電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

主講人：徐振宇電氣與電子工程學(xué)院四方研討所Office:教五B309NorthChinaElectricPowerUniversity電力系統(tǒng)

繼電維護(hù)第一章緒論一、電力系統(tǒng)的正常任務(wù)形狀、不正常任務(wù)形狀和缺點形狀二、繼電維護(hù)的根本原理及其組成三、對繼電維護(hù)的根本要求四、繼電維護(hù)的開展簡史五、繼電維護(hù)學(xué)習(xí)的特點1.1正常任務(wù)形狀、不正常任務(wù)形狀和缺點形狀〔1〕電力系統(tǒng)的正常任務(wù)形狀：電力系統(tǒng)的電壓和頻率都在允許的范圍以內(nèi)，可以堅持長期平安任務(wù)的形狀。功率平衡方程式：不等式約束方程式：有功平衡無功平衡在最大容量范圍以內(nèi)在最大任務(wù)電流范圍以內(nèi)在允許任務(wù)電壓范圍以內(nèi)在允許任務(wù)頻率范圍以內(nèi)正常任務(wù)形狀時以上等式和不等式都滿足。電力系統(tǒng)的三種形狀：缺點、不正常運轉(zhuǎn)、正常形狀〔2〕不正常運轉(zhuǎn)形狀：正常運轉(zhuǎn)條件遭到破壞，但還未發(fā)生缺點。等約束條件滿足，部分不等約束條件不滿足。①負(fù)荷潮流越限致使電流升高〔過負(fù)荷〕；②發(fā)電機忽然甩負(fù)荷引起發(fā)電機頻率升高；系統(tǒng)出現(xiàn)有功功率缺額引起的頻率降低；③中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地引起的非接地相電壓升高；④電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩；不正常運轉(zhuǎn)形狀產(chǎn)生的后果：電力設(shè)備的電流過大會使設(shè)備載流部分和絕緣資料的溫度不斷升高，加速絕緣的老化和損壞，能夠開展成短路缺點。不正常運轉(zhuǎn)形狀產(chǎn)生的對策：一旦電力系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生不正常運轉(zhuǎn)形狀，應(yīng)該發(fā)出告警信號、減負(fù)荷或跳閘。電力系統(tǒng)的三種形狀：缺點、不正常運轉(zhuǎn)、正常形狀〔3〕缺點形狀：電力系統(tǒng)的一次電氣設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中由于外力、絕緣老化、過電壓、誤操作、設(shè)計制造缺陷等緣由而發(fā)生短路、斷線等缺點。缺點的緣由：〔1〕自然要素的影響①大風(fēng)的影響：風(fēng)力過大，使空氣絕緣間隙變小。②雨的影響：毛毛細(xì)雨將使臟污絕緣子閃絡(luò)、放電。③雷電影響④大霧影響：大霧天氣，空氣濕度較大，絕緣子沿面閃絡(luò)放電。⑤覆冰影響：線路上發(fā)生嚴(yán)重覆冰時，使導(dǎo)線發(fā)生斷線事故?！?〕人為、周圍環(huán)境及外物的影響電力系統(tǒng)的三種形狀：缺點、不正常運轉(zhuǎn)、正常形狀缺點產(chǎn)生的后果：①經(jīng)過缺點點的很大的短路電流使缺點元件進(jìn)一步損壞；②短路電流流過相鄰非缺點元件，能夠損壞或縮短其運用壽命；③缺點附近地域電壓大大降低，破壞用戶任務(wù)的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品的質(zhì)量；④破壞電力系統(tǒng)并列運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使整個系統(tǒng)瓦解。缺點的對策：一旦缺點發(fā)生，必需迅速而準(zhǔn)確地切除缺點設(shè)備，保證電力系統(tǒng)的平安。切除缺點的時間要求小到非常之幾甚至百分之幾秒。QF表示斷路器，它的作用是接納跳閘命令后，迅速切斷短路電流。當(dāng)線路L1上發(fā)生短路缺點時，繼電維護(hù)迅速反響這個短路缺點，發(fā)出跳閘命令給斷路器QF1，斷路器QF1接納了命令后，翻開觸頭，切斷短路電流。由于要求切除缺點的速度要很快，只能經(jīng)過自動的繼電維護(hù)安裝來完成?！?〕電力系統(tǒng)繼電維護(hù)的作用繼電維護(hù)安裝〔Relayprotection〕：可以反響電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生的缺點或不正常運轉(zhuǎn)形狀，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動安裝。繼電維護(hù)安裝的根本義務(wù)(1)自動、迅速、有選擇性地將缺點元件從電力系統(tǒng)中切除，使缺點元件免于繼續(xù)遭到損壞，保證其它無缺點部分迅速恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)。即內(nèi)部缺點時發(fā)出跳閘命令。(2)反響電氣元件的不正常運轉(zhuǎn)形狀，根據(jù)運轉(zhuǎn)維護(hù)的詳細(xì)條件〔例如有無經(jīng)常值班人員〕和設(shè)備的接受才干，發(fā)出警報信號、減負(fù)荷或延時跳閘。即不正常任務(wù)時發(fā)出告警信號。1.2根本原理和維護(hù)安裝的組成繼電維護(hù)的根本原理：正確區(qū)分正常運轉(zhuǎn)和缺點或不正常運轉(zhuǎn)形狀，當(dāng)確認(rèn)被維護(hù)設(shè)備發(fā)生內(nèi)部缺點或不正常運轉(zhuǎn)形狀時，發(fā)出跳閘命令或告警信號。繼電維護(hù)的根本原理的中心：區(qū)分正常運轉(zhuǎn)和缺點或不正常運轉(zhuǎn)形狀。如何區(qū)分正常運轉(zhuǎn)和缺點或不正常運轉(zhuǎn)形狀？必需利用電力系統(tǒng)在正常運轉(zhuǎn)和缺點或不正常運轉(zhuǎn)形狀時，其電氣量〔如電流、電壓、阻抗等〕的不同來加以區(qū)分。正常運轉(zhuǎn)形狀：電流：負(fù)荷電流，電源側(cè)負(fù)荷電流大；電壓：±5％內(nèi)，接近電源側(cè)的母線電壓較高；丈量阻抗：負(fù)荷阻抗，阻抗模值很大短路缺點形狀：電流：Id劇增過電流維護(hù)電壓：Ud降低低電壓維護(hù)丈量阻抗：阻抗模值減小間隔維護(hù)1.繼電維護(hù)的根本原理正常運轉(zhuǎn)：電流：為負(fù)荷電流，兩側(cè)電流大小相等，方向相反〔即相位相差180〕。內(nèi)部d1短路：電流：線路BC兩側(cè)電流大小普通不等，方向一樣〔即相位一樣〕；差動維護(hù)原理確定線路兩側(cè)電流參考正方向：母線→線路〔如綠色箭頭〕根本原理的總結(jié)電流I：缺點時增大-過電流維護(hù)正常形狀時兩側(cè)電流相位相反內(nèi)部缺點時兩側(cè)電流相位一樣－差動維護(hù)電壓U：缺點時降低－低電壓維護(hù)阻抗Z：Z模值減小－阻抗〔間隔〕維護(hù)

非電氣量：溫度升高－瓦斯維護(hù)2.繼電維護(hù)安裝的原理構(gòu)造丈量部分：丈量有關(guān)電氣量,與整定值比較,給出“是〞、“非〞、“大于〞、“不大于〞、“等于〞、“0〞、“1〞性質(zhì)的一組邏輯信號,判別維護(hù)能否應(yīng)該啟動。邏輯部分：根據(jù)丈量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或它們的邏輯組合，確定能否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出報警信號，并將有關(guān)命令傳達(dá)給執(zhí)行部分。執(zhí)行部分：根據(jù)邏輯部分的結(jié)果，立刻或延時發(fā)出報警信號和跳閘信號〔缺點、不正常運轉(zhuǎn)時〕。3.繼電維護(hù)的任務(wù)回路繼電維護(hù)與一次側(cè)電力系統(tǒng)設(shè)備之間的聯(lián)接簡圖。繼電維護(hù)就是經(jīng)過二次側(cè)弱電系統(tǒng)來控制〔如跳開、閉合〕一次側(cè)強電系統(tǒng)設(shè)備。繼電維護(hù)的任務(wù)回路表示圖：包括TV、TA、二次電纜、維護(hù)安裝、信號設(shè)備、任務(wù)電源等。斷路器電流互感器電流繼電器中間繼電器信號繼電器時間繼電器4.繼電維護(hù)的任務(wù)配合維護(hù)范圍〔維護(hù)區(qū)〕：每套維護(hù)都有預(yù)先劃分的維護(hù)范圍，只需在維護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生缺點，該維護(hù)才動作。維護(hù)范圍劃分的根本原那么是任一個元件的缺點都能可靠的被切除并且呵斥的停電范圍最小。維護(hù)范圍相互重疊，保證恣意點的缺點都置于維護(hù)區(qū)內(nèi)。1.3、對繼電維護(hù)的根本要求1、選擇性2、速動性3、靈敏性4、可靠性1、選擇性維護(hù)安裝動作時，僅將缺點元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量減少。即跳開離缺點位置最近的斷路器。短路點短路電流主保護(hù)后備K11～

4跳1、2/K21～

5跳5跳1、3K31～

6跳6跳5主維護(hù):反映元件嚴(yán)重缺點，快速動作于跳閘的維護(hù)后備維護(hù)：主維護(hù)不動作時備用的維護(hù)，由相鄰設(shè)備的維護(hù)來完成。為了保證可靠性，選擇性包含2種意思：〔1〕正常情況下只應(yīng)由裝在缺點元件上的維護(hù)安裝動作切除缺點；〔2〕當(dāng)電氣設(shè)備的主維護(hù)不能切除缺點時，力爭相鄰設(shè)備的維護(hù)安裝對它起到后備維護(hù)的作用。短路點短路電流主保護(hù)遠(yuǎn)后備近后備K21～

5跳5跳1、3跳2、4K31～

6跳6跳5/遠(yuǎn)后備維護(hù)：位于其它變電站、發(fā)電廠中的后備維護(hù)；近后備維護(hù)：位于本變電站、發(fā)電廠中的的后備維護(hù)；2、速動性〔迅速性〕定義：繼電維護(hù)安裝要以盡能夠短的時間將缺點從電網(wǎng)中切除。優(yōu)點：〔1〕提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性；〔2〕加快非缺點部分的恢復(fù)供電；〔3〕減輕缺點設(shè)備的損壞程度。缺點切除時間＝維護(hù)安裝動作時間＋斷路器動作時間維護(hù)安裝的動作時間為：微機維護(hù)最快：0.01～0.04秒，即0.5～2個周期就動作；電磁式維護(hù)：0.06～0.12秒，即3～6個周期就動作斷路器的動作時間為：最快：0.02～0.06秒，即1～3個周期斷開電流；普通：0.06～0.15秒，即3～7個周期斷開電流3、靈敏性指對于其維護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生缺點的反響才干。任何運轉(zhuǎn)方式下，被維護(hù)設(shè)備范圍內(nèi)發(fā)生缺點，不論短路點的位置、類型、能否有過渡電阻，都能動作于跳閘或發(fā)出信號。維護(hù)的靈敏度通常用靈敏系數(shù)來衡量。靈敏系數(shù)：常見不利運轉(zhuǎn)方式和不利缺點類型下通入安裝的缺點量和整定動作值之比。反響數(shù)值上升的維護(hù)：反響數(shù)值下降的維護(hù)：

4、可靠性定義：當(dāng)維護(hù)范圍內(nèi)部缺點時必需動作〔不拒動〕，當(dāng)外部缺點時不動作〔不誤動〕。包括兩個方面：〔1〕不拒動，即可信任性〔2〕不誤動，即平安性影響可靠性的要素：內(nèi)在：安裝本身的質(zhì)量，包括元件好壞、構(gòu)造設(shè)計的合理性、制造工藝程度、內(nèi)外接線簡明，觸點多少等；外在：運轉(zhuǎn)維護(hù)程度、調(diào)試能否正確、正確安裝“四性〞之間的關(guān)系：矛盾、一致經(jīng)濟(jì)性思索：選擇并配置繼電維護(hù)安裝時，應(yīng)思索經(jīng)濟(jì)條件，按被維護(hù)元件在電力系統(tǒng)中的位置和作用來確定維護(hù)方式。對于重要的系統(tǒng)元件，假設(shè)選用簡單價廉的維護(hù)安裝，由于技術(shù)性能不佳，出現(xiàn)拒動或誤動所帶來的損失是驚人的。而對較為次要的數(shù)量很多的電氣元件，那么不應(yīng)裝設(shè)過于復(fù)雜昂貴的維護(hù)安裝。需求根據(jù)電力系統(tǒng)和負(fù)荷的詳細(xì)情況，對這4個方面的要求適當(dāng)?shù)赜枰詤f(xié)調(diào)。四、繼電維護(hù)的開展簡史1、繼電維護(hù)硬件開展晶體管型電磁型感應(yīng)型電動型集成電路型第一代靜態(tài)維護(hù)第二代靜態(tài)維護(hù)電磁型機電型晶體管型維護(hù)集成電路型維護(hù)1901年發(fā)明70年代80年代后微機維護(hù)1960年發(fā)明1970年發(fā)明1972年發(fā)明90后大量運用

電磁型：體積大，耗費功率大，動作慢，機械轉(zhuǎn)動部分、觸點部分容易磨損或粘連，調(diào)試維護(hù)比較復(fù)雜。晶體管型：動作快,無機械轉(zhuǎn)動部分，易發(fā)生特性變化。集成電路型：體積更小,任務(wù)更可靠，抗干擾才干差。微機維護(hù)：〔1〕計算、分析、邏輯判別才干強，有存儲記憶功能，可實現(xiàn)復(fù)雜原理的維護(hù)；〔2〕維護(hù)調(diào)試方便，可靠性高；〔3〕一致硬件，維護(hù)安裝硬件易規(guī)范化；〔4〕有強大輔助功能，簡化調(diào)試、事故分析和事故后處置。各種硬件繼電維護(hù)的特點：電磁型繼電維護(hù)〔如今已很少運用〕微機型繼電維護(hù)〔如今被大量運用〕過電流維護(hù)原理，1901年電流差動維護(hù)原理，1908年方向性電流維護(hù)，1910年間隔維護(hù)，1920年高頻維護(hù)，1927年行波維護(hù)，1950年工頻變化量維護(hù)，1980年，由我國專家提出。繼電維護(hù)硬件安裝