继电保护装置在电力系统中的作用 继电保护基本原理及调试

1. 引言
   电力系统是现代社会的基础设施，为人们的生活和生产提供能源。然而，电力系统在运行过程中可能会遇到各种故障和异常情况，如短路、过载、过电压等。为了确保电力系统的安全稳定运行，需要采用继电保护装置对电力系统进行保护。
2. 继电保护装置的基本原理
   继电保护装置的基本原理是利用电力系统中的电气量（如电流、电压、功率等）的变化，通过一定的逻辑判断和处理，实现对电力系统的保护。具体来说，继电保护装置通过以下步骤实现保护功能：

2.1 检测电气量的变化
继电保护装置首先需要检测电力系统中的电气量，如电流、电压等。这些电气量的变化可以反映电力系统的工作状态和故障情况。

2.2 逻辑判断
根据检测到的电气量变化，继电保护装置通过一定的逻辑判断，确定是否发生了故障或异常情况。逻辑判断通常包括定值比较、时间延迟、方向判断等。

2.3 动作输出
当逻辑判断确定发生了故障或异常情况时，继电保护装置会发出相应的动作信号，如断路器跳闸、报警等，以实现对电力系统的保护。

3. 继电保护装置的分类
   根据保护对象和功能的不同，继电保护装置可以分为以下几类：

3.1 过电流保护
过电流保护主要用于保护电力系统中的过电流故障，如短路、过载等。过电流保护通常包括瞬时过电流保护、定时过电流保护和反时限过电流保护等。

3.2 差动保护
差动保护主要用于保护电力系统中的差动元件，如变压器、发电机、电动机等。差动保护通过比较差动元件两侧的电流，判断是否发生了内部故障。

3.3 距离保护
距离保护主要用于保护电力系统中的线路故障。距离保护根据故障点到保护装置的距离，确定保护动作的时间。

3.4 零序保护
零序保护主要用于保护电力系统中的接地故障。零序保护通过检测电力系统中的零序电流，判断是否发生了接地故障。

3.5 过电压保护
过电压保护主要用于保护电力系统中的过电压故障。过电压保护通过检测电力系统中的电压，判断是否超过了设定的保护值。

继电保护基本原理及调试

1、什么是继电保护及安全自动装置

当电力系统中的电力元件（如发电机、变压器、线路等）或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的事件时，及时向运行值班人员发出告警信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止故障或异常事件发展而起到保护电力元件作用的装置，称为继电保护装置；用于保护电力系统的，则称为电力系统安全自动装置，如备自投装置、安全稳定控制装置等。

2、继电保护装置的任务

（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部份迅速恢复正常运行；

（2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护条件而动作于发信号，减负荷或跳闸。

3、电力系统对继电保护的基本要求

可靠性、选择性、快速性、灵敏性

4、主保护、后备保护、辅助保护和异常运行保护

（1） 主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护；

（2） 后备保护是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和近后备两种。远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护；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后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失录保护来实现后备保护。

（3） 辅助保护是为了补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护；

（4）异常运行保护是反应电力设备或线路异常运行状态的保护。

电力系统的基本常识

1、电力系统中性点接地方式：我国电力系统中性点接地方式有三种：

（1）中性点直接接地方式。

110kV及以上电压等级电网的中性点均采用此种方式。在这种系统中，发生单相接地故障时接地短路电流很大，故称为大接地电流系统。在大接地电流系统中发生单相接地故障的概率较高，可占总故障的70%左右，因此要求其接地保护能灵敏、可靠、快速地切除接地短路故障。

（2）中性点经消弧线圈接地方式。

利用消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流，使接地故障电流减小。有三种方式：欠补偿、全补偿、过补偿，电力系统一般采用过补偿方式。

（3）中性点不接地方式。

3~35kV电压等级电网的中性点采用第（2）、（3）种接地方式。在这种系统中，发生单相接地故障时短路电流很小，故称为小接地电流系统。在小接地电流系统中发生单相接地故障时，并不破坏系统线电压的对称性，系统还可运行1-2小时，只有在特殊情况或电网比较复杂，接地电流比较大时，才装设有选择性的接地保护，动作于信号或跳闸。

2、短路的特点

以电力线路为例，如图所示：

当线路正常运行时，对于单电源系统，如上图所示，电流从电源端流向负荷端，系统中电流为负荷电流，越靠近电源端的线路上的负荷电流越大，同时 ，各电压母线上的电压，一般都在额定电压的±5%-10%的范围内变化，且越靠近电源端母线电压越高。

当系统发生短路时，如图中d点，则短路点电压降到0，从电源到短路点之间将流过很大的短路电流，各电压母线上的电压也将在不同程度上有很大的降低，距短路点越近时降低得越多。所以，发生短路之后，总会伴随有电流增大、电压降低、线路始端测量阻抗减小以及电压与电流之间的相位角的变化。因此，利用正常运行与故障时这些基本参数的区别，便可以构成不同原理的继电保护，如反应电流增大而动作的过电流保护，反应电压降低而动作的低电压保护，反应短路点到保护安装处之间的阻抗而动作的距离保护（低阻抗保护）等。

高压输电线路的保护配置（以110kV线路为例）

1、保护配置：现场运用的线路保护有多个厂家多个型号，但保护配置及保护原理基本是相同的，一般有以下几种：

1.1 光纤差动保护（主保护）

1.2 距离保护，分别为相间距离保护、接地距离保护（后备保护）

1.3 零序电流保护（后备保护）

1.4 其它

保护配置以下图为例：

​

这是一条110kV线路保护的二次原理接线图，从图中可看出电流互感器及相应保护的配置情况。

从上图可以看出，110kV线路电流互感器共有四个二次绕组，3组P级，变比为600/5，第一个绕组用于线路保护(光差保护、距离保护、零序保护)，第二个绕组用于故障录波，第三个绕组用于母线保护。第四个绕组为0.5S级，变比400/5，用于测量及计量。

2、保护原理

如上图所示，当在线路AB上d点发生短路时，线路两侧的电流流向短路点，A、B母线电压降低，保护安装处到短路点的阻抗减小，越靠近短路点，电压越低，电流越大，保护安装处至短路点的阻抗越小。所以，差动保护是反应电流增加的保护，距离保护是反应线路阻抗减小的保护，并可以根据线路阻抗测出短路点至保护安装处的距离，零序保护是反应接地短路时零序电流增大的保护。

3、现场保护调试

在电力系统中，我们规定电流的正方向是母线流向线路，当线路正常运行时，流进线路AB两侧保护装置的电流方向为一正一负，故保护装置中的电流为两侧电流相减。当线路发生d点短路时，流过线路两侧保护装置的电流同时为正方向，故保护装置中的电流为两侧电流之和，若大于差动保护定值，保护动作出口跳开线路两侧断路器。

动作方程：Id= Ida+Idb ＞Icd

3.1 差动保护的调试

3.1.1本侧装置的本体调试

首先在装置上将光纤通道进行自环，在保护装置的电流回路端子上加入差动保护的动作电流，光纤差动保护动作，因此时在保护装置内只有本侧电流，动作电流只有整定值的二分之一。

3.1.2 光纤通道的联调

在本侧保护装置调试正常后，要与对侧进行联调，此时恢复光纤通道，投入差动保护压板，检查装置无通道告警信号，在本侧及对侧分别加入电流，装置应能正常采集并显示两侧的电流幅值，加入差动保护的动作值，差动保护应正确动作出口，跳开两侧断路器。

3.2距离保护的调试

距离保护是低阻抗保护，在调试前只投入距离保护压板，差动保护及零序保护压板要退出。在保护装置的电流回路及电压回路分别用调试仪器加入电流及电压，模拟相间故障，相间距离保护动作。模拟接地故障，接地距离保护动作。

3.3 零序保护的调试

零序保护是接地故障保护，在调试前投入零序保护压板，差动保护及距离保护压板要退出。在保护装置的电流回路及电压回路分别用调试仪器加入电流及电压，模拟接地故障，零序保护动作。

4. 继电保护装置的功能
   继电保护装置的主要功能包括：

4.1 故障检测
继电保护装置能够实时检测电力系统中的故障和异常情况，为保护动作提供依据。

4.2 故障定位
继电保护装置能够根据故障的特征，确定故障的位置，为故障处理提供指导。

4.3 故障隔离
继电保护装置能够通过断路器跳闸等手段，将故障部分与正常部分隔离，防止故障扩大。

4.4 故障记录
继电保护装置能够记录故障发生的时间、类型、位置等信息，为故障分析和处理提供数据支持。

5. 继电保护装置在电力系统中的应用
   继电保护装置在电力系统中的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：

5.1 发电系统
在发电系统中，继电保护装置主要用于保护发电机、变压器等设备，防止设备损坏和故障扩大。

5.2 输电系统
在输电系统中，继电保护装置主要用于保护输电线路和变电站，确保输电系统的安全稳定运行。

5.3 配电系统
在配电系统中，继电保护装置主要用于保护配电线路和用户设备，防止故障影响用户的正常用电。

5.4 工业系统
在工业系统中，继电保护装置主要用于保护工业设备和生产线，确保生产的安全和效率。

6. 结论
   继电保护装置在电力系统中具有非常重要的作用。通过实时检测电力系统的电气量变化，继电保护装置能够及时发现故障和异常情况，并通过逻辑判断和动作输出，实现对电力系统的保护。随着电力系统的发展和技术的进步，继电保护装置的功能和性能将不断提高，为电力系统的安全稳定运行提供更加可靠的保障。