电力继电保护原理

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电力继电保护原理范文第1篇

关键词 自适应继电保护；原理；特点；应用

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）20-0131-01

目前，我国的计算机技术迅猛发展，它不仅能够满足人们获取知识和娱乐的需要，更重要的一点在于它能够把国家的现代化建设与技术新措施进行有机的结合，自适应继电保护系统就是如此。与电力系统的常规控制相同，自适应继电保护也是在模型基础上的控制，只不过其所要依据的数学模型比较少，它更加注重数据的取得。现如今，由于自适应控制理论与继电保护的结合，就使得这种新技术得到了更进一步的发展，它能够有效的解决电力系统运行中的故障，并给予自动化的控制，从而减少故障发生的可能性，完善控制措施，提高电力系统运行的可靠性和安全性。

1 自适应继电保护的含义

想要加强自适应继电保护系统在电网运行中的应用，并弄清其真正的原理特点，首先要清楚明确什么是自适应继电保护。顾名思义，自适应继电保护与传统的继电保护的不同之处就在于其自动调节性，它是指保护系统能够根据电网的运行状况进行适当的调节，从而保证运行参数的准确性和电网工作的最优功效。它能够通过信号的输入对电网的整定数值、动作特点以及逻辑过程给予控制，一旦电网出现故障问题，就会及时的加以保护，减少经济损失，保证人员安全。

2 自适应继电保护的原理

2.1 自适应电流速断保护

众所周知，电力系统继电保护装置要求具有良好的选择性和快速性，一旦发生故障，能够以尽可能快的切除故障元件和设备，减少设备损伤，减小故障影响时间，提高电力系统运行的稳定性。传统的继电保护速断装置的速度不够迅速，技术水平也不高，无法适应不断变化的电力系统故障，虽然其整定值相对合理，但是却无法与实际相连，在系统运行方式最小时，还会造成保护的失效。而自适应继电保护电流速断则可以根据电力系统的运行方式和状态进行实时的改变，保证最优控制。

传统的电流速断保护原理可以表示为Ld=E/Zs+Zd’，其中E表示系统等效电源的电势，Zs是保护安装处到系统等效电源的阻抗，Zd’是被保护线路的阻抗。而新型的自适应电流保护最重要的特点是能够利用微型机的计算和记忆功能，对电流速断保护的数值进行实时的在线计算，也就是说能够让整定值随电网的故障种类和运行情况进行改变，其原理公式如下，I’D=KKKdE/Zs+Zd’。其中E仍然代表系统等效电源的电势，Zd’是短路点到保护安装处的阻抗，KK的数值在1.2到1.3之间，Zs是保护安装处与系统等效电源的阻抗，Kd表示故障类型的数据。综上所述，一定要及时准确地测量出Kd与Zs的数据，只有保证测出整定值的正确性，才能判定出故障的主要类型，从而根据不同的故障确定合理的对策。此外，为了进一步分析传统的电流速断保护与自适应电流保护之间的差异，还可以制定出相应的图表进行判断，这样就可以直观准确的看出两者之间的差异，并分析特点优势所在。表格如下。

2.2 自适应过电流保护

过电流保护是指在启动电网的时候，尽量避开最大的负荷电流，进而实现整定的一种保护对策。在电网正常运行的时候，不应该对其进行启动，只有当其出现故障的时候，才能采取相应的措施，从而起到保护的功效。

传统的过电流保护是依照电网发生的故障而实施的原理作业，其原理公式如下，IDZ=KKKkg/KhIHmax’，其中IDZ是电流元件的启动电流，KK选取1.15到1.35之间的可靠数据，Kkg要大于1，Kh则要大于0.85，代表的是电流组件的返回系数。自适应继电保护电流保护原理则是按照当时的负荷电量来进行的电流定值，其数据更加准确完整。假定当时的负荷电流为IH，那么其动作电流整定值就为IIDz=KkKzqIH/Khp，此时的动作时限设定则以离线方式整定，t=Tp/[（I’d/Ip）n-1]，公式中的t代表动作时间，Tp是时间常数，I’d则是流入保护安装内部的电流继电器数值，n在一般反时限的时候取0.02，非常反时限时则取1。

2.3 自适应电压速断保护

由于传统的电压速断运动不带时限，无法从保证选择性上进行出发，其保护处的最低电Ummin整定数值应表示为，U为电压速断的整定数据，E为系统等效电源的数值，Zmmin则为最小运作状态下的系统阻抗。而自适应电压速断保护措施则可以在发生故障的时候运行系统电源侧的综合阻抗，其主要过程如下：1）输入被保护线路参数ZL和KL数值；2）在线实时计算电势E的准确数值；3）发生故障的时候计算系统综合阻抗Zm。

3 自适应继电保护的特点

其实，自适应继电保护并不是一个全新的概念，它发源于20世纪末，简单概括自适应继电保护的特点主要有：1）计算机的发展应用是自适应继电保护手段进行完善和普及的前提；2）自适应继电保护要依赖调度和电厂的自动化；3）自适应继电保护无论如何发展，其关键的安全环节不能遗弃。除此之外，自动重合闸也是实现其进一步发展的基础，在其应用过程中一定要适应实际的发展变化，在保证选择性的前提下，获得最高的灵敏度。

4 结束语

总而言之，自适应继电保护技术在电网中的应用是社会发展和技术进步的必然举措，通过进一步完善其措施技术，加强传统继电保护方式的创新，能够在很大程度上提高电网的运行安全，并保证电力的供应。虽然，目前自适应继电保护技术仅仅应用于几个部分，但是，相信在不久的将来，它一定可以成为新一代继电保护的领军者。

参考文献

[1]张洪英.自适应继电保护的探讨[A].电厂管理与电气技术经验交流文集[C].2003：251-48.

[2]蒋涛.电力系统中自适应继电保护的应用分析[J].科技致富向导，2011（22）：72-39.

[3]刘国富.浅析自适应继电保护原理及其优越性[J].广东科技，2009（18）：171-25.

[4]蒋伟绩.自适应继电保护的原理及其应用[J].中国高新技术企业，2007（2）：97-34.

电力继电保护原理范文第2篇

关键词：电力系统；继电保护；一次系统

作者简介：张如义（1973-），男，黑龙江伊春人，嘉兴学院南湖学院电气装备及其自动化研究所，助教。（浙江?嘉兴?314001）

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0041-02

“电力系统继电保护原理”属于专业必修课之一，该课程的授课对象是电气工程及自动化专业的学生，其教学任务是使学生掌握电力系统继电保护的工作原理和各类继电保护整定计算原则，为学生毕业后从事电力系统的设计、运行、维护等工作打下一定的理论与技术基础。该课程通过课堂讲授、课后自学、课堂讨论、习题、实验等基本教学手法使学生掌握各类电力系统继电保护的工作原理、构成、整定计算等知识，了解典型的继电保护装置；培养学生分析和解决继电保护运行中可能出现的各种问题的能力。为了更好地达到教学目的，各学校对继电保护课程教学进行了一定程度的教学改革，[1-2]本文针对教学过程中的问题提出了一些改革措施。

一、教学中存在的问题

1.课上学时少，课下学习时间少

“电力系统继电保护原理”属于专业模块课，理论课时为32学时，实验课时为8学时，相对来说学时少。该课程在大三下半学期或大四上半学期开设，学生此时因为找工作、做毕业设计和毕业实习以及修第二课堂学分而精力比较分散，上课不能满勤。因此教师要对该课程内容做精简化处理，争取有较高的课堂效率。

2.实践量不够，动手机会少，动手愿望低，实践深度受限制

尽管学校为学生提供了实习机会，但这些实多是参观式的，学生没有操作经验；企业很少让学生实际操作，因为这样容易影响生产，而且会造成安全事故。实验课也是模拟系统的继电保护，结合仿真电路，学生认识到的电气方面的知识明显不足。另外有的学生毕业后不想从事本专业的工作，对课程也不感兴趣。

二、改革“电力系统继电保护原理”课程所采取的措施

1.讲课突出重点，不必求多求全，让学生听懂为目的

以教学大纲为基本依据，制定教学计划，在实际教学中，把握原则性，又不失灵活性，使教有所思，教有所改，为下个阶段的大纲修订做好准备。在主要问题推导的关键处，适时地将基本且重要的环节对学生进行提问。在课上学时允许的前提下，立即给学生少量时间消化刚讲过的内容，并提问以加强和确认。例如在讲授单侧电源电路的三段式电流保护时，对第I段的整定，让学生看图（如图1所示）思考理想状况下，一点短路应该跳哪个断路器，然后引入矛盾，说明理想状态不能实现，学生会对这一整定原则加深印象。又如在讲到后备保护时，让学生思考上一级可以做下一级的远后备，下一级反过来能不能做上一级的远后备。继电器是继电保护的执行部件，是看得见摸得着的具体部分，可以先向学生演示继电器触点吸合与释放的过程，再说明是因为电力系统故障而由逻辑环节决定它应该的动作，促使学生动脑思考问题，增强了教师和学生之间的互动，同时也培养了学生学习继电保护原理课程的兴趣。[3]

2.穿插二次回路的相关内容进行讲解

二次回路是对一次设备监控、测量、调节和保护的设备，二次设备及其相连接的线路组成二次回路。如果没有二次回路，一次系统在很多重要方面都没法保证效果，例如运行的安全性、稳定性、可靠性和经济性。电力系统运行的一个基本要求就是要安全稳定，二次回路是保证电力系统一次回路安全稳定运行必不可少的部分。传统的授课计划一般是把继电保护内容全部放在二次回路的前面讲，但是因为二者在实际工作过程中联系密切，可以把二次回路的相关内容放在继电保护之前讲解。说明二次回路和继电保护的关系，继电保护是二次回路的一部分，因为继电保护设备的系统性、继电保护理论发展的相对完善性以及继电保护系统的特殊重要性，所以继电保护原理课程独立于二次回路课程专门开设。典型的与继电保护相关的二次回路部分，例如：互感器是电力系统一次侧和二次侧的联系器件，继电保护的测量参数是由互感器二次侧引入的。又如跳闸回路，以单侧电源电路的三段式电流保护为例，在讲述了整定过程之后，做一个动作过程的演示，继电保护教材上只用跳闸线圈和辅助触点表示断路器，使学生感觉不具体。这时候把断路器的分、合闸回路（如图2所示）介绍一下，有明显的具体化效果。[4] 二次回路课程的内容具体、偏重于实际操作，相对于继电保护原理课程来说容易引起学生的学生兴趣。把继电保护和二次回路联系起来讲解，进一步增强师生课堂互动，使学生变被动接受为主动探索。

3.“继电保护原理”和“微机继电保护”区分开

“微机保护原理”和“继电保护原理”在大多数高校的电气工程及其自动化专业被作为两门课程分开讲授，“继电保护原理”的学习可以为“微机保护原理”课程打下基础，“微机保护原理”是“继电保护原理”的具体实现，但不是“继电保护原理”的主要内容。“继电保护原理”课程的目的是使学生掌握继电保护原理，在讲课过程中只宜于适当地、少量地引入微机保护方面的知识，而且要限于对微机保护基本框架的了解。如果过多地引入微机保护方面的知识，会使学生觉得重点不明确，不知道该不该掌握微机保护，分散了精力，又难以听懂。引入微机保护的本意是为了拓展学生的知识面，但是如果把握不好尺度，结果不仅降低了学习兴趣，还影响了对继电保护原理本身的学生效果。

4.和一次系统的内容多取得联系

“电力系统继电保护原理”课程主要分析电力系统各部分（包括发电、输电、变电和用电设备）在各种故障或不正常运行状态下继电保护装置的动作原理，与一次系统的联系密切，继电保护装置动不动作、如何动作都取决于一次系统的运行状况，所以要结合一次系统知识，说明一次系统的变化情况和计算方法，才能更有利于理解继电保护装置的动作逻辑，增加具体感，减少抽象理论的乏味感，更好地掌握继电保护原理。例如在讲解线路三段式电流保护时，说明短路的几种类型，在不同点和不同类型的短路情况下，短路电流大小的比较，让学生先思考明确在短路点远离电源时的短路电流高于短路点靠近电源时的短路电流。

5.作业不必严格按照教材的习题布置，可按照课上讲授的内容自编作业或对教材习题改编

作业布置是一项重要的教学内容。布置什么样的作业，学生完成得如何，直接反映了学生的掌握情况，关系到教学效果的好坏。要想取得良好的教学效果，只在课堂上讲好课是不够的。对于如何布置作业，应引起足够的重视。教材编著者是依据自身情况，顾及使用教材的全体教师编写教材的。具体落实到每个教材使用者，应该根据自身情况，安排讲课内容和筛选适合本学校、本学科状况的侧重点来讲解。这样课上所讲的不包括教材的全部内容，而且有特有的侧重点。如果作业还按照教材的习题布置，就会使学生感到迷惑，对怎么做作业无从下手，以至于产生排斥、倦怠的心理。例如对绪论的讲解，先是讲了三道习题，然后让学生理解记忆十分钟，最后抽查提问。结果是多数学生在课堂上就完成了作业，提高了作业完成的效率和质量。

以下是对绪论部分编写的三道作业题：什么是继电保护装置；继电保护装置应该满足哪几个基本特性，各自的含义是什么；继电保护装置的三个组成环节是什么，各起什么作用。

6.优化试卷

试卷是学生对本课程学习效果的反应，一份好的试卷能体现教师的讲课情况、学生付出的时间和精力的情况，是教学方法和教学效果如何的一种检测方式。从试卷的成绩分布情况、各类题型的解答情况以及各章节内容的掌握情况，教师可以反思原因，总结经验，以利于在下次授课中做出相应的改进。对试卷的难易、深浅和范围都要有适度的把握。相应于上课内容的调整，对试卷结构和题型做优化处理，增加能启发学生独立思考的题型。

三、教学改革前后教学效果的比较（见表1）

针对实践方面的不足，依靠现有的实验设备和实习条件，尽量做到对继电保护基本部分能认识实物，明白原理，熟悉操作，做到继电保护知识在电气工程及其自动化专业学生中的普及。部分学生毕业后到变电站或发电厂从事与继电保护相关的工作，他们可以在企业的环境中再深入接触继电保护操作，在设备的实物化和指导的专业化方面都能有所提。[5]

参考文献：

[1]何瑞文,陈少华.关于现代电力系统的继电保护课程教学改革与建设[J].电气电子教学学报,2004,(3):21-22.

[2]田有文,孙国凯,周启龙.突出继电保护教学中学生的创新能力培养[J].沈阳农业大学学报(社会科学版),2005,(1):93-94.

[3]张保会,尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2010.

[4]何永华.发电厂及变电站的二次回路[M].北京:中国电力出版社,

电力继电保护原理范文第3篇

关键词:电力继电保护技术；基本原理；应用分析

中图分类号： F406文献标识码：A

一、前言

随着经济的发展，电力系统在社会发展中的作用越来越重要，而继电保护技术在电厂中具有非常重要的作用，对电力继电保护技术的基本原理及其应用进行分析和研究，对于促进电力继电保护技术的发展具有重要作用。

二、电力系统继电保护技术概述 1.继电保护基本概念 在电力系统运行中，由于外界因素和内部因素都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障有：单相接地；三相接地；两相接地；相间短路；短路等。电力系统非正常运行状态有：过负荷，过电压，非全相运行，振荡，次同步谐振，同步发电机短时异步运行等。电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。 2.电力继电保护的工作原理 继电保护的工作原理，是根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成，电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：

电流增大。短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。

电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。

电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20°，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为60°～85°。

测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点（保护安装处）电压与电流之比值，正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。

3.继电保护在电力系统安全运行中的作用 一个可靠稳定的继电保护系统是整个机电系统安全运行的保障。通常来说继电保护的稳定性能主要是由搭配合理的技术终端和安全可靠的继电保护设施来决定的，它们是整个电力系统安全运行的基本保障。

继电保护在电力系统安全运行中的作用如下：

（一）保障电力系统的安全性 当电力系统元件在受保护的状态中发生故障的时候，保护该元件的继电保护装置应及时准确的通过距离该原件最近的断电保护，使得故障元件能够快速的的与电力系统脱离，最大程度的减少对整个电力系统元件的破坏，把对整体供电系统的影响降低到最小。

（二）对电力系统的不正常工作进行提示

对于没有正常运行的电气设备，要根据不同的故障情况和设施运作过程中的不同情况，来发出相应的提示信息，以便值班的工作人员对故障进行相应的处理，比如：有系统进行自动的调整；手动使故障的电气设备脱离系统；手动脱离故障连带的设备。同时在设备发生不正常工作的时候，允许继电保护装置有一定的延迟，以免过度敏感的保护装置发生误报。

4.电力继电保护技术的重要性 用电设备在运行中都会发生故障致其不能正常运行，最常见的就是短路现象，短路可能产生严重的后果，它能损害发生故障的元件，也能减少元件的使用寿命甚至能影响广大人民群众的生命财产安全，继电保护技术的出现可以将其伤害降到最低，它分为测量、执行、逻辑三部分，当用电设备发生短路故障的时候，它能够快速、正确地将发生故障的元件从电力系统中撤除，避免其受到更多的损害，这样也能保障其他正常元件不会受其影响继续正常运行。并且这种保护技术还能够根据自身所处的环境，元件受损伤的程度，选择合适的方式，做出保护动作。

三、电力继电保护的基本要求1.可靠性是指保护该动体时应可靠动作。不该动作时应可靠不动作。可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。继电保护的可靠性主要由配置合理，质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和管理来保证。任何电力设备都不允许在无继电保护的状态下运行。220KV及以上电网的所有运行设备都必须由两套交，直流输入，输出回路相互独立，并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护。当任一套继电保护装置或任一组断路器拒绝动作时，能由另一套继电保护装置操作另一级断路器切除故障。在所有情况下，要求这套继电保护装置和断路器所取的直流电源都经由不同的熔断器供电。2.选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护，线路保护或断路器失灵保护切除故障，为保证对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件的选择性，其灵敏系数及动作时间，在一般情况下应相互配合。3.灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具备必要的灵敏系数，各类保护的最小灵敏系数在规程中具有具体规定。选择性和灵敏性的要求，通过继电保护的速定实现。4.速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。一般从装设速动保护，充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用，减少继电器固有动作时间和断路器跳闸的时间等方面入手来提高速动性。

四、电力继电保护技术的主要特点

继电保护技术的主要特点是:

自主化运行率提高,计算机的数据处理技术能够使得继电设备具有很强的记忆功能,加之自动控制等技术的综合运用,使得继电保护能更好地实现故障分量保护,提高运行的正确率。

兼容性辅助功能强,继电保护技术在保护装置的制造上采用了比较通用兼容的做法,便于统一标准,并且装置体积小,减少了盘位数量,在此基础上,还可以扩充其它辅助功能。

操作性监控管理好,该技术主要表现在一些核心部件不受外在化境的影响,能够产生一定的使用功效。与此同时,该保护技术能够通过计算机信息系统,具有一定的可监控性能,大大降低了成本。

五、电力继电保护技术的应用工厂和企业的高压供电系统和变电站都会运用到继电保护装置。在高压供电系统分母线继电保护的应用中，分段母线不并列运行时装设的是电流速断保护和过电流保护，但是在断路器合闸的瞬间才会投入，合闸后就会自动解除。配电所的负荷等级如果较低，就可以不装设保护装置。变电站常见的继电保护装置有线路保护、母联保护、电容器保护、主变保护等。 1.线路保护 ，通常采用二段式或者三段式的电流保护。其中一段是电流速断保护，二段是限时电流速断保护，三段是过电流保护。

母联保护 ，限时电流保护装置联同过电流保护装置一起装设。

电容器保护，包括过流保护、过压保护、零序电压保护和失压保护。 4.主变保护，包括主保护（重瓦斯保护、差动保护），后备保护（复合电压过负荷保护、过流保护）继电保护技术在目前已经得到飞速的发展，各种各样的微机保护装置正逐渐被投入使用，微机保护装置是有各种不同，但是其基本原理和目的都是一样的。

六、结束语

随着时代的进入，科研的深入，加强继电保护技术的应用对于提高社会生产力和生产效率具有重要作用，是社会发展的必然趋势。

参考文献：

[1]齐俊玲.继电保护在电力系统中的应用[J].民营科技，2013（1）：43.

[2]王金明.浅谈电力继电保护[J].大科技，2012（12）：86-87.

电力继电保护原理范文第4篇

关键词：补偿电压；故障分量；方向保护

中图分类号：TM933.21文献标识码： A 文章编号：

超高压输电线路最常见的保护方式就是通过电力载波（或微波、光纤）通道构成的输电线路方向的比较式纵联保护，此方法的基础就是检查线路是否发生了内部故障。在此基础上利用补偿电压的突变量方向判别原理来分析正、反方向故障时补偿电压突变量与母线电压突变量之间的关系，进而提出的新型故障方向判别方法。继电保护中的补偿电压有着突变量方向判据动作特征，按照此特点本文提出了自适应门槛的整定方法，同时在方法的介绍使用中做出了仿真验证。

一，基于补偿电压故障分量的方向判别原理

电力系统中发生故障的情况各种各样，不同的故障有不同的故障信息，如何识别、处理和利用故障信息是继电保护正确工作的基础。利用叠加原理可以把故障状态分解为正常负荷状态和故障附加状态，在故障附加状态下出现的故障信息称为故障分量。按照故障分量可获取时间的长短，可分为两类：一类是可长期存在的故障分量，即零序、负序分量；另一类是仅能短暂获得的突变量。故障分量有两个基本特点：正常时为零；由故障点的假想电源产生。

通常情况下，为了保证保护有足够的灵敏度，同时避免方向元件的范围延伸过远，一般按照距离保护二段的范围来整定。基于故障分量的方向判别元件可以根据不同的故障分量，分别构成一系列的比幅式方向判据：正序突变量方向判据、负序方向判据、零序方向判据、相量突变量方向判据与相间突变量方向判据。

二，补偿电压故障分量方向判据的基本特点

由于所采用的故障分量类型不同，零序、负序以及各种突变量构成的比幅式方向判据之间既有共同的特点，又存在各自相异的特征：①零序、负序以及正序突变量方向判据能反应各种不对称故障，但零序、负序方向判据不能判别对称故障。②相量突变量方向元件可以准确反应故障相的方向，但健全相可能误判。相间突变量方向元件可以正确反映判据所包含的两相的相间故障以及单相接地故障，但不能反应另一相的情况。③基于故障分量的方向元件在线路出口发生故障时没有电压死区，可以快速切除出口故障，但也存在故障分量元件固有的缺点，如弱馈侧和经大过渡电阻时灵敏性下降等。在系统振荡时，受系统频率发生改变的影响，故障分量的获取存在一定的误差。但由于方向判据一般裕度较大，故其影响可以忽略。在极端情况下，当线路两侧电势角摆开到180°左右，在振荡中心发生故障时，故障分量方向判据均无法动作。但对于不对称故障，零序、负序方向判据在电势角重新摆小后仍可以动作。④由于突变量只能在保护启动后有限的时间窗内获取，故突变量判据要与启动元件配合，并且只在该时间窗内判据有效。若希望在故障发展、故障转换时能正确反应故障方向，需要考虑另设与之配合的二次启动元件。而对于零序、负序方向判据，只要不对称故障存在，无须其他配合，便可持续稳定反应故障方向。为了保证在转换性故障以及非全相运行时，与健全相再故障相关的突变量元件能正确求取突变量，二次启动元件判据如下： 。其中 为健全相相间电流， 为健全相相间不平衡电流的记忆量输出。 是最大相电流， 为线路的额定电流，可靠系数分别取值为1.25，0.2，0.2。⑤非全相运行时，由于不对称源在被保护线路内,具有内部故障特征，保护将检测到零序、负序分量，故此时必须退出零序、负序方向元件避免误判。

综合上述特点，在实际应用中可以采用多种故障分量原理的方向元件共同构成方向保护，使其各自发挥所长，达到综合最优。如采用正序突变量与启动元件、二次启动元件配合反应对称性故障，负序方向元件可以反应相间故障，而零序方向元件可以反应接地故障，相间突变量方向元件与二次启动元件配合可以反应非全相运行时健全相的各种故障等。

对于前述的几种补偿电压方向判据，以正序突变量方向元件为例，当系统正常运行时， ，所以 ，不满足正、反方向元件的动作条件，故正、反方向元件均不会动作。

当此图F1点正方向故障，根据叠加定律，在故障附加状态网络中，唯一存在位于故障点且与故障前电压大小相等、方向相反的电压源 。 经过 后降至 ，即为保护所测量到的正序电压突变量。

由于通常整定阻抗 所在的 Y 点位于被保护线路之外，所以经过补偿后， 远大于保护测量到的 ，满足的正方向判据，所以对正方向故障而言， 的方向性十分明确。

当系统发生反方向故障时，如上图中 点所示，与正方向故障类似，故障附加网络中的附加电势 在保护安装处降低为 ，并沿 到整定点 Y 后降为 。此时，明显存在 幅值大于，所以 可以准确判定反方向故障。

参考文献:

【1】林湘宁，面向继电保护的全过程系统振荡仿真【J】,电力系统自动化，2003,07

【2】索南加乐，超高压输电线路的发展性故障判别元件【J】，中国电机工程学报，2006,04

电力继电保护原理范文第5篇

关键词：电动机；保护器；保护原理；应用

一、引言

电动机是当前应用最广泛的动力设备，是其他机电设备的动力源泉，电动机正常的输出是其驱动的机电设备正常工作的前提，如今已被广泛应用于工农业、交通运输、国防等领域。电动机所带的负载种类繁多，且往往是整个设备中的关键部分，因而确保电动机的正常运行就显得十分重要。电动机保护器（电机保护器）是发电、供电、用电系统的重要器件，是跨行业、量大面广、节能效果显著的节能机电产品[1]。电动机保护器的作用是给电机全面的保护控制，在电机出现过流、欠流、断相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、三相不平衡、过热、接地、轴承磨损、定转子偏心时、绕组老化予以报警或保护控制。如今电动机保护器几乎渗透到所有用电领域，在国民经济和节能事业中有着不可替代的重要地位和作用。

二、电动机保护器的保护原理与构成

对电动机来说，其故障形式从机械角度可以分为绕组损坏和轴承损坏两方面。造成绕组损坏的主要原因有：1.电动机长时间的电、热、机械和化学作用下，绕组的绝缘老化损坏，定转子绕组匝间短路或是对地短路。2.电网供电质量差，电源电压三相不平衡、电压波动大、电网电压波形畸变、高次谐波严重或者电动机断相运行。3.电源电压过低使得电动机启动转矩不够，电动机不能顺利启动或者是在短时间内重复启动，电动机长时间承受过大的启动电流导致电机过热。4.因机械故障或其它原因造成电动机转子堵转。5.某些大型电机冷却系统故障或是长时间工作在高温高湿环境下造成电机故障。

电动机保护原理的研究是保证电动机保护器性能高低的关键，根据三相对称分量法的理论，三个不对称的向量可以唯一分解成三组对称的向量，分别为正序分量、负序分量和零序分量。对称分量的计算公式如下：

根据（1）式，电动机在发生对称故障和不对称故障时，电动机的三相电流都会发生变化。电动机故障条件流过绕组的电流过大，超过电动机的额定电流，因此可根据这一特征来对电动机过电流进行保护。电机过载、断相、欠压都会造成绕组电流超过额定值。电源电压欠压，运行电流上升的比例将等于电压下降的比例；电机过载时，常造成堵转，此时的运行电流会大大超过额定电流。针对以上情况，电动机保护器可通过对三相运行电流进行检测，根据运行电流的不同性质来确定不同的保护方式，从而对电机予以的断电保护。电动机的故障类型分为过流保护、负序电流保护、零序电流保护、电压保护和过热保护等几种。

通过对电动机保护器的保护原理分析可以看出，理想的电动机保护器应满足可靠、经济、方便等要素，具有较高的性能价格比。经过发展和更新，如今电动机保护器一般由电流检测电路、温度检测电路、基准电压电路、逻辑处理电路、时序处理电路、启动封锁及复位电路、故障记录电路、驱动电路、电动机控制电路组成。电动机保护器的构成原理如图l所示。

图1 电动机保护器组成模块和构成原理图

三、电动机保护器的类型及应用分析

目前我国普遍采用的电动机保护器主要有热继电器、温度继电器和电子式电动机保护器。热继电器是五十年代初引进苏联技术开发的金属片机械式电动机过载保护器，它在保护电动机过载方面具有反时限性能和结构简单的特点[2]。但存在功能少，无断相保护，对电机发生通风不畅，扫膛、堵转、长期过载，频繁启动等故障不起保护作用。这主要是因为热继电器动作曲线和电动机实际保护曲线不一致，失去了保护作用。且重复性能差，大电流过载或短路故障后不能再次使用，调整误差大、易受环境温度的影响误动或拒动，功耗大、耗材多、性能指标落后等缺陷。温度继电器是采用双金属片制成的盘式或其他形式的继电器，在电动机中埋入热元件，根据电动机的温度进行保护，但电动机容量较大时，需与电流监测型配合使用，避免电动机堵转时温度急剧上升，由于测温元件的滞后性，导致电动机绕组受损。温度继电器具有结构简单、动作可靠，保护范围广泛等优点，但动作缓慢，返回时间长，3KW以上的三角形接法电动机不宜使用。目前在电风扇、电冰箱、空调压缩机等方面大量使用。电子式电动机保护器通过检测三相电流值和整定电流值，采用电位器旋钮或拔码开关操作来实现对电动机的保护，电路一般采用模拟式，采用反时限或定时限工作特性。

除了上述三种常见的电动机保护器，磁场温度检测型继电器和智能型电动机保护器也在电动机故障保护中得到普遍应用。磁场温度检测型保护器通过在电动机中埋入磁场检测线圈和温度探头，根据电动机内部旋转磁场的变化和温度的变化进行保护，主要功能包括过载、堵转、缺相、过热保护和磨损监测，保护功能完善，缺点是需在电动机内部安装磁场检测线圈和温度传感器。智能型电动机保护器能实现电动机智能化综合保护，集保护、测量、通讯、显示为一体。整定电流采用数字设定，通过操作面板按钮来操作，用户可以根据自己实际使用要求和保护情况在现场自行对各种参数修正设定，采用数码管作为显示窗口，或采用大屏幕液晶显示，能支持多种通讯协议，目前高压电动机保护均采用智能型

四、电动机保护器应用选择原则

选用电动机保护装置的目的，既能使电动机充分发挥过载能力，又能免于损坏，而且还能提高电力拖动系统的可靠性和生产的连续性。合理选用电机保护装置，既能充分发挥电机的过载能力，又能免于损坏，从而提高电力拖动系统的可靠性和生产的连续性。具体的功能选择应综合考虑电机的本身的价值、负载类型、使用环境、电机主体设备的重要程度、电机退出运行是否对生产系统造成严重影响等因素，力争做到经济合理。在能满足保护要求的情况下首先考虑最简单保护装置，当简单的保护装置不能满足要求时，或对保护功能和特性提出更高要求时，才考虑应用复杂的保护装置，做到经济性和可靠性的统一。

五、结束语

如今电动机保护器已发展到了微电子智能型时代，电动机保护器也朝着多元化方向发展。这就需要我们的工作人员在选型时应充分考虑电动机保护实际需求，超前、准确、及时地判断电动机的故障，合理选择保护功能和保护方式，实现对电动机的良好保护，达到提高设备运行可靠性，减少非计划停车，减少事故损失的目的。

参考文献