(c)所示，由于两侧电源均分别向短路点d 供给短路电流2和2，因此、在线路AB两 ⊙4@ 侧的电流都是由母线流向线路，此时两个电流 的大小一般都不相等，在理想情况下（两侧电 势同相位且全系统的阻抗角相等)，两个电流 (A) 同相位， 利用每个电气元件在内部故障与外部故障 (包括正常运行情况)时，两侧电流相位或功 (e) 率方向的差别、就可以构成各种差动原理的保 护，如纵联差动保护、相差高频保护，方向高 (a 图12双侧地源网络接线 频保护等。差动原理的保护只能在被保护元件 分，点超路好的名秀的电 的内部故障时动作、而不反应外部故障。因而筱认为具有绝对的选择性。 在按照上述原理构成各种继电保护装置时，可以使它们的参数反应干每相中的电流和 电压（如相电流、相或线电：），也 效粉一一重部分一卫共原分一热行部牙一制 可以使之仅反应于其中的某·个对称 整定值 分量（如负序、零序或正序）的电流 和电压。由于在正常运行情况下、负 图1-3倦电保护装置的原理结构图 序和零序分量不会出现，而在发生不 对称接地短路时，它们都具有较大的数值，在发生不接地的不对称短路时，虽然没有零序 分量，但负序分量却很大，因此，利用这些分量构成的保护装置。一般都几有良好的选择 性和灵敏性，这正是这种保护装置获得广泛应用的原因。 除上述反应于各种电气量的保护以外，还有根据电气设备的特点实现反应非电量的保 护。例如，当变压器油箱内部的绕组短路时，反应于油被分解所产生的气体而构成的瓦斯 民护：反应于电动机绕组的温度升高而构成的过负荷或过热保护等。 以上各种原理的保护，可以由一个或若干个继电器连接在一起组成保护装置来实现（关 于维电器的分类、型号和表示方法参见附录一)。 就一般情况而言，整套继电保护装置是由测量部分、逻辑部分和执行部分组成的，其 原理结构如图1-3所示，现分述如下。 1.测量部分 测量部分是测量从被保护对象输入的有关电气量，并与已给定的整定值进行比较，根 据比较的结果，给出“是”、“非”：“大于”、“不大于”等于“0”或“】”性质的一组逻 辑信号、从而判断保护是否应该起动。 2.逻辑部分 逻辑部分是根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它 们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信 号、并将有关命令传给执行部分。继电保护中常用的逻辑回路有“或”、“与”、“否”、“延 时起动”、“延时返回”以及“记忆”等回路。 3
3.执行部分 执行部分是根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如故障时， 动作于跳闸：不正常运行时，发出信号：正常运行时，不动作等。 三、对电力系统继电保护的基本要求 动作于先闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵 敏性和可靠件，现分别讨论如下。 1.选择性 继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停 电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。 在图1-4所示的网络接线中，当d1点短路时，应由距短路点最近的保护1和2动 车左 da 作跳闸，将故障线路切除，变电所B则仍 可由另一条无故的线路继续供电。而当 d山点短路时，保护6动作跳闸，切除线路 C-D,此时只有变电所D停电。由此可 见，继电保护有选择性的动作可将停电范 图14单侧电源网络中，有 困限制到最小，甚至可以作到不中断向用 选择性动作的说明 户供申。 在要求继电保护动作有选择性的同时，还必须考虑继电保护或断路器有拒绝动作的可 能性，因而就需要考虑后备保护的问题。如图14所示，当山点短路时，距短路点最近的 保护6本应动作切除故障，但由于某种原因，该处的继电保护或断路器拒绝动作，故障便 不能消除，此时如其前面一条线路（靠近电源侧）的保护5能动作，故漳也可消除。能起 保护5这种作用的保护称为相邻元件的后备保护。同理，保护1和3又应该作为保护5和 7的后备保护。按以上方式构成的后备保护是在远处实现的，因此又称为远后备保护 在复杂的高压电网中，当实现远后备保护在技术上有困难时，也可以采用近后备保护 的方式。即当本元件的主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护作为后备保护：当断路 器拒绝动作时，由同一发电厂或变电所内的有关断路器动作，实现后备。为此，在每一元 件上应装设单独的主保护和后备保护，并装设必要的断路器失灵保护。由于这种后备作用 是在主保护安装处实现、因此，称它为近后备保护。 应当指出。远后备的性能是比较完善的，它对相邻元件的保护装置、断路器、二次回 路和直流电源所引起的拒绝动作，均能起到后备作用，同时它的实现简单、经济，因此， 应优先采用，只当远后备不能满足要求时，才考虑采用近后备的方式。 2,速动性 快速地切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下 工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在发牛故障时，应力求保护装置能迅 速动作切除故障。 动作迅速而间时又能满足选择性要求的保护装置，一般都结构比较复杂，价格比较昂 贵。电力系统在一些情况下，允许保护装置带有一定的延时切除故障。因此，对继电保扩 d
速动性的具体要求，应根据电力系统的接线以及被保护元件的县体情况来确定。下面列举 一些必须快速切除的故障： 《1)根据维持系统稳定的要求，必须快速切除的高压输电线路上发生的故障 (2)使发电厂或重要用户的母线电压低于允许值（一般为0.7倍额定电压）的故障： 《3）大容时的发电机、变长器以及电动机内部发生的故障： （!)】~10kV线路导线战面过小，为避免过热不允许延时切除的故障等： （5）可能危及人身安全、对通试系统或铁道号志系统有强烈干扰的故障等 故障切除的总时间等于保护装置和断路器动作时间之和。一般的快速保护的动作时间 为0.06~0.125，最快的可达0.01~0.045，一般的断路器的动作时间为0.06~山.15s, 最快的可达0.02~0.06s。 3.灵敏性 继电保护的灵敏性，是指对于其保护范内发生放障或不正常运行状态的反应能力 满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的保护范围内部故障时。不论短路点的位 置、短路的类型如何，以及短路点是否有过簧电阻。都能敏锐惑觉，正确反应。保护传 的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，它主要决定于被保护元件和电力系统的参数和运行方 式，在原水利电力部颂发的《继电保护和安全自动装置技术规程》SDJ63中，对各类保扩 灵敏系数的要求都作了具体规定（参见附录二）。关干这个问题在以后各章中还将分别予 以讨论 4.可靠性 保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时. 它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作 可靠性主要指保护装置本身的质量和运行维护水平而言。一般说来，保护装置的组成 元件的质量越高、接线越简单、回路中继电器的触点数量越少，保护装置的工作就越可靠。 同时，精细的制造工艺、正确地调整试验、良好的运行维护以及丰高的运行经验，对于提 高保护的可靠性也具有重要的作用。 继电保护装置的误动作和拒绝动作都会给电力系统造成严重的危害。但提高其不误动 的可靠性和不拒动的可靠性的措施常常是互相矛盾的。由于电力系统的结构和负荷性质的 不同，误动和拒动的危害程度有所不同，因而提高保护装置可靠性的著重点在各种具体情况 下也应有所不同。例如当系统中有充足的旋转备用容量、输电线路很多、各系统之间和电 源与负荷之间联系很紧密时，由于继电保护装置的误动作，使发电机变压器或输电线切除 而给电力系统造成的影响可能很小。但如果发电机变压器或输电线故障时继电保护装置拒 绝动作，将会造成设备的损坏或系统稳定的破坏，损失是巨大的。在此情况下，提高继电 保护不拒动的可靠性比提高不误动的可靠性更为重要。但在系统中旋转备用容靖很少及各 系统之间和电源与负荷之间的联系比较薄弱的情况下，由于继电保护装置的误动作使发电 机、变压器或输电线切除时，将会引起对负荷供电的中断、甚至造成系统稳定的破坏，损 失是巨大的。而当某一保护装置拒动时，其后备保护仍可以动作而切除故障。因此，在这 种情况下，提高保护装置不误动的可靠性比提高其不拒动的可靠性更为重要。由此可见， 5
提高保护装骨的可靠性应根据电力系统和负荷的其体情况采取适当的措施 为了便于分析继电保护装胃的可靠性。在有些文献中将继电保护不误动的可靠性称为 “安全性”、而将其不拒动和不会非选择性动作的可靠性称为“可信赖性”，意指保护装置 的动作行为完余依附于电力系统的故障情况。安全性和可信赖性基本上都属下可靠性的花 击，因吐本书仍沿用我司传统的四个基本要求（或称“列性”）的提法。 以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础，也是贯穿仝课程的·个基本线 索。在它1之间，既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。继电保护的科学研 究、设计、制造和运行的绝大部分」.作也是围绕着如何处理好这四个基本要求之间的辨证 统一关系而进行的，在学习这门课程时应注意学习和运用这样的思考和分析方法 选择嫌电保护方式除应满足上述的基本要求外，还应该考虑经济条件。首先应从闲民 经济的整体利旋出发，按被保护元件在电力系统中的作用和地位来确定保护方式。而不能 只从保护装置本身的投资来考虑，这是因为保护不完或不可靠而给国民经济造成的桐 失 一般都远远超过即使是最复杂的保护裴肾的授资。但要注意对较为次要的数量很多的 电气元件（如小容量电动机等}，也不应该装设过于复杂和昂贵的保护装置 四、电力系统继电保护工作的特点 继电保护在电力系统中的作用及其对电力系统安全连续供电的重要性，要求继电保护 必须县有一定的性能、特点。因而对继电保护工作者也应提出相应的要求。继电保护的主 要的特点及对保的工作老的要求如下 〔1)电力系统是由很多复杂的·次主设备和一二次保护、控制、调节、讯号等辅助设 备组成的个有机的整体。每个设备都有其特有的运行特性和故障时的工作行为。任-一设 备的故障都将立即引起系统正常运行状态的改变或破坏，给其他设备以及整个系统造成不 同程度的影响因此，继电保护的上作牵涉到每个电气主设备和二次辅助设备。这就要求继 电保护工作者对所有这些设备的工作原理、性能、参数上算和故障状态的分析等有深刻地 理解，还要有广泛的生产运行知识。此外对于整个电力系统的规划设计原测、运行方式制 订的依据、电E及频率调节的理论、潮流及稳定计算的方法以及经济调度、安全控制原理 和方法等都要有清楚的概念。对于初学这门课程的学生，要求首先熟悉掌握电工原理、电 机学及先行的各专业课程中讲授的主要内容。 〔2)电力系统维电保护是一门综合性的科学，它奠基于理论电工，电机学和电力系 统等基础理论，还与电了技术、通讯技术、计算机技术和信息科学等新理论新技术有若密 切的关系。纵缆继电保护技术的发展史，可以看到电力系统通讯技术上的每一个重大进展 都导致了一种新保护原理的出现，例如高频保护和微波保护等：每一种新电千元件的出现 也都引起了继电保护装置的革命。由机电式继电器发展到品体管保护装置、集成电路式保 护装置并向计算机保护的方向过渡，就充分说明了这个问题。可以预见，微处理机的迅速 发展和实用化与计算机在电力系统调度控制自动化方而的应用，以及光导纤维雨讯和信息 网络的实现都将使继电保护技术的面貌发生根本的变化。在继电保护的设计、制造和运行 方面都将出现一此新的理论、新的搿念和新的方法。由此可风，珠申保护1工亡作者应来密切计 意相邻学科中新理论、新技术、新材料的发艘情况、积极而慎重地运用各种新技术成果
不断发展继电保护的理论、提高其技术水平和可靠性指标，改善保护装置的性能，以保证 电力系统的安全运行。 {3)继电保护是一门理论和实践并重的学科。为掌握继电保护装置的性能及其在电 力系统故障时的动作行为，既需运用所学课程的理论知识对系统故障情况和保护装置动作 行为进行分析，还需对继电保护装置进行实验室试验、在电力系统动态模型上试验、现场 人工故障试验以及在现场条件下的试运行：仅有理论分析不能认为对保护性能的了解是充 分的。只有经过各种严格的试验，试验结果和理论分析基本一致、并满足预定的要求，才 能在实践中采用。因此，要搞好继电保护工作不仅要普于对复杂的系统运行和保护性能问 题进行理论分析，还必须掌握科学的实验技术，尤其是在现场条件下进行调试和实验的技 (!)继电保护的工作稍有差错，就可能对电力系统的运行造成严重的影响、给国民 经济和人民生活带来不可估量的损失。国内、外几次电力系统瓦解，进而导致厂大地区 农业牛产瘫痪和社会秩序混乱的严重事故，常常是一个继电保护装置不正确动作小起的。 因此继电保护工作者对电力系统的安全运行肩负着重大的责任。这就要求继电保护工作者 具有高度的责任感，严谨细致的[作作风，在工作中树立可靠性第一的思想。此外，还要 求他们有合作精神，主动配介各规划、设计和运行部门分析研究电力系统发展和运行情况、 了解对继电保护的要求，以便及时采取应有的措施，确保继电保护满足电力系统安全运行 的要求 五、继电保护的发展简史 继电保护技术是随着电力系统的发展而发展起来的。电力系统中的短路是不可避免的。 短路必然伴随着电流的增大，因而为了保护发电机免受短路电流的破坏，首先出现了反应 电流超过一预定值的过电流保护。熔断器就是最早的、最简单的过电流保护。这种保护方 式时至今日仍广泛应用于低：线路和用电设备。熔断器的特点是融保护装置与切断电流的 装置于一体、因雨最为简单。由于电力系统的发展，用电设备的功率、发电机的容量不断 增大，发电厂、变电站和供电网的结线不断复杂化，电力系统中正常工作电流和短路电流 都不断增大，焙断器已不能满足选择和快速性的要求，于是出现了作用于专门的断流装 置（断路器）的过电流继电器。上个世纪90年代出现了装于断路器上并直接作用于断路器 的一次式（直接反应于一次短路电流）的电磁型过电流继电器。本世纪初随着电力系统的 发展、继电器才开始广泛应用于电力系统的保护。这个时期可认为是继电保护技术发展的 开瑞 1901年出现了感应型过电流继电器。198年提出了比较被保护元件两端电流的电流差 动保护原理。190年方向性电流保护开始得到应用，在此时期也出现了将电流与电压相比 较的保护原理，并导致了本世纪20年代初距离保护装置的出现。随着电力系统载波通讯 的发展、在927年前后，出现了利用高压输电线.上高频载波电流传送和比较输电线两端功 率方向或电流相位的高频保护装骨，在0年代，微波中继通讯开始应用于电力系统，从而 出观了利用微波传送和此较输电线两端放障电气量的微波保护。早在0年代就出现了利用 故障点产生的行被实现快速继电保护的设想，经过0余年的研究，终于诞生了行波保护装 7