继电保护在生活中的应用

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1、目录继电保护在当代生活中的运用11研究的背景与意义 11.1背景 11.2继电保护的作用与意义22研究内容22.1继电保护的基本原理22.2组成与分类33.3继电器43继电保护在电厂中的应用43.1继电保护在电厂应用的基本要求43.2继电保护的维护管理53.3继电保护在电厂配置的规则和重点54结论75心得体会7 参考文献继电保护在当代生活中的运用1研究背景和意义1.1研究背景电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术 与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，因此， 继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。建国后，我国继电

2、保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技 术队伍从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。 50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护 设备性能和运行技术1,建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经 验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。 阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继 电器制造业。因而在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行 和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发 展奠定了坚实基础。自50年代末，晶体管继电保护

3、已在开始研究。60年代中到80年代中是晶 体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备 厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体 管高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝500 kV线路上2,结束了 500kV线路保 护完全依靠从国外进口的时代。在此期间，从70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。 到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初 集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。在 这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重 要作用3，天津大学

4、与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿 式方向高频保护也在多条220kV和500kV线路上运行。我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究4，高等院校和科研 院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、 天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同 原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机 保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用5，揭开了我国继电保护发展史 上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，东南大学和华 中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机？变压器组保护

5、也相继 于1989、1994年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路 保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的 微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序 故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。至此，不同原理、不 同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优 良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保 护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国继电保 护技术已进入了微机保护的时代1.2继电保护的作用与意义改革开放30年来，中

6、国的市场经济得到快速的发展，我国的经济建设取得 了举世瞩目的成就。随着经济的发展，对电力的需求越来越大，电力供给开始出 现紧张，在很多地方都出现了供电危机，使其不得不采取限电、停电等措施，以 缓解电力供给的紧张。在如此严重的形式下，加强对电力系统的安全维护至关重 要，而继电保护正是其中主要的保护手段之一。继电保护对电力系统的维护有重 大的意义。一是，继电保护可以保障电力系统的安全、正常运转。由于当电力系 统发生故障或异常时，继电保护可以实现在最短时间和最小区域内，自动从系统 中切除故障设备，也可以向电力监控警报系统发出信息，提醒电力维护职员及时 解决故障，这样继电保护不仅能有效的防止设备的损坏

7、，还能降低相邻地区供电 受连带故障的机率。同时还可以有效的防止电力系统因种种原因，而产生时间长、 面积广的停电事故，是电力系统维护与保障最实用最有效的技术手段之一。二是， 继电保护的顺利开展，在消除电力故障的同时，也就对社会生活秩序的正常化， 经济生产的正常化做出了贡献，不仅确保社会生活和经济的正常运转，还从一定 程度上保证了社会的稳定，人们生命财产的安全。前些年北美大规模停电断电事 故，就造成了巨大的经济损失，引发了社会的动荡，严重的威胁到了人们生命财 产的安全。可见，电力系统的安全与否，不仅仅是照明失效的题目，更是社会安 定、人们生命安全的题目。所以，继电保护的有效性，就给社会各方面带来了

8、重 大的影响。2研究内容2.1机电保护的基本原理电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：1）电流增大。短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将 由负荷电流增大至大大超过负荷电流。2）电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或 相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。3）电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负 荷的功率因数角，一般约为20 ；三相短路时，电流与电压之间的相位角是 由线路的阻抗角决定，一般为6085 ；而在保护反方向三相短路时，电流 与电压之间的限额将则是180 +（60。85 ）。4）不对称短路时，出现相序分量，如单

9、相接地短路及两相接地短路时，出 现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。例如，据短 路故障时电流的增大，可构成 过电流保护;据短路故障时电压的降低，可构成 电 压保护；据短路故障时电流与电压之间相角的变化，可构成功率方向保护；据 电压与电流比值的变化，可构成距离保护；据故障时被保护元件两端电流相位 和大小的变化，可构成差动保护；据不对称 短路故障时出现的电流、电压相 序分量，可构成零序电流保护、负序电流保护和负序功率方向保护等。2.2组成与分类模拟型继电保护装置的种类很多，它们都由测量回路、逻辑回路和执行回路 三个主要

10、部分组成。对继电保护装置的基本要求1）选择性选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障 的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒绝动作 时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。2）速动性速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障。对于反应短路故障的继电 保护，要求快速动作的主要理由和必要性在于（1）快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性。（2）快速切除故障可以减少发电厂厂用电及用户电压降低的时间，加速恢复 正常运行的过程。保证厂用电及用户工作的稳定性。（3）快速切除故障可以减轻电气设备和线路的损坏程度。（4）快速切除故障可以防止故障的扩大，提

11、高自动重合闸和备用电源或设备 自动投人的成功率。对于反应不正常运行情况的继电保护装置，一般不要求快速动作，而应按照选 择性的条件，带延时地发出信号。3）灵敏性灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况 时，保护装置的反应能力。所谓系统最大运行方式，就是在被保护线路末端短路时，系统等效阻抗最 小，通过保护装置的短路电流为最大的运行方式；系统最小运行方式，就是在 同样的短路故障情况下，系统等效阻抗为最大，通过保护装置的短路电流为最小 的运行方式。保护装置的灵敏性用灵敏系数来衡量。灵敏系数表示式为：（1）对于反应故障参数量增加（如过电流）的保护装置：保护区末端金属性短路时故障

12、参数的最小计算值（2）对于反应故障参数量降低（如低电压）的保护装置：保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值4）可靠性可靠性是指在保护范围内发生了故障该保护应动作时，不应由于它本身的缺 陷而拒动作；而在不属于它动作的任何情况下，则应可靠地不动作。以上四个基本要求是设计、配置和维护继电器保护的依据，又是分析评价继 电保护的基础。这四个基本要求之间，是相 互联系的，但往往又存在着矛盾。 因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。电力 系统保护分为主保护和后备保护，后备保护是指当主保护或断路器拒动时，用来 切除故障的保护，后备保护可分为远后备保护和近后备保护2种，远后备保护

13、就 是当主保护或断路器拒动时，由相邻的电力设备或线路的保护来实现的后备保 护，如变压器的后备保护就是线路的远后备。近后备保护是当主保护拒动时，由 本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护，如线路的零序保护和距离保 护就是相互后备的2.3继电器1）电磁型继电器电磁继电器的基本结构形式有螺管线圈式、吸引衔铁式和转动舌片式三种，如图 1所示。电流继电器在电流保护中用作测量和起动元件，它是反应电流超过一整 定值而动作的继电器。电磁继电器是利用电磁原理工作的。螺管线圈式；吸引衔铁式;转动舌片式图1电磁型继电器的结构原理2）集成电路型继电器3）抗TA饱和、抗暂态超越的集成电路型电流继电器3继电保护在电

14、厂中的应用3.1继电保护在电厂应用的基本要求继电保护在电厂应用的基本要求:继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵 敏性和速动性的要求:这四“性”之间紧密联系，既矛盾又统一。（一）继电保护的可靠性可靠性是指保护该动体时应可靠动作。不该动作 时应可靠不动作。可靠性是对继电保护装置性能的最根本要求。继电保护的可 靠性主要由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维 护和管理来保证。任何电力设备（线路、母线、变压器等）都不允许在无继电保 护的状态下运行。220kV及以上电网的所有运行设备都必须由两套交、直流输 入、输出回路相互独立，并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护。当 任一套继

15、电保护装置或任一组断路器拒绝动作时，能由另一套继电保护装置操 作另一组断路器切除故障。在所有情况下，要求这购套继电保护装置和断路器所 取的直流电源都经由不同的熔断器供电。（二）继电保护的选择性：选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切 除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保 护、线路保护或断路器失灵保护切除故障。为保证对相邻设备和线路有配合要 求的保护和同一保护内有配合要求的两元件（如启动与跳闸元件或闭锁与动作 元件）的选择性，其灵敏系数及动作时间，在一般情况下应相互配合。（三）继电保护的灵敏性：灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金 属性短路时，保护装置应

16、具有必要的灵敏系数，各类保护的最小灵敏系数在规 程中有具体规定。选择性和灵敏性的要求，通过继电保护的整定实现。（四）继电保护的速动性：速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障，其 目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围, 提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。一般从装设速动保 护（如高频保护、差动保护）、充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的 作用、减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。3.2继电保护的维护管理（一）防误措施微机保护的一些定值设定以及重要参数修改在硬件设计上设置操作锁，操作 时必须正确输入操作员的密码和监护人

17、的密码时，方可进行正常操作，并将操作 人和监护人的姓名等信息予以记录和保存。（二）继电保护装置的日常维护1.当班运行人员定时对继电保护装置进行巡视和检查，对运行情况要做好运 行记录。2建立岗位责任制，做到人人有岗，每岗有人。3做好继电保护装置的清扫工作。清扫工作必须由两人进行，防止误碰运行 设备，注意与带电设备保持安全距离，避免人身触电和造成二次回路短路、接地 事故。4对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次，对差动保护要记录差动电 流值。5. 定期对保护装置端子排进行红外测温，尽早发现接触不良导致的发热。6. 每月对微机保护的打印机进行检查并打印。7. 每月定期检查保护装置时间是否正确，方便

18、故障发生后的故障分析。8. 定期核对保护定值运行区和打印出定值单进行核对。3.3继电保护在电厂配置中的规则和重点（一）220kV系统双重化的保护，保护I接于保护小母线1（ BMI），保护 II接于保护小母线11（BMII）。独立组屏的断路器保护直流电源接入两组保护小 母线之一。非电量保护、失灵保护、3/2接线断路器保护和短引线保护用直流电 源，按均匀分布的原则，接入两组保护小母线之一。两组跳闸线圈的断路器控制 回路，控制电源I接于控制小母线I （KM I），控制电源II接于控制小母线II （KM II）。（二）220kV系统双重化的两套保护与断路器的两组跳闸线圈对应时，其保护直流和控制直流必须

19、取自同一组直流电源。对于220kV断路器只有一组跳 闸线圈的情况，失灵保护工作电源应与相应的断路器控制电源取自不同的直流电 源系统。故障录波器、保护和故障信息系统设备采集柜的直流电源按电压等级（主变录波器按高压系统归类）分类接于相应的直流分电屏保护小母线。测控装 置电源按电压等级分类（主变各侧测控装置按高压侧归类）接于相应的直流分电 屏控制小母线。（三）3/2断路器在每个线路、变压器间隔配三相电压互感器；为了检查同 期和检电压，在母线上配单相电压互感器；变压器间隔上母线的情况下，母线上 配备三相电压互感器。并联补偿电容器组的电压互感器（包括放电线圈兼电压互 感器）的设置应满足电容器组内、外部故

20、障继电保护原理的需求。失压保护和过 电压保护使用母线电压互感器；开口三角电压保护和电压差动保护使用电容器组 电压互感器。（四）电压互感器二次绕组：110kV220kV电压等级电压互感器应有三组 保护专用的二次绕组。其中两组星型接线的二次绕组分别供两套主保护用，开口 三角形接线的二次绕组接零序电压回路。按照“国家电网公司十八项电网重大 反事故措施继电保护专业重点实施要求”双重化的主保护的电压回路宜分别 接入电压互感器的不同二次绕组。来自开关场电压互感器的二次的四根引入线和 开口三角绕组的两根引入线应使用各自独立的电缆。（五）双重化配置的两套保护应配置相互独立的电压切换装置。双母线接线 电压切换装

21、置，由隔离开关的辅助接点控制。保护用电流互感器的配置，应使电 站内各主保护的保护区之间互相覆盖或衔接，消除保护死区。在采用罐式断路器 的情况下，电流互感器布置在断路器的断口两侧。（六）双母线主接线以及3/2断路器接线的母线侧断路器，电流互感器布置 在断路器的外侧（非母线侧）。发生断路器和电流互感器之间死区故障、断路器 内部故障时，由母差保护动作快速切除故障，避免了因依赖断路器失灵保护而延 长故障切除时间。（七）双重化配置的两套保护的跳闸回路与断路器的两组跳闸线圈分别一一 对应。单套配置的保护和220kV母差保护同时作用于断路器的两组跳闸线圈。双 母线接线断路器随线路保护而双重化配置的重合闸，“

22、压力低闭锁重合闸”回路 应分别接入。（八）SF6断路器的SF6气体压力低应接入闭锁合、分闸的回路，但不接入 闭锁重合闸的回路。若设置了 SF6气体压力低闭锁重合闸，则在线路发生健全断 路器相别的故障时，线路保护由于重合闸被闭锁而三相跳闸，单相故障增加误启 动失灵保护2/3的概率。考虑到SF6气体压力低该种缺陷的不可自愈性，基于简 化二次回路的原则，并计及分相闭锁合、分闸回路时SF6气体压力低闭锁重合闸 带来的上述负面影响，SF6气体压力低不接入闭锁重合闸的回路。（九）失灵保护回路：220kV母线保护、线路、变压器、发变组的电气量保 护、母联和分段断路器的充电和过流保护应启动断路器的失灵保护。主

23、变或发变 组动作于母联或分段断路器的后备段保护不启动母联或分段断路器的失灵保护。 非电量保护不允许启动失灵保护。断路器三相不一致保护不启动失灵保护，单断 路器接线及单断路器运行的发变组保护中的非全相保护应该投跳闸并启动失灵 保护。（十）单断路器接线发变组保护非全相运行，负序电流将造成发电机定子过 热和振动，危害发电机的安全运行，因此其三相不一致保护应启动失灵保护。3/2 接线母线侧断路器失灵出口跳所在母线其它断路器，可以采用经母线保护出口的 方式。通过开关量输入回路实现失灵经母差直跳功能时，经过强电中间继电器转 换，应设置双开入、与逻辑，提高失灵经母差直跳功能的安全性。失灵启动回路 （含发变组

24、保护解除失灵电压闭锁）的二次电缆跨保护小室连接时（分小室布置 电站的保护小室之间，发电厂升压站网控室和机组主控室之间），该回路应在失 灵保护侧应经强电中间继电器转接。（十一）母差保护回路：双母线接线母线保护屏的刀闸信息宜直接取自刀闸的 辅助接点。一方面保证了两套保护回路的独立性，另一方面避免了取自各间隔电 压切换继电器接点时受该间隔保护检修等的影响。每套母差保护应接入独立的电 流互感器二次线圈。母联、分段断路器保护，3/2接线断路器保护应独立组屏。 3/2断路器主接线短引线保护宜与相应的母线侧断路器保护共同组屏。结论继电保护技术应用的研究与探索，应以进一步提高保护的性能和安全可靠性 为目的。继

25、电保护在功能实现上，是统一的整体，需要一次设备、二次回路、通 道、保护装置之间的配合协调，才能发挥其整体性能。随着电力系统的发展和计 算机通信技术的进步，继电保护技术的发展向计算机化、网络化、一体化、智能 化方向发展，这对继电保护工作提出了新的挑战。只有对继电保护装置进行定期 检查和维护，按时巡检其运行状况，及时发现故障并做好处理，保证系统无故障 设备正常运行，这对防止继电保护不正确动作，提高继电保护的安全运行，提高 供电可靠性，具有十分重要的意义。继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量 和数据通信一体化发展。心得体会时间飞逝，还没来得及画上圆满的句号，电力系统机电

26、保护的课程已经结 束了。14周授课内容丰富了很多以前没有学到的新知识，让我逐步了解自己专 业领域。这篇小论文写作能够顺利地进行，归功于老师您上课传授给我的知识， 使我能够很好的掌握和运用专业知识，把专业课程系统的结合起来，并在实践中 得以体现。过去忙碌的14周里，总会觉得自己碌碌无为，但这份小论文见证了 我的硕果。一份耕耘一分收获，也许我的收获并没有其他学霸那么多，但至少我 从辛勤耕耘过。参考文献1 周希章等起重机电气设备的故障诊断与修理M.北京:机械工业出版社,2004.7.2 孙桂林等.龙门起重机检修M.北京:人民铁道出版社,1980.2.3 胡冬星抓斗起重机控制系统研究J.中国科技信息,2005(20):67-68.4 时新建.发电厂输煤系统起重机的变频调速方案J.继电器,2003(9):86-87.5 段苏振.交流变频调速技术在门式起重机中的应用J.电气传动,2005(1):57-64.