保护配合。3）、不受系统振荡、系统运行方式变化的影响。影响纵联电流差动保护正确动作的因素: 1. 电流互感器的误差和不平衡电流2. 输电线路分布电容的影响:线路两端电流之和不为零，为线路电容电流。3. 过渡电阻的影响的影响:故障分量电流与负荷电流相差不大，负荷电流为穿越性质，降低保护动作灵敏度。纵联电流差动保护优点：不反应系统振荡；非全相运行时不误动；基本上不受线路的影响；测量元件仅反应电流量，不需要电压量，不受电压回路工作可靠性影响方向比较式纵联保护原理（两端功率方向的故障特征）：正常/外部故障时（K2）：一侧功率为正，一侧为负。 内部故障时（K1）：两侧功率都为正方向。第五章自动重合闸（ARC）装置：将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。自动重合闸的作用：优点1、瞬时性故障可迅速恢复供电，提高供电的可靠性；2、提高并列运行稳定性、线路输送容量；3、纠正断路器偷跳、保护误动、人为误碰引起的误跳闸。缺点：在重合到永久性故障后，1）使系统再次遭受故障电流的冲击；2）断路器工作情况更加恶劣（短时间内两次切断）。对自动重合闸的基本要求：1、必须在故障点切除之后，才允许重合闸！1）通常利用没有电流的特点(包括保护动作) 2）同时，还必须考虑对侧切除的时间。2、不允许任意多次重合，即动作次数应符合预先的规定。3、应能和继电保护配合，在重合闸前或后，应能加速保护动作。4、双侧电源重合闸应考虑电源同步问题。5、动作后应能自动复归，准备好再次动作。6、手动跳闸时不应重合(手动操作或遥控操作)。 7、断路器不正常状态时不重合。重合闸检无压侧同时投检同期。具有同步检定和无压检定的三相一次重合闸，当线路故障两侧断路器跳开后，先重合的一侧为无压侧，后重合的一侧为同步检定侧。理想的同期条件：压差、频差、角差均为0(同相量)。重合闸可以不考虑两侧电源的同期问题条件：1.当被保护线路两侧的电源之间有多条线路相连，跳开一条线路不会使两侧的电源失去同步2.被保护线路两端交换功率较小，即两端的电源与符合都比较平衡，跳开被保护线路后两侧系统能够保持同步3非同期合闸造成的冲击电流不会破坏电气设备，重合闸后容易将其拉入同步双侧电源送电线路重合闸的特点同步问题：当线路上发生故障跳闸后，常存在重合闸时两侧电源是否同步及是否允许非同步重合闸的问题。时间问题：线路两侧的重合闸必须保证在两侧断路器都跳闸以后再重合。单相重合闸的优点（1）连续供电，提高供电可靠性；（2）提高并列运行的稳定性。缺点：（1）需按相操作的断路器；（2）选相元件，接线复杂；（3）非全相运行时, 有些保护会误动（需要采取闭锁措施），使得整定和调试复杂。综合重合闸四种运行方式：单重、三重、综重、停用。自动重合闸与保护的配合关系为：前加速方式和后加速方式。前加速方式：各线路都装设保护装置，只在最靠近电源的线路上装设重合闸装置，当任何一条线路发生故障时候，首先由最靠近电源的线路上保护动作瞬时无选择性地切除故障，然后由其重合闸装置重合，如果是瞬时性故障则系统恢复供电，如果是永久性故障，此时各线路的保护应按照配合关系有选择性的切除故障。后加速方式：各线路都装设保护及自动重合闸装置，当线路上发生故障时，首先各保护按照配合关系，有选择性地由某个保护动作切除故障，然后再由其自动重合闸装置重合，如果是瞬时性故障则系统恢复供电，如果是永久性故障则由本线路的加速保护动作瞬时切除故障，与第一次动作是否带有延时无关。重合闸前加速保护优点：（1）能够快速地切除瞬时性故障；（2）可能使瞬时性故障来不及发展成永久性故障，提高重合闸的成功率；（3）发电厂和重要变电所的母线电压在0.60.7UN以上，从而保证厂用电和重要用户的电能质量；（4）使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单、经济。缺点：（1）装ARC的QF动作次数多，工作条件恶劣；（2）永久性故障切除的时间可能较长；（3）若自动重合闸或3QF拒动，则停电范围扩大。后加速的优点：（1）第一次有选择性的切除故障，不会扩大停电范围。（2）保证永久性故障能瞬时切除，并仍然有选择性。（3）和前加速保护相比，使用时不受网络结构和负荷条件的限制，有利而无害。缺点：（1）每个断路器上都需要装设一套重合闸，与前加速相比较为复杂（非微机）。（2）第一次切除故障可能带有延时。 第六章引起变压器纵差保护不平衡电流的主要因素有：1变压器两侧绕组接线方式不同；2变压器、电流互感器的计算变比与实际变比不同；3变压器带负荷调节分接头；4电流互感器传变误差的影响；5变压器励磁电流产生的不平衡电流；6变压器励磁涌流。克服不平衡电流的措施:1.变压器 Y形侧二次侧接成形；变压器形侧二次侧接成Y形。2.对不平衡电流进行补偿3.变压器带负荷调整分接头产生的不平衡,整定时增大动作电流门槛值4.两侧电流互感器传变误差产生的不平衡,选用具有较好暂态传变特性的TA 5.采用速饱和中间变流器减小励磁交流励磁涌流：当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中，由于变压器铁芯中的磁通急剧增大，使变压器铁芯瞬时饱和，出现数值很大的励磁电流（称为：励磁涌流）。在电压为峰值（或谷值）时合闸，则涌流最小。单相变压器励磁涌流的特征：1、数值较大，可达额定电流的68倍，偏于时间轴的一侧（含有较大的直流分量）；2、励磁涌流中含有大量的谐波分量；3、励磁涌流的波形中有间断。三相变压器励磁涌流至少一相有涌流，因为至少有一相在电压非峰值、非谷值时合闸。在某一相会出现对称性涌流防止励磁涌流引起误动的方法：1.采用速饱和中间变流器（考虑到对称性涌流）2.二次谐波制动的方法3.间断角鉴别的方法比率制动的变压器纵差动保护的最小动作电流应当按躲过可能出现的最大不平衡电流整定。