电力系统继电保护技术

本书为“十二五”职业教育国家规划教材，经全国职业教育教材审定委员会审定。本书阐述了继电保护的基本原理，利用故障分量的继电保护基本原理，序分量的获取方法及作用，微机保护原理，利用故障分量突变量的保护原理等内容。主要内容包括：绪论，继电保护的基本元件，输电线路的电流、电压保护，输电线路的距离保护，输电线路的全线快速保护，电力变压器的继电保护，发电机保护，母线保护等。书中内容反映了继电保护新技术与成果，文字符号和图形符号均采用最新国家标准。本书可作为高职高专院校电力技术类专业的教材，文字符号和图形符号均采用最新国家标准。为方便教学，本书配有免费电子课件等，凡选用本书作为授课用教材的学校，均可来电索取。

前言
第1章绪论1
1.1电力系统继电保护的作用1
1.1.1电力系统故障和异常运行1
1.1.2继电保护的任务2
1.2继电保护的基本原理和保护装置的组成2
1.2.1继电保护的基本原理2
1.2.2继电保护装置的组成3
1.3对继电保护的基本要求3
1.3.1可靠性4
1.3.2选择性4
1.3.3灵敏性5
1.3.4速动性5
1.4继电器5
小结8
习题8
第2章继电保护的基本元件10
2.1电流互感器10
2.1.1电流互感器的极性11
2.1.2电流互感器的10%误差曲线11
2.2测量变换器13
2.2.1测量变换器的作用13
2.2.2测量变换器的分类13
2.2.3各种测量变换器的工作特性14
2.3对称分量滤过器14
2.3.1概述14
2.3.2零序电流滤过器15
2.3.3零序电压滤过器15
2.3.4负序电压滤过器16
2.3.5负序电流滤过器16
2.4电磁式继电器18
2.4.1基本结构18
2.4.2基本工作原理18
2.4.3电磁式电流继电器18
2.4.4电磁式电压继电器19
2.4.5信号继电器19
2.4.6中间继电器19
2.5微机继电保护的硬件构成原理20
2.5.1微机继电保护的硬件组成20
2.5.2数据采集系统21
2.5.3微型计算机主系统26
2.5.4开关量输入／输出电路26
2.6微机保护的软件系统配置28
2.6.1主程序28
2.6.2采样中断服务程序29
2.6.3故障处理程序30
2.6.4微机保护的特征量算法31
小结36
习题37
第3章输电线路的电流、电压保护38
3.1单侧电源输电线路相间短路的电流、电压保护38
3.1.1无时限电流速断保护38
3.1.2限时电流速断保护41
3.1.3定时限过电流保护43
3.1.4电流保护的接线方式44
3.1.5线路相间短路的三段式电流保护47
3.1.6阶段式电流、电压联锁保护50
3.2双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护51
3.2.1方向电流保护问题的提出51
3.2.2方向电流保护的工作原理52
3.2.3功率方向继电器的工作原理53
3.2.4功率方向继电器的接线54
3.2.5非故障相电流的影响与按相起动55
3.2.6方向电流保护的整定计算55
3.3输电线路的接地故障保护58
3.3.1中性点非直接接地系统发生单相接地故障时的特点59
3.3.2中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时的特点60
3.3.3中性点非直接接地系统的接地保护61
3.4中性点直接接地系统中的接地保护63
3.4.1中性点直接接地系统接地故障时零序分量的特点63
3.4.2阶段式零序电流保护64
3.4.3三段式零序电流保护的接线原理67
3.4.4方向性零序电流保护68
3.4.5对中性点直接接地系统零序电流
保护的评价68
小结70
习题70
第4章输电线路的距离保护73
4.1距离保护概述73
4.1.1距离保护的基本原理73
4.1.2距离保护的时限特性75
4.1.3距离保护的构成76
4.2阻抗继电器76
4.2.1圆特性阻抗继电器77
4.2.2多边形阻抗继电器79
4.3阻抗继电器的接线方式81
4.3.1对阻抗继电器接线的要求81
4.3.2反映相间故障的阻抗继电器的0°接线方式81
4.3.3反映接地短路故障的阻抗继电器接线82
4.4选相原理84
4.4.1相电流差工频变化量选相84
4.4.2对称分量选相86
4.4.3用Clarke分量的故障判别88
4.5距离保护起动元件89
4.5.1起动元件的作用89
4.5.2对起动元件的要求89
4.5.3负序、零序电流起动元件90
4.5.4序分量滤过器算法90
4.6距离保护的振荡闭锁95
4.6.1系统振荡时电气量的变化特点95
4.6.2系统振荡时测量阻抗的特性分析98
4.6.3短路故障和振荡的区分100
4.6.4振荡过程中对称短路故障的识别101
4.6.5振荡闭锁装置102
4.7断线闭锁装置103
4.7.1断线失电压时阻抗继电器的动作行为103
4.7.2断线闭锁元件104
4.8影响距离保护正确工作的因素106
4.8.1保护安装处和故障点间分支线的影响106
4.8.2过渡电阻对距离保护的影响108
4.9相间距离保护的整定计算原则110
4.9.1相间距离保护Ⅰ段的整定110
4.9.2相间距离保护Ⅱ段的整定110
4.9.3相间距离保护Ⅲ段的整定111
4.10工频故障分量距离保护112
4.10.1工频故障分量保护原理112
4.10.2工作原理和动作方程114
4.10.3保护区内、外短路故障的分析115
4.10.4距离保护动作逻辑116
4.11WXB—11型线路保护装置117
4.11.1WXB—11型装置概述117
4.11.2距离保护软件原理119
4.11.3距离保护故障处理程序原理122
4.11.4WXB—11型装置的使用说明130
小结132
习题133
第5章输电线路的全线快速保护136
5.1输电线路纵联保护的原理及分类136
5.1.1输电线路纵联保护的基本
原理136
5.1.2输电线路纵联保护的分类137
5.2输电线路的纵联差动保护137
5.2.1输电线路的导引线保护137
5.2.2自适应纵联差动保护140
5.3平行线路差动保护142
5.3.1平行线路内部故障的特点142
5.3.2横联差动方向保护143
5.3.3电流平衡保护145
5.4输电线路的高频保护145
5.4.1电力线载波高频保护145
5.4.2微波保护148
5.4.3高频闭锁方向保护149
5.4.4相差高频保护150
5.5光纤纵联差动保护151
5.5.1架空地线复合光缆151
5.5.2光纤保护的组成及原理152
5.5.3光纤差动保护装置实例153
小结154
习题155
第6章电力变压器的继电保护156
6.1电力变压器的故障类型及其保护156
6.2电力变压器的瓦斯保护157
6.2.1气体继电器的构成和动作原理157
6.2.2瓦斯保护的接线158
6.3电力变压器的电流速断保护159
6.4电力变压器的纵差保护159
6.4.1电力变压器纵差保护的基本原理159
6.4.2电力变压器纵差保护中的不平衡电流160
6.5电力变压器的微机保护167
6.5.1常规比率制动特性167
6.5.2两折线式比率制动特性168
6.5.3三折线式比率制动特性169
6.5.4变压器微机纵差保护的整定计算169
6.5.5两折线式比率制动变压器差动保护整定实例173
6.6电力变压器相间短路的后备保护175
6.6.1过电流保护175
6.6.2复合电压起动的过电流保护176
6.6.3负序电流和单相低电压起动的过电流保护178
6.6.4三绕组变压器后备保护的配置原则178
6.6.5电力变压器的过负荷保护178
6.7电力变压器的接地保护179
6.7.1中性点直接接地变压器零序电流保护179
6.7.2变压器接地保护的零序方向元件180
6.7.3中性点可能接地或不接地变压器的接地零序保护181
6.7.4变压器零序接地保护的逻辑框图181
6.8电力变压器的微机保护举例182
6.8.1工程概述182
6.8.2主变压器保护的解决方案183
6.8.3变压器保护的接线原理186
小结190
习题190
第7章发电机保护191
7.1发电机的故障和不正常工作状态及其保护191
7.2发电机的纵差保护193
7.2.1微机比率制动式发电机纵差保护的原理及动作逻辑194
7.2.2发电机纵差保护的整定计算196
7.2.3发电机标积制动原理的差动保护197
7.3发电机的匝间短路保护198
7.3.1发电机的横联差动保护198
7.3.2反映零序电压的匝间短路保护199
7.3.3反映转子回路2次谐波电流的匝间短路保护200
7.4发电机定子绕组单相接地保护200
7.4.1反映基波零序电压的接地保护201
7.4.2反映基波零序电压和3次谐波电压构成的发电机定子100%接地保护203
7.5发电机励磁回路接地保护204
7.5.1发电机励磁回路一点接地保护204
7.5.2发电机励磁回路两点接地保护205
7.6发电机的失磁保护206
7.6.1发电机的失磁及原因206
7.6.2发电机失磁后机端测量阻抗的变化规律206
7.6.3失磁保护的构成209
7.7发电机负序电流保护210
7.7.1发电机负序电流的形成、特征及危害210
7.7.2发电机承受负序电流的能力210
7.7.3发电机负序电流保护的原理211
7.8WFBZ—01型微机保护装置简介212
7.8.1概述212
7.8.2WFBZ—01型微机保护装置的特点213
7.8.3WFBZ—01型微机保护原理简介213
7.8.4装置硬件简介217
7.8.5保护现场调试218
小结219
习题220
第8章母线保护221
8.1装设母线保护的基本原则221
8.1.1母线的短路故障221
8.1.2母线故障的保护方式221
8.2母线差动保护的基本原理222
8.2.1动作电流与制动电流222
8.2.2复式比率制动式母线差动保护的动作判据224
8.3典型微机母线保护225
8.3.1BP—2A微机母线保护的配置226
8.3.2微机母线差动保护的TA电流比设置226
8.4BP—2A微机母线保护程序逻辑226
8.4.1起动元件程序逻辑226
8.4.2母线复式比率差动保护程序逻辑227
8.4.3母联失灵或母线保护死区故障的保护228
8.4.4母线充电保护逻辑229
8.4.5TA和TV断线闭锁与报警229
8.4.6BP—2A微机母线差动保护的程序流程229
小结231
习题231
参考文献232

本书阐述了电力系统继电保护的构成原理及微机继电保护技术的最新成果。由于微机技术、信息技术和通信技术的发展，继电保护的原理和技术都发生了深刻变化。而且，微机继电保护已占据了主导地位，因此，始终将微机保护原理贯穿本书的所有内容。同时，本书编写中力求重点突出，理论结合实际，图形及文字符号均采用最新国家标准。 本书主要内容包括：绪论，继电保护的基本元件，输电线路的电流、电压保护，输电线路的距离保护，输电线路的全线快速保护，电力变压器的继电保护，发电机保护，母线保护等。 本书由福建水利电力职业技术学院许建安、河北水利电力学院路文梅任主编，山东电力高等专科学校张沛云、昆明冶金高等专科学校施卫华任副主编，参加编写的还有福建水利电力职业技术学院张国良、永安电力供电有限公司杨燕仙。任务分工如下：第1章和第4章由许建安编写；第2章由施卫华编写；第3章由张沛云编写；第5章和第8章由路文梅编写；第6章由张国良编写；第7章由杨燕仙编写。本书由许建安统稿。 由于作者水平有限，书中错误和不足在所难免，请读者批评指正。 编者