第一章、绪论

不正常运行状态：

1、负荷潮流超过额定上限造成电流升高（过负荷）

2、系统出现功率缺额导致频率降低

3、发电机甩负荷引起发电机频率升高

4、中性点不接地或者非有效接地系统中单相接地引起非接地相对地电压升高

5、电力系统振荡

短路的危害：

1、短路电流及燃起的电弧，使故障元件损坏

2、短路电流流经非故障元件，由于发热和电动力，导致非故障元件损坏

3、导致部分地区电压水平降低，使电力用户正常工作遭到破坏或者产生废品

4、破坏发电厂之间并列运行稳定性，引起系统振荡甚至瓦解

电力系统继电保护泛指：继电保护技术和由各种继电保护装置组成的继电保护系统。 包括继电保护的原理设计、配置、整定、调试等技术

也包括电压、电流互感器二次回路，经过继电保护装置到断路器跳闸线圈的一整套具体设备，通信设备

第二章、电流保护

整定电流的意义是：当被保护线路的一次侧电流达到这个数值时，安装在该处的这套保护装置能够动作。

电流速断保护的优点：简单可靠、动作迅速，

缺点：不能保护线路全长，保护范围受运行方式影响

电流保护的接线方式指电流继电器与电流互感器之间的接线方式，目前广泛使用三相星形、两项星形接线。

功率方向元件的基本要求：

1、明确的方向性，正方向故障可靠动作，反方向故障不动作

2、足够的灵敏度

功率方向元件接线方式要求：

1、正方向任何短路都能动作，反方向不动作

2、Ir、Ur尽可能大一些，ψk接近最大灵敏度角ψsen，减小消除动作死区 中性点直接接地系统：

零序电流的分布：主要取决于输电线路零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，与电源数目和位置无关

零序功率方向：与正序功率方向相反，由线路流向母线

中性点非直接接地系统零序分量分布特点：

1、对地电容构成通路，零序阻抗很大

2、单相接地时，相当于故障点产生与故障前相电压等大反向的零序电压，全系统出现零序电压

3、非故障线路零序电流为线路本身的电容电流，容性无功由母线流向线路

4、故障线路零序电流等于全系统非故障元件对地电容电流之和，容性无功由线路流向母线

第三章、距离保护

距离保护的构成：启动部分、测量部分、振荡闭锁部分、电压回路断线部分、配合逻辑部分、出口部分（P-68）

距离保护优点：同时利用电压电流特征，保护区稳定，灵敏度高，受运行方式影响小，在复杂网络中使用，可作为变压器发电机后备保护。

缺点：只利用一侧短路电压电流特征，保护I段整定范围80%-85%，在双侧电源中有30%-40%范围故障时，只一侧无延时动作，另一侧延时跳闸；220KV及以上线路，无法满足快速切除故障要求，还应配备全线快速切除的纵联保护；构成接线算法复杂，可靠性差。 电力系统振荡与短路时电气量差异（P-101）

距离保护振荡闭锁措施：

1、全相非全相振荡时，不应误动作

2、全相非全相振荡时，发生不对称故障，应选择性跳闸

3、全相振荡，再发生三相故障，应可靠动作跳闸，允许短延时

克服过渡电阻影响措施（P-108）

减小串补电容影响措施（P-109）

衰减直流分量对距离保护影响及克服措施（P-110）

谐波及高频分量对距离保护影响及克服措施（P-111）

工频分量距离保护特点及应用

1、距离继电器以故障分量电压电流为测量信号，不反应故障前负荷量和系统振荡，不受非故障状态影响，无需振荡闭锁

2、。。。。。。。。。仅反应故障中工频量，不反应高频谐波分量，动作性能稳定

3、。。。。。。。。。动作判据简单方便，速度快

4、。。。。。。。。。明确的方向性，既可作为方向元件，又可作为距离元件

5、。。。。。。。。。有很好选相能力

第四章、纵联保护

纵联保护可以分为两类：方向比较式纵联保护、纵联电流差动保护（P-119详细） 导引线、电力载波、微波、光纤通信优点、缺点（P-123、125、127、129）

方向比较式纵联保护反应工频故障分量方向元件特点（P-130）

闭锁式方向纵联保护跳闸优点：利用非故障线路一端闭锁信号，闭锁非故障线路不跳闸，对于故障线路跳闸，不需闭锁信号，这样区内故障即便通道破坏，仍可跳闸

闭锁式距离纵联保护优点：区内故障瞬时切除，区外有距离保护阶段性特性作后备保护 缺点：后备保护检修时，主保护被迫停运，运行检修灵活性不够 方向比较式纵联保护影响因素及应对措施：（P-133-136)

纵联电流差动保护影响因素：P-145

第五章、自动重合闸

自动重合闸有利及不利效果（P-149）

自动重合闸基本要求P-150

自动重合闸分类P-150

双侧电源重合闸特点P-152

1、存在两侧电源是否同步，是否允许非同步合闸的问题

2、两侧保护可能以不同时限跳闸，为保证电弧熄灭绝缘强度恢复，应在两侧都跳闸后重合 双侧电源重合闸主要方式P-152

1、快速自动重合闸

2、非同期重合闸

3、检同期的自动重合闸

单侧电源三相重合闸整定原则P-156

双侧电源三相重合闸最小时间P-156

双侧电源三相重合闸最佳重合时间P-156

前加速保护后加速保护优点、缺点、适用范围P-158

高压线路单相自动重合闸特点，选相元件基本要求、动作时限选择、优点缺点（P-161、162） 高压线路综合重合闸基本原则P-164

第六章、电力变压器保护

变压器故障P-166

变压器不正常运行状态P-116

差动不平衡电流及减小不平衡电流方法P-169

纵差动保护动作电流整定原则P-173

单相变压器励磁涌流特点P-180

三相变压器励磁涌流特点P-180

防止励磁涌流误动方法P-181

1、采用速饱和中间继电器

2、二次谐波制动

3、间断角鉴别方法

第七章、发电机保护

发电机故障及不正常运行状态P-197

发电机定子绕组短路5种情况P-197

发电机纵差动保护的接线方式P-199

发电机横差动保护原理P-202

纵向零序电压式（定子绕组匝间短路）原理P-203

定子绕组单相接地保护保护：100%定子绕组单相接地保护原理P-208

发电机失磁原因、形式、影响P-213

发电机失步危害及失步保护原理P-220

第二篇：电力系统继电保护总结 - 副本

2.4在电流保护的整定计算中，为什么要引入可靠系数，其值考虑哪些因素后确定？

答：(1)引入可靠系数的原因是必须考虑实际存在的各种误差的影响，例如：

①实际的短路电流可能大于计算值；

②对瞬时动作的保护还应考虑短路电流中非周期分量使总电流增大的影响；

③电流互感器存在误差；

④保护装置中的短路继电器的实际启动电流可能小于整定值。

(2)考虑必要的裕度，从最不利的情况出发，即使同时存在着以上几个因素的影响，也能保证在预定的保护范围以外故障时，保护装置不误动作，因而必须乘以大于1的可靠系数。

2.5 说明电流速断、限时电流速断联合工作时，依靠什么环节保证保护动作的选择性？依靠什么环节保证保护动作的灵敏度性和速动性？

答：(1)电流速断保护靠电流整定值保证选择性。这样，它将不能保护线路全长，而只能保护线路全长的一部分，灵敏度不够。限时电流速断的整定值低于电流速断保护的动作短路，按躲开下级线路电流速断保护的最大动作范围来整定，提高了保护动作的灵敏性，但是为了保证下级线路短路时不误动，增加一个时限阶段的延时，在下级线路故障时由下级的电流速断保护切除故障，保证它的选择性。

(2)电流速断和限时电流速断相配合保护线路全长，速断范围内的故障由速断保护快速切除，速断范围外的故障则必须由限时电流速断保护切除。速断保护的速动性好，但动作值高、灵敏性差；限时电流速断保护的动作值低、灵敏度高但需要0.3~0.6s的延时才能动作。速断和限时速断保护的配合，既保证了动作的灵敏性，也能够满足速动性的要求。

2.6为什么定时限过电流保护的灵敏度、动作时间需要同时逐级配合，而电流速断的灵敏度不需要逐级配合？

答：定时限过电流保护的整定值按照大于本线路流过的最大负荷电流整定，不但保护本线路的全长，而且保护相邻线路的全长，可以起远后备保护的作用。当远处短路时，应当保证离故障点最近的过电流保护最先动作，这就要求保护必须在灵敏度和动作时间上逐级配合，最末端的过电流保护灵敏度最高、动作时间最短，每向上一级，动作时间增加一个时间级差，动作电流也要逐级增加。否则，就有可能出现越级跳闸、非选择性动作现象的发生。由于电流速断只保护本线路的一部分，下一级线路故障时它根本不会动作，因而灵敏度不需要逐级配合。

2.10 在中性点非直接接地系统中，当两条上下、级线路安装相间短路的电流保护时，上级线路装在A、C相商，二下级线路装在A、B 相上，有何优缺点？当两条线路并列时，这种安装方式有何优缺点？以上串、并两种线路，若采用三相星形接线，有何不足？

答：在中性点非直接接地系统中，允许单相接地时继续短时运行，在不同线路不同相别的两点接地形成两相短路时，可以只切除一条故障线路，另一条线路继续运行。不考虑同相的故障，两线路故障组合共有以下六种方式：（1A、2B） 、（1A、2C）、（1B、2A）、（1B、2C）、（1C、2A）、（1C、2B）。

当两条上、下级线路安装相间短路电流保护时，上级线路装在A、C相商，而下级装在A、B相上时，将在（1A、2B） 、（1B、2A）、（1C、2A）和 （1C、2B）四种情况下由下级线路保护切除故障，即下级线路切除故障的几率为2/3;当故障为（1A、2C）时，将会由上级线路保护切除故障；而当故障为（1B、2C）时，两条线路均不会切除故障，出现保护拒动的严重情况。

两条线路并列时，若两条线路保护动作的延时一样，则在（1A、2B） 、（1C、2A）和 （1C、2B）三种情况下，两条线路被同时切除；而在(1A、2C)故障下，只能切除线路1；在（1B、2A）故障下，只能切除线路2；在（1B、2C）故障下，两条线路均不会切除，即保护拒动。

若保护采用三相星形接线时，需要三个电流互感器和四根二次电缆，相对来讲是复杂不经济的。两条线路并列时，若发生不同相别的接地短路时，两套保护均启动，不必要切除两条线路的机会就比较多。

3.1距离保护是利用正常运行与短路状态间的哪些电气量的差异构成的？

答：电力系统正常运行时，保护安装处的电压接近额定电压，电流为正常负荷电流，电压与电流的比值为负荷阻抗，其值较大，阻抗角为功率因数角，数值较小；电力系统发生短路时，保护安装处的电压变为母线残余电压，电流变为短路电流，电压与电流的比值变为保护安装处与短路点之间一段线路的短路阻抗，其值较小，阻抗角为输电线路的阻抗角，数值较大，距离保护就是利用了正常运行与短路时电压和电流的比值，即测量阻抗之间的差异构成的。

3.21什么是电力系统的振荡？振荡时电压、电流有什么特点？阻抗继电器的测量阻抗如何变化？

答：(1)电力系统中发电机失去同步的现象，称为电力系统的振荡。

(2)电力系统振荡时，系统两侧等效电动势间的夹角δ在0°~360°范围内作周期性变化，从而使系统中各点的电压、线路电流也都呈现周期性变化。

(3)在系统两端电动势相等的条件下，测量阻抗按下式的规律变化。

4.1纵联保护的最基本原理是什么？

答：纵联保护包括纵联比较式保护和纵联差动保护两大类，它是利用线路两端电气量在故障与非故障时、区内故障与区外故障时的特征差异构成保护的。纵联保护的基本原理是通过通信设施将两侧的保护装置联系起来，使每一侧的保护装置不仅反应其安装点的电气量，而且也反应线路另一侧保护安装处的电气量。通过对线路两侧电气量的比较和判断，可以快速、可靠地区分本线路内部任意点的短路与外部短路，达到有选择、快速切除全线路短路的目的。

4.2纵联保护与阶段式保护的根本差别是什么？陈述纵联保护的主要优、缺点。

答：(1)纵联保护与阶段式保护的根本差别在于，阶段式保护仅检测、反应保护安装处一端的电气量，其无延时的速动段（即第Ⅰ段）不能保护全长，只能保护线路的一部分，另一部分则需要依靠带有一定延时的第Ⅱ段来保护；而纵联保护通过通信联系，同时反应被保护线路两端的电气量，无需延时配合就能够区分出区内故障与区外故障，因而可以实现线路全长范围内故障的无时限切除。

(2)纵联保护的优点：可以可靠地区分本线路内部任意点短路与外部短路，达到有选择性、快速地切除全线路任一点短路的目的。

纵联保护的缺点：由于需要将线路一侧的电气量传送到另一端去，所以需要信息传递通道，以及特殊的通信设备，结构较为复杂，投资较大；在通信系统故障的情况下，还可能出现保护误动或拒动的情况。

4.9闭锁式纵联保护为什么需要高、低定值的两个启动元件？

答：采用两个灵敏度不同的启动元件，灵敏度高的启动发信机发闭锁信号，灵敏度低的启动跳闸回路，以保证在外部故障时，远离故障点侧启动元件开放跳闸时，近故障点侧启动元件肯定能启动发信机发闭锁信号。

4.13在依靠电力线载波通道的线路上实现纵联电流差动保护较实现方向比较式纵联保护的主要困难是什么？前者保护原理的主要优点是什么？

答：(1)线路纵联电流差动保护既比较线路线路两侧电流的大小又比较电流的相位，要求进行相量比较，传输两端的电流相量时，对传输设备的传输容量和传输速率都有较高要求，利用电力线载波通道很难满足以上的技术要求，因而纵联电流差动保护原理主要应用在发电机、变压器、母线等集中参数元件上，并在超短距离输电线导引线保护下才在远距离输电线路上获得越来越多应用。但是电力线载波通道很难满足以上技术要求，只能传递简单的逻辑信号，因此通常利用载波通道传递两端电流的相位信息，构成纵联电流相位差动保护。(2)前者保护方式仅利用输电线路了两端电流相位在外区短路时相差180°、区内短路时相差0°，就可以区分区内区外短路，只需要两端传递各自的相位信息，广泛应用于远距离输电线路的模拟或载波保护中。

4.14为什么纵联电流差动保护要求两侧测量和计算的严格同步，而方向比较式纵联差动保护原理则无两侧同步的要求？

答：对于电流差动保护，最重要的是比较两侧“同时刻”的电流，利用导引线直接传递短线路（小于10km）两侧的二次电流，不存在两侧电流的“不同时刻”问题。但是，通过通信通道传递两侧电流时，首先要对各端电流的瞬时值进行数字化的离散采样，保护常用的采样速率为每工频感波12~24点，相差一个采样间隔则相差30°~15°，保护必须使用两侧同步数据才能正确工作。

方向比较式纵联差动保护是比较故障分量分压、电流的相位关系来明确判定故障方向，正方向故障时，功率方向为正，反方向故障时，功率方向为负，无需同步要求。

5.4在什么条件下重合闸可以不考虑两侧电源的同期元件？

答：当快速重合闸的重合时间不够快，或者系统的功角摆开比较快，两侧断路器合闸时系统已经失步，合闸后期待系统自动拉入同步，此时系统中各电力元件都将受到冲击电流的影响。当冲击电流不超过规定值时，可以采用非同期重合闸方式，否则不允许采用非同期重合闸方式。

6.1变压器可能发生哪些故障和不正常运行状态？它们与线路相比有何异同？

答：变压器故障可以分为油箱外和油箱内两种故障，油箱外得故障主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。

变压器的不正常运行状态主要有变压器外部短路引起的过电流、负荷长时间超过额定容量引起的过负荷、风扇故障或漏油等原因引起的冷却能力下降等。此外，对于中性点不接地运行的星形接线变压器，外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压，威胁变压的绝缘；大容量变压器在过电压或低频率等异常工况下会使变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件的过热。

油箱外故障与线路的故障基本相同，都包括单相接地故障、两相接地故障、两相不接地故障和三相故障几种形式，故障时也都会出现电压降低、电流增大等现象。油箱内故障要比线路故障复杂，除了包括相间故障和接地故障外，还包括匝间故障、铁芯故障等，电气量变化的特点也较为复杂。

6.3关于变压器纵差保护中的不平衡电流与差动电流在概念上有何区别与联系？

答：1.差动电流指被保护设备内部故障时，构成差动保护的各电流互感器的二次电流之和。不平衡电流指在正常及外部故障情况下，由于测量误差或者变压器结构、参数引起的流过差动回路电流。2.测量误差引起的：电流互感器传变误差产生的不平衡电流，变压器励磁电流产生的不平衡电流。变压器结构和参数引起的：计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流，由变压器带负荷调节分接头产生的不平衡电流。3.稳态：计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流，电流互感器传变误差产生的不平衡电流，由变压器带负荷调节分接头产生的不平衡电流。暂态：变压器励磁电流产生的不平衡电流，电流互感器传变误差产生的不平衡电流。4.由于励磁电流不能突变，故障刚开始时电流互感器并没有饱和，不平衡电流不大。几个周波后电流互感器开始饱和，不平衡电流逐渐达到最大值。以后随着一次电流非周期分量的衰减，不平衡电流又逐渐下降并趋于稳态不平衡电流。暂态不平衡电流比稳态不平衡电流大许多倍，且含有很大的非周期分量，其特性完全偏于时间轴的一侧。5.计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流的补偿，减少因电流互感器性能不同引起的稳态不平衡电流，减少电流互感器的暂态不平衡电流。

6.7励磁涌流是怎样产生的？与哪些因素有关？

答：(1)<当变压器在停电状态时，变压器铁芯内部的磁通接近或等于零。当给变压器充电时，铁芯内产生交变磁通，这个交变磁通从零到最大叫做铁芯励磁，我们把这一过程产生的电流叫做变压器励磁涌流。>变压器投入前铁芯中的剩磁与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时，其总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量，此时铁芯高度磁饱和。根据忒新的磁化特性，励磁电流会剧增，从而形成励磁涌流。

（2）励磁涌流和铁芯饱和程度有关，同时铁芯的剩磁和合闸时电压的相角可影响其大小。

6.10变压器纵差动保护中消除励磁涌流影响的措施有哪些？它们利用了哪些特征？各自有何特征？

答：措施有

(1)采用速饱和中间变流器：是利用励磁涌流中含有大量的非周期分量的特征；其特点是纵差动保护电流大，灵敏度低，在变压器内部故障时，会因非周期分量的存在而延缓保护的动作，已逐渐被淘汰。

(2)二次谐波制动的方法：是利用励磁涌流中含有大量二次谐波分量的特点；其特点是原理简单，调试方便，灵敏度高。

(3)间断角鉴别方法：是利用励磁涌流的波形中会出现间断角，而变压器内部故障时流入差动继电器的稳态差电流时正弦波，不会出现间断角这一特征；其特点是在变压器合闸于内部故障时，能够快速动作，对于其他内部故障，若暂态高次谐波分量是电流波形畸变严重导致波宽小于鉴定值时会造成差动保护动作延缓。

3.23如图所示系统的母线C、D、E均为单侧电源。全系统阻抗角均匀为80°，Z_1.G1=Z_1.G2=15Ω，Z_1.AB=30Ω，=24Ω，=32Ω，=0.4s，系统最短振荡周期T=0.9s。试解答：

（1）  G1、G2两机电动势幅值相同，找出系统的振荡中心在何处？

（2）分析发生在振荡期间母线A、B、C、D电压的变化规律及线路B-C电流的变化。

（3）线路B-C、C-D、D-E的保护是否需要加装振荡闭锁，为什么？

（4）保护6的Ⅱ段采用方向阻抗特性，是否需要装振荡闭锁？

答：（1）在系统各部分的阻抗角都相等的情况下，振荡中心的位置就在阻抗中心处，则有=（15+15+30）=30，即在AB线路的中点。

（2）  对于母线A、B，有

由于母线C、D都是单端电源，其电压和母线B电压的变化规律一样。

（3）  不需要，线路B-C、C-D、D-E都是单端电源，在保护处所得出来的测量阻抗不受振荡的影响。

（4）    保护6的Ⅱ段方向阻抗特性及测量阻抗的变化轨迹如下图所示，此时有=15+15+30=60。系统振荡时测量阻抗变化轨迹OO’是G1G2的垂直平分线，=32，所以动作特性的半径为16，这样使测量阻抗进入动作的角度为=2arctan≈118°，使测量阻抗离开动作圆的角度为=360°-2arctan≈242°。

故停留在动作区内的角度为=242°-118°=124°。若振荡为匀速振荡，在最短振荡周期的情况下，停留在动作区域的时间为=0.31s，小于Ⅱ段的整定时间0.4s。所以在最短振荡周期振荡的情况下，距离Ⅱ段不会误动，可以不加振荡闭锁。

但是，如果振荡周期加长，测量阻抗停留在动作区域之内的时间也将会加长，Ⅱ段将由可能误动，在整定时间为0.4s的情况下，允许最长的振荡周期为T=≈1.16s，即振荡周期不会超过1.16s时Ⅱ段不会误动，超过时可能误动。

为了保证可靠性，最好还是经过振荡闭锁。

振荡对距离保护的影响

2.9 如图所示网络，流过保护1、2、3的最大负荷电流分别为400、500、550A,Kss=1.3、Kre=0.85, =1.15， ==0.5s，=1.0s。试计算：

(1)保护4 的过电流定值；

(2)保护4的过电流定值不变，保护1所在元件故障被切除，当返回系数Kre低于何值时会造成保护4误动？

(3) Kre =0.85时，保护4的灵敏系数Ksen=3.2，当Kre=0.7时保护4 的灵敏系数降低到多少？

系统示意图

解：(1)过电流保护4 的最大负荷电流为 =400+500+550=1450A

保护4的过电流定值为 =2.55A

时限为 =max（，，）+=1.5s

（2）保护21切除故障后，流过保护4的最大负荷电流=500+550=1050A=1.05kA

，在考虑电动机的自启动出现的最大保护电流 ==1.3×1.05=1.365kA，这个电流必须小于保护4 的返回电流，否则1.5s以后保护4 将误切除。相应的要求≤==2.55，从而2.55＞1.365，＞=0.535。当返回系数低于0.535时，会造成保护误动。

(3)保护4的灵敏系数=，与成正比，当下降时灵敏系数下降，==2.635。

3.6在本线路上发生金属性短路，测量阻抗为什么能够正确反应故障的距离？

答：电力系统发生金属性短路时，在保护安装处所测量Um降低，Im增大，它们的比值Zm变为短路点与保护安装处之间短路阻抗Zk;对于具有均匀参数的输电线路来说，Zk与短路距离Lk成正比关系，即Zm=Zk=Z1Lk(Z1=R1+jX1,为单位长度线路的复阻抗)，所以能够正确反应故障的距离。

3.25在单侧电源线路上，过度电阻对距离保护的影响是什么？

答：如图所示，在没有助增和外汲的单侧电源线路上，过度电阻中的短路电流与保护安装处的电流为一个电流，此时保护安装处测量电压和测量电流的关系可以表示为，即。

Rg（过度电阻）的存在总是使继电器的测量阻抗值增大，阻抗角变小，保护范围缩短。保护装置距短路点越近时，受过度电阻的影响越大；同时，保护装置的整定阻抗越小（相当于被保护线路越短），受过度电阻的影响越大。

3.26在双侧电源的线路上，保护测量到的过度电阻为什么会呈容性或感性？

    （a）双侧电源系统示意图      

答：以图（a）所示的没有助增和外汲双侧电源线路为例，保护安装处测量电压和测量电流的关系表示为，即，对测量阻抗的影响，取决于对侧电源提供的短路电流大小即、之间的相位关系，杨浦可能使测量阻抗的实部增大，也有可能使之减小。若再故障前M侧为送端，N侧为受端，则M侧电源电动势的相位超前N侧。这样，在两侧系阻抗的阻抗角相同的情况下，的相位将超前，从而将具有负的阻抗角，即表现为容性的阻抗，它的存在有可能使总得测量阻抗变小。反之，若M侧为受端，N侧为送端，则将具有正的阻抗角，即表现为感性的阻抗，它的存在有可能使总得测量阻抗变大。