电力系统继电保护原理教案中文.docx

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电力系统继电保护原理教案中文

内蒙古工业大学

教案

2013/2014学年第一学期

学院电力学院

系别电力系

课程名称电力系统继电保护原理

授课对象电气10-1.2

主讲教师

职称副教授

课程学时56

内蒙古工业大学教案（课程）

教案编写时间：

2013-8-22

课程名称

电力系统继电保护原理

课程代码

120214008

总学时：

56学时

讲课：

46学时

上机：

0学时

实验：

6学时

习题：

4学时

学时

56

课程类别

公共课（）基础课（）专业课（√）

技术基础课（）专业选修课（）公共选修课（）

授课对象

电气10-1.2

教材：

1、《电力系统继电保护》张保会主编中国电力出版社

主要参考资料：

1、《电力系统继电保护原理》贺家李宋从矩编

2、《电力系统继电保护原理》王维俭主编清华大学出版社

教学目的、要求：

目的：

本课程是“电力系统及其自动化”专业的一门主要专业课，是一门理论性和实践性都很强的专业课。

学生通过本课程的学习掌握电力系统继电保护的基本原理、基本概念、考虑和解决问题的基本方法以及基本的实验技能，为学生毕业后从事本专业范围内的各项工作奠定基础。

要求：

1、使学生掌握电流保护、方向性电流保护、距离保护和差动保护等几种常用保护的基本工作原理，实现方法和应用范围。

2、使学生掌握上述各种原理继电保护整定计算的基本原则和各保护之间的配合关系。

3、使学生了解电力系统各主要组成元件（发电机、变压器、母线、各级电压的送电线路）的故障类型、不正常运行状态及相应的保护方式。

4、使学生了解各重要继电器的构成原理，实现方法、动作特性和一般的调试方法。

5、使学生深刻理解继电保护在电力系统中所担负的重要任务。

教学重点、难点：

1、第一章绪论重点：

讲清对继电保护的基本要求及它们之间的关系。

使学生掌握继电保护在保证电力系统安全稳定运行中的作用；理解对继电保护的四个个基本要求。

2、第二章电网的电流保护和方向性电流保护重点：

输电线路三段式电流保护，装设方向元件的必要性

3、第三章电网的距离保护重点：

阻抗继电器的动作特性。

4、第四章输电线纵联保护重点：

纵差动保护和高频保护的工作原理。

5、第五章自动重合闸重点：

重合闸工作原理及继电保护与重合闸的配合。

6、第六章电力变压器的保护重点：

变压器纵联差动保护。

7、第七章发电机的继电保护重点：

发电机匝间短路保护，负序反时限电流保护和定子接地保护。

8、第八章母线保护重点：

母线差动保护基本原理；断路器失灵保护。

内蒙古工业大学教案（课次）

第1次课2学时

授课题目：

第一章绪论1.1电力系统继电保护的任务和作用1.2对继电保护的基本要求1.3继电保护的工作原理、构成及分类

教学目的、要求：

通过本课次的学习使学生掌握电力系统继电保护的任务及其在保证安全供电方面的作用，继电保护的基本原理和保护装置的组成，对电力系统继电保护的基本要求，继电保护技术。

学习完本课次后，学生应能够通过所学内容，具体分析判断电力系统继电保护“四性”的满足程度。

教学重点、难点：

1、继电保护构成的主要依据；

2、继电保护在电力系统中的作用；

3、电力系统继电保护“四性”的应用；

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

1、首先阐述电力系统存在故障和事故的可能性，然后提出防范措施---继电保护概念的提出，这样由浅入深地引导学生理解继电保护装置的概念；（大约20分钟）

2、进一步提出如何构成继电保护装置及其主要依据；（大约10分钟）

3、由以上基础向学生讲授继电保护构成逻辑框图（大约20分钟）；

4、电力系统继电保护“四性”的分析；（大约40分钟）

A、定义；

B、通过具体电力网络说明“四性”的含义；

C、讲解其中能够量化的性能指标；

5、归纳总结继电保护的分类及发展历程；（大约10分钟）

板书设计：

以讲述内容的大标题为主线，适度配合若干电力系统简单的网络图加以说明。

作业布置：

1.2；1.8

主要参考资料：

《电力系统继电保护》张保会主编中国电力出版社

《继电保护原理》刘学军主编中国电力出版社

课后自我总结分析：

1、学生学习积极性较高；出勤率很高；

2、由于是该学科的绪论，纯属科普性讲解，便于理解、很好接受；授课效果很好。

3、自身授课方面：

由于是绪论，所以在板书设计上重点处理好了提纲及标题的层次性；

4、总体情况良好。

内蒙古工业大学教案（课次）

第2次课2学时

授课题目：

1.3继电保护的工作原理、构成及分类2电网的电流保护

2.1单侧电源网络相间短路的电流保护

教学目的、要求：

1、通过本课次的学习使学生掌握电流保护核心器件电流继电器的工作原理；要求通过本课次的学习深刻理解电流继电器的动作及返回电流的概念以及相应的边界条析。

学习完本课次后，学生应掌握无时限电流速断保护的基本原理、动作电流整定计算、该保护的适用范围。

教学重点、难点：

1、电流保护核心器件电流继电器的工作原理；

2、无时限电流速断保护的基本概念、基本原理以及动作电流计算、灵敏度等性能指标的检验；

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

1、电流继电器原理部分的讲解----由于电流继电器是电流保护的核心器件，所以对该元件原理的掌握直接关系到对电流保护的理解，所以在教学上采取了由浅入深的方法讲解此部分内容，首先用电磁型电流继电器为例详细地讲述五个基本概念（电流继电器动作、电流继电器动作电流、电流继电器返回、电流继电器返回电流、电流继电器返回系数）；然后再将此概念推广到晶体管型保护、集成电路型保护和微机型保护，最后使学生能脱离开具体的电流继电器而理解此五个基本概念。

（大约50分钟）

2、在掌握电流继电器原理提基础上讲解无时限电流速断保护；

A、定义；

B、从定义的内涵上加以解释；（结合单侧电流幅射型线路）

C、动作电流的计算；

D、电作时间的规定；

E、保护灵敏度的检验；

F、结合短路电流计算曲线说明该保护的保护范围大小的确定；

G、讲授如何以电流继电器为核心构成无时限电流速断单相原理图；

板书设计：

以讲述内容的大标题为主线，适度配合若干电力系统简单的网络图以及短路电流计算曲线加以说明。

文图布置均要合理。

作业布置：

补充英文习题1

主要参考资料：

《电力系统继电保护》张保会主编中国电力出版社

《继电保护原理》刘学军主编中国电力出版社

课后自我总结分析：

1、学生学习积极性较高；出勤率很高；

2、自身授课方面：

重点讲解详细，讲课速度比预期的要慢。

3、在板书设计上重点处理好内容讲解标题与例图摆设的位置及布局；

4、其它总体情况良好。

内蒙古工业大学教案（课次）

第3次课2学时

授课题目：

2.1单侧电源网络相间短路的电流保护

教学目的、要求：

1、通过本课次的学习使学生在掌握电流保护核心器件电流继电器的工作原理的基础上全面掌握带时限电流速断保护的定时限过电流保护。

2、学习完本课次后，学生应掌握电流保护Ⅱ段、电流保护Ⅲ段的基本原理、动作电流整定计算、该保护的适用范围。

教学重点、难点：

1、带时限电流速断保护的基本概念、基本原理以及动作电流计算、灵敏度等性能指标的检验；定时限电流速断保护的基本概念、基本原理以及动作电流计算、灵敏度等性能指标的检验；

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

1、在掌握电流继电器原理提基础上讲解带时限电流速断保护（电流保护Ⅱ段保护）；（50分钟）A、定义；B、从定义的内涵上加以解释；（结合单侧电流幅射型线路）

C、动作电流的计算；D、电作时间的规定；

E、保护灵敏度的检验；

F、结合短路电流计算曲线说明该保护的保护范围大小的确定；

G、讲授如何以电流继电器为核心构成该保护的单相原理图；

2、在掌握电流继电器原理提基础上讲解带时限电流速断保护（电流保护Ⅲ段保护）；（50分钟）A、定义；B、从定义的内涵上加以解释；（结合单侧电流幅射型线路）C、动作电流的计算；

D、动作时间的规定；E、保护灵敏度的检验；F、结合短路电流计算曲线说明该保护的保护范围大小的确定；G、讲授如何以电流继电器为核心构成定时限保护的单相原理图

2、在掌握电流保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段基础上引出阶段式电流保护的概念

A、三段式电流保护的构成；

B、三段式电流保护接线方式（三种常用电流保护接线方式）；

C、三段式电流保护装置的原理接线图和展开图；

板书设计：

板书设计：

以讲述内容的大标题为主线，适度配合若干电力系统简单的网络图以及短路电流计算曲线加以说明。

文图布置均要合理。

作业布置：

补充英文习题2

主要参考资料：

《电力系统继电保护》张保会主编中国电力出版社

《继电保护原理》刘学军主编中国电力出版社

课后自我总结分析：

1、学生学习积极性较高；能够实现课堂上师生呼应；

2、自身授课方面：

重点讲解详细，讲课速度比预期的要慢。

3、在板书设计上重点处理好内容讲解标题与例图摆设的位置及布局；

4、其它总体情况良好。

内蒙古工业大学教案（课次）

第4次课2学时

授课题目：

2.2双侧电源网络相间短路的方向性电流保护

教学目的、要求：

A、通过该次课的学习，使学生深刻理解电网相间短路的方向电流保护的引入原因，掌握其工作原理。

B、要求学生理解功率方向继电器判别短路功率方向的依据、手段。

C、掌握功率方向继电器的动作方程、动作特性。

教学重点、难点：

重点：

功率方向继电器判别短路功率方向的依据、手段。

功率方向继电器的动作方程、动作特性。

难点：

双电源网络中方向性电流保护装设的必要性及如何确定保护定值。

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

一、电网相间短路的方向电流保护的引入原因（15分钟）

A、通过置疑---电能Ⅰ类负荷对电网结构的要求，引出双电源辐射型线路；

B、双电源辐射型线路中装设一般性电流保护存在的问题；

C、确定改进方案—引入方向性电流保护。

二、双电源辐射型线路不同点短路，短路功率方向的特点（15分钟）

A、先由不同点短路后，短路功率流动的现象，提炼出规律；

B、其次，定义出线路断路器的参考正方向---导出正负功率的概念；

三、功率方向继电器判别短路功率方向的依据、手段（20分钟）

利用电流与电压间的相位角确定短路功率方向。

四、功率方向继电器的动作方程、动作特性（50分钟）

A、理想情况下的动作方程；

B、考虑实际情况下的动作方程；

C、两种基准下的动作特性；（以电压为参考向量/以电流为参考向量）

板书设计：

文图布置均要合理。

作业布置：

复习课堂内容；预习新课

主要参考资料：

《电力系统继电保护》张保会主编中国电力出版社

《继电保护原理》刘学军主编中国电力出版社

课后自我总结分析：

A、学生学习积极性较高；能够实现课堂上师生呼应；

B、本身授课能够由浅入深地开展，学生反应良好。

内蒙古工业大学教案（课次）

第5次课2学时

授课题目：

2.2双侧电源网络相间短路的方向性电流保护

教学目的、要求：

A、通过该课次的讲授，使学生掌握相间短路的功率方向继电器的接线方式相关的知识；

B、使学生掌握非按相启动接线造成保护误动的原因，进而，提出功率方向继电器的按相启动。

教学重点、难点：

重点：

功率方向继电器接线方式的定义，功率方向继电器内角的意义及取值；

难点：

利用相量图进行分析内角的取值；

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

一、功率方向继电器的接线方式（大约40分钟）

A、定义何谓功率方向继电器的接线方式；

B、电力系统对功率方向继电器的两个基本要求；

C、在基本要求下，提出90度接线方式；并利用相量图进行分析定义的正确性。

二、90度接线功率方向继电器，欲使在正向时动作，其内角的取值范围分析（大约70分钟）

1、三相对称短路时；（以B相功率方向继电器为例）

A、三相对称短路时，保护安装处的电压电流分析；

B、B相功率方向继电器输入信号的分析；

C、若使其动作，必须满足功率方向继电器动作方程，根据此条件推导出内角的取值；

2、两相BC短路时；（以B相功率方向继电器为例）

A、两相BC近区短路时，保护安装处的电压电流分析；

B、B相功率方向继电器输入信号的分析；

C、若使其动作，必须满足功率方向继电器动作方程，根据此条件推导出内角的取值；

3、两相BC短路时；（以B相功率方向继电器为例）

A、两相BC远区短路时，保护安装处的电压电流分析；

B、B相功率方向继电器输入信号的分析；

C、若使其动作，必须满足功率方向继电器动作方程，根据此条件推导出内角的取值；

综合1、2、3总结出实际应用时的内角应取30度或45度

三、功率方向继电器的按相启动

非按相启动接线造成保护误动的原因，进而，提出功率方向继电器的按相启动。

板书设计：

文图布置均要合理。

作业布置：

思考题，相量图分析

主要参考资料：

《电力系统继电保护》张保会主编中国电力出版社

《继电保护原理》刘学军主编中国电力出版社

课后自我总结分析：

由于本课次内容涉及的专业课基础知识比较多，讲授时学生反映不好接受。

内蒙古工业大学教案（课次）

第6次课2学时

授课题目：

习题课

阶段式电流保护整定计算

教学目的、要求：

通过四道例题的讲解，使学生进一步巩固无时限电流速断保护、带时限电流速断保护、定时限过电流保护的基本概念、基本原理，并且使学生掌握阶段式电流保护的整定原则及方法。

教学重点、难点：

重点：

阶段式电流保护的整定原则及方法；

难点：

助增网及外汲电力网的带时限电流速断保护的整定；

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

A、单侧电源辐射型线路的阶段式电流保护的整定计算例题（大约50分钟）

B、助增网及外汲电力网的电流保护的整定计算例题（大约50分钟）

这样由简单例题到较复杂电力网进行讲解，便于学生接受。

板书设计：

配合若干电力系统简单的网络图以及短路电流计算曲线加以讲授。

文图布置均要合理。

作业布置：

3.15

3.16

主要参考资料：

《电力系统继电保护》张保会主编中国电力出版社

《继电保护原理》刘学军主编中国电力出版社

课后自我总结分析：

A、学生理论知识运用于具体习题时，具体问题具体分析的能力较差，表现在对不同网络拓朴的求解上，系统分析基础知识存在问题；这样使得在讲继电保护习题时不得不复习所涉及到的其它课程的知识点，使讲授节奏不理想。

B、学生学习积极性较高；能够实现课堂上师生呼应；

C、本身授课能够由浅入深地开展，学生反应良好。

内蒙古工业大学教案（课次）

第7次课2学时

授课题目：

2.3中性点直接接地电网的零序电流及方向保护

教学目的、要求：

通过该课次的讲授，使学生掌握中性点直接接地电网中反应接地故障的零序电流保护的基本概念、基本原理；

教学重点、难点：

重点：

中性点直接接地电网中反应接地故障的零序电流保护的基本概念、基本原理；

难点：

零序电流保护的整定计算

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

一、对称分量过滤器（大约40分钟）

1、零序电压过滤器，从以下几方面逐层进行分析。

A、零序电压过滤器定义；

B、零序电压过滤器结构；

C、零序电压过滤器原理分析；

D、不平衡电压产生的原因分析；

2、零序电流过滤器，从以下几方面逐层进行分析。

A、零序电流过滤器定义；

B、零序电流过滤器结构；

C、零序电流过滤器原理分析；

D、不平衡电流产生的原因分析；

二、零序分量的特点分析。

（大约20分钟）

A、以双侧电源网络为例，分析零序分量的特点；

B、阐述由零序分量构成电流保护的优点及其实现。

三、阶段式零序电流保护的基本原理（大约20分钟）

A、定义；

B、动作值整定；

C、灵敏度检验原则；

板书设计：

文图布置均要合理。

作业布置：

复习课堂内容；预习新课

主要参考资料：

《电力系统继电保护》张保会主编中国电力出版社

《继电保护原理》刘学军主编中国电力出版社

课后自我总结分析：

A、学生学习积极性较高；能够实现课堂上师生呼应；

B、本身授课能够由浅入深地开展，学生反应良好。

内蒙古工业大学教案（课次）

第8次课2学时

授课题目：

2.4中性点非直接接地电网的接地保护

教学目的、要求：

电网为非直接接地时，要求学生应掌握此电网的零序电流、电压的特点，了解构成中性点非直接接地保护的思路。

教学重点、难点：

重点：

中性点非直接接地电网故障线路及非故障线路中的零序电流、电压的特点；

难点：

中性点非直接接地电网故障线路及非故障线路中的零序电流、电压的特点；

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

1、中性点不接地系统，零序电流、电压的特点；（约50分钟）

2、中性点经消弧线圈接地系统，零序电流的特点；（约50分钟）

3、以简单电力系统为例，阐述中性点非直接接地电网故障线路及非故障线路中的零序电流、电压的特点，以此为基础，讲述中性点非直接接地保护的思路。

介绍目前的重点研究课题：

中性点非直接接地系统的选线装置。

板书设计：

文图布置均要合理。

作业布置：

复习课堂内容；预习新课

主要参考资料：

《电力系统继电保护》张保会主编中国电力出版社

《继电保护原理》刘学军主编中国电力出版社

课后自我总结分析：

A、学生学习积极性较高；能够实现课堂上师生呼应；

B、本身授课能够由浅入深地开展，学生反应良好。

内蒙古工业大学教案（课次）

第9次课2学时

授课题目：

3.1距离保护的基本原理3.2阻抗继电器及其动作特性3.3阻抗继电器的实现方法

教学目的、要求：

A、通过该课次的讲授，使学生掌握在双侧电源环网中引入距离保护的必要性，使学生掌握距离保护的基本概念、基本原理；

B、距离保护的核心器件为阻抗继电器，要求学生应掌握此元件的动作特性、动作方程。

教学重点、难点：

重点：

距离保护的基本概念、基本原理；

难点：

利用复数平面分析阻抗继电器动作特性及动作方程；

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

一、距离保护的基本概念、基本原理（大约50分钟）

1、距离保护引入的原因；

A、电流保护、方向性电流保护受系统运行方式及故障类型的影响分析；

B、双侧电源环网中引入距离保护的必要性；

2、距离保护概念的引入，从以下几方面逐层进行分析。

A、距离保护的定义；

B、阶段式距离保护概念的引入

C、距离保护的时限特性；

二、将简单网络移植在复数平面。

（大约20分钟）

A、单一测量阻抗在复数平面的表示方法；

B、简单网络复数平面上的表示方法。

C、阻抗继电器分类。

三、阻抗继电器特性分析（大约30分钟）

1、全阻抗继电器、方向阻抗继电器、偏移阻抗继电器特性分析；

A、定义；B、动作特性；C、动作方程；D、幅值比较式动作方程与相位比较式动作方程统一性论证；

板书设计：

A、以讲课内容的大标题为主线，分层次进行板书设计；

B、文图布置均要合理；

作业布置：

复习课堂内容；预习新课

主要参考资料：

《电力系统继电保护》张保会主编中国电力出版社

《继电保护原理》刘学军主编中国电力出版社

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第10次课2学时

授课题目：

3.3阻抗继电器的实现方法

教学目的、要求：

A、通过该课次的讲授，使学生掌握距离保护对阻抗继电器接线的要求；

B、掌握反映相间短路阻抗继电器零度接线的概念及具体接线。

C、掌握反映接地故障阻抗继电器零序电流补偿的相电流、相电压接线的概念及具体接线；

教学重点、难点：

重点：

零度接线及零序电流补偿的相电流、相电压接线；

难点：

结合不同种短路类型对阻抗继电器进行性能分析；

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

一、相间短路的零度接线（大约50分钟）

1、距离保护对阻抗继电器接线的要求；

2、相间短路的零度接线；

A、零度接线的定义；

B、零度接线的性能分析；

二、反映接地故障的阻抗继电器接线。

（大约50分钟）

A、相电压、相电流接线方式反映接地故障存在的缺点；

B、引入零序电流补偿的相电流、相电压接线的概念。

C、零序电流补偿的相电流、相电压接线的性能分析。

板书设计：

A、以讲课内容的大标题为主线，分层次进行板书设计；

B、文图布置均要合理；

作业布置：

复习课堂内容；预习新课

主要参考资料：

《电力系统继电保护》张保会主编中国电力出版社

《继电保护原理》刘学军主编中国电力出版社

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第11次课2学时

授课题目：

3.4距离保护的整定计算3.5距离保护的振荡

教学目的、要求：

通过该课次的讲授，使学生掌握影响距离保护正确工作的五个主要因素，如过渡电阻、电力系统振荡、电网结构、互感器误差、串补电容器等，并使学生在理解其影响因素的基础上能够采取相应的措施或方法消除其对距离保护的影响。

教学重点、难点：

重点：

距离保护的整定计算；电力系统振荡对距离保护的影响；

难点：

从理论上分析当电力系统振荡时，其电压、电流以及阻抗的变化规律；

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

一、阶段式距离保护的整定计算（约50分钟）

1、整定计算的原则

2、灵敏度的校验

3、时限的整定

二、电力系统振对距离保护的影响（大约50分钟）

1、电力系统振荡的定义；

2、分析电力系统振荡时，各物理量的变化规律；

3、分析对不同特性阻抗继电器的影响；

4、提出措施。

板书设计：

A、以讲课内容的大标题为主线，分层次进行板书设计；

B、文图布置均要合理；

作业布置：

复习课堂内容；预习新课

主要参考资料：

《电力系统继电保护》张保会主编中国电力出版社

《继电保护原理》刘学军主编中国电力出版社

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第12次课2学时

授课题目：

3.6故障类型判别和故障选相；3.7距离保护特殊问题的分析3.8工频故障分量距离保护

教学目的、要求：

故障类型判别和故障选相；距离保护特殊问题的分析；工频故障分量距离保护

教学重点、难点：

重点：

短路点过渡电阻对距离保护的影响;工频故障分量距离保护

难点：

工频故障分量距离保护

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

1、故障类型判别和故障选相；（约10分钟）

2、距离保护特殊问题的分析：

讲解短路点