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注册电气工程师复习注册电气工程师复习 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1 一电力系统继电保护一电力系统继电保护1.1继电保护和安全自动装置：继电保护和安全自动装置：1.1.1继电保护和安全自动装置的范围：继电保护和安全自动装置的范围：1)保护电力元件的成套装置一般统称继电保护装置；保护保护电力元件的成套装置一般统称继电保护装置；保护电力系统的装置一般统称安全自动装置电力系统的装置一般统称安全自动装置2)继电保护又分元件保护和系统保护，元件保护指电力系继电保护又分元件保护和系统保护，元件保护指电力系统中的发电机、变压器、电抗器等电气设备的保护装置，统中的发电机、变压器、电抗器等电气设备的保护装置，系统保护主要指线路和变电所母线等保护装置保护各自系统保护主要指线路和变电所母线等保护装置保护各自保护范围内的电气设备和线路或母线保护范围内的电气设备和线路或母线3)继电保护是保证电力系统安全稳定运行的重要技术手段继电保护是保证电力系统安全稳定运行的重要技术手段之一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4)安全自动装置是防止电力系统失去稳定和避免发生大安全自动装置是防止电力系统失去稳定和避免发生大面积停电事故。

面积停电事故1 1.1.2电力系统对继电保护基本要求电力系统对继电保护基本要求1)电力系统对继电保护的基本要求电力系统对继电保护的基本要求继电保护应满足继电保护应满足四性四性要求：要求：可靠性可靠性：指保护该动时动，不该动时不动指保护该动时动，不该动时不动选择性选择性：首先有故障元件本身保护切除故障，当本身保护或首先有故障元件本身保护切除故障，当本身保护或 断路器拒动时才允许相邻元件的保护动作切除故障断路器拒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的裕度以灵敏系数表保护装置具有的正确动作的裕度以灵敏系数表 示快速性快速性：保护装置应尽快切除故障提高系统稳定，减轻保护装置应尽快切除故障提高系统稳定，减轻 设备损坏程度设备损坏程度11.1.3.电网结构要求和安全稳定标准：电网结构要求和安全稳定标准：1.1.结构合理的电网应满足以下结构合理的电网应满足以下5 5条基本要求：条基本要求：1)1)适应系统发展和运行的灵活性适应系统发展和运行的灵活性2)2)电网中任何一元件无故障断开，保持系统稳定运行电网中任何一元件无故障断开，保持系统稳定运行3)3)满足规定的安全稳定标准：满足规定的安全稳定标准：电力系统承受大扰动能力的三级稳定标准。

电力系统承受大扰动能力的三级稳定标准第一级标准：在发生第一类故障（单一故障，概率第一级标准：在发生第一类故障（单一故障，概率较高）扰动后，能保持系统稳定运行和电网正常较高）扰动后，能保持系统稳定运行和电网正常供电第二级标准：在发生第二类故障（单一严重故障，第二级标准：在发生第二类故障（单一严重故障，概率较低）扰动后，能保持系统稳定运行但允许概率较低）扰动后，能保持系统稳定运行但允许损失部分负荷损失部分负荷第三级标准：在发生第三类故障（多重故障，概率第三级标准：在发生第三类故障（多重故障，概率很低）扰动后，当不能保持系统稳定运行时，必很低）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须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失4)4)满足分层和分区要求网架结构简明、层次清晰满足分层和分区要求网架结构简明、层次清晰5)5)合理控制系统短路电流合理控制系统短路电流11.1.4.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、（PR、PX）（正确限值规定为稳态对（正确限值规定为稳态对称一次电流的复合误差）称一次电流的复合误差）TPS类、低漏磁适应于对复归时间要求严格的断路器失灵保护类、低漏磁适应于对复归时间要求严格的断路器失灵保护 TPX类、类、TPY类、类、TPZ类。

具有暂态特性的电流互感器具有暂态特性的电流互感器330kV及以上线路和及以上线路和300及以上发电机变压器组差动保护用及以上发电机变压器组差动保护用电流互感器宜选用电流互感器宜选用TPY220kV及以下系统保护和及以下系统保护和100MW200MW发电机变压器组差动保护用电流互感器宜选用类、类或类发电机变压器组差动保护用电流互感器宜选用类、类或类110kV及以下可用类及以下可用类CT的接线要防止死区和的接线要防止死区和CT本身故障本身故障互感器的安全接地互感器的安全接地二次回路必须有且只能有一点接地一般在，二次回路必须有且只能有一点接地一般在CT端子箱几组并联几组并联CT也只能一点接地，在保护屏接地双断路器、母线保护、也只能一点接地，在保护屏接地双断路器、母线保护、其他差动保护）其他差动保护），只允许一点接地，接地点在控制室，只允许一点接地，接地点在控制室，N600二次中性线与开三角的中性线必须分开不能共用二次中性线与开三角的中性线必须分开不能共用11.1.5.电力系统（由各级电压等级组成的电网）电力系统（由各级电压等级组成的电网）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：有效接地系统或称大电流接地系统、非有效接地系统或有效接地系统或称大电流接地系统、非有效接地系统或称小电流接地系统。

称小电流接地系统目前我国目前我国220kV及以上电网均为直接接地方式，及以上电网均为直接接地方式，66kV以下以下采用不直接接地方式，有经电阻或消弧线圈接地采用不直接接地方式，有经电阻或消弧线圈接地110kV大多是直接接地大多是直接接地2)常见短路故障种类及特性常见短路故障种类及特性三相短路、不对称短路（单相接地短路、两相短路、两相三相短路、不对称短路（单相接地短路、两相短路、两相接地短路）、一相断开接地短路）、一相断开电力系统故障时电气量的变化电力系统故障时电气量的变化a）在直接接地系统中，三相短路、）在直接接地系统中，三相短路、两相不接地短路：有正两相不接地短路：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b）只有接地短路故障时才产生零序电流只有接地短路故障时才产生零序电流1 3)电力系统同步振荡与失步电力系统同步振荡与失步 电力系统稳定运行电力系统稳定运行 电力系统稳定包括；同步运行稳定、频率稳定、电压稳定电力系统稳定包括；同步运行稳定、频率稳定、电压稳定电力系统发生扰动，电力系统发生扰动，如短路故障，保护切除故障线路，使发如短路故障，保护切除故障线路，使发电机功角变化，并列运行的机组之间相对角度发生摇摆。

失去电机功角变化，并列运行的机组之间相对角度发生摇摆失去同步运行稳定，引起系统振荡线路电流、电压大幅度地周期同步运行稳定，引起系统振荡线路电流、电压大幅度地周期性波动如果处理不当可能导致系统瓦解，大面积停电如果处理不当可能导致系统瓦解，大面积停电电力系统振荡时电气量的变化电力系统振荡时电气量的变化a)a)振荡或失步时振荡或失步时，各点电压和电流均做往复性摆动，（短路时电气，各点电压和电流均做往复性摆动，（短路时电气量是突变的）量是突变的）b)b)振荡或失步时振荡或失步时 ，不同地点的电流和电压的相角可以有不同的，而，不同地点的电流和电压的相角可以有不同的，而短路时是相同的短路时是相同的c)c)振荡或失步不破坏三相的对称性，所有电气量是对称的，从保护振荡或失步不破坏三相的对称性，所有电气量是对称的，从保护原理上说反应负序、零序分量的保护及电流差动保护在振荡时是不会原理上说反应负序、零序分量的保护及电流差动保护在振荡时是不会误动的相间电流保护和某些距离保护会误动误动的相间电流保护和某些距离保护会误动11.1.6.高压输电线路常用继电保护装置的应用高压输电线路常用继电保护装置的应用1.电流保护：电流保护：电流保护的工作原理：以通过保护安装处的电流为作用量电流保护的工作原理：以通过保护安装处的电流为作用量的继电保护，有相电流保护和零序电流保护等。

的继电保护，有相电流保护和零序电流保护等t0.5s 零序电流保护：由于电力系统接地故障几率高，占总故障零序电流保护：由于电力系统接地故障几率高，占总故障的的7090，因此接地保护十分重要，而零序电流保护除，因此接地保护十分重要，而零序电流保护除保护简单外，对高电阻接地故障有较好的保护能力保护简单外，对高电阻接地故障有较好的保护能力220kV要求要求100欧姆、欧姆、330kV150欧姆、欧姆、500kV300欧欧姆姆1 2.距离保护（阻抗保护）距离保护（阻抗保护）原理：以测量线路阻抗为判据的保护装置原理：以测量线路阻抗为判据的保护装置k1 JX Z JX Z R R 距离保护的动作特性：有园特性、四边形全阻抗形等距离保护的动作特性：有园特性、四边形全阻抗形等 R1 距离保护的阶梯特性距离保护的阶梯特性 70-80%距离保护一般有三段或四段，一般都带方向性，也有第距离保护一般有三段或四段，一般都带方向性，也有第三、四段不带方向的一段只能整定三、四段不带方向的一段只能整定70-80%，不能保护，不能保护全线二段作后备，三段作相邻线后备二段作后备，三段作相邻线后备1 3.线路纵联保护线路纵联保护：线路故障时使两侧开关同时跳闸的一种保护。

以线路两线路故障时使两侧开关同时跳闸的一种保护以线路两侧某种电量间的特定关系作为判据，要借助通道传输保护侧某种电量间的特定关系作为判据，要借助通道传输保护动作的判别量动作的判别量a)电流差动式纵联保护、比较同一时间线路各端的电流相电流差动式纵联保护、比较同一时间线路各端的电流相位或电流瞬时值：分位或电流瞬时值：分电流相位差动电流相位差动和电流差动保护两类和电流差动保护两类b)方向比较保护：比较线路两侧电气量的方向为判据的纵方向比较保护：比较线路两侧电气量的方向为判据的纵联保护功率方向元件）联保护功率方向元件）方向比较保护有欠范围和超范围两种方向比较保护有欠范围和超范围两种纵联保护信号有闭锁信号、允许信号、跳闸信号纵联保护信号有闭锁信号、允许信号、跳闸信号1 4.纵联电流差动保护：纵联电流差动保护：以线路两端电流瞬时值的和为动作判据母线流向线以线路两端电流瞬时值的和为动作判据母线流向线路为正方向，线路流向母线为反方向）路为正方向，线路流向母线为反方向）由于比较两侧电流的瞬时值，所以对通道要求很高，由于比较两侧电流的瞬时值，所以对通道要求很高，只有只有导引线和光纤通道能实现电流差动保护导引线和光纤通道能实现电流差动保护。

保护定值只需躲外部故障时的不平衡电流，所以有较高的保护定值只需躲外部故障时的不平衡电流，所以有较高的灵敏度纵联电流差动保护，纵联电流差动保护，有综合式和分相式两种分相式有综合式和分相式两种分相式纵联纵联电流差动保护的特点：电流差动保护的特点：有选相功能、可实现单相重合闸、有选相功能、可实现单相重合闸、同塔双回线还可实现按相重合闸同塔双回线还可实现按相重合闸15.高频闭锁方向保护：高频闭锁方向保护：保护以比较线路两侧功率方向为判据，区内故障，两侧正保护以比较线路两侧功率方向为判据，区内故障，两侧正方向功率元件均动作，跳闸方向功率元件均动作，跳闸区外故障一侧正向元件动作，区外故障一侧正向元件动作，另一侧反向元件动作，后者向对侧发闭锁信号，两侧保护均另一侧反向元件动作，后者向对侧发闭锁信号，两侧保护均不动作发闭锁信号发闭锁信号 传送的闭锁信号与工频电气量无关，对通道要求不高且传送的闭锁信号与工频电气量无关，对通道要求不高且闭锁信号是在非故障线路发送，所以可靠性高闭锁信号是在非故障线路发送，所以可靠性高k1 11.2电力系统继电保护的配置电力系统。