電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、送變電線路、供配電所等環(huán)節(jié)組成，在生活中我們經(jīng)常會(huì)看見(jiàn)電力系統(tǒng)的變送高壓塔，尤其特高壓輸電方面，經(jīng)常會(huì)運(yùn)用到電力系統(tǒng)方面的知識(shí)，為了增進(jìn)大家對(duì)電力系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，本文對(duì)電力系統(tǒng)予以介紹。

第一章緒論

一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的概念

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的發(fā)展經(jīng)歷了機(jī)電型、整流型、晶體管型和集成電路型幾個(gè)階段微機(jī)繼電保護(hù)的發(fā)展史微機(jī)繼電保護(hù)指的是以數(shù)字式計(jì)算機(jī)(包括微型機(jī))為基礎(chǔ)而構(gòu)成的繼電保護(hù)。它起源于20世紀(jì)60年代中后期，是在英國(guó)、澳大利亞和美國(guó)。

二、繼電器

繼電器是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量(激勵(lì)量)的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。

三、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成與分類：

1.基本原理：

為區(qū)分系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)與故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)——找差別：特征。

①增加故障點(diǎn)與電源間—>過(guò)電流保護(hù)

②U降低—>低電壓保護(hù)

③變化;正常：20°左右—>短路：60°～85°—>方向保護(hù).

④;模值減少—>阻抗保護(hù)

⑤—>——〉電流差動(dòng)保護(hù)

⑥I2、I0序分量保護(hù)等。

另非電氣量：瓦斯保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)

原則上說(shuō)：只要找出正常運(yùn)行與故障時(shí)系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征(差別)，即可找出一種原理，且差別越明顯，保護(hù)性能越好。

2.構(gòu)成

以過(guò)電流保護(hù)為例：

正常運(yùn)行：Ir=IfLJ不動(dòng)

故障時(shí)：Ir=Id>IdzLJ動(dòng)—>SJ動(dòng)(延時(shí))—>XJ動(dòng)—>信號(hào)

TQ動(dòng)—>跳閘

一般由測(cè)量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部分組成。

(1)測(cè)量元件

作用：測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)物理量(如電流、電壓、阻抗、功率方向等)，并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)。

(2)邏輯元件

作用：根據(jù)測(cè)量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的布爾邏輯及時(shí)序邏輯工作，最后確定是否應(yīng)跳閘或發(fā)信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。

邏輯回路有：或、與、非、延時(shí)啟動(dòng)、延時(shí)返回、記憶等。

(3)執(zhí)行元件：

作用;根據(jù)邏輯元件傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如：故障時(shí)→跳閘;不正常運(yùn)行時(shí)→發(fā)信號(hào);正常運(yùn)行時(shí)→不動(dòng)作。

3.分類：

幾種方法如下：

(1)按被保護(hù)的對(duì)象分類：輸電線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)等;

(2)按保護(hù)原理分類：電流保護(hù)、電壓保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、方向保護(hù)、零序保護(hù)等;

(3)按保護(hù)所反應(yīng)故障類型分類：相間短路保護(hù)、接地故障保護(hù)、匝間短路保護(hù)、斷線保護(hù)、失步保護(hù)、失磁保護(hù)及過(guò)勵(lì)磁保護(hù)等;

(4)按繼電保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)技術(shù)分類：機(jī)電型保護(hù)(如電磁型保護(hù)和感應(yīng)型保護(hù))、整流型保護(hù)、晶體管型保護(hù)、集成電路型保護(hù)及微機(jī)型保護(hù)等;

(5)按保護(hù)所起的作用分類：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)等;

主保護(hù)滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。

后備保護(hù)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用來(lái)切除故障的保護(hù)。又分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)兩種。

①遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。

②近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù);當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。

輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。

3.電保護(hù)包括繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置。

﹡繼電保護(hù)技術(shù)是一個(gè)完整的體系，它主要由電力系統(tǒng)故障分析、繼電保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)、繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)、繼電保護(hù)運(yùn)行及維護(hù)等技術(shù)構(gòu)成。

﹡繼電保護(hù)裝置是完成繼電保護(hù)功能的核心。

繼電保護(hù)裝置就是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。

四、對(duì)繼電保護(hù)的基本要求：

對(duì)動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個(gè)基本要求：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性。即保護(hù)四性。

(一)選擇性：

選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍。

例：

當(dāng)d1短路時(shí)，保護(hù)1、2動(dòng)→跳1DL、2DL，有選擇性

當(dāng)d2短路時(shí)，保護(hù)5、6動(dòng)→跳5DL、6DL，有選擇性

當(dāng)d3短路時(shí)，保護(hù)7、8動(dòng)→跳7DL、8DL，有選擇性

若保護(hù)7拒動(dòng)或7DL拒動(dòng)，保護(hù)5動(dòng)→跳5DL(有選擇性)

若保護(hù)7和7DL正確動(dòng)作于跳閘，保護(hù)5動(dòng)→跳5DL，則越級(jí)跳閘(非選擇性)

小結(jié)：選擇性就是故障點(diǎn)在區(qū)內(nèi)就動(dòng)作，區(qū)外不動(dòng)作。當(dāng)主保護(hù)未動(dòng)作時(shí)，由近后備或遠(yuǎn)后備切除故障，使停電面積最小。因遠(yuǎn)后備保護(hù)比較完善(對(duì)保護(hù)裝置DL、二次回路和直流電源等故障所引起的拒絕動(dòng)作均起后備作用)且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，應(yīng)優(yōu)先采用。

(二)速動(dòng)性：

快速切除故障。1提高系統(tǒng)穩(wěn)定性;2減少用戶在低電壓下的動(dòng)作時(shí)間;3減少故障元件的損壞程度，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。

t-故障切除時(shí)間;

tbh-保護(hù)動(dòng)作時(shí)間;

tDL-斷路器動(dòng)作時(shí)間;

一般的快速保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.06～0.12s，最快的可達(dá)0.01～0.04s。

一般的斷路器的動(dòng)作時(shí)間為0.06～0.15s，最快的可達(dá)0.02～0.06s。

(三)靈敏性：

指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)故障情況的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應(yīng)出來(lái)。

通常，靈敏性用靈敏系數(shù)來(lái)衡量，并表示為Klm。

對(duì)反應(yīng)于數(shù)值上升而動(dòng)作的過(guò)量保護(hù)(如電流保護(hù))

對(duì)反應(yīng)于數(shù)值下降而動(dòng)作的欠量保護(hù)(如低電壓保護(hù))

其中故障參數(shù)的最小、最大計(jì)算值是根據(jù)實(shí)際可能的最不利運(yùn)行方式、故障類型和短路點(diǎn)來(lái)計(jì)算的。

在《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程(DL400-91)》中，對(duì)各類保護(hù)的靈敏系數(shù)Klm的要求都作了具體規(guī)定(參見(jiàn)附錄2，P231)。

(四)可靠性：

指發(fā)生了屬于它改動(dòng)作的故障，它能可靠動(dòng)作，即不發(fā)生拒絕動(dòng)作(拒動(dòng));而在不改動(dòng)作時(shí)，他能可靠不動(dòng)，即不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作(簡(jiǎn)稱誤動(dòng))。

影響可靠性有內(nèi)在的和外在的因素：

內(nèi)在的：裝置本身的質(zhì)量，包括元件好壞、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、制造工藝水平、內(nèi)外接線簡(jiǎn)明，觸點(diǎn)多少等;

上述四個(gè)基本要求是分析研究繼電保護(hù)性能的基礎(chǔ)，也是貫穿全課程的一個(gè)基本線索。在它們之間既有矛盾的一面，又有在一定條件下統(tǒng)一的一面。

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