继电保护、安全自动装置及调度自动化.ppt

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注册电气工程师复习辅导注册电气工程师复习辅导发输变电专业继电保护、安全自动装置及调度自动化继电保护、安全自动装置及调度自动化钟德明钟德明20141一电力系统继电保护一电力系统继电保护111.1继电保护和安全自动装置：

继电保护和安全自动装置：

1）继电保护继电保护是当电力系统任何电气设备发生故障时，能及时发是当电力系统任何电气设备发生故障时，能及时发出告警或跳开断路器，快速切除故障，终止故障发展，保证电出告警或跳开断路器，快速切除故障，终止故障发展，保证电网安全稳定运行；继电保护分主设备保护（发电机、变压器、网安全稳定运行；继电保护分主设备保护（发电机、变压器、电容器、电抗器等）和系统保护（线路保护、母线保护、失灵电容器、电抗器等）和系统保护（线路保护、母线保护、失灵保护等）。

用于保护电力元件的成套装置一般统称保护等）。

用于保护电力元件的成套装置一般统称继电保护装继电保护装置置。

2）安全自动装置安全自动装置是防止电力系统发生故障情况时使系统失去稳是防止电力系统发生故障情况时使系统失去稳定和避免发生大面积停电事故，用于保护电力系统安全稳定的定和避免发生大面积停电事故，用于保护电力系统安全稳定的一般统称一般统称安全自动装置安全自动装置。

3）当电力元件发生故障时要求保护装置在最短时间、最小范围当电力元件发生故障时要求保护装置在最短时间、最小范围内，按预先设定的方式，将故障设备从运行系统中断开。

内，按预先设定的方式，将故障设备从运行系统中断开。

故故任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行。

继电保护装置的正确动作和快速切除故障是电力系统安全稳继电保护装置的正确动作和快速切除故障是电力系统安全稳定运行的重要保证，改善和提高继电保护动作性能，以提高电定运行的重要保证，改善和提高继电保护动作性能，以提高电力系统的稳定水平。

力系统的稳定水平。

211.1.1电力系统对继电保护和自动装置的基本要求电力系统对继电保护和自动装置的基本要求继电保护和自动装置应满足四性要求继电保护和自动装置应满足四性要求：

可靠性可靠性：

（信赖性和安全性）指保护该动时动，不该动时不动。

（信赖性和安全性）指保护该动时动，不该动时不动。

选择性选择性：

首先由故障元件本身保护切除故障，当本身保护或首先由故障元件本身保护切除故障，当本身保护或断路器拒断路器拒动时才允许相邻元件的保护动作切除故障。

动时才允许相邻元件的保护动作切除故障。

灵敏性灵敏性：

保护装置具有的正确动作能力的裕度，一般以灵敏系数表示，保护装置具有的正确动作能力的裕度，一般以灵敏系数表示，不同类型保护的灵敏系数要求不同。

不同类型保护的灵敏系数要求不同。

速动性速动性：

保护装置应尽快切除故障。

提高系统稳定，减轻设备损坏程度，保护装置应尽快切除故障。

提高系统稳定，减轻设备损坏程度，缩小故障波及范围，提高重合闸和自投的效果。

缩小故障波及范围，提高重合闸和自投的效果。

311.1.2.电网结构及安全稳定标准电网结构及安全稳定标准电网运行必须保证电力系统安全稳定。

电网运行必须保证电力系统安全稳定。

由于电力生产是即用即发的特殊性，电网各环节必须由于电力生产是即用即发的特殊性，电网各环节必须随负荷不断变化的同时保持电力生产与消费的平衡，保随负荷不断变化的同时保持电力生产与消费的平衡，保证电网证电网电压、频率和相位电压、频率和相位满足电能质量要求。

满足电能质量要求。

电力系统运行中负荷正常波动、功率及潮流变化及正电力系统运行中负荷正常波动、功率及潮流变化及正常操作，均会引起系统扰动，这种扰动为小扰动，主要常操作，均会引起系统扰动，这种扰动为小扰动，主要由发电机、变电站对有功、无功的自动调节来保持电网由发电机、变电站对有功、无功的自动调节来保持电网的正常运行；当系统元件故障引起的扰动，则为大扰动，的正常运行；当系统元件故障引起的扰动，则为大扰动，主要由继电保护、安全自动装置和调度自动化来控制。

主要由继电保护、安全自动装置和调度自动化来控制。

41大扰动可按扰动严重程度和出现概率分为三类，相大扰动可按扰动严重程度和出现概率分为三类，相应提出电力系统承受大扰动能力的三级稳定标准。

应提出电力系统承受大扰动能力的三级稳定标准。

第一级安全稳定标准：

第一级安全稳定标准：

在发生第一类故障（单一故障）在发生第一类故障（单一故障）扰动后，能保持系统稳定运行和电网正常供电。

扰动后，能保持系统稳定运行和电网正常供电。

第二级安全稳定标准：

第二级安全稳定标准：

在发生第二类故障（单一严重故在发生第二类故障（单一严重故障，）扰动后，能保持系统稳定运行但允许损失部分障，）扰动后，能保持系统稳定运行但允许损失部分负荷。

负荷。

第三级安全稳定标准：

第三级安全稳定标准：

在发生第三类故障（多重严重故在发生第三类故障（多重严重故障，）扰动后，当不能保持系统稳定运行时，必须防障，）扰动后，当不能保持系统稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。

止系统崩溃并尽量减少负荷损失。

51第一类故障（单一故障）：

第一类故障（单一故障）：

任何线路单相任何线路单相瞬时瞬时接地故障并重合成功；接地故障并重合成功；双回以上线路，有一回线双回以上线路，有一回线永久永久故障断开；故障断开；任任一台发电机跳闸或失磁；一台发电机跳闸或失磁；任任一回交流联络线跳开；直流输电线路单极故障等。

一回交流联络线跳开；直流输电线路单极故障等。

第二类故障（单一严重故障）：

第二类故障（单一严重故障）：

单回线单相永久故障重合不成功及无故障三相断开；单回线单相永久故障重合不成功及无故障三相断开；同塔双回线异名相故障重合不成功，双回线同时三相断同塔双回线异名相故障重合不成功，双回线同时三相断开；开；一段母线故障；直流输电线路双极故障。

一段母线故障；直流输电线路双极故障。

第三类故障（多重严重故障）：

第三类故障（多重严重故障）：

故障时断路器拒动；故障时断路器拒动；多重故障；多重故障；故障时继电保护及自动装置误动或拒动；故障时继电保护及自动装置误动或拒动；丧失大容量发电厂等。

丧失大容量发电厂等。

611.1.3继电保护用电流互感器及电压互感器继电保护用电流互感器及电压互感器）保护用电流互感器：

）保护用电流互感器：

P类类:

准确限值规定为稳态对称一次电流的复合误差，对准确限值规定为稳态对称一次电流的复合误差，对剩磁无要求。

剩磁无要求。

PR类：

剩磁规定不大于类：

剩磁规定不大于10%。

PX类：

低漏磁，匝数比误差不大于类：

低漏磁，匝数比误差不大于0.25%以上三类均用于以上三类均用于220kV及以下电压等级的线路、变压器及及以下电压等级的线路、变压器及100MW200MW的发变组保护用电流互感器。

的发变组保护用电流互感器。

TP类保护用电流互感器能满足短路电流具有非周期分量的暂态过程类保护用电流互感器能满足短路电流具有非周期分量的暂态过程性能要求的保护用电流互感器。

分为以下级别：

性能要求的保护用电流互感器。

分为以下级别：

TPS类：

低漏磁类：

低漏磁，严格控制匝数比，对剩磁无限制，严格控制匝数比，对剩磁无限制，适应于对复归适应于对复归时间要求严格的断路器失灵保护。

时间要求严格的断路器失灵保护。

TPX类：

准确限值有一定要求，对剩磁无要求，不宜用于线路重合类：

准确限值有一定要求，对剩磁无要求，不宜用于线路重合闸。

闸。

TPY类小气隙，剩磁不超过饱和磁通的类小气隙，剩磁不超过饱和磁通的20%，适用于带重合闸的线，适用于带重合闸的线路保护，不宜用于断路器失灵保护。

路保护，不宜用于断路器失灵保护。

330kV及以上系统保护、及以上系统保护、330kV及以上的变压器和及以上的变压器和300MW及以上及以上的发变组差动保护用电流互感器宜采用的发变组差动保护用电流互感器宜采用TPY电流互感器。

电流互感器。

TPZ类大气隙，剩磁可以忽略不计。

不宜用于断路器失灵保护。

类大气隙，剩磁可以忽略不计。

不宜用于断路器失灵保护。

712）电压互感器电压互感器330kV及以上系统电压互感器应具备三个二次绕组。

有双重化保及以上系统电压互感器应具备三个二次绕组。

有双重化保护要求的两套主保护应分别接入两个付绕组。

护要求的两套主保护应分别接入两个付绕组。

对中性点直接接地系统，电压互感器星形接线的二次绕组应采用中对中性点直接接地系统，电压互感器星形接线的二次绕组应采用中性点一点接地方式，中性点接地线中不应串接有可能断开的设备。

性点一点接地方式，中性点接地线中不应串接有可能断开的设备。

电压互感器开口三角绕组引出点之一应一点接地。

电压互感器开口三角绕组引出点之一应一点接地。

保护设备采用的电压互感器空气小开关断开短路电流的时间应小于保护设备采用的电压互感器空气小开关断开短路电流的时间应小于20ms。

）互感器的安全接地。

）互感器的安全接地。

电流互感器二次回路必须有且只能有一点接地。

接地点一般在电电流互感器二次回路必须有且只能有一点接地。

接地点一般在电流互感器端子箱。

流互感器端子箱。

几组二次直接并联电流互感器也只能一点接地，在保护屏接地，如几组二次直接并联电流互感器也只能一点接地，在保护屏接地，如双断路器接线、母线差动保护双断路器接线、母线差动保护及其他及其他差动保护，（微机保护除外）差动保护，（微机保护除外）电压互感器只允许一点接地，接地点在控制室，（电压互感器只允许一点接地，接地点在控制室，（N600）。

）。

电压互感器的开口三角之一需要接地，不能与中性点的合用一芯电电压互感器的开口三角之一需要接地，不能与中性点的合用一芯电缆引入保护室，必须分不同电缆芯引到保护室。

缆引入保护室，必须分不同电缆芯引到保护室。

811.1.4.电力系统的故障电力系统的故障1）电力系统的中性点接地方式：

电力系统的中性点接地方式：

有直接接地、不接地、经电阻接地、经电抗或消弧线圈接地。

有直接接地、不接地、经电阻接地、经电抗或消弧线圈接地。

（大电流接地系统、小电流接地系统）（大电流接地系统、小电流接地系统）电网中性点接地方式，即主变压器中性点接地方式。

目前我电网中性点接地方式，即主变压器中性点接地方式。

目前我国国110kV及以上电网均为直接接地方式（大电流接地系统）及以上电网均为直接接地方式（大电流接地系统），66kV以下采用小电流接地方式。

以下采用小电流接地方式。

中性点接地与不接地在发生故障时的电气量是不同的，继电中性点接地与不接地在发生故障时的电气量是不同的，继电保护必须根据故障量来设计动作原理，分析保护动作行为。

保护必须根据故障量来设计动作原理，分析保护动作行为。

2）常见故障类型及特性常见故障类型及特性故障种类故障种类：

对称故障（三相短路）、不对称故障（单相接地对称故障（三相短路）、不对称故障（单相接地短路、两相短路、两相接地短路、线路不对称断相）、系统振短路、两相短路、两相接地短路、线路不对称断相）、系统振荡等等。

荡等等。

91在高压在高压和超高压电网和超高压电网中，绝大多数故障是单相接地短路，中，绝大多数故障是单相接地短路，据统计占全部短路故障的据统计占全部短路故障的70%-90%70%-90%左右。

随着电网电压的左右。

随着电网电压的提高，单相接地短路故障的比例也升高。

提高，单相接地短路故障的比例也升高。

其次是两相短路接地、两相短路和三相短路故障。

其次是两相短路接地、两相短路和三相短路故障。

在中性点非直接接地的电网中，短路故障主要是两相短在中性点非直接接地的电网中，短路故障主要是两相短路，包括两相接地短路。

在中性点非直接接地的电网中，路，包括两相接地短路。

在中性点非直接接地的电网中，一相接地不会造成短路，只产生电容电流，单相接地故障一相接地不会造成短路，只产生电容电流，单相接地故障可以允许短时继续运行，同时进行处理（包括接地选线保可以允许短时继续运行，同时进行处理（包括接地选线保护）。

护）。

3）3）故障时的电气量的序分量。

故障时的电气量的序分量。

在直接接地系统中，三相短路、两相不接地短路：

有正在直接接地系统中，三相短路、两相不接地短路：

有正序分量、负序分量，无零序分量。

序分量、负序分量，无零序分量。

只有接地故障（单相或两相接地短路故障）时才产生零只有接地故