電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理

前言

　　本書(shū)原為高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程全國(guó)統(tǒng)編教材。第一版1980年出版。隨著教學(xué)改革的發(fā)展，繼電保護(hù)課程在專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃中地位的變化，以及教學(xué)時(shí)數(shù)的減少，根據(jù)教材編審委員會(huì)要求進(jìn)行了兩次修訂，第二版于1985年出版，第三版于1991年完稿1994年出版。本書(shū)作為專(zhuān)業(yè)課教材和自學(xué)參考書(shū)，與大學(xué)本科電工理論基礎(chǔ)、電機(jī)學(xué)、電子學(xué)、電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程等課程教材相銜接，系統(tǒng)地、由淺人深地介紹和論述了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。由于本書(shū)的編寫(xiě)遵循繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的歷史，強(qiáng)調(diào)了敘述的系統(tǒng)性、邏輯性和嚴(yán)密性，便于初學(xué)者理解和掌握，因此出版以來(lái)深受高校師生和電力系統(tǒng)工程技術(shù)人員的歡迎，發(fā)行量已超過(guò)25萬(wàn)冊(cè)。本書(shū)第二版在1987年榮獲水利電力部?jī)?yōu)秀教材一等獎(jiǎng)，國(guó)家優(yōu)秀教材獎(jiǎng)?！　∽?991年第三版完稿以來(lái)，已經(jīng)過(guò)了18年。在這期間隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)也發(fā)生了巨大變化。尤其是微機(jī)保護(hù)的推廣應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和光纖通信的普及，使繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)生了革命性的變化。繼電保護(hù)正在沿著微機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、控制、信號(hào)、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化，后備保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的廣域集中化和電流、電壓變換的光學(xué)化的方向前進(jìn)。在此情況下，本書(shū)原有的內(nèi)容已不能滿足讀者的需要，很多讀者表示希望本書(shū)增加新的內(nèi)容，以保持繼電保護(hù)學(xué)科的完整性和先進(jìn)性。中國(guó)電力出版社也提出了同樣的希望。正值國(guó)家“十一五”規(guī)劃中關(guān)于教材建設(shè)的規(guī)劃中有電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理教材的選題，在中國(guó)電力出版社的敦促和幫助下，申請(qǐng)了本書(shū)第四版的編寫(xiě)和出版并獲得批準(zhǔn)?！　≡诒緯?shū)的編寫(xiě)中，除了保證敘述的系統(tǒng)性和技術(shù)發(fā)展的連續(xù)性所必需者外，對(duì)已過(guò)時(shí)的內(nèi)容做了較大的刪減，增加了微機(jī)保護(hù)、特高壓交流輸電線的保護(hù)、高壓直流輸電的保護(hù)與控制等內(nèi)容；此外還擴(kuò)大了輸電線路縱聯(lián)保護(hù)和主設(shè)備保護(hù)的內(nèi)容，以便和我國(guó)特高壓交、直流輸電線路的建設(shè)和大機(jī)組的投入相適應(yīng)。　　書(shū)中第二章、第三章第三節(jié)、第五章第九節(jié)、第六章第十節(jié)、第九章第九節(jié)、第十二章和附錄一由李永麗編寫(xiě)，第四章由董新洲編寫(xiě)，第七、八、十、十一章和第五章第四、五節(jié)由李斌編寫(xiě)，其余章節(jié)由賀家李編寫(xiě)。賀家李對(duì)全書(shū)進(jìn)行了統(tǒng)稿?！　≡诰帉?xiě)過(guò)程中作者感到書(shū)中傳統(tǒng)的繼電器和保護(hù)裝置構(gòu)成的基本原理，如主要的電磁型、感應(yīng)型、晶體管型、集成電路型繼電器的原理仍然不能完全刪除。一方面因?yàn)榧夹g(shù)發(fā)展的歷史不能割裂；另一方面對(duì)于繼電保護(hù)的基本原理，如不聯(lián)系這些傳統(tǒng)的繼電器結(jié)構(gòu)和作用框圖，則很難講清楚。如果這些基本原理都用微機(jī)保護(hù)的軟件流程圖講解，很難給初學(xué)者一個(gè)清晰的概念和感性認(rèn)識(shí)。相反的，如果通過(guò)這些傳統(tǒng)的繼電器結(jié)構(gòu)和作用框圖掌握了繼電保護(hù)的基本原理，讀者將很容易用微機(jī)保護(hù)的軟件將其實(shí)現(xiàn)。因此本書(shū)在基本原理的講述中仍沿用傳統(tǒng)的講述方法，但盡可能地將傳統(tǒng)的、過(guò)時(shí)的內(nèi)容刪減，而將微機(jī)保護(hù)進(jìn)行系統(tǒng)的講述。

內(nèi)容概要

本書(shū)為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。    本書(shū)著重闡明電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本原理、分析方法和應(yīng)用技術(shù)。第一章緒論。第二章闡述作為繼電保護(hù)硬件系統(tǒng)的幾種主要繼電器的作用原理、分析方法和整定原則。第三～七章闡述電網(wǎng)的相間電流、電壓保護(hù)，輸電線路的接地保護(hù)，輸電線路的距離保護(hù)、縱聯(lián)保護(hù)和自動(dòng)重合閘。第八～十一章闡述電力系統(tǒng)的主設(shè)備保護(hù)、母線保護(hù)和電動(dòng)機(jī)保護(hù)。第十二章介紹高壓直流輸電系統(tǒng)的保護(hù)與控制。在附錄中介紹了繼電保護(hù)裝置的主要試驗(yàn)技術(shù)，如動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)和RTDS數(shù)字仿真試驗(yàn)的原理和方法，給出了GB 14285—2006《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》關(guān)于繼電保護(hù)可靠系數(shù)和靈敏系數(shù)的規(guī)定，給出了與繼電保護(hù)有關(guān)的IEEE的設(shè)備代號(hào)和有關(guān)的中英文名詞對(duì)照表。    本書(shū)可作為高等院校電氣工程及其自動(dòng)化相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科教材和碩士生學(xué)位課參考書(shū)，亦可供從事繼電保護(hù)工作的科技人員參考和自學(xué)。

書(shū)籍目錄

前言第三版前言第二版前言第一版前言本書(shū)使用符號(hào)說(shuō)明第一章  緒論第二章  繼電保護(hù)的硬件構(gòu)成——繼電器  第一節(jié)  繼電器的類(lèi)別和發(fā)展歷程  第二節(jié)  微處理器簡(jiǎn)介  第三節(jié)  微機(jī)繼電保護(hù)硬件系統(tǒng)的構(gòu)成  第四節(jié)  微機(jī)保護(hù)軟件構(gòu)成  思考題  本章主要參考文獻(xiàn)第三章  電網(wǎng)的相間電流、電壓保護(hù)和方向性相間電流、電壓保護(hù)  第一節(jié)  單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的相間電流、電壓保護(hù)  第二節(jié)  電網(wǎng)相間短路的方向性電流、電壓保護(hù)  第三節(jié)  微機(jī)電流方向保護(hù)  思考題  本章主要參考文獻(xiàn)第四章  電網(wǎng)接地故障的電流、電壓保護(hù)  第一節(jié)  電網(wǎng)接地故障種類(lèi)及保護(hù)策略  第二節(jié)  中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)中的接地保護(hù)  第三節(jié)  中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)中的高阻接地故障檢測(cè)  第四節(jié)  中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中的接地保護(hù)  第五節(jié)  中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中的接地保護(hù)  *第六節(jié)  中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中的單相接地選線技術(shù)  思考題  本章主要參考文獻(xiàn)第五章  電網(wǎng)的距離保護(hù)  第一節(jié)  距離保護(hù)的作用原理  第二節(jié)  單相補(bǔ)償式距離繼電器  第三節(jié)  多相補(bǔ)償式距離繼電器  *第四節(jié)  工頻故障分量距離繼電器  *第五節(jié)  用于特高壓長(zhǎng)線路的距離保護(hù)  第六節(jié)  影響距離保護(hù)正確T作的因素及防止方法  第七節(jié)  微機(jī)距離保護(hù)  第八節(jié)  距離保護(hù)的整定計(jì)算原則及對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)  思考題  本章主要參考文獻(xiàn)第六章  輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)  第一節(jié)  基本原理與類(lèi)別  第二節(jié)  縱聯(lián)保護(hù)的通信通道  第三節(jié)  輸電線路的導(dǎo)引線電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)  第四節(jié)  分相電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)  *第五節(jié)  輸電線路微機(jī)自適應(yīng)分相電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)  第六節(jié)  特高壓長(zhǎng)距離輸電線路的分相電流差動(dòng)保護(hù)  第七節(jié)  電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)  第八節(jié)  方向比較式縱聯(lián)保護(hù)  第九節(jié)  距離縱聯(lián)保護(hù)  第十節(jié)  微機(jī)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)  第十一節(jié)  對(duì)輸電線縱聯(lián)保護(hù)的總結(jié)和評(píng)價(jià)  思考題  本章主要參考文獻(xiàn)第七章  自動(dòng)重合閘  第一節(jié)  自動(dòng)重合閘的作用及對(duì)其要求  第二節(jié)  三相一次自動(dòng)重合閘  第三節(jié)  單相自動(dòng)重合閘  第四節(jié)  綜合重合閘簡(jiǎn)介  思考題  本章主要參考文獻(xiàn)第八章  電力變壓器的繼電保護(hù)  第一節(jié)  電力變壓器的故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)配置  第二節(jié)  變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)  第三節(jié)  變壓器相間短路的后備保護(hù)  第四節(jié)  變壓器接地短路故障的后備保護(hù)  第五節(jié)  變壓器的其他保護(hù)  思考題  本章主要參考文獻(xiàn)第九章  發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)  第一節(jié)  發(fā)電機(jī)的故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)和保護(hù)配置  第二節(jié)  發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)  第三節(jié)  發(fā)電機(jī)橫差動(dòng)保護(hù)  第四節(jié)  發(fā)電機(jī)的單相接地保護(hù)  第五節(jié)  發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路接地保護(hù)  第六節(jié)  發(fā)電機(jī)相間短路的后備保護(hù)  第七節(jié)  發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)  第八節(jié)  發(fā)電機(jī)—變壓器組繼電保護(hù)  第九節(jié)  微機(jī)發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)  思考題  本章主要參考文獻(xiàn)第十章  母線保護(hù)  第一節(jié)  母線的故障與保護(hù)方法  第二節(jié)  母線保護(hù)的基本原理  第三節(jié)  雙母線同時(shí)運(yùn)行時(shí)的母線差動(dòng)保護(hù)  第四節(jié)  一個(gè)半斷路器接線的母線保護(hù)的特點(diǎn)  第五節(jié)  微機(jī)母線差動(dòng)保護(hù)  第六節(jié)  斷路器失靈保護(hù)  思考題  本章主要參考文獻(xiàn)第十一章  電動(dòng)機(jī)的繼電保護(hù)  第一節(jié)  電動(dòng)機(jī)的故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)配置  第二節(jié)  電動(dòng)機(jī)相問(wèn)短路和單相接地短路的保護(hù)  第三節(jié)  電動(dòng)機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)  第四節(jié)  電動(dòng)機(jī)的其他保護(hù)  思考題  本章主要參考文獻(xiàn)第十二章  高壓直流輸電系統(tǒng)的保護(hù)  思考題  本章主要參考文獻(xiàn)附錄一  繼電保護(hù)裝置的測(cè)試方法附錄二  各種保護(hù)整定配合的可靠系數(shù)和靈敏系數(shù)附錄三  繼電器的分類(lèi)、型號(hào)、表示方法和IEEE的設(shè)備編號(hào)附錄四  繼電保護(hù)常用名詞術(shù)語(yǔ)中英文對(duì)照

章節(jié)摘錄

　　2.速動(dòng)性　　快速地切除故障可以提高電力系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低情況下工作的時(shí)間，以及縮小故障元件的損壞程度。因此，在發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作切除故障。動(dòng)作迅速而同時(shí)又能滿足選擇性要求的保護(hù)裝置，一般都結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價(jià)格比較昂貴。在一些情況下，允許保護(hù)裝置帶有一定的延時(shí)切除故障。因此，對(duì)繼電保護(hù)速動(dòng)性的具體要求，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的接線以及被保護(hù)元件的具體情況來(lái)確定。下面列舉一些必須快速切除的故障：　?。?）根據(jù)維持系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，必須快速切除的高壓輸電線路上發(fā)生的故障；　?。?）為了限制特高壓線路的過(guò)電壓持續(xù)時(shí)問(wèn)。必須快速?gòu)膬啥送瑫r(shí)切除故障；　?。?）使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于允許值（一般為0.7倍額定電壓）以下的故障；　?。?）大容量的發(fā)電機(jī)、變壓器以及電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生的故障；　　（5）1～10kV線路導(dǎo)線截面過(guò)小，為避免過(guò)熱不允許延時(shí)切除的故障；　?。?）可能危及人身安全、對(duì)通信系統(tǒng)或鐵道系統(tǒng)有強(qiáng)烈干擾的故障等。　　故障切除的總時(shí)間等于保護(hù)裝置和斷路器動(dòng)作時(shí)間之和。一般的快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.02～0.04s，最快的可達(dá)0.01～0.02s；一般的斷路器的動(dòng)作時(shí)間為0.06～0.15s，最快的可達(dá)0.02～0.04s?！　?.靈敏性　　繼電保護(hù)的靈敏性，是指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生任何故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置、短路的類(lèi)型如何，以及短路點(diǎn)是否有過(guò)渡電阻，都能敏銳感覺(jué)、正確反應(yīng)。保護(hù)裝置的靈敏性通常用靈敏系數(shù)來(lái)衡量，它主要取決于被保護(hù)元件和電力系統(tǒng)的參數(shù)和運(yùn)行方式。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14285-1993《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》中，對(duì)各類(lèi)保護(hù)靈敏系數(shù)的要求都作了具體規(guī)定（參見(jiàn)附錄二）。關(guān)于這個(gè)問(wèn)題在以后各章中還將分別予以討論?！　?.可靠性　　保護(hù)裝置的可靠性是指在該保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，而在任何其他該保護(hù)裝置不應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤動(dòng)作?！　】煽啃灾饕Q于保護(hù)裝置本身的質(zhì)量和運(yùn)行維護(hù)水平。一般說(shuō)來(lái)，保護(hù)的原理完善，裝置組成元件的質(zhì)量越高、接線越簡(jiǎn)單、模擬式保護(hù)回路中繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量越少，保護(hù)裝置的工作就越可靠。同時(shí)，精細(xì)的制造工藝、正確地調(diào)整試驗(yàn)、良好的運(yùn)行維護(hù)以及豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于提高保護(hù)的可靠性也具有重要的作用?！　±^電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作和拒絕動(dòng)作都會(huì)給電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害。但提高其不誤動(dòng)的可靠性和不拒動(dòng)的可靠性的措施常常是互相矛盾的。由于電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和負(fù)荷性質(zhì)的不同，誤動(dòng)和拒動(dòng)的危害程度有所不同，因而提高保護(hù)裝置可靠性的著重點(diǎn)在各種具體情況下也應(yīng)有所不同。例如當(dāng)系統(tǒng)中有充足的旋轉(zhuǎn)備用發(fā)電容量、輸電線路很多、各系統(tǒng)之間和電源與負(fù)荷之間聯(lián)系很緊密時(shí)，由于繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，使發(fā)電機(jī)、變壓器或輸電線切除而給電力系統(tǒng)造成的影響可能很小。

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