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继电保护及自动装置
欢迎参加继电保护及自动装置课程。本课程将深入探讨电力系统的保护机制和自动化技术。
课程概述
1
基础知识
电力系统基础和常见故障类型
2
保护原理
继电保护原理和各类继电器
3
保护方案
各种设备的具体保护方案
4
自动化技术
电力系统自动化装置和应用
电力系统基础
发电
各类发电机组和发电原理
变电
变压器和变电站的作用
输电
输电线路和电力传输方式
配电
配电网络和用户供电
电力系统中的故障
短路故障
包括单相接地、两相短路、三相短路等。可能导致大电流和电压骤降。
断线故障
导线断裂或开关误动作导致。可能造成供电中断或不平衡。
过载故障
设备负荷超过额定值。长期过载可能导致设备损坏。
系统振荡
功率波动或频率波动。可能引起系统失稳甚至崩溃。
继电保护原理
检测异常
监测电流、电压、频率等参数的变化
判断故障
根据预设条件判断是否发生故障
发出指令
向断路器发出跳闸指令或告警信号
隔离故障
切断故障设备，保护其他设备正常运行
继电器的分类
按工作原理分类
电磁型继电器
电子型继电器
数字型继电器
按保护功能分类
过电流继电器
差动继电器
距离继电器
接地选择
1
检测接地故障
2
定位故障相
3
判断故障性质
4
选择隔离方案
5
执行保护动作
接地选择是确定接地故障位置和性质的关键步骤，对于系统保护至关重要。
过流继电保护
定义
当电流超过设定值时动作的保护方式
应用
广泛用于线路、变压器和发电机的短路保护
特点
结构简单，可靠性高，但选择性较差
改进
引入时间延迟和方向元件提高选择性
差动保护
1
比较进出电流
2
计算差值
3
判断是否超限
4
发出保护指令
差动保护通过比较保护区域两端的电流，能够快速、准确地检测内部故障。
距离保护
测距原理
根据电压和电流比值计算故障点距离
时间分区
根据故障距离设置不同动作时间
选择性好
能准确区分内部故障和外部故障
母线保护
高速差动保护
利用电流差值原理，能在极短时间内检测母线故障
绝对选择性
只对母线内部故障动作，外部故障不会误动
CT饱和处理
采用特殊算法处理CT饱和问题，提高可靠性
发电机保护
1
差动保护
检测定子绕组内部故障
2
失磁保护
防止发电机失去励磁
3
反功率保护
防止发电机变为电动机运行
4
过频保护
防止转速过高损坏汽轮机
变压器保护
主保护
差动保护
瓦斯保护
后备保护
过流保护
过负荷保护
线路保护
距离保护
主要保护方式，分段保护线路
电流差动
适用于短线路，灵敏度高
方向过流
作为后备保护，提高选择性
自动重合闸
1
检测线路跳闸
监测断路器状态信号
2
延时等待
给予足够时间让瞬时故障自行消除
3
重新合闸
发出合闸指令尝试恢复供电
4
锁定判断
若重合失败则锁定，防止反复操作
自动电压调节
电压监测
实时监测系统电压水平
调节决策
根据预设规则判断是否需要调节
执行调节
控制调压设备进行电压调整
自动投切电容器
1
监测无功功率
2
判断投切需求
3
选择投切组别
4
执行投切操作
5
验证调节效果
自动投切电容器能够有效改善系统功率因数，降低线损。
电压调节装置
有载调压变压器
通过改变变压器分接头位置调节电压
静止无功补偿器
利用电力电子技术快速调节无功功率
同步调相机
通过调节励磁电流改变无功功率输出
功率调节装置
发电侧调节
调节机组出力
改变机组运行方式
负荷侧调节
需求侧响应
可中断负荷管理
低频负荷自动切除
1
监测系统频率
2
判断是否低于阈值
3
计算切除负荷量
4
选择切除对象
低频负荷自动切除是防止电力系统崩溃的最后一道防线。
自动同步装置
检测电压幅值
确保两侧电压接近
检测频率差
保证频率基本一致
检测相位角
等待相位角接近零
发出合闸指令
在最佳时刻执行并网
电力系统自动化
SCADA系统
实时数据采集与监控
EMS系统
能量管理与优化调度
故障诊断系统
快速定位并分析故障
配电自动化
提高配电网运行效率
案例分析
1
故障描述
某500kV变电站主变压器发生内部短路
2
保护动作
差动保护快速动作，主变两侧断路器跳闸
3
故障隔离
母线保护正确不动作，相邻线路保护退出
4
系统恢复
备用主变投入，系统负荷转移
系统设计与配置
需求分析
了解用户需求，确定保护范围和功能
方案设计
选择合适的保护类型和配置方案
参数整定
计算并设置各项保护参数
系统集成
将保护装置与其他自动化系统对接
设备选型与安装
设备选型考虑因素
保护功能需求
系统电压等级
环境适应性
可靠性和稳定性
安装注意事项
接线正确性
二次回路绝缘
防震防潮措施
电磁兼容性
测试与调试
1
单项功能测试
逐一测试各保护功能的正确性
2
系统联调
验证保护装置与其他系统的协调性
3
模拟故障试验
利用模拟量注入检验保护特性
4
实际
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