電力系統(tǒng)保護與控制 大學(xué)高校課程教學(xué)大綱

電力系統(tǒng)保護與控制

(ProtectionandControlofPowerSystem)

課程代碼：05410101

學(xué)分：2

學(xué)時：32（其中：教學(xué)學(xué)時：28實驗學(xué)時：4上機學(xué)時：（）課程實踐學(xué):（））

先修課程：電力工程基礎(chǔ)、電力系統(tǒng)分析

適用專業(yè)：農(nóng)業(yè)電氣化

教材：《電力系統(tǒng)繼電保護》，劉學(xué)軍，機械工業(yè)出版社，2016年1月第1版第

3次印刷

開課學(xué)院：電氣信息工程學(xué)院

一、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)

（一）課程性質(zhì)

《電力系統(tǒng)保護與控制》是農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)的一門理論性與實踐性很強的專業(yè)課，它建立在電

路原理、電力工程基礎(chǔ)、電力系統(tǒng)分析等先修課程知識的基礎(chǔ)上。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握

各類電力系統(tǒng)繼電保護裝置的基本原理、構(gòu)成、接線方式及整定計算方法，為學(xué)生畢業(yè)后從事繼電

保護相關(guān)工作打下理論及實踐基礎(chǔ)。本課程既培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，又能夠使學(xué)生

具備一定的實踐能力。能夠根據(jù)不同的保護對象，提出合理、可行的保護方案，進行整定計算與分

析。本課程重視理論與實際的結(jié)合，通過實驗及后續(xù)的電力系統(tǒng)綜合課程設(shè)計來提高學(xué)生分析問題、

解決問題的能力。

（二）課程目標(biāo)

《電力系統(tǒng)保護與控制》課程主要介紹電力系統(tǒng)繼電保護的基本原理、基本構(gòu)成，各種保護方案

的整定計算、靈敏度校驗方法、實現(xiàn)電路及適用場合。重點介紹輸電線路的電流電壓保護、方向電

流保護、零序電流保護、距離保護、縱差保護、高頻保護，以及電力變壓器保護原理及配置等。課

程目標(biāo)包括知識目標(biāo)和能力目標(biāo)，具體如下：

課程目標(biāo)1：掌握構(gòu)成繼電保護裝置的基本原理，包括掌握電流保護、方向電流保護、零序電

流保護、距離保護、縱聯(lián)保護（縱差保護、高頻保護、光纖通信保護）等。掌握電力變壓器的保護

原理及基本配置。

課程目標(biāo)2：了解與繼電保護相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)政策和行業(yè)規(guī)范。能針對個人或職業(yè)發(fā)展

的需求，自主深入學(xué)習(xí)變壓器保護等相關(guān)內(nèi)容，適應(yīng)今后發(fā)展需要。

課程目標(biāo)3：能夠針對35kV、UOkV、220KV等不同電壓等級的輸電線路和電力變壓器等電氣

元件配置合理、可行的保護方案。具有對保護方案進行分析、判斷和評價的能力。

課程目標(biāo)4：能夠進行三段式電流保護和三段式距離保護的整定計算，并進行靈敏度校驗，能

設(shè)計原理圖及展開圖并畫出時限特性圖。

課程目標(biāo)5：能夠根據(jù)三段式電流保護、縱差保護方案構(gòu)建實驗系統(tǒng)，進行實驗驗證并進行分

析。

二、課程內(nèi)容及教學(xué)要求

第一章緒論

（一）教學(xué)內(nèi)容

1.電力系統(tǒng)的定義、故障類型等基本知識。

2.繼電保護的基本任務(wù)、基本原理和基本組成，

3.繼電保護的基本要求（“四性”）。

4.繼電保護的習(xí)慣用語（正方向、反方向，誤動、距動、越級跳閘；主保護、后備保護（近

后備、遠后備保護）；靈敏系數(shù)；技術(shù)規(guī)程）。

5.繼電保護的分類、發(fā)展簡史及課程學(xué)習(xí)要求。

6.微機保護的初步知識（硬件構(gòu)成框圖）。

（二）教學(xué)要求

I.掌握本課程的性質(zhì)、地位及保護對象。

2.掌握繼電保護的定義、基本任務(wù)、基本原理及基本要求。

3.掌握繼電保護裝置的基本組成。

4.了解繼電保護的分類和繼電保護的發(fā)展史。

（三）重點與難點

1.重點

繼電保護裝置的工作原理類型；繼電保護的“四性”，即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。

2.難點

速動性和靈敏性的本質(zhì)區(qū)別；近后備保護和遠后備保護的適用場合。

第二章電網(wǎng)的電流、電壓保護

（一）教學(xué)內(nèi)容

1.電流互感器、電壓互感器和變換器。

2.電流保護用繼電器。

3.無時限電流速斷保護。

4.帶時限電流速斷保護。

5.定時限過電流保護。

6.展開圖及三段式電流保護裝置

7.*反時限過電流保護。

8.電流電壓保護的評價和應(yīng)用。

9.三段式電流保護整定計算舉例。

（-）教學(xué)要求

I.了解電流互感器、電玉互感器的工作原理、特點及選用方法。掌握TA極性標(biāo)注原則（“減

極性”）。

2.掌握電流保護的接線方式、特點及適應(yīng)場合。

3.理解電流繼電器的工作原理，掌握動作電流、返回電流、返回系數(shù)和繼電特性的含義。

4.掌握系統(tǒng)最大（最?。┻\行方式、最大（最?。┒搪冯娏鳌⒈Ｗo裝置的動作值和整定值的含義。

5.掌握三段式電流保護（即無時限電流速斷保護、帶時限電流速斷保護和定時限過電流保護）

的工作原理，動作電流和動作時限的整定計算，靈敏度的校驗方法，原理接線圖及優(yōu)缺點評價。

6.具有對輸電線路進行,呆護方案配置的能力。

7.具有對三段式電流保護進行整定計算和靈敏度校驗的能力。

8.能夠根據(jù)三段式電流架護方案，構(gòu)建實驗系統(tǒng)，并進行實驗驗證，分析實驗結(jié)果得出結(jié)論。

9.理解展開圖的含義及表示方法。

（三）重點與難點

1.重點

三段式電流保護的整定計算及靈敏度的校驗；保護范圍與靈敏度的關(guān)系。

2.難點

分支系數(shù)的含義（助增和外汲）；靈敏度不滿足時的解決措施。

第三章電網(wǎng)相間短路的方向電流保護

（一）教學(xué)內(nèi)容

1.方向性問題的提出及解決方法。

2,功率方向繼電器。

3.功率方向繼電器的接線方式（90。接線）。

4.方向電流保護的整定計算。

（二）教學(xué)要求

1.理解方向性問題的提出及解決方法。

2.掌握功率方向繼電器工作原理和動作方程，理解電壓死區(qū)、靈敏角、潛動現(xiàn)象的基本概念，

掌握如何解決電壓死區(qū)問題。

3.掌握功率方向繼電器的90。接線方式。

4.能夠?qū)﹄p側(cè)電源線路進行保護方案的配置，并能夠進行方向電流保護的整定計算，具有判別

方向元件裝設(shè)與否的能力。

（三）重點與難點

1.重點

方向元件動作的判據(jù)以及電壓死區(qū)的產(chǎn)生和如何消除電壓死區(qū)；對于雙側(cè)電源線路，方向電流

保護動作時間的整定計算及那些保護可以不裝方向元件的判斷。

2灘點

方向元件如何區(qū)分正方向故障和反方向故障。

第四章電網(wǎng)的接地保護

（-）教學(xué)內(nèi)容

I.中性點直接接地電網(wǎng)的零序電流保護及零序方向電流保護。

2.中性點非直接接地電網(wǎng)的接地保護。

<1）中心點不接地系統(tǒng)的接地保護

（2）中心點經(jīng)消弧繞組接地系統(tǒng)的單相接地保護

3.電網(wǎng)接地保護的評價和應(yīng)用。

（二）教學(xué)要求

1.掌握中性點直接接地電網(wǎng)接地故障時零序分量的特點。

2.掌握中性點非直接接地電網(wǎng)接地時零序分量的特點。

3.了解三段式零序電流保護的整定原則。

4.理解三段式零序電流保護的邏輯框圖。

5.*了解零序功率方向元件的接線、動作判據(jù)及零序方向電流保護。

6.掌握完全補償、欠補償和過補償?shù)暮x，具有根據(jù)不同電壓等級的系統(tǒng)，配置不同的接地方

式及保護方式的能力。

7.掌握無選擇性絕緣監(jiān)視裝置的組成、工作原理及適用場合。

8.具有接地保護方案配置的能力。

（三）重點與難點

1.重點

中性點直接接地系統(tǒng)和非直接接地電網(wǎng)接地時零序分量的特點。

2.難點

三段式零序電流保護的整定原則；無選擇性絕緣監(jiān)視裝置的組成及工作過程。

第五章電網(wǎng)的距離保護

（一）教學(xué)內(nèi)容

1.距離保護的工作原理、組成和分類。

2.阻抗元件的分類、構(gòu)成、動作特性和接線圖（全阻抗繼電器、方向阻抗繼電器、偏移特性阻

抗繼電器和四邊形特性的阻抗繼電器）。

3.阻抗元件的接線方式。

4.方向阻抗繼電器克服“電壓死區(qū)”的方法。

5.距離保護的整定計算。

（二）教學(xué)要求

1.掌握距離保護的工作原理、組成及分類。

2.掌握全阻抗繼電器、方向阻抗繼電器的工作原理、動作方程及構(gòu)成。了解偏移特性、四邊形

特性阻抗繼電器的特性。

3.掌握阻抗元件的0。接線方式，具有距離保護輸入電壓和電流的正確選擇能力。

4.能夠?qū)Ψ较蜃杩估^電器的優(yōu)缺點進行綜合評價，理解克服“電壓死區(qū)”的方法。

5.具有對輸電線路的距離保護進行整定計算的能力。

（二）重點與難點

1.重點

三種圓特性的阻抗繼電器的特性、動作方程與構(gòu)成。

2灘點

測量阻抗、負荷阻抗、短路阻抗、整定阻抗、線路阻抗的區(qū)別與聯(lián)系。

第六章輸電線路的差動保護和高頻保護

（一）教學(xué)內(nèi)容

1.縱聯(lián)保護的定義、分類。

2.輸電線路的導(dǎo)引線縱聯(lián)差動保護。

3.平行線路的橫聯(lián)方向差動保護。

4.電網(wǎng)的高頻保護。

5.高頻閉鎖方向保護和電流相差高頻保護。

6.微波保護和光纖通信保護。

（二）教學(xué)要求

1.掌握縱聯(lián)保護的工作原理和分類，掌握不同的通信通道（導(dǎo)引線、輸電線路、微波通道、光

纖通道）構(gòu)成的縱差保護、高頻保護、微波保護、光纖通信保護工作原理及優(yōu)缺點。理解縱差保護

的特點及整定計算方法。

2.掌握高頻保護高頻通道特點和組成，掌握主要加工設(shè)備的作用，能夠進行高頻保護的方案設(shè)

計。

3.理解高頻閉鎖方向保護和電流相差高頻保護。

4.了解微波保護和光纖通訊保護。

5.了解橫聯(lián)差動保護。

（三）重點與難點

1.重點

縱差保護的工作原理、特點；高頻通道加工設(shè)備。

2.難點

高頻電流和高頻信號的區(qū)別；閉鎖信號、允許信號和跳閘信號的區(qū)別與聯(lián)系。

第七章電力變壓器的保護

（一）教學(xué)內(nèi)容

1.電力變壓器的故障類型、不正常運行狀態(tài)及相應(yīng)保護方式。

2.變壓器的縱差保護。

3.變壓器的電流速斷保護。

4.電力變壓器保護方案的配置”

（二）教學(xué)要求

1.理解變壓器的故障類型及不正常運行狀態(tài)。

2.掌握變壓器的主要保護方式，能夠針對不同容量、電壓等級的變壓器配置合理的保護方案。

3.掌握變壓器縱差保護的工作原理、整定計算及特點。

4.掌握影響變壓器縱差保護不平衡電流的因素，并提出減少不平衡電流的措施。

5.初步具有變壓器保護方案配置的能力，能分析變壓器保護用電流互感器配置圖。

（三）重點與難點

1.重點

變壓器縱差保護的工作原理。

2.難點

BCH-2型差動繼電器的工作原理。

三、本課程開設(shè)的實驗項目

編號實驗項目名稱學(xué)時類型要求

1線路的定時限過電流保護實驗2設(shè)計性必做

2變壓器差動保護實驗（差動繼甩器特性實驗）2綜合性必做

實驗1：線路的定時限過電流保護實驗

1.實驗?zāi)康募耙?/p>

1）掌握定時限過電流保護的整定原則和方法；

2）明確定時限保護裝置中信號繼電器、中間繼電器的應(yīng)用與作用；

3）理解定時限過電流保護原理及線路：

4）學(xué)會自我設(shè)計線路保護原理圖，并分析判斷運行結(jié)果的正確性。

2.實驗主要內(nèi)容

1）自行設(shè)計出兩級定時限過電流保護電路；

2）根據(jù)以上設(shè)計，連接實驗電路，并檢查是否接線有誤；

3）整定計算KA1和KA2的動作電流；

4）整定KT1和KT2時間繼電器的動作時間。

3.重難點

電路原理的設(shè)計以及兩個繼電器整定時間的計算。

實驗2.變壓器差動保護實驗

1.實驗?zāi)康募耙?/p>

1）了解BCD-2差動繼電器結(jié)構(gòu)及各線圈作用；

2）掌握繼電器各線圈間極性檢杳方法及繼電器的動作安匝測定方法;

3）弄清變壓器差動保護范圍；

4）熟悉變壓器差動保護接線方式；

5）掌握變壓器差動保護原理。

2.實驗主要內(nèi)容

1）差動繼電器安匝測定；

2）短路線圈匝數(shù)比的改變對動作安匝數(shù)的影響；

3）設(shè)計出模擬變壓器差動保護的實驗接線圖，并連接線路；

4）計算有關(guān)參數(shù)整定數(shù)，模擬變壓器內(nèi)部繞組短路故阿，并觀察動作情況。

3.重難點

1）連接實驗電路時，要明確平衡線圈、差動線圈、短路線圈；

2）變壓器縱差動的保護范圍。

注：本課程為專業(yè)課，授課對象為大三學(xué)生，實驗類型主要包括驗證性和綜合性實驗，均需要

提交實驗報告，實驗報告主要包括實驗?zāi)康?、要求和?nèi)容，數(shù)據(jù)的分析以及思考題的回答。實驗評

價內(nèi)容和評分細則參見附錄1。

四、學(xué)時分配及教學(xué)方法

教學(xué)形式及學(xué)時分配

章課堂課程主要教學(xué)方法

實驗上機小計

教學(xué)實踐

講授、案例、演示、

第一章結(jié)論44

討論

講授、案例、自學(xué)、

第二章電網(wǎng)的電流、電壓保護628

實驗

第三章電網(wǎng)相間短路的方向講授、討論、對比、

44

電流保護自學(xué)

講授、演示、討論、

第四章電力系統(tǒng)的接地保護44

自學(xué)

第五章電網(wǎng)的距離保護44講授、自學(xué)

第六章輸電線路的縱聯(lián)保護44講授、自學(xué)

講授、討論、自學(xué)、

第八章電力變壓器的保護224

實驗

合計28432

注：1.課程實踐學(xué)時按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計劃列入表格；

2.主要教學(xué)方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學(xué)方法（基于問題、項目、案例等教

學(xué)方法）等。

五、課程考核

I.課程考核方式包括期末考試、平時作業(yè)及階段測試情況考核和實驗情況考核。

考核形式考核要求考核權(quán)重備注

課后完成10?15個習(xí)題，主要考核學(xué)生對每節(jié)課知識點

平時作業(yè)根據(jù)平時作業(yè)得

的復(fù)習(xí)、理解和掌握度，計算全部作業(yè)的平均成績再按

及階段測15%分取平均值或結(jié)

15%計入總成績；可讓學(xué)生查閱資料，了解本課程相關(guān)

試合平時測試情況

技術(shù)發(fā)展情況，自主學(xué)習(xí)并完成。

完成2個實驗，主要訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識構(gòu)建實驗系

實驗15%評分細財見附錄1

統(tǒng)，并進行實驗的能力，最后按15%計入課程總成績。

試卷題型包括填空題、選擇題、判斷題、簡答題、分析期末考試采用閉

期末考試70%

題和“算題6大類，以卷面成績的70%il入課程總成績。卷筆試。

六、參考書目及學(xué)習(xí)資料

1.張保會，尹項根等編，《電力系統(tǒng)繼電保護（第二版）》.中國電力出版社，2012o

2.賀家李主編，《電力系統(tǒng)繼電保護原理（第四版）》，中國電力出版社，2010.

3.《電力系統(tǒng)繼電保護實驗指導(dǎo)書》，康梅編寫，江蘇大學(xué)印刷，2016o

七、大綱說明

1.主要采用多媒體教學(xué)手段，主要知識點板書與多媒體相結(jié)合，多種教學(xué)手段綜合運用。

2.課后共需完成近15道習(xí)題作業(yè)，以評價學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的理解和應(yīng)用情況。建議利用網(wǎng)絡(luò)

教學(xué)平臺自學(xué)相關(guān)內(nèi)容。

制定人：黃永紅、許德志

審定人：孫宇新

批準(zhǔn)人：高國琴