电力系统继电保护与自动装置

本书为电力职业院校电气类专业的通用教材，全面介绍了电气安装、电气运行、电气值班、电气检修等岗位应掌握的知识与技能。全书共十三章，主要内容包括：继电保护基础知识、线路相间短路的电流保护、线路的接地保护、距离保护、输电线路的全线速动保护、自动重合闸装置、线路微机保护装置及测试、电力变压器的继电保护、同步发电机的继电保护、发电机─变压器组保护、母线保护、高压电动机保护、电力系统安全自动装置等内容。

赵福纪,临沂电力学校，高讲师，主要从事电力系统及其自动化专业教学，多次被评为校优秀老师、省模范教师光荣称号；学校管理工作，制订本学科本学期教学工作计划；教学目的明确，恰当处理教材的重点和难点，完成预定的教学计划和任务，创建实效课堂。

前言

本书使用符号说明

第1章继电保护基础知识

1.1继电保护的任务及基本要求

1.1.1电力系统的故障

1.1.2电力系统继电保护的任务

1.1.3对继电保护的基本要求

1.2继电保护的基本构成与分类

1.2.1继电保护的基本构成

1.2.2继电保护的分类

1.3继电器

1.3.1继电器的定义与分类

1.3.2电磁型电流继电器

1.3.3电磁型电压继电器

1.3.4电磁型中间继电器

1.3.5电磁型时间继电器

1.3.6电磁型信号继电器

1.4变换器

1.4.1变换器的作用

1.4.2电压变换器(TVM)

1.4.3电流变换器（TAM）

1.4.4电抗变压器(TX)

1.5数字逻辑电路在继电保护中的应用

1.5.1在传统型保护上的应用

1.5.2在微机保护上的应用

1.6微机保护的硬件系统

1.6.1微机保护的特点

1.6.2微机保护的硬件构成

1.6.3微机保护装置面板布置

1.7微机保护的软件系统

1.7.1微机保护的逻辑程序

1.7.2微机保护各逻辑程序之间的关系

本章小结

思考与实践

第2章线路相间短路的电流保护

2.1电流保护概述

2.1.1保护装置的启动电流

2.1.2电力系统的运行方式

2.1.3电流保护的二次值

2.2无时限电流速断保护

2.2.1无时限电流速断保护的定义及构成

2.2.2无时限电流速断保护的整定

2.2.3保护范围、灵敏度的校验

2.2.4评价

2.3限时电流速断保护

2.3.1限时电流速断保护的作用

2.3.2动作时限的整定

2.3.3动作电流的整定

2.3.4灵敏度校验

2.3.5限时电流速断保护的特点

2.4定时限过电流保护

2.4.1定时限过电流保护作用

2.4.2动作电流的整定

2.4.3动作时限的确定

2.4.4灵敏度校验

2.4.5定时限过电流的特点

2.5阶段式电流保护

2.5.1阶段式电流保护的构成

2.5.2三段式电流保护原理与展开图

2.5.3阶段式电流保护的时限特性

2.5.4主保护与后备保护

2.6电流、电压联锁速断保护

2.6.1电压保护的特点

2.6.2电压闭锁电流速断保护

*2.7方向电流保护

2.7.1电流保护方向性问题的提出

2.7.2解决问题的措施

2.7.3方向电流保护单相原理接线图

2.7.4加装功率方向继电器的原则

2.7.5功率方向继电器

2.7.6功率方向继电器的接线方式

2.7.7方向过电流保护的原理接线

2.7.8非故障相电流的影响和按相启动接线

本章小结

思考与实践

第3章线路的接地保护

3.1中性点直接接地系统接地故障分析

3.1.1中性点直接接地系统接地短路故障特征

3.1.2中性点直接接地电网接地短路时零序分量的特点

3.2中性点直接接地系统的零序保护

3.2.1零序电流的获取

3.2.2零序电压的获取

3.2.3三段式零序电流保护

3.2.4零序电流方向保护

3.2.5对大接地电流系统零序保护的评价

3.3中性点非直接接地系统的零序保护

3.3.1中性点非直接接地系统单相接地故障的特点

3.3.2中性点非直接接地系统的接地保护

*3.4微机保护装置零序保护框图简介

3.4.1RCS-902A型微机保护装置的零序保护框图

3.4.2RCS-902B型微机保护装置零序保护框图

本章小结

思考与实践

第4章距离保护

4.1距离保护概述

4.1.1距离保护的原理

4.1.2距离保护的时限特性

4.1.3距离保护主要组成

4.2阻抗继电器的构成原理及应用

4.2.1阻抗继电器及其动作特性

4.2.2圆特性阻抗继电器

4.2.3多边形阻抗元件动作特性

4.2.4理想的阻抗元件动作特性

4.2.5实际应用的阻抗元件动作特性

4.2.6阻抗继电器接线方式

4.3影响距离保护正确动作的因素及消除方法

4.3.1过渡电阻的影响

4.3.2分支电流的影响

4.3.3二次回路断线的影响

4.3.4系统振荡的影响

4.4微机距离保护

4.4.1距离继电器

4.4.2低压距离继电器

4.4.3接地距离继电器

4.4.4相间距离继电器

4.4.5振荡闭锁

4.4.6距离保护逻辑

4.5距离保护的整定计算

4.5.1距离保护Ⅰ段的整定

4.5.2距离保护Ⅱ段的整定

4.5.3距离保护Ⅲ段的整定

本章小结

思考与实践

第5章输电线路的全线速动保护

5.1线路纵联保护概述

5.1.1基本概念

5.1.2输电线路纵联保护的类型

5.2导引线纵联电流差动保护

5.2.1导引线纵联电流差动保护基本工作原理

5.2.2纵联差动保护的不平衡电流

5.2.3纵联保护差动继电器动作特性

5.2.4比率制动式电流差动保护

5.2.5纵联差动保护的特点

5.3输电线路高频保护

5.3.1高频保护概述

5.3.2相-地制高频通道

5.3.3高频闭锁方向保护

5.3.4高频闭锁距离保护

5.3.5相差高频保护

*5.4输电线路的光纤保护

5.4.1光纤通道

5.4.2光纤纵联差动保护

本章小结

思考与实践

第6章自动重合闸装置

6.1自动重合闸装置概述

6.1.1自动重合闸的作用

6.1.2装设自动重合闸的规定

6.1.3对自动重合闸装置的基本要求

6.1.4自动重合闸装置的分类

6.2单电源线路的自动重合闸

6.2.1常规式三相一次自动重合闸装置的构成及工作原理

6.2.2用软件实现的三相一次自动重合闸

6.2.3软件实现的三相一次自动重合闸工作原理

6.2.4单侧电源线路三相自动重合闸的整定

*6.3双电源线路的自动重合闸

6.3.1双侧电源线路三相一次自动重合闸特点

6.3.2双侧电源线路重合闸的方式

6.3.3双电源线路上重合闸的选择方式

6.4重合闸与继电保护的配合

6.4.1自动重合闸前加速保护

6.4.2自动重合闸后加速保护

6.5微机型自动重合闸

6.5.1保护测控装置的基本配置及规格

6.5.2RCS-943重合闸部分的工作原理

本章小结

思考与实践

第7章线路微机保护装置及测试

7.1线路保护的配置

7.1.135kV(10kV)线路保护配置

7.1.2110kV线路保护配置

7.1.3220kV线路保护配置

7.2微机继电保护测试仪

7.2.1微机继电保护简单介绍

7.2.2测试流程步骤

7.2.3测试仪实际测试步骤

7.3RCS-9611C型线路微机保护装置

7.3.1保护基本配置

7.3.2保护原理简介

7.3.3RCS-9611C型逻辑框图

*7.4RCS-943型线路保护装置

7.4.1RCS-943型线路保护测控装置硬件

7.4.2保护原理简介

7.4.3保护使用说明

7.5微机保护装置通用调试检验

7.5.1安全技术措施

7.5.2装置通电检查

7.5.3装置交流采样检查

7.5.4开关量输入、输出回路

7.5.5定值的整定与打印

7.6过电流保护检验

7.6.1过电流保护的检验流程

7.6.2现场过电流保护检验方法

*7.7RCS-943型线路微机保护主要功能调试

7.7.1主保护调试

7.7.2距离保护调试

7.7.3零序保护试验

7.7.4重合闸及后加速试验

本章小结

思考与实践

第8章电力变压器的继电保护

8.1变压器的故障、不正常状态及保护配置

8.1.1变压器的故障

8.1.2变压器不正常运行状态

8.1.3变压器保护类型

8.2变压器非电量保护

8.2.1瓦斯保护

8.2.2对气体保护的评价

8.2.3变压器的温度保护

8.2.4变压器压力释放阀保护

8.2.5冷却器故障保护

8.3电力变压器的电流速断保护

8.3.1原理接线

8.3.2保护的动作电流整定

8.4变压器纵联差动保护基本原理及不平衡电流

8.4.1变压器差动保护的基本原理

8.4.2变压器差动保护的特点

8.4.3不平衡电流产生的原因及消除方法

8.5变压器比率制动式差动保护

8.5.1比率制动原理

8.5.2两折线式差动元件

8.5.3三折线式差动元件

8.5.4差动速断保护

8.5.5励磁涌流鉴别原理

8.5.6保护定值整定

8.6变压器相间短路的后备保护及过电流保护

8.6.1过电流保护

8.6.2低电压启动的过电流保护

8.6.3复合电压启动的过电流保护

8.6.4负序过电流保护

8.6.5三绕组变压器后备保护的配置原则

*8.7变压器零序保护

8.7.1中性点直接接地运行变压器的零序保护

8.7.2并列运行变压器的接地保护

8.8变压器过负荷保护

8.8.1保护原理

8.8.2保护整定

8.9RCS-9671C型变压器保护装置

8.9.1保护配置和功能

8.9.2装置工作原理

8.9.3装置使用说明

本章小结

思考与实践

第9章同步发电机的继电保护

9.1发电机故障和不正常工作状态及其保护

9.1.1发电机的故障类型

9.1.2发电机的不正常运行状态

9.1.3发电机继电保护配置原则

9.2发电机定子绕组相间短路故障的保护

9.2.1发电机定子绕组短路故障的特点

9.2.2比率制动式纵差动保护

9.2.3比率制动式纵差保护定值整定

9.3定子绕组匝间短路保护

9.3.1发电机定子绕组匝间短路特点

9.3.2发电机横差保护

9.3.3纵向零序电压匝间短路保护

9.4发电机定子单相接地保护

9.4.1发电机定子绕组单相接地的特点

9.4.2零序电压定子绕组接地保护

9.4.3三次谐波式定子接地保护

9.4.4由基波零序电压和三次谐波电压构成的发电机定子100%接地保护

9.5发电机励磁回路接地保护

9.5.1励磁回路一点接地保护

9.5.2励磁回路两点接地保护

9.6发电机失磁保护

9.6.1发电机失磁原因及危害

9.6.2发电机失磁后机端测量阻抗的变化规律

9.6.3失磁保护出口逻辑

*9.7发电机负序电流保护

9.7.1发电机负序电流的形成、特征及危害

9.7.2发电机承受负序电流的能力

9.7.3发电机负序电流保护的原理

*9.8逆功率保护

9.8.1逆功率保护原理

9.8.2保护逻辑框图

本章小结

思考与实践

第10章发电机-变压器组保护

10.1发电机-变压器组保护典型配置

10.1.1概述

10.1.2保护功能配置及典型配屏方案

10.1.3RCS-985A型保护功能配置

10.2装置性能特征

10.2.1高性能硬件

10.2.2保护新原理

10.3装置整体说明

10.3.1硬件配置

10.3.2通道配置

10.3.3装置启动元件

10.3.4保护录波功能和事件报文

*10.4发电机-变压器组保护原理

10.4.1发电机-变压器组差动保护

10.4.2工频变化量比率差动保护

10.4.3主变压器后备保护

10.5发电机-变压器组装置使用说明

10.5.1装置液晶显示说明

10.5.2命令菜单使用说明

本章小结

思考与实践

第11章母线保护

11.1母线故障和装设母线保护的基本原则

11.1.1母线的短路故障

11.1.2母线故障的保护方式

11.2母线完全电流差动保护

11.2.1母线完全电流差动保护的工作原理

11.2.2母线完全电流差动保护整定原则

11.3双母线电流差动保护

11.3.1双母线固定连接方式的完全电流差动保护

11.3.2母联电流相位比较式差动保护

11.4微机母线差动保护

11.4.1启动元件

11.4.2比率差动元件

11.4.3故障母线选择元件

11.4.4母线保护的特殊问题及其解决措施

11.4.5微机母线差动保护的逻辑框图

*11.5RCS-915AB型微机母线保护

11.5.1保护配置

11.5.2性能特征

11.5.3装置硬件配置

11.5.4母线微机保护装置的工作原理

11.5.5软件说明

11.5.6保护定值

11.5.7装置使用说明

11.5.8命令菜单使用说明

本章小结

思考与实践

第12章高压电动机保护

12.1高压电动机故障和异常运行状态及其保护方式

12.1.1高压电动机的故障和异常运行状态

12.1.2高压电动机保护配置

12.2电动机的相间短路保护

12.2.1电流速断保护

12.2.2纵差动保护

12.2.3磁平衡式差动保护

12.3电动机的其他电流保护

12.3.1负序电流保护（不平衡保护）

12.3.2过热保护

12.3.3堵转保护（正序过电流保护）

12.3.4电动机的单相接地保护

12.4电动机的电压保护

12.4.1电动机低电压保护装设的主要原则

12.4.2对高压电动机低电压保护接线的基本要求及其原理接线

12.5PCS-9627D型电动机保护测控装置

12.5.1应用范围

12.5.2功能配置

12.5.3工作原理

12.5.4硬件描述

12.5.5保护装置操作使用

本章小结

思考与实践

第13章电力系统安全自动装置

13.1备用电源自动投入装置

13.1.1备用电源自动投入装置的作用

13.1.2备用电源自动投入装置分类

13.1.3备用电源自动投入装置的基本要求

13.1.4备用电源自动投入装置的一次接线方案

13.2微机型备用电源自动投入装置

13.2.1微机型备用电源自动投入装置的特点

13.2.2微机型AAT装置的硬件结构

13.2.3微机型AAT装置的投入方式

13.2.4微机型AAT装置的软件原理

13.2.5备用电源自动投入装置的参数整定

*13.3自动按频率减负荷装置基本知识

13.3.1自动按频率减负荷装置概述

13.3.2对按频率自动减负荷装置的基本要求

13.3.3自动低频减载装置的工作原理

13.3.4自动低频减载装置动作顺序

*13.4微机型频率、电压控制装置

13.4.1微机型频率电压紧急控制装置的硬件

13.4.2微机型频率电压紧急控制装置的软件

13.4.3微机型频率电压紧急控制装置动作原理

13.4.4装置异常闭锁措施

13.5发电机自动调节励磁装置

13.5.1同步发电机励磁控制系统概述

13.5.2同步发电机的励磁方式

13.5.3励磁调节器的基本组成及工作原理

13.6微机型励磁调节装置

13.6.1微机型励磁调节装置的主要性能特点

13.6.2自动励磁调节装置构成环节

13.6.3微机型励磁调节装置的硬件

13.6.4微机型励磁调节装置软件框图

13.7NES6100型微机励磁调节器

13.7.1硬件配置

13.7.2工作原理概述

13.7.3人机接口

13.7.4菜单结构

13.8同步发电机的自动并列

13.8.1同步发电机并列操作的方法

13.8.2准同期并列条件

13.8.3自动准同期并列装置的功能

13.8.4自动准同期装置的组成

13.9微机型自动准同期装置

13.9.1微机型自动准同期装置的主要特点及要求

13.9.2微机型自动准同期装置的结构及工作原理

13.9.3CSC-825A型自动准同期装置的主要功能及特点

13.9.4CSC-825A型外形结构与工作原理

13.9.5CSC-825A型人机接口及操作

13.9.6菜单功能说明

本章小结

思考与实践

附录1常用一次设备的图形及文字符号

附录2二次电路图常用的图形符号

附录3二次电路图常用的文字符号

参考文献