電力系統繼電保護

本書共10章，具體內容包括：電力系統中的各種線路保護的工作原理、接線方式、整定計算，相間短路電流保護、多側電源網路相間短路的方向性電流保護、方向性零序電流保護、距離保護、縱聯保護、中性點非直接接地電網的單相接地保護；電力變壓器保護的基本原理和構成及動作電流的整定計算，如瓦斯保護、縱聯差動保護、相間短路後備保護、過勵磁保護；發電機的主要繼電保護，如縱聯差動保護、發電機定子繞組單相接地保護、失磁保護等；母線保護和斷路器失靈保護基本原理；微機型保護及控制裝置的硬體原理、軟體實現的保護演演算法；電力系統典型自動控制裝置的作用、工作原理、構成等，如自動並列裝置、自動重合閘、自動低頻減載、備用電源自動投入。

第1章　緒論　1

1.1　電力系統繼電保護的任務和作用　1

1.2　對繼電保護裝置的基本要求　2

1.2.1　選擇性　2

1.2.2　速動性　3

1.2.3　靈敏性　3

1.2.4　可靠性　4

1.3　繼電保護的基本原理　4

1.3.1　繼電保護基本原理　5

1.3.2　繼電保護裝置的基本組成　5

1.3.3　繼電保護裝置的分類　6

1.4　繼電保護技術的發展　6

本章小結　7

習題　7

第2章　電網的電流保護　8

2.1　單側電源網路相間短路的電流保護　8

2.1.1　繼電保護用繼電器和電力互感器　8

2.1.2　相間短路的電流保護　11

2.2　多側電源網路相間短路的方向性電流保護　23

2.2.1　方向性電流保護的工作原理　25

2.2.2　功率方向繼電器　27

2.2.3　相間短路功率方向繼電器的接線方式　30

2.2.4　非故障相電流的影響及按相啟動接線　32

2.2.5　雙側電源網路中電流保護整定　34

2.3　中性點直接接地電網的接地保護　35

2.3.1　中性點直接接地電網接地短路時零序分量的特點　35

2.3.2　零序分量過濾器　36

2.3.3　三段式零序電流保護　37

2.3.4　方向性零序電流保護　40

2.3.5　對零序電流保護的評價　47

2.4　中性點非直接接地電網的單相接地保護　47

2.4.1　中性點不接地電網單相接地故障的特點和保護方式　48

2.4.2　中性點經消弧線圈接地電網單相接地故障的特點和保護方式　52

本章小結　54

習題　54

第3章　電網的距離保護　56

3.1　距離保護　56

3.1.1　距離保護的基本工作原理　56

3.1.2　距離保護的時限特性　57

3.1.3　距離保護的原理框圖　58

3.2　阻抗繼電器　59

3.2.1　不同特性阻抗繼電器動作特性及動作方程　59

3.2.2　阻抗繼電器的精確工作電流　64

3.2.3　方向性繼電器的死區及消除死區的方法　65

3.3　阻抗繼電器的接線方式　66

3.3.1　接線方式的基本要求　67

3.3.2　相間短路阻抗繼電器的接線方式　67

3.3.3　接地短路時阻抗繼電器的零序電流補償接線方式　71

3.4　距離保護的整定計算　73

3.4.1　距離I段的整定計算　73

3.4.2　距離II段的整定計算　73

3.4.3　距離III段的整定計算　74

3.4.4　距離保護的整定計算舉例　75

3.5　影響距離保護工作的因素　78

3.5.1　短路點過渡電阻對距離保護的影響　78

3.5.2　電力系統振蕩對距離保護的影響　81

本章小結　90

習題　90

第4章　電力系統微機保護　92

4.1　概述　92

4.1.1　電力系統微機保護的應用和發展概況　92

4.1.2　電力系統微機保護裝置的特點　93

4.1.3　電力系統微機保護的基本組成　94

4.2　微機保護的硬體系統　95

4.2.1　比較式數據採集系統　95

4.2.2　壓頻轉換式數據採集系統　105

4.2.3　數據採集系統與微機的介面方式　110

4.2.4　開關量輸入/輸出迴路　115

4.3　數字信號處理基礎　117

4.3.1　數字信號和離散系統的基本概念　117

4.3.2　差分及差分方程　120

4.3.3　數字濾波器的主要性能指標和分類　124

4.3.4　簡單濾波器及級聯濾波器　126

4.3.5　用零、極點配置法設計數字濾波器　133

4.3.6　濾波器運算結構形式的選擇　138

4.4　微機保護的演演算法　139

4.4.1　輸入量為正弦函數的演演算法　139

4.4.2　輸入量為周期函數的演演算法　147

4.4.3　輸入量為隨機函數的演演算法　154

4.4.4　求解阻抗值演演算法　156

4.4.5　保護功能演演算法　161

本章小結　167

習題　168

第5章　自動並列裝置及自動重合閘　170

5.1　並列操作的意義及並列方式　170

5.1.1　並列的意義及並列操作的重要性　170

5.1.2　並列的方式　171

5.2　准同期並列條件的分析　172

5.2.1　准同期並列條件　172

5.2.2　准同期並列條件的分析及整定　173

5.3　自動准同期裝置的基本原理　177

5.3.1　自動准同期裝置的功能　178

5.3.2　自動准同期裝置的構成　178

5.3.3　准同期並列合閘信號　179

5.3.4　恆定越前時間並列裝置的控制邏輯　180

5.4　自同期並列條件的分析　181

5.5　微機型恆定越前時間並列裝置　182

5.5.1　微機並列裝置的硬體結構　183

5.5.2　電壓差控制　184

5.5.3　頻率差控制　185

5.5.4　越前時間檢測　186

5.6　自動重合閘的作用及對其基本要求　189

5.6.1　自動重合閘的概念和作用　189

5.6.2　對自動重合閘的基本要求　190

5.7　三相自動重合閘　191

5.7.1　單側電源線路的三相一次自動重合閘　191

5.7.2　雙側電源線路的三相一次自動重合閘　193

5.7.3　重合閘與繼電保護的配合　196

5.8　單相自動重合閘和綜合重合閘　198

5.8.1　單相自動重合閘　198

5.8.2　綜合重合閘　204

本章小結　205

習題　205

第6章　輸電線路縱聯保護　206

6.1　輸電線路縱聯保護的基本概念　206

6.1.1　輸電線路縱聯保護的類型　206

6.1.2　輸電線路縱聯保護通道的構成原理　206

6.2　高頻保護　210

6.2.1　高頻保護的原理及其分類　210

6.2.2　方向高頻保護　211

6.2.3　相差高頻保護　215

6.2.4　高頻閉鎖距離保護　220

6.3　微波或光纖分相差動縱聯保護　221

6.3.1　分相電流差動縱聯保護　221

6.3.2　分相相位差動縱聯保護　222

本章小結　223

習題　223

第7章　電力變壓器保護　224

7.1　概述　224

7.2　變壓器氣體保護　226

7.2.1　氣體繼電器的結構和工作原理　226

7.2.2　氣體保護原理接線　227

7.2.3　對氣體保護的評價　228

7.3　變壓器縱聯差動保護　228

7.3.1　縱聯差動保護的基本工作原理與接線　228

7.3.2　不平衡電流產生的原因及消除方法　229

7.3.3　變壓器縱聯差動保護的整定計算　232

7.3.4　提高保護靈敏係數的差動繼電器　233

7.4　變壓器相間短路的後備保護及過負荷保護　237

7.4.1　過電流保護　238

7.4.2　低電壓啟動的過電流保護　239

7.4.3　複合電壓啟動的過電流保護　240

7.4.4　負序過電流保護　242

7.4.5　過負荷保護　243

7.5　變壓器接地短路的後備保護　244

7.5.1　中性點直接接地變壓器的零序電流保護　244

7.5.2　中性點可能接地或不接地運行時變壓器的接地保護　245

7.5.3　Y，yn0接線變壓器的單相接地保護　247

7.6　過勵磁保護　249

7.6.1　變壓器過勵磁產生的原因及其危害　249

7.6.2　過勵磁保護的工作原理　249

7.7　三繞組變壓器保護的特點　251

7.7.1　三繞組變壓器縱聯差動保護的特點　251

7.7.2　三繞組相間短路後備保護的特點　252

本章小結　255

習題　256

第8章　同步發電機保護　258

8.1　概述　258

8.1.1　發電機的故障類型　258

8.1.2　發電機的不正常運行狀態　259

8.1.3　發電機繼電保護配置原則　259

8.2　發電機縱聯差動保護　260

8.2.1　發電機縱聯差動保護的工作原理　261

8.2.2　採用BCH-2型差動繼電器構成的發電機縱聯差動保護　262

8.2.3　由比率制動式差動繼電器構成的發電機縱聯差動保護　263

8.3　發電機定子繞組匝間短路保護　264

8.3.1　單繼電器橫聯差動保護　265

8.3.2　定子繞組零序電壓匝間短路保護　266

8.4　發電機定子繞組單相接地保護　268

8.4.1　發電機定子繞組單相接地的特點　268

8.4.2　利用零序電流構成的定子繞組單相接地保護　269

8.4.3　利用零序電壓構成的定子繞組單相接地保護　270

8.4.4　利用3次諧波電壓構成100%定子繞組單相接地保護　271

8.5　發電機的負序過流保護　274

8.5.1　發電機負序過電流的特點　274

8.5.2　反時限負序過電流保護　275

8.6　發電機勵磁迴路的接地保護　276

8.6.1　勵磁迴路一點接地保護　277

8.6.2　勵磁迴路兩點接地保護　278

8.7　發電機的失磁保護　279

8.7.1　發電機失磁產生的影響　279

8.7.2　發電機失磁后機端測量阻抗的特點　280

8.7.3　發電機失磁保護判據　285

8.7.4　發電機失磁保護的構成方式　286

8.8　發電機的其他保護　288

8.8.1　發電機的失步保護　288

8.8.2　發電機的逆功率保護　290

8.8.3　發電機的過電壓保護　291

8.8.4　發電機的頻率保護　292

本章小結　293

習題　294

第9章　母線保護　296

9.1　母線故障及相應保護方式　296

9.2　母線差動保護的基本原理　298

9.2.1　母線完全電流差動保護　299

9.2.2　母線不完全電流差動保護　300

9.3　雙母線同時運行的差動保護　302

9.3.1　元件固定連接的雙母線電流差動保護　302

9.3.2　母聯電流比相式母線差動保護　305

9.4　斷路器失靈保護　307

本章小結　310

習題　311

第10章　自動低頻減載與備用電源自動投入　312

10.1　自動低頻減載　312

10.1.1　頻率變化的動態特性　313

10.1.2　自動低頻減載裝置的工作原理　314

10.1.3　自動低頻減載裝置誤動作的原因及措施　319

10.2　備用電源自動投入　320

10.2.1　概述　320

10.2.2　備用電源自動投入裝置的主要功能　321

10.2.3　對BZT裝置的基本要求　322

10.2.4　典型BZT裝置及參數整定　323

本章小結　325

習題　325

參考文獻　327