電力系統繼電保護技術

本書為“十二五”職業教育國家規劃教材，經全國職業教育教材審定委員會審定。本書闡述了繼電保護的基本原理，利用故障分量的繼電保護基本原理，序分量的獲取方法及作用，微機保護原理，利用故障分量突變量的保護原理等內容。主要內容包括：緒論，繼電保護的基本元件，輸電線路的電流、電壓保護，輸電線路的距離保護，輸電線路的全線快速保護，電力變壓器的繼電保護，發電機保護，母線保護等。書中內容反映了繼電保護新技術與成果，文字符號和圖形符號均採用最新國家標準。本書可作為高職高專院校電力技術類專業的教材，文字符號和圖形符號均採用最新國家標準。為方便教學，本書配有免費電子課件等，凡選用本書作為授課用教材的學校，均可來電索取。諮詢電話：010-88379375；E-mail：cmpgaozhi@sina.com。 ^[1] 

前言

第1章 緒論1

1.1 電力系統繼電保護的作用1

1.1.1 電力系統故障和異常運行1

1.1.2 繼電保護的任務2

1.2 繼電保護的基本原理和保護裝置的組成2

1.2.1 繼電保護的基本原理2

1.2.2 繼電保護裝置的組成3

1.3 對繼電保護的基本要求3

1.3.1 可靠性4

1.3.2 選擇性4

1.3.3 靈敏性5

1.3.4 速動性5

1.4 繼電器5

小結8

習題8

第2章 繼電保護的基本元件10

2.1 電流互感器10

2.1.1 電流互感器的極性11

2.1.2 電流互感器的10%誤差曲線11

2.2 測量變換器13

2.2.1 測量變換器的作用13

2.2.2 測量變換器的分類13

2.2.3 各種測量變換器的工作特性14

2.3 對稱分量濾過器14

2.3.1 概述14

2.3.2 零序電流濾過器15

2.3.3 零序電壓濾過器15

2.3.4 負序電壓濾過器16

2.3.5 負序電流濾過器16

2.4 電磁式繼電器18

2.4.1 基本結構18

2.4.2 基本工作原理18

2.4.3 電磁式電流繼電器18

2.4.4 電磁式電壓繼電器19

2.4.5 信號繼電器19

2.4.6 中間繼電器19

2.5 微機繼電保護的硬件構成原理20

2.5.1 微機繼電保護的硬件組成20

2.5.2 數據採集系統21

2.5.3 微型計算機主系統26

2.5.4 開關量輸入/輸出電路26

2.6 微機保護的軟件系統配置28

2.6.1 主程序28

2.6.2 採樣中斷服務程序29

2.6.3 故障處理程序30

2.6.4 微機保護的特徵量算法31

小結36

習題37

第3章 輸電線路的電流、電壓保護38

3.1 單側電源輸電線路相間短路的電流、電壓保護38

3.1.1 無時限電流速斷保護38

3.1.2 限時電流速斷保護41

3.1.3 定時限過電流保護43

3.1.4 電流保護的接線方式44

3.1.5 線路相間短路的三段式電流保護47

3.1.6 階段式電流、電壓聯鎖保護50

3.2 雙側電源輸電線路相間短路的方向電流保護51

3.2.1 方向電流保護問題的提出51

3.2.2 方向電流保護的工作原理52

3.2.3 功率方向繼電器的工作原理53

3.2.4 功率方向繼電器的接線54

3.2.5 非故障相電流的影響與按相起動55

3.2.6 方向電流保護的整定計算55

3.3 輸電線路的接地故障保護58

3.3.1 中性點非直接接地系統發生單相接地故障時的特點59

3.3.2 中性點經消弧線圈接地系統發生單相接地故障時的特點60

3.3.3 中性點非直接接地系統的接地保護61

3.4 中性點直接接地系統中的接地保護63

3.4.1 中性點直接接地系統接地故障時零序分量的特點63

3.4.2 階段式零序電流保護64

3.4.3 三段式零序電流保護的接線原理67

3.4.4 方向性零序電流保護68

3.4.5 對中性點直接接地系統零序電流保護的評價68

小結70

習題70

第4章 輸電線路的距離保護73

4.1 距離保護概述73

4.1.1 距離保護的基本原理73

4.1.2 距離保護的時限特性75

4.1.3 距離保護的構成76

4.2 阻抗繼電器76

4.2.1 圓特性阻抗繼電器77

4.2.2 多邊形阻抗繼電器79

4.3 阻抗繼電器的接線方式81

4.3.1 對阻抗繼電器接線的要求81

4.3.2 反映相間故障的阻抗繼電器的0°接線方式81

4.3.3 反映接地短路故障的阻抗繼電器接線82

4.4 選相原理84

4.4.1 相電流差工頻變化量選相84

4.4.2 對稱分量選相86

4.4.3 用Clarke分量的故障判別88

4.5 距離保護起動元件89

4.5.1 起動元件的作用89

4.5.2 對起動元件的要求89

4.5.3 負序、零序電流起動元件90

4.5.4 序分量濾過器算法90

4.6 距離保護的振盪閉鎖95

4.6.1 系統振盪時電氣量的變化特點95

4.6.2 系統振盪時測量阻抗的特性分析98

4.6.3 短路故障和振盪的區分100

4.6.4 振盪過程中對稱短路故障的識別101

4.6.5 振盪閉鎖裝置102

4.7 斷線閉鎖裝置103

4.7.1 斷線失電壓時阻抗繼電器的動作行為103

4.7.2 斷線閉鎖元件104

4.8 影響距離保護正確工作的因素106

4.8.1 保護安裝處和故障點間分支線的影響106

4.8.2 過渡電阻對距離保護的影響108

4.9 相間距離保護的整定計算原則110

4.9.1 相間距離保護Ⅰ段的整定110

4.9.2 相間距離保護Ⅱ段的整定110

4.9.3 相間距離保護Ⅲ段的整定111

4.10 工頻故障分量距離保護112

4.10.1 工頻故障分量保護原理112

4.10.2 工作原理和動作方程114

4.10.3 保護區內、外短路故障的分析115

4.10.4 距離保護動作邏輯116

4.11 WXB-11型線路保護裝置117

4.11.1 WXB-11型裝置概述117

4.11.2 距離保護軟件原理119

4.11.3 距離保護故障處理程序原理122

4.11.4 WXB-11型裝置的使用説明130

小結132

習題133

第5章 輸電線路的全線快速保護136

5.1 輸電線路縱聯保護的原理及分類136

5.1.1 輸電線路縱聯保護的基本原理136

5.1.2 輸電線路縱聯保護的分類137

5.2 輸電線路的縱聯差動保護137

5.2.1 輸電線路的導引線保護137

5.2.2 自適應縱聯差動保護140

5.3 平行線路差動保護142

5.3.1 平行線路內部故障的特點142

5.3.2 橫聯差動方向保護143

5.3.3 電流平衡保護145

5.4 輸電線路的高頻保護145

5.4.1 電力線載波高頻保護145

5.4.2 微波保護148

5.4.3 高頻閉鎖方向保護149

5.4.4 相差高頻保護150

5.5光