继电保护的基本原理及保护装置的组成

电力系统运行要求安全可*。但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异．运行情况复杂．覆盖的地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响(如雷击、倒塔、内部过电压或运行人员误操作等)，电力系统会发生各种故障和不正常运行状态。最常见、危害最大的故障是各种形式的短路。

①故障造成的很大的短路电流产生的电弧使设备损坏。

②从电源到短路点间流过的短路电流引起的发热和电动力将造成在该路径铀F故障元件 的损坏。

③靠近故障点的部分地区电压大幅度下降，使用户的正常工作道到破坏或影响产品质量。

④破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使该系统瓦解和崩溃。

所谓不正常运行状态是指系统的正常工作受到干扰，使运行参数偏离正常值，如一些设备过负荷、系统频率或某些地区电压异常、系统振荡等。 故障和不正常运行情况常常是难以避免的，但事故却可以防止。电力系统继电保护装置就是装设在每一个电气设备亡，用来反映它们发生的故障和不正常运行情况，从而动作于断路器跳闸或发出信号的一种有效的反事故的自动装置。它的基本任务是：

自动、有选择性、快速地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件损坏程度尽可能降低，并保证该系统相F故障部分迅速恢复正常运行。 反映电气元件的／1；正常运行状态，并依据运行维护的具体条件和设

备的承受能力，发出信号、减负荷或延时跳闸c

应该指出，要确保电力系统的安全运行．除了继电保护装置外，还应该设置电力系统安全自动装置。后者是着眼于事故后和系统不正常运行情况的紧急处理，以防止电力系统大面积停电和保证对重要负荷连续供电及恢复电力系统的正常运行c例如自动重合闸、备用电源自动投入、自动切负荷、快关汽门、电气制动、远方切机、在技选定的开关上实现系统解列、过负荷 控制等。

为实现其目标，作用于跳闸的继电保护装置在技术性能上必须满足以下4个要求： （1）选择性

选择性的基本含义是保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量减小，以保证系统中非故障部分继续安全运行。

[2)速动性

速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度断开故障元件。这样就能降低故障设备的损坏程度，减少用户在低电压情况下工作的时间，提高电力系统运行的稳定性。

(3)灵敏性

保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反映能力称为灵敏性(灵敏度)。灵敏性常用灵敏系数来衡量。它是在保护装置的测旦元件确定了动作值后，按最不利的运行方式、故障类型、保护范围内的指

定点校验，并满足有关规定的标准。

[4)可靠性

可靠性是指在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反应的故障时，保护装置应可靠地动作(即不拒动)。而在不属于该保护动作的其他任何情况下．则不应该动作(即不误动)。

对继电保护装置的4项基本要求是分析研究继电保护的基础，必须反复地深刻领会。要注意的是这4项基本要求之间往往有矛盾的一面，例如，既有选择性面又速动的保护，其装置结构都比较复杂，可*性就比较低；提高保护的灵敏性，却增加了误动的可能性，降低了可*性。因此，必缅从被保护对象的实际情况出发，明确矛盾的主次，采取必要的 措施，通过实践是可以逐步掌握的。

继电保护装置要起到反事故的自动装置的作用，必须正确地区分“正常”与

“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障”，以实现继电

保护的功能。因此，通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理

量的变化并予以鉴别。依据反映的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护： t1)反映电气量的保护

电力系统发生故障时，通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。因此，在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数

与正常运行时的差别．就可以构成各种不同原理的继电保护装置。例如，反映电流增大构成过电流保护；反映电压降低(或升高)构成低电压(或过电压)保护；反映电流与电压间的相位角变化构成方向保护；反映电压与电流的比值的变化构成距离保护。除此以外．还可根据在被保护元件内部和外部短路时，被保护元件两端电流相位或功率方向的差别，分别构成差动保护、高频保护等。

同理，由于序分量保护灵敏度高，也得到广泛应用。

新出现的反映故障分量、突变量以及自适应原理的保护也在应用中。 [2]反映非电气量的保护

如反应温度、压力、流量等非电气量变化的可以构成电力变压器的瓦斯保护、温度保护等。

继电保护相当于一种在线的开环的自动控制装置，根据控制过程信号性质

的不同，可以分模拟型(它又分为机电型和静态型)和数字型两大类。对于常规的模拟继电保护装置，一般包括测量部分、逻辑部分和执行部分。测量部分从被保护对象输入有关信号，再与给定的整定值比较，以判断是否发生故障或不正常运行状态；逻辑部分依据测量部分输出量的性质、出现的顺序或其组合，进行逻辑判断，以确定保护是否应该动作；执行部分依据前面环节判断得出的结果子以执行：跳闸或发信号。