1、电力系统继电保护原理及动作解析国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院组编内容提要本书共12章，系统介绍了继电保护的基础知识，电网继电保护装置的功能和实现，线路保护、母线保护、变压器保护和电抗器保护、断路器保护原理及配置，高压直流保护原理及分析，发电厂涉网保护原理及分析，继电保护装置动作信息解读，电网故障继电保护动作行为分析、安全稳定自动装置、特高压电网继电保护特点及配置等内容。本书可供从事电网运行管理的调度人员、运行检修人员、变电运行人员以及各类发电厂运行人员学习参考。图书在版编目（CIP）数据电力系统继电保护原理及动作解析/国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院组编.北京：中国电力出版社，202
2、0.9ISBN 978-7-5198-3631-3.电.国.电力系统-继电保护-研究.TM77中国版本图书馆CIP 数据核字（2019）第189589 号出版发行：中国电力出版社地址：北京市东城区北京站西街19号（邮政编码100005）网址：http:/责任编辑：刘丽平（010-63412342）责任校对：王小鹏装帧设计：张俊霞责任印制：石雷印刷：三河市万龙印装有限公司版次：2020年9月第一版2017年3月第三版印次：2020年9月北京第一次印刷开本：787毫米1092毫米16开本印张：17.5字数：389千字印数：00011500册定价：80.00元版权专有侵权必究本书如有印装质量问题，我
3、社营销中心负责退换电力系统继电保护原理及动作解析编委会主编刘家庆副 主 编鲍斌阴宏民刘更刘大鹏贾松江范卫东参编人员孙正伟王开白徐兴伟原宇光田景辅董金星冯晓伟彭宇范凯陶宇超陶冶金元金明成郭掁华刘楚瑜王立春黄未闫振宏吴志琪王刚王同孙峰张武洋宋保泉孙俊杰前言为提高电力系统调度、运行、检修等专业人员继电保护技术水平，准确分析继电保护装置动作、异常等情况，及时高效处理各类电网事故，提升驾驭大电网能力，由国网东北电力调控分中心组织，由国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院具体负责，各有关单位继电保护方面的专家和工程技术人员参加编写了电力系统继电保护原理及动作解析一书。本书内容涵盖了继电保护的基础知识和实际案
4、例，不仅包括电网继电保护装置的原理、功能和配置，也包括智能变电站保护、特高压保护、直流保护、系统保护、新能源电站保护等内容，体现了与技术创新同步。本书由浅入深、内容丰富，并配以录波图分析和继电保护信息解读等非常实用的知识，特别适合从事电网管理的调度运行人员、运行检修人员、变电工作人员及各类发电厂电气运行人员作为在职培训的教材使用。本书由具有较强的理论基础和丰富的现场实践经验的工程技术人员编写，内容生动翔实，贴近生产实际，是本书的一大特色。本书的编写参阅了相关的文献资料、技术标准和技术说明书等。在编写过程中，得到国网东北分部、辽宁、吉林、黑龙江省电力公司和蒙东电力公司的大力支持，在此，对以上各单
5、位及所有参与人员一并表示衷心的感谢！本书自2015 年启动编写，2020 年出版。期间作者们殚精竭虑，反复锤炼，数易其稿，力求体现近年来电网继电保护技术的发展和进步，并努力贴近电网生产运行实际，但由于水平有限，书中难免有遗漏和不完善的地方，欢迎广大读者批评指正。编者2020 年8月目录内容提要电力系统继电保护原理及动作解析编委会前言第一章基础知识第一节继电保护基础知识一、继电保护的概念二、电力系统的故障三、继电保护和安全自动装置发展历程第二节继电保护装置的要求一、继电保护装置的主要任务二、继电保护装置的要求1.可靠性2.选择性3.灵敏性4.速动性第三节继电保护装置分类第四节继电保护配置原则第五
6、节电网继电保护反事故措施一、规划设计阶段应注意的问题二、继电保护配置应注意的问题三、基建调试及验收应注意的问题四、运行管理应注意的问题五、定值管理应注意的问题六、二次回路应注意的问题七、智能变电站保护应注意的问题第二章电网继电保护装置的功能和实现第一节保护用直流电源系统一、直流电源系统的构成二、直流电源的划分（一）蓄电池（二）充电设备三、直流电源的设计要求四、异常处理第二节常规变电站的继电保护装置一、继电保护用电流互感器和电压互感器（一）电流、电压互感器及其配置（二）电流互感器的主要参数1.额定一次电压标准值2.额定一次电流标准值3.额定二次电流标准值4.额定电流比5.额定输出容量标准值6.电
7、流互感器的准确等级（三）电压互感器的主要参数1.额定一次电压标准值2.额定二次电压标准值3.额定输出容量标准值4.电压互感器的误差（四）电流互感器的极性、误差、接线方式及其基本特性1.电流互感器极性2.电流互感器测量误差3.电流互感器的主要接线方式4.电流互感器接线系数5.电流互感器的基本特性（五）电流互感器与电压互感器作用原理的区别二、微机保护装置数据处理与逻辑判断（一）微机保护装置的硬件系统1.中央处理器（CPU）2.存储器3.数据采集系统4.由逐次逼近式原理的模数转换器（A/D）构成的数据采集系统5.开关量的输入输出系统（二）微机保护装置的软件系统1.保护继电器的算法（三）微机保护的电流
8、与电压回路1.电流回路2.电压回路（四）微机保护的操作回路（五）微机保护的信号回路1.信号回路的分类2.事故信号解析第三节智能变电站继电保护装置一、互感器及合并单元（一）电子式互感器1.低功率线圈电流互感器（LPCT）2.罗氏线圈电流互感器3.全光纤型电流互感器4.磁光玻璃型电流互感器5.电阻、电容分压的电压互感器6.组合式电流电压互感器（二）合并单元1.合并单元的作用2.合并单元的对外接口（见图2-29）3.安装位置（三）继电保护对电子互感器的要求二、智能终端（一）断路器智能终端1.断路器操作功能2.测控功能3.辅助功能4.对时功能5.通信功能（二）变压器（电抗器）本体智能终端1.测控功能2
9、.非电量保护功能3.辅助功能4.对时功能5.通信功能三、继电保护组网方式（一）智能变电站网络结构（二）智能变电站组网方式1.站控层网络要求2.过程层网络要求3.光纤（光缆）的要求（三）IEC 61850 继电保护应用建模四、继电保护数据采集与处理判断（一）模拟量采集1.数据源主动传送机制2.插值算法的应用3.数据采样异常的判断及处理（二）开关量采集1.GOOSE 报文传输的数据内容2.GOOSE 报文的告警机制3.GOOSE 报文的检修处理机制五、继电保护动作执行与信息（一）智能终端信息传输与执行1.智能终端数据传输与执行2.变压器本体智能终端（二）智能终端告警分析（三）继电保护系统动作过程与
10、信息传送（四）现场异常处理原则及安措要求1.异常处理原则2.装置检修压板操作原则六、智能变电站保护技术实施方案（一）3/2 接线方式继电保护实施方案1.线路保护技术方案2.变压器保护技术方案3.母线保护技术方案（二）双母线接线方式继电保护实施方案1.线路保护实施方案2.变压器保护实施方案3.母线保护实施方案第三章线路保护原理及配置原则第一节零序电流保护一、保护安装处零序电流的大小二、零序电流方向三、零序分量的特点四、反时限零序电流保护五、零序电流方向保护的优缺点第二节距离保护一、距离保护的作用原理二、保护安装处电压计算的一般公式三、阻抗继电器动作特性四、距离保护整定计算原则1.距离保护段的整定
11、2.距离保护段的整定3.距离保护段的整定五、电压回路断线第三节纵联保护一、通道类型二、高频信号的类型三、闭锁式纵联方向保护1.基本原理2.保护发闭锁信号的条件3.保护停信条件4.保护发出跳闸命令的条件5.闭锁式纵联方向保护的一些问题四、超范围允许式的纵联保护1.三相断路器跳闸位置继电器（TWJ）发信问题2.保护动作发信问题3.功率倒向时出现的问题及对策五、纵联电流差动保护1.纵联电流差动继电器的原理2.电流差动保护需要解决的问题第四节线路重合闸一、自动重合闸方式及动作过程二、重合闸的启动方式1.位置不对应启动方式2.保护启动方式三、重合闸的前加速和后加速1.重合闸前加速2.重合闸后加速第四章母
12、线保护原理及配置原则第一节母线保护配置特点和要求一、母线的接线方式（一）单母线和单母线分段1.单母线接线2.单母线分段（二）双母线和双母线分段1.双母线接线方式2.双母线分段接线方式（三）双母线带旁路（四）3/2 断路器母线二、母线保护装置的构成（一）对母线保护的要求（二）母线保护的分类（三）母线保护的组成第二节微机型母线保护一、比率差动保护（一）启动元件（二）比率差动元件1.比率差动判据2.复式比率差动判据3.工频变化量比率差动判据（三）TA 饱和检测元件（四）复合电压闭锁元件（五）故障母线选择及实现方式（六）运行方式的识别（七）母线差动保护范围二、死区保护和母联（分段）失灵保护三、母联（分
13、段）充电保护四、母联（分段）过流保护五、断路器失灵保护出口（一）与失灵启动装置配合方式（二）自带电流检测元件方式（三）失灵电压闭锁元件及主变失灵解除电压闭锁六、特殊方式对装置的影响及异常处理（一）母线保护的互联压板的投退原则（二）关于微机型母线保护倒闸操作时的确认问题（三）母线分列运行压板的作用（四）禁止断路器与其两侧接地刀闸（接地线）同时在合入位置（五）TA 断线闭锁及告警（六）TV 断线告警七、母线保护与其他设备配合1.对电流互感器的要求2.与其他保护及自动装置的配合八、母线失压事故处理第五章变压器保护和电抗器保护原理及配置第一节变压器保护和高压电抗器保护的配置特点和要求一、变压器的基本结
14、构及接线组别二、变压器保护装置的构成（一）变压器的故障1.油箱内的故障2.油箱外的故障（二）变压器的异常运行方式1.短路故障的主保护2.短路故障的后备保护3.异常运行保护（三）瓦斯保护（四）纵差保护和电流速断保护（五）相间短路的后备保护（六）接地短路的后备保护（七）过负荷保护（八）过励磁保护（九）非电量保护三、高压电抗器的接线方式1.串联电抗器2.并联电抗器四、高压电抗器保护装置构成第二节微机型变压器保护一、变压器纵差保护的构成原理及接线二、差动保护（一）区内故障时差动保护动作分析（二）区外故障时差动保护动作分析（三）励磁涌流的特点（四）励磁涌流闭锁原理1.二次谐波制动2.波形识别三、复合电压
15、闭锁的（方向）过电流保护（一）功率方向元件1.90接线的功率方向元件2.以正序电压为极化量方向元件（二）复合电压闭锁元件（三）过电流元件四、零序电流（方向）保护（一）零序方向元件（二）零序电流元件（三）零序电流（方向）保护的动作逻辑五、阻抗保护六、变压器过励磁保护（一）过励磁保护构成（二）动作逻辑七、变压器中性点间隙保护和零序电压保护（一）间隙保护构成（二）动作方程八、非电量保护（一）瓦斯保护1.轻瓦斯保护2.重瓦斯保护（二）压力保护（三）温度及油位保护（四）冷却器全停保护第三节微机型电抗器保护一、基本原理1.电抗器的主保护2.电抗器的后备保护3.中性点电抗器保护4.电抗器的非电量保护二、实现
16、方式1.主电抗器差动保护2.主电抗器零序差动保护3.主电抗器匝间保护4.主电抗器过电流保护5.主电抗器零序过电流保护6.过负荷保护三、保护范围1.差动保护2.匝间保护3.过流保护和零序过流4.瓦斯保护5.油位异常6.油面温度和绕组温度保护四、装置异常的影响及处理（一）装置硬件系统异常（二）二次回路问题（三）保护定值问题（四）辅助系统问题第六章断路器保护原理及配置第一节断路器三相不一致保护第二节断路器失灵保护一、失灵保护的原理及配置二、单、双母线失灵保护（一）基本原理（二）单、双母线失灵保护组成三、3/2 断路器失灵保护（一）基本原理（二）3/2 失灵保护组成第三节远方跳闸与就地判别装置一、远方跳闸与就地判别的实现方式二、就地判别的判据组成第四节短引线保护第五节母联（分段）断路器保护一、母联（分段）断路器充电过流保护二、母联（分段）断路器充电保护与母差保护的配合第七章高压直流保护原理及分析第一节直流输电简介一、直流输电的分类二、直流输电的优点三、直流输电的缺点四、直流输电系统常见故障第二节直流输电系统继电保护配置及原理一、直流输电继电保护的特点1.微机化程度高2.与直流控制系统关系密切3
