電力系統(tǒng)繼電保護原理

前言

　　本書原為高等學校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)電力系統(tǒng)繼電保護課程全國統(tǒng)編教材。第一版1980年出版。隨著教學改革的發(fā)展，繼電保護課程在專業(yè)教學計劃中地位的變化，以及教學時數(shù)的減少，根據(jù)教材編審委員會要求進行了兩次修訂，第二版于1985年出版，第三版于1991年完稿1994年出版。本書作為專業(yè)課教材和自學參考書，與大學本科電工理論基礎、電機學、電子學、電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)過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)繼電保護的基本理論和應用基礎。由于本書的編寫遵循繼電保護技術發(fā)展的歷史，強調了敘述的系統(tǒng)性、邏輯性和嚴密性，便于初學者理解和掌握，因此出版以來深受高校師生和電力系統(tǒng)工程技術人員的歡迎，發(fā)行量已超過25萬冊。本書第二版在1987年榮獲水利電力部優(yōu)秀教材一等獎，國家優(yōu)秀教材獎。　　自1991年第三版完稿以來，已經過了18年。在這期間隨著電子技術和計算機技術的飛速發(fā)展，繼電保護技術也發(fā)生了巨大變化。尤其是微機保護的推廣應用、計算機網絡和光纖通信的普及，使繼電保護技術發(fā)生了革命性的變化。繼電保護正在沿著微機化，網絡化，保護、控制、信號、測量和數(shù)據(jù)通信一體化，后備保護和安全自動裝置的廣域集中化和電流、電壓變換的光學化的方向前進。在此情況下，本書原有的內容已不能滿足讀者的需要，很多讀者表示希望本書增加新的內容，以保持繼電保護學科的完整性和先進性。中國電力出版社也提出了同樣的希望。正值國家“十一五”規(guī)劃中關于教材建設的規(guī)劃中有電力系統(tǒng)繼電保護原理教材的選題，在中國電力出版社的敦促和幫助下，申請了本書第四版的編寫和出版并獲得批準?！　≡诒緯木帉懼?，除了保證敘述的系統(tǒng)性和技術發(fā)展的連續(xù)性所必需者外，對已過時的內容做了較大的刪減，增加了微機保護、特高壓交流輸電線的保護、高壓直流輸電的保護與控制等內容；此外還擴大了輸電線路縱聯(lián)保護和主設備保護的內容，以便和我國特高壓交、直流輸電線路的建設和大機組的投入相適應。　　書中第二章、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，第四章由董新洲編寫，第七、八、十、十一章和第五章第四、五節(jié)由李斌編寫，其余章節(jié)由賀家李編寫。賀家李對全書進行了統(tǒng)稿。　　在編寫過程中作者感到書中傳統(tǒng)的繼電器和保護裝置構成的基本原理，如主要的電磁型、感應型、晶體管型、集成電路型繼電器的原理仍然不能完全刪除。一方面因為技術發(fā)展的歷史不能割裂；另一方面對于繼電保護的基本原理，如不聯(lián)系這些傳統(tǒng)的繼電器結構和作用框圖，則很難講清楚。如果這些基本原理都用微機保護的軟件流程圖講解，很難給初學者一個清晰的概念和感性認識。相反的，如果通過這些傳統(tǒng)的繼電器結構和作用框圖掌握了繼電保護的基本原理，讀者將很容易用微機保護的軟件將其實現(xiàn)。因此本書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、過時的內容刪減，而將微機保護進行系統(tǒng)的講述。

內容概要

本書為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。    本書著重闡明電力系統(tǒng)繼電保護的基本原理、分析方法和應用技術。第一章緒論。第二章闡述作為繼電保護硬件系統(tǒng)的幾種主要繼電器的作用原理、分析方法和整定原則。第三～七章闡述電網的相間電流、電壓保護，輸電線路的接地保護，輸電線路的距離保護、縱聯(lián)保護和自動重合閘。第八～十一章闡述電力系統(tǒng)的主設備保護、母線保護和電動機保護。第十二章介紹高壓直流輸電系統(tǒng)的保護與控制。在附錄中介紹了繼電保護裝置的主要試驗技術，如動態(tài)模擬試驗和RTDS數(shù)字仿真試驗的原理和方法，給出了GB 14285—2006《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》關于繼電保護可靠系數(shù)和靈敏系數(shù)的規(guī)定，給出了與繼電保護有關的IEEE的設備代號和有關的中英文名詞對照表。    本書可作為高等院校電氣工程及其自動化相關專業(yè)本科教材和碩士生學位課參考書，亦可供從事繼電保護工作的科技人員參考和自學。

書籍目錄

前言第三版前言第二版前言第一版前言本書使用符號說明第一章  緒論第二章  繼電保護的硬件構成——繼電器  第一節(jié)  繼電器的類別和發(fā)展歷程  第二節(jié)  微處理器簡介  第三節(jié)  微機繼電保護硬件系統(tǒng)的構成  第四節(jié)  微機保護軟件構成  思考題  本章主要參考文獻第三章  電網的相間電流、電壓保護和方向性相間電流、電壓保護  第一節(jié)  單側電源網絡的相間電流、電壓保護  第二節(jié)  電網相間短路的方向性電流、電壓保護  第三節(jié)  微機電流方向保護  思考題  本章主要參考文獻第四章  電網接地故障的電流、電壓保護  第一節(jié)  電網接地故障種類及保護策略  第二節(jié)  中性點有效接地系統(tǒng)中的接地保護  第三節(jié)  中性點經小電阻接地系統(tǒng)中的高阻接地故障檢測  第四節(jié)  中性點不接地系統(tǒng)中的接地保護  第五節(jié)  中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)中的接地保護  *第六節(jié)  中性點非有效接地系統(tǒng)中的單相接地選線技術  思考題  本章主要參考文獻第五章  電網的距離保護  第一節(jié)  距離保護的作用原理  第二節(jié)  單相補償式距離繼電器  第三節(jié)  多相補償式距離繼電器  *第四節(jié)  工頻故障分量距離繼電器  *第五節(jié)  用于特高壓長線路的距離保護  第六節(jié)  影響距離保護正確T作的因素及防止方法  第七節(jié)  微機距離保護  第八節(jié)  距離保護的整定計算原則及對距離保護的評價  思考題  本章主要參考文獻第六章  輸電線路的縱聯(lián)保護  第一節(jié)  基本原理與類別  第二節(jié)  縱聯(lián)保護的通信通道  第三節(jié)  輸電線路的導引線電流縱聯(lián)差動保護  第四節(jié)  分相電流縱聯(lián)差動保護  *第五節(jié)  輸電線路微機自適應分相電流縱聯(lián)差動保護  第六節(jié)  特高壓長距離輸電線路的分相電流差動保護  第七節(jié)  電流相位比較式縱聯(lián)保護  第八節(jié)  方向比較式縱聯(lián)保護  第九節(jié)  距離縱聯(lián)保護  第十節(jié)  微機縱聯(lián)電流差動保護  第十一節(jié)  對輸電線縱聯(lián)保護的總結和評價  思考題  本章主要參考文獻第七章  自動重合閘  第一節(jié)  自動重合閘的作用及對其要求  第二節(jié)  三相一次自動重合閘  第三節(jié)  單相自動重合閘  第四節(jié)  綜合重合閘簡介  思考題  本章主要參考文獻第八章  電力變壓器的繼電保護  第一節(jié)  電力變壓器的故障、不正常運行狀態(tài)及其保護配置  第二節(jié)  變壓器的縱聯(lián)差動保護  第三節(jié)  變壓器相間短路的后備保護  第四節(jié)  變壓器接地短路故障的后備保護  第五節(jié)  變壓器的其他保護  思考題  本章主要參考文獻第九章  發(fā)電機的繼電保護  第一節(jié)  發(fā)電機的故障、不正常運行狀態(tài)和保護配置  第二節(jié)  發(fā)電機縱聯(lián)差動保護  第三節(jié)  發(fā)電機橫差動保護  第四節(jié)  發(fā)電機的單相接地保護  第五節(jié)  發(fā)電機勵磁回路接地保護  第六節(jié)  發(fā)電機相間短路的后備保護  第七節(jié)  發(fā)電機的失磁保護  第八節(jié)  發(fā)電機—變壓器組繼電保護  第九節(jié)  微機發(fā)電機差動保護  思考題  本章主要參考文獻第十章  母線保護  第一節(jié)  母線的故障與保護方法  第二節(jié)  母線保護的基本原理  第三節(jié)  雙母線同時運行時的母線差動保護  第四節(jié)  一個半斷路器接線的母線保護的特點  第五節(jié)  微機母線差動保護  第六節(jié)  斷路器失靈保護  思考題  本章主要參考文獻第十一章  電動機的繼電保護  第一節(jié)  電動機的故障、不正常運行狀態(tài)及其保護配置  第二節(jié)  電動機相問短路和單相接地短路的保護  第三節(jié)  電動機的負序電流保護  第四節(jié)  電動機的其他保護  思考題  本章主要參考文獻第十二章  高壓直流輸電系統(tǒng)的保護  思考題  本章主要參考文獻附錄一  繼電保護裝置的測試方法附錄二  各種保護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、型號、表示方法和IEEE的設備編號附錄四  繼電保護常用名詞術語中英文對照

章節(jié)摘錄

　　2.速動性　　快速地切除故障可以提高電力系統(tǒng)并聯(lián)運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低情況下工作的時間，以及縮小故障元件的損壞程度。因此，在發(fā)生故障時，應力求保護裝置能迅速動作切除故障。動作迅速而同時又能滿足選擇性要求的保護裝置，一般都結構比較復雜，價格比較昂貴。在一些情況下，允許保護裝置帶有一定的延時切除故障。因此，對繼電保護速動性的具體要求，應根據(jù)電力系統(tǒng)的接線以及被保護元件的具體情況來確定。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電壓持續(xù)時問。必須快速從兩端同時切除故障；　?。?）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、變壓器以及電動機內部發(fā)生的故障；　?。?）1～10kV線路導線截面過小，為避免過熱不允許延時切除的故障；　?。?）可能危及人身安全、對通信系統(tǒng)或鐵道系統(tǒng)有強烈干擾的故障等?！　」收锨谐目倳r間等于保護裝置和斷路器動作時間之和。一般的快速保護的動作時間為0.02～0.04s，最快的可達0.01～0.02s；一般的斷路器的動作時間為0.06～0.15s，最快的可達0.02～0.04s?！　?.靈敏性　　繼電保護的靈敏性，是指對于其保護范圍內發(fā)生任何故障或不正常運行狀態(tài)的反應能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應該是在事先規(guī)定的保護范圍內部故障時，不論短路點的位置、短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能敏銳感覺、正確反應。保護裝置的靈敏性通常用靈敏系數(shù)來衡量，它主要取決于被保護元件和電力系統(tǒng)的參數(shù)和運行方式。在國家標準GB14285-1993《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》中，對各類保護靈敏系數(shù)的要求都作了具體規(guī)定（參見附錄二）。關于這個問題在以后各章中還將分別予以討論?！　?.可靠性　　保護裝置的可靠性是指在該保護裝置規(guī)定的保護范圍內發(fā)生了它應該動作的故障時，它不應該拒絕動作，而在任何其他該保護裝置不應該動作的情況下，則不應該誤動作?！　】煽啃灾饕Q于保護裝置本身的質量和運行維護水平。一般說來，保護的原理完善，裝置組成元件的質量越高、接線越簡單、模擬式保護回路中繼電器的觸點數(shù)量越少，保護裝置的工作就越可靠。同時，精細的制造工藝、正確地調整試驗、良好的運行維護以及豐富的運行經驗，對于提高保護的可靠性也具有重要的作用?！　±^電保護裝置的誤動作和拒絕動作都會給電力系統(tǒng)造成嚴重的危害。但提高其不誤動的可靠性和不拒動的可靠性的措施常常是互相矛盾的。由于電力系統(tǒng)的結構和負荷性質的不同，誤動和拒動的危害程度有所不同，因而提高保護裝置可靠性的著重點在各種具體情況下也應有所不同。例如當系統(tǒng)中有充足的旋轉備用發(fā)電容量、輸電線路很多、各系統(tǒng)之間和電源與負荷之間聯(lián)系很緊密時，由于繼電保護裝置的誤動作，使發(fā)電機、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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