第一篇：電力系統繼電保護故障信息采集及處理系統 西南交大畢業論文

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西南大學網絡與繼續教育學院

畢 業 論 文

電力系統繼電保護故障信息采集及處理系統

學生姓名

學

號

類

型

網絡教育

專

業

電氣工程及其自動化

層

次

指導教師

日

期

論文題目：

目錄

一、緒論.............................................................4

（一）研究目的與意義............................................4

（二）繼電保護研究現狀..........................................4

（三）繼電保護發展趨勢..........................................5

二、繼電保護裝置的原理與構成.........................................7

（一）繼電保護裝置的種類........................................7

（二）繼電保護的基本任務及要求.................................11

（三）繼電保護基本原理.........................................13

（四）繼電保護系統的組成.......................................14

三、故障采集及信息處理系統及硬件平臺設計............................16

（一）故障采集及信息處理系統構成...............................16

（二）硬件平臺設計.............................................17

（三）主站系統的硬件平臺.......................................18

四、軟件平臺設計....................................................19

五、應用功能設計....................................................21

（一）主站系統的信息劃分.......................................21

（二）主站系統的應用功能劃分...................................21

六、結語............................................................25

電力系統繼電保護故障信息采集及處理系統

摘要

本文提出一種電力系統繼電保護故障信息采集及處理系統的設計方案，主要由主站系統、通信網絡和子站系統三部分組成。該系統的應用價值和作用主要體現在主站系統的功能設計上。在綜合分析國內外主要繼電保護故障信息采集及處理系統研究的基礎上, 著重論述了主站系統的硬件、軟件平臺構架及功能模塊的設計。

其中硬件平臺由相互獨立的主站系統與EMS等現有系統構成,構架的設計充分考慮了系統的獨立性、安全性和可靠性;軟件平臺的設計分別對兩層軟件架構與三層軟件架構兩種可行的方案進行了比較, 并分析其合理性與適用性;功能模塊的設計基于故障信息的合理分類，從故障分析的各個角度對功能模塊進行合理劃分。最后簡要地展望了主站系統的現存問題以及未來的發展趨勢。

關鍵詞：繼電保護;故障錄波;故障信息處理;管理信息系統;系統設計

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一、緒論

（一）研究目的與意義

近年來, 繼電保護及故障信息處理系統受到電網調度運行管理部門越來越多的重視。在故障時,該系統由子站負責搜集保護裝置的保護動作信息和故障錄波器的錄波信息, 通過網絡實時傳送到主站端, 供調度和保護人員及時分析和處理, 從而大大提高了電網故障的分析水平、事故處理效率以及故障信息的管理水平①。尤其是2003年美加“ 8·14”大停電事故發生后, 該系統的作用得到了廣泛的關注, 它在電網多點故障和連鎖誤跳閘的情況下, 優先時地上傳重要的異常信息到達省網調度端, 從而為調度人員統一調度并對事故進行統一指揮提供了有效的依據。目前, 國內對該系統的作用和定位已基本達成一致, 但對系統的通信協議、硬件/ 軟件平臺結構布局、功能界定等方面有不同的理解。

研究電力系統故障和危及安全運行的異常工況，以探討其對策的反事故自動化措施。因在其發展過程中曾主要用有觸點的繼電器來保護電力系統及其元件（發電機、變壓器、輸電線路等），使之免遭損害，所以也稱繼電保護?；救蝿帐牵寒旊娏ο到y發生故障或異常工況時，在可能實現的最短時間和最小區域內，自動將故障設備從系統中切除，或發出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設備的損壞和對相鄰地區供電的影響。

（二）繼電保護研究現狀

隨著電網規模的擴大和全國聯網的發展,電力系統中投入電網的各種保護、自動裝置、故障錄波器等設備越來越多。在出現故障時，這些設備記錄了大量的數據和信息,如何綜合利用這些信息來判斷故障的元件和性質、故障重演、保護動作分析和錄波分析，已成為分析電力系統事故和輔助調度員進行故障處理的重要課題。目前，西南大學網絡教育學院本科畢業論文

個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作，確保系統的安全穩定運行。顯然，實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡聯接起來，亦即實現微機保護裝置的網絡化。

3智能化

隨著智能電網的發展，分布式發電、交互式供電模式對繼電保護提出了更高要求，另一方面通信和信息技術的長足發展，數字化技術及應用在各行各業的日益普及也為探索新的保護原理提供了條件，智能電網中可利用傳感器對發電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監控，然后把獲得的數據通過網絡系統進行收集、整合，最后對數據進行分析。利用這些信息可對運行狀況進行監測，實現對保護功能和保護定值的遠程動態監控和修正。另外，對保護裝置而言，保護功能除了需要本保護對象的運行信息外，還需要相關聯的其它設備的運行信息。一方面保證故障的準確實時識別，另一方面保證在沒有或少量人工干預下，能夠快速隔離故障、自我恢復，避免大面積停電的發生。

保護、控制、測量、數據通信一體化在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下，保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端。它可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據，也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行隋況下還可完成測量、控制、數據通信功能，亦即實現保護、控制、測量、數據通信-體化。

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廣故障預測技術，以期實現防患于未然，進一步提高大機組的安全可靠性。

繼電保護裝置的種類主要有以下幾種：

1.電流保護：（按照保護的整定原則，保護范圍及原理特點）

A、過電流保護---是按照躲過被保護設備或線路中可能出現的最大負荷電流來整定的。如大電機啟動電流（短時）和穿越性短路電流之類的非故障性電流，以確保設備和線路的正常運行。為使上、下級過電流保護能獲得選擇性，在時限上設有一個相應的級差。

B、電流速斷保護---是按照被保護設備或線路末端可能出現的最大短路電流或變壓器二次側發生三相短路電流而整定的。速斷保護動作，理論上電流速斷保護沒有時限。即以零秒及以下時限動作來切斷斷路器的。

過電流保護和電流速斷保護常配合使用，以作為設備或線路的主保護和相鄰線路的備用保護。

C、定時限過電流保護---在正常運行中，被保護線路上流過最大負荷電流時，電流繼電器不應動作，而本級線路上發生故障時，電流繼電器應可靠動作；定時限過電流保護由電流繼電器、時間繼電器和信號繼電器三元件組成（電流互感器二次側的電流繼電器測量電流大小→時間繼電器設定動作時間→信號繼電器發出動作信號）；定時限過電流保護的動作時間與短路電流的大小無關，動作時間是恒定的。（人為設定）

D、反時限過電流保護---繼電保護的動作時間與短路電流的大小成反比，即短路電流越大，繼電保護的動作時間越短，短路電流越小，繼電保護的動作時間越長。在10KV系統中常用感應型過電流繼電器。（GL－型）

E、無時限電流速斷---不能保護線路全長，它只能保護線路的一部分，系統運行方式的變化，將影響電流速斷的保護范圍，為了保證動作的選擇性，其起動電流必須按最大運行方式（即通過本線路的電流為最大的運行方式）來整定，但這樣對

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變壓器初次投入、長途運輸、加油、換油等原因，油中可能混入氣體，積聚在氣體繼電器的上部（玻璃窗口能看到油位下降，說明有氣體），遇到此類情況可利用瓦斯繼電器頂部的放氣閥（螺絲擰開）放氣，直至瓦斯繼電器內充滿油。考慮安全，最好在變壓器停電時進行放氣。容量在800KVA及以上的變壓器應裝設瓦斯保護。

4.差動保護：這是一種按照電力系統中，被保護設備發生短路故障，在保護中產生的差電流而動作的一種保護裝置。常用做主變壓器、發電機和并聯電容器的保護裝置，按其裝置方式的不同可分為：

A、橫聯差動保護---常用作發電機的短路保護和并聯電容器的保護，一般設備的每相均為雙繞組或雙母線時，采用這種差動保護。

B、縱聯差動保護---一般常用作主變壓器的保護，是專門保護變壓器內部和外部故障的主保護。

5.高頻保護：這是一種作為主系統、高壓長線路的高可靠性的繼電保護裝置。目前我國已建成的多條500KV的超高壓輸電線路就要求使用這種可行性、選擇性、靈敏性和動作迅速的保護裝置。高頻保護分為相差高頻保護；方向高頻保護。相差高頻保護的基本原理是比較兩端電流的相位的保護。規定電流方向由母線流向線路為正，從線路流向母線為負。就是說，當線路內部故障時，兩側電流同相位而外部故障時，兩側電流相位差180度。方向高頻保護的基本工作原理是，以比較被保護線路兩端的功率方向，來判別輸電線路的內部或外部故障的一種保護裝置。

6.距離保護：這種繼電保護也是主系統的高可靠性、高靈敏度的繼電保護，又稱為阻抗保護，這種保護是按照長線路 故障點不同的阻抗值而整定的。

7.平衡保護：這是一種作為高壓并聯電容器的保護裝置。繼電保護有較高的靈敏度，對于采用雙星形接線的并聯電容器組，采用這種保護較為適宜。它是根據并聯電容器發生故障時產生的不平衡電流而動作的一種保護裝置。

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設備或線路從電力系統中切除，當故障設備或線路的保護或斷路器拒動時，應由相鄰設備或線路的保護將故障切除。

2）速動性

速動性是指繼電保護裝置應能盡快地切除故障，以減少設備及用戶在大電流、低電壓運行的時間，降低設備的損壞程度，提高系統并列運行的穩定性。

3.一般必須快速切除的故障有：

(1)使發電廠或重要用戶的母線電壓低于有效值(一般為0.7倍額定電壓)。(2)大容量的發電機、變壓器和電動機內部故障。

(3)中、低壓線路導線截面過小，為避免過熱不允許延時切除的故障。(4)可能危及人身安全、對通信系統造成強烈干擾的故障。

故障切除時間包括保護裝置和斷路器動作時間，一般快速保護的動作時間為0.04s～0.08s，最快的可達0.01s～0.04s，一般斷路器的跳閘時間為0.06s～0.15s，最快的可達0.02s～0.06s。

對于反應不正常運行情況的繼電保護裝置，一般不要求快速動作，而應按照選擇性的條件，帶延時地發出信號。

3）靈敏性

靈敏性是指電氣設備或線路在被保護范圍內發生短路故障或不正常運行情況時，保護裝置的反應能力。

能滿足靈敏性要求的繼電保護，在規定的范圍內故障時，不論短路點的位置和短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能正確反應動作，即要求不但在系統最大運行方式下三相短路時能可靠動作，而且在系統最小運行方式下經過較大的過渡電阻兩相或單相短路故障時也能可靠動作。

系統最大運行方式：被保護線路末端短路時，系統等效阻抗最小，通過保護裝置的短路電流為最大運行方式；

西南大學網絡教育學院本科畢業論文 的功率因數角，一般約為20°，三相短路時，電流與電壓之間的相位角是由線路的阻抗角決定的，一般為60°～85°，而在保護反方向三相短路時，電流與電壓之間的相位角則是180°+(60°～85°)。

4)測量阻抗發生變化。測量阻抗即測量點(保護安裝處)電壓與電流之比值。正常運行時，測量阻抗為負荷阻抗；金屬性短路時，測量阻抗轉變為線路阻抗，故障后測量阻抗顯著減小，而阻抗角增大。

不對稱短路時，出現相序分量，如兩相及單相接地短路時，出現負序電流和負序電壓分量；單相接地時，出現負序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常運行時是不出現的。

利用短路故障時電氣量的變化，便可構成各種原理的繼電保護。

此外，除了上述反應工頻電氣量的保護外，還有反應非工頻電氣量的保護。

（四）繼電保護系統的組成

一般情況而言，整套繼電保護裝置由測量元件、邏輯環節和執行輸出三部分組成。

1.測量比較部分

測量比較部分是測量通過被保護的電氣元件的物理參量，并與給定的值進行比較，根據比較的結果，給出“是”“非”性質的一組邏輯信號，從而判斷保護裝置是否應該啟動。

2.邏輯部分

邏輯部分使保護裝置按一定的邏輯關系判定故障的類型和范圍，最后確定是應該使斷路器跳閘、發出信號或是否動作及是否延時等，并將對應的指令傳給執行輸出部分。

3.執行輸出部分

執行輸出部分根據邏輯傳過來的指令，最后完成保護裝置所承擔的任務。如在4

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三、故障采集及信息處理系統及硬件平臺設計

（一）故障采集及信息處理系統構成

電網繼電保護及故障信息處理系統是由子站系統、主站系統和連接二者的通信網絡構成。系統的總體結構如圖1所示。子站系統的主要任務是負責采集變電站內的微機保護裝置、故障錄波器及各種電子智能設備的信息, 并負責把這些信息規范化后上傳至主站系統。子站系統安裝于廠站現場, 采用分布式結構, 一般包含多個子站, 每個子站一般由一臺保護管理機或集控中心來完成站內裝置信息的采集和通信。

主站系統的主要任務是基于子站上傳的信息進行故障告警、故障分析、故障處理、信息的歸檔和統計等。主站系統采用分布式的C/S結構, 主要應用于地調或省調。通信網絡負責信息的遠程傳輸。一般采用以電力數據專線網(SPDnet)為主, 公眾電話交換網(PSTN)為輔的廣域網通信方式。從整個系統看, 子站系統側重于信息的采集和通信, 而主站系統側重于信息的分析、處理和管理。目前, 由于高壓電網的廠站內各種智能裝置新舊不一, 類型多樣, 裝置的通信協議往往各自獨立, 子

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來保證數據安全。

（三）主站系統的硬件平臺

考慮到主站系統的以上特點, 主站系統的局域網硬件平臺構架如圖2所示。

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方案2有以下特點: 主站軟件系統的可移植性大大增強。目前不同地區的主站系統往往采用不同類型的數據庫, 針對不同的數據庫環境, 方案2只需對數據訪間控制層進行修改, 而方案1中的通信服務層和應用服務層的所有模塊都需要更改, 維護量很大。主站系統的用戶級別訪問控制更靈活。主站系統的用戶包括保護、調度、安檢和系統管理員等, 不同用戶具有不同的權限, 這些權限在數據訪問層更容易實現跟蹤和控制。而且, 該層也便于維護不同用戶對公共數據的一致性。大大簡化了主站用戶的計算機系統對數據庫客戶端環境的依賴。當然, 這一方案必須保證數據訪問服務層具有足夠高的可靠性和穩定性。

綜上分析, 方案2比方案1更加合理, 也體現了軟件設計的可復用性。兩種方案均適用于主站系統二級安全區和三級安全區, 但考慮到二級安全區集中了主站系統的大多數應用, 宜采用方案2 , 而三級安全區主要是Web應用, 可以采用方案1。二級安全區和三級安全區通過各自的通信服務層來通信,以保持兩個區的公共數據的一致性。

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廣和發展階段, 對于主站系統的應用功能劃分還沒有形成統一的看法。在對江蘇和福建兩省的主站系統實施過程中, 在充分了解用戶需求的基礎上, 結合對系統的理解, 我們對主站系統的應用功能按以下方法進行劃分, 并已在實際系統中實現和應用。

1）電網正常時, 主站系統允許用戶將定值庫中的定值與主站召喚得到的現場保護裝置的實際運行定值進行核對;系統提供了與繼電保護整定計算系統的接口, 允許保護人員根據整定計算生成的定值單按照用戶定制的流程, 確認后在用戶權限許可下,可遠程下發修改運行定值命令給子站, 達到修改定值的目的, 及早消除潛在的隱患;允許用戶對廠站內裝置的歷史信息和運行信息進行查詢和統計, 包括裝置的運行定值、模擬量測量值、開關量狀態等, 而且可以按地區、變電站、線路和保護裝置來分級索引;主站系統還可以通過采用特定算法來分析、比較各套保護的模擬量測量值和監視裝置的自檢信息、錄波器的運行狀態信息等, 達到監視電網二次設備運行狀態的目的。

2）故障時, 主站系統實時收到子站自動上傳的故障信息后立即告警。告警方式可以有圖形告警、列表告警和多媒體告警等。圖形告警會在電網地理接線圖或站內主接線圖的相關故障設備上閃爍告警;列表告警會以列表方式突出提示故障簡要信息。

實際系統中, 考慮到子站上傳的信息由于錄波通道配置信息不規范化和冗余信息“ 膨脹” , 告警的同時還進行了信息預處理, 包括信息過濾配置、信息規范化、對信息加以分類從而識別和剔除誤傳信息等, 以方便后續的故障診斷和故障分析基于有效信息進行。

3）故障發生后, 主站系統必須提供各種完整分析模塊, 最大化地利用所有的信息幫助用戶全面分析故障。波形分析模塊能分析錄波文件, 顯示各個通道數據的波形, 并可進行諧波、相量圖、序分量、功率以及高頻信號、開關信號等的分析。故

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生成檢修報告等工具, 并可以通過Web發布故障信息、提供錄波數據文件供下載等。

綜上分析, 應用功能模塊劃分如圖6所示。

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參考文獻

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第二篇：電力系統繼電保護故障信息采集及處理系統的設計

河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院

畢業設計（論文）任務書

專業班級 學生姓名

一、題目

二、主要任務與要求

三、起止日期 年 月 日至 年 月 日

指導教師 簽字（蓋章）系 主 任 簽字（蓋章）

年 月 日

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河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院

畢業設計（論文）評閱人評語

專業班級 學生姓名 題目

評閱人 簽字（蓋章）職 稱

工作單位

年 月 日

—2—

河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院

畢業設計（論文）評定書

專業班級 學生姓名 題目

指導教師 簽字（蓋章）

職稱 年 月 日

—3—

河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院

畢業設計（論文）答辯許可證

經審查，專業 班 同學所提交的畢業設計（論文），符合學校本科生畢業設計（論文）的相關規定，達到畢業設計（論文）任務書的要求，根據學校教學管理的有關規定，同意參加畢業設計（論文）答辯。

指導教師 簽字（蓋章）

年 月 日

根據審查，準予參加答辯。

答辯委員會主席（組長）簽字（蓋章）

年 月 日

—4—

河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 畢業設計（論文）答辯委員會（小組）決議

院（系）專業 班 同學的畢業設計（論文）于 年 月 日進行了答辯。題目 答辯委員會成員 主 席（組長）委 員（成員）委 員（成員）委 員（成員）委 員（成員）委 員（成員）委 員（成員）

答辯前向畢業設計答辯委員會（小組）提交了如下資料：

１、設計（論文）說明 共 頁

２、圖紙 共 張

３、評閱人意見 共 頁

４、指導教師意見 共 頁

—5—

根據學生所提供的畢業設計（論文）材料、評閱人和指導教師意見以及在答辯過程中學生回答問題的情況，畢業設計（論文）答辯委員會（小組）做出如下決議。

一、畢業設計（論文）的總評語

二、畢業設計（論文）的總評成績

畢業設計答辯委員會主席（組長）簽名

委員（組員）簽名

年 月

—6— 河南理工大學萬方科技學院本科畢業論文

摘要

電網繼電保護及故障信息處理系統由主站系統、通信網絡和子站系統3 部分組成。該系統的應用價值和作用主要體現在主站系統的功能設計上。在綜合分析國內各種繼電保護及故障信息處理系統的基礎上, 著重論述了主站系統的硬件、軟件平臺構架及功能模塊的設計。硬件平臺構架的設計充分考慮了系統的獨立性、安全性和可靠性;軟件平臺的設計對兩種可行的方案進行了比較, 分析其合理性;功能模塊的設計基于故障信息的合理分類從故障分析的各個角度對功能模塊進行合理劃分。最后簡要地展望了主站系統未來的發展趨勢。

關鍵詞：繼電保護;故障錄波;故障信息處理;管理信息系統;系統設計。

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目 錄

1.緒論.........................................................10 1.1 繼電保護研究現狀...........................................11 1.2 系統保護..................................................11 1.3 繼電保護發展趨勢..........................................12 1.4 常用保護..................................................15 1.5 基本任務及要求............................................15 1.6基本原理....................................................18 1.7繼電保護組成................................................19 1.8 系統概述..................................................19 2.硬件平臺設計................................................21 2.1 主站系統的獨立性...........................................21 2.2 主站系統的可靠性..........................................21 2.3 主站系統的安全性..........................................21 2.4 主站系統的硬件平臺........................................22 3．軟件平臺設計................................................22 4．應用功能設計................................................25 4.1 主站系統的信息劃分.........................................25 4.2 主站系統的應用功能劃分.....................................25 5.結語.........................................................30

河南理工大學萬方科技學院本科畢業論文

1.1 繼電保護研究現狀

隨著電網規模的擴大和全國聯網的發展,電力系統中投入電網的各種保護、自動裝置、故障錄波器等設備越來越多。在出現故障時，這些設備記錄了大量的數據和信息,如何綜合利用這些信息來判斷故障的元件和性質、故障重演、保護動作分析和錄波分析，已成為分析電力系統事故和輔助調度員進行故障處理的重要課題。目前，網絡通信技術得到了快速的發展，變電站已經具備了以數據方式向電網調度中心傳輸各種信息的能力，如何有效地綜合運用這些信息從而提高整體調度智能信息化水平成為推動電網故障信息系統研制開發的主要動力。

1.2 系統保護

實現繼電保護功能的設備稱為繼電保護裝置。雖然繼電保護有多種類型,其裝置也各不相同,但都包含著下列主要的環節：①信號的采集，即測量環節；②信號的分析和處理環節；③判斷環節；④作用信號的輸出環節。以上所述僅限于組成電力系統的各元件（發電機、變壓器、母線、輸電線等）的繼電保護問題，而各國電力系統的運行實踐已經證明，僅僅配置電力系統各元件的繼電保護裝置，還遠不能防止發生全電力系統長期大面積停電的嚴重事故。為此必須從電力系統的全局和整體出發，研究故障元件被相應繼電保護裝置動作而切除后，系統將呈現何種工況，系統失去穩定時將出現何種特征，如何盡快恢復系統的正常運行。這些正是系統保護所需研究的內容。系統保護的任務就是當大電力系統正常運行被破壞時，盡可能將其影響范圍限制到最小，負荷停電時間減小到最短。

大電力系統的安全穩定運行，首先必須建立在電力系統的合理結構

1河南理工大學萬方科技學院本科畢業論文

1計算機化

隨著計算機硬件的迅猛發展，微機保護硬件也在不斷發展。電力系統對微機保護的要求不斷提高，除了保護的基本功能外，還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間，快速的數據處理功能，強大的通信能力，與其它保護、控制裝置和調度聯網以共享全系統數據、信息和網絡資源的能力，高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺pc機的功能。繼電保護裝置的微機化、計算機化是不可逆轉的發展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統要求，如何進一步提高繼電保護的可靠性，如何取得更大的經濟效益和社會效益，尚需進行具體深入的研究。

2網絡化

計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱，它深刻影響著各個工業領域，也為各個工業領域提供了強有力的通信手段。到目前為止，除了差動保護和縱聯保護外，所有繼電保護裝置都只能反應保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用主要是切除故障元件，縮小事故影響范圍。因繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍，還要保證全系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作，確保系統的安全穩定運行。顯然，實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡聯接起來，亦即實現微機保護裝置的網絡化。

3河南理工大學萬方科技學院本科畢業論文

1.4 常用保護

傳統保護

1、電流保護。多用于配電網中，分為：電流速斷保護、限時電流速斷保護和定時限過電流保護。

2、距離保護。

3、差動保護。新興保護

基于暫態的保護，如行波保護等。

1.5 基本任務及要求

電力系統繼電保護的基本任務是：

(1)自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于繼續遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。

(2)反應電氣元件的不正常運行狀態，并根據運行維護的條件(如有無經常值班人員)而動作于信號，以便值班員及時處理，或由裝置自動進行調整，或將那些繼續運行就會引起損壞或發展成為事故的電氣設備予以切除。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據對電力系統及其元件的危害程度規定一定的延時，以免暫短地運行波動造成不必要的動作和干擾而引起的誤動。

(3)繼電保護裝置還可以與電力系統中的其他自動化裝置配合，在條件允許時，采取預定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復供電，從而提高電力系統運行的可靠性。

電力系統繼電保護的基本要求是：

繼電保護裝置為了完成它的任務，必須在技術上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。對于作用于繼電器跳閘的繼電保護，5河南理工大學萬方科技學院本科畢業論文

能滿足靈敏性要求的繼電保護，在規定的范圍內故障時，不論短路點的位置和短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能正確反應動作，即要求不但在系統最大運行方式下三相短路時能可靠動作，而且在系統最小運行方式下經過較大的過渡電阻兩相或單相短路故障時也能可靠動作。

系統最大運行方式：被保護線路末端短路時，系統等效阻抗最小，通過保護裝置的短路電流為最大運行方式；

系統最小運行方式：在同樣短路故障情況下，系統等效阻抗為最大，通過保護裝置的短路電流為最小的運行方式。

保護裝置的靈敏性是用靈敏系數來衡量。4）可靠性

可靠性包括安全性和信賴性，是對繼電保護最根本的要求。安全性：要求繼電保護在不需要它動作時可靠不動作，即不發生誤動。

信賴性：要求繼電保護在規定的保護范圍內發生了應該動作的故障時可靠動作，即不拒動。

繼電保護的誤動作和拒動作都會給電力系統帶來嚴重危害。即使對于相同的電力元件，隨著電網的發展，保護不誤動和不拒動對系統的影響也會發生變化。

以上四個基本要求是設計、配置和維護繼電保護的依據，又是分析評價繼電保護的基礎。這四個基本要求之間是相互聯系的，但往往又存在著矛盾。因此，在實際工作中，要根據電網的結構和用戶的性質，辯證地進行統一。

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1.7 繼電保護組成

一般情況而言，整套繼電保護裝置由測量元件、邏輯環節和執行輸出三部分組成。

測量比較部分

測量比較部分是測量通過被保護的電氣元件的物理參量，并與給定的值進行比較，根據比較的結果，給出“是”“非”性質的一組邏輯信號，從而判斷保護裝置是否應該啟動。

邏輯部分

邏輯部分使保護裝置按一定的邏輯關系判定故障的類型和范圍，最后確定是應該使斷路器跳閘、發出信號或是否動作及是否延時等，并將對應的指令傳給執行輸出部分。

執行輸出部分

執行輸出部分根據邏輯傳過來的指令，最后完成保護裝置所承擔的任務。如在故障時動作于跳閘，不正常運行時發出信號，而在正常運行時不動作等。

1.8 系統概述

電網繼電保護及故障信息處理系統是由子站系統、主站系統和連接二者的通信網絡構成。系統的總體結構如圖1 所示。子站系統的主要任務是負責采集變電站內的微機保護裝置、故障錄波器及各種電子智能設備的信息, 并負責把這些信息規范化后上傳至主站系統。子站系統安裝于廠站現場, 采用分布式結構, 一般包含多個子站, 每個子站一般由一臺保護管理機或集控中心來完成站內裝置信息的采集和通信。

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2.硬件平臺設計

2.1 主站系統的獨立性

主站系統側重于在電網發生故障后實時地進行故障處理和故障分析,E M S 等側重于電網正常運行時的實時監視和控制。因此, 主站系統與E MS 等現有系統應該是相互獨立的, 所以宜采用相對獨立的硬件平臺, 以避免不同系統之間的干擾。

2.2 主站系統的可靠性

電網故障的突發性決定了主站系統必須具有很高的可靠性, 以保證故障時故障信息的可靠上傳。為此, 采用冗余設計, 設置兩臺服務器作為主/ 備用通信服務器, 且每臺通信服務器均可通過撥號網絡或電力專線數據網絡與子站系統通信。同時, 通信服務器最好采用U N IX 操作系統和基于U N IX 的底層通信服務, 因為U N IX 具有W in do w s 無可比擬的安全可靠性和靈活開放性。

2.3 主站系統的安全性

根據我國電力二次系統安全防護的總體要求,電網繼電保護及故障信息處理主站系統的大多應用屬于二級安全區的非控制生產區, 而W e b 信息發布的應用應屬于三級安全區的生產管理區。根據安全等級和防護水平的要求, 主站系統的二級安全區與三級安全區之間應該設置安全隔離的硬件防火墻,并采取簽名認證和數據過濾等措施。此外, 為了防止主站系統的數據遭到網絡黑客或病毒的侵擾, 主站系統與外部系

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有如下兩種設計方案:方案1 : 采用通信服務層和應用服務層2 層軟件體系結構, 直接操作數據庫。如圖3 所示, 該方案結構簡單, 易于實現。

方案2 : 采用3 層軟件體系結構, 即在方案1 的基礎上, 把通信服務層和應用服務層中的數據訪問邏輯獨立出來構成數據訪問服務層。如圖4 所示。

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數據的一致性。

4．應用功能設計

4.1 主站系統的信息劃分

主站系統所處理的信息都來源于各個子站, 從時間上可以劃分為電網正常時的信息和電網故障時的信息。此外, 還可以按照不同的角度對這些信息進行劃分。

a.按照信息的來源不同, 分為: 來自錄波器的錄波文件列表和錄波文件, 來自微機保護裝置的開關變位信息、保護動作信息、故障簡報等, 來自其他采集裝置的狀態信息等。

b.按照信息的類型不同, 分為開關量信息(開關信息、保護動作信息等)和模擬量信息(電壓、電流等)。

c.按照信息的意義不同, 分為動作類、狀態類、自檢類等。d.按照故障時信息到達主站時間的優先不同,依次分為: 故障簡報, 保護動作信息、開關變位信息、保護的錄波數據等, 故障錄波器的錄波信息等。

e.按照獲得信息的方式不同, 分為主站召喚的信息和子站上傳的信息。另外, 主站系統還可以允許用戶對到達主站的信息自定義分類, 例如分為重點信息、一般信息和次要信息等, 以方便用戶識別重要信息。主站系統的應用都是基于以上信息進行信息管理和故障分析的, 不同的信息分類方式直接關系到應用功能模塊的設計。

4.2 主站系統的應用功能劃分

主站系統的作用主要定位于電網發生故障后實時/ 準實時的故障

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息過濾配置、信息規范化、對信息加以分類從而識別和剔除誤傳信息等, 以方便后續的故障診斷和故障分析基于有效信息進行。

c.故障發生后, 主站系統必須提供各種完整分析模塊, 最大化地利用所有的信息幫助用戶全面分析故障。波形分析模塊能分析錄波文件, 顯示各個通道數據的波形, 并可進行諧波、相量圖、序分量、功率以及高頻信號、開關信號等的分析。故障診斷專家系統模塊幫助用戶定位故障元件, 并分析哪些保護誤動、拒動或是正確動作。故障測距模塊提供多種單端和雙端測距算法, 精確定位線路故障地點, 針對線路兩端錄波數據不完全同步的情況, 系統提供了基于電壓模值穩定和基于不同步角計算的非同步雙端測距算法進行測距, 還可以輔助以過零點、突變量、人工調節等多種原理性和可視化的同步手段, 使同步誤差限制在一個采樣點以內, 進而利用同步測距算法, 提高雙端測距的準確性。動作行為分析模塊通過分析保護的動作原理并用實際測量值驗算動作方程來分析保護動作的行為, 可以幫助用戶找到保護誤動/ 拒動是否是整定值不適合所引起, 或者是保護本身原理的缺陷所引起。

d.故障開始后, 子站系統按照信息的優先權來分批傳送各類故障信息。主站系統對故障的處理過程是按照信息到達主站的時間先后進行逐級分析,并最終形成完整的故障分析報告。整個過程是分時間、分層次的, 這樣處理將方便調度分析人員逐步認清故障的性質和原因, 分析故障過程兼顧了快速判斷和全面分析的效果。其關系如圖5 所示。

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c.主站系統應進一步提高故障智能診斷水平,增加故障輔助決策等功能, 例如可以提供網絡等值計算、繼電保護整定計算、故障狀況評估和故障恢復輔助系統等模塊, 使該系統真正發展成為一個全方位的故障處理系統。

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o t e e tiv e R e la y irlg a n dF a u lt R e e o r d e r).電力系統自動化(盧L u to m a t io n o f E le e t r ie Po w e rS ys t e m s), 2 0 0 3 , 2 7(1): 7 2 一7 5 5.張超, 房若季(Z h a n g C ha o , F a n g R u o ji).改進的1 2 5 5 壓縮算法在故障信息文件遠傳中的應用(A pp lie a tio n o f R e m o v o d L Z SSA lg o r it h m in R e m o te T r a n s m zs s 一o n o f F a u lt In fo r m a t io n File s).電網技術(Po w e r S y s t e m f e e hn o lo g y), 2 0 0 3 , 27(6): 4 2 一4 4

第三篇：電力系統繼電保護典型故障分析

電力系統繼電保護典型故障分析

案例11 施土留下隱患，值班員誤碰電纜斷面線路跳閘

事故簡況：1989年2月16日，綏化電業局220kV綏化一次變電所值班員清掃衛生中，見習值班員齊××在清擦1號主變壓器保護屏屏后地面時，拖布碰到該屏后地面上電纜斷面，警報鈴響，220kV分段兼旁路綠燈閃光，“掉牌未復歸”光字牌亮，經檢查直流接地信號繼電器掉牌，無其他信號，一次設備無異常，匯報調度，按調度令拉開220kV綏海線斷路器，合上220kV分段兼旁路斷路器正常，隨后，合上220kV綏海線斷路器正常。

事故原因及暴露問題：按擴建工程二次圖紙設計要求，主變壓器直接接地零序保護接地后，先跳220kV分段兼旁路斷路器，220kV分段兼旁路綜合重合閘屏至1號主變壓器保護屏控制電纜分段屏側的正電“1”與手動跳閘起動回路“R33”兩芯均已接線帶電。1號主變壓器保護屏側電纜芯中的正電“1”與跳閘回路“R33”之間需串入直接接地零序保護2段時間繼電器的滑動觸點。因當時1號主變壓器在運行中，所以未施工安裝，該電纜盤卷在屏后地面上，1號主變壓器保護屏電纜斷面的“1”與“R33”線芯裸露在外。違反《繼電保護和安全自動裝置檢驗保安規程》檢驗工作中對下列各點應特別注意安全謹慎從事之5“拆下的帶電線頭，必須包扎穩固，做好記錄，恢復時逐項核對”的規定，沒有對裸露在外的帶電電纜芯“1”與“R33”進行包扎，是發生事故的主要原因。

值班員對回路和施工情況不清楚，致使拖布碰擦電纜斷面，造成“1”與“R33”兩芯短路，是發生事故的直接原因。

事故暴露出繼電人員工作責任心不強，裸露的電未包扎，也未向運行人員交待。

運行單位驗收不細，把關不好。

防范措施：

(1)運行單位一定要加強驗收把關工作，驗收時一定要嚴、細。

(2)對運行設備的二次電纜，投運要制定詳細的施工方案和安全措施。

(3)繼電人員在工程完工后，要與運行單位進行認真、詳細的交待，特別是遺留下來的未完工程，更應仔細交待，應告誡運行人員要注意的地方。

案例12 觸碰跳閘回路，造成母差保護誤動

事故簡況：1986年7月3日16時16分吉林電業局鐵東變電所倒閘操作，恢復220kV母線固定連接。運行人員在拉開220kV母差保護三極隔離開關時，因帶有正電源的固定三極隔離開關的螺絲竄出，誤碰到220kV母差保護跳閘回路，造成220kV母聯斷路器跳閘。

事故原因及暴露問題：

(1)該220kV母差保護是1986年5月10～20日檢定的，試驗人員對盤內線頭及螺絲都進行了檢查和加緊，但由于對三極隔離開關固定螺絲的管轄分工概念不清，故對三級隔離開關檢查不細，三極隔離開關固定螺絲早已竄出的隱患沒有及早查出，是發生事故的主要原因。

(2)運行人員在拉三極隔離開關前，沒有對三極隔離開關進行檢查，早已竄出的帶正電的螺絲誤碰起動220kV母聯斷路器跳閘繼電器MLJ回路，造成220kV母線差動保護動作，跳開220kV母聯斷路器，是發生事故的直接原因。

防范措施：

(1)繼電人員與運行人員對設備的維護分工要有明確的劃分，消滅管轄分工概念不清的死角，防止因設備分工不明造成事故。

(2)應對端子排20cm以內進行全部細致的檢查，對經常操作的連接片、隔離開關、重合閘試驗按鈕應加強檢查維護，加強復查，將隔離開關固定螺絲焊死，運行人員操作時，應先檢查后操作。案例13 保護裝置元件絕緣老化、臟污，造成線路跳閘

事故簡況：1990年2月10日，營口電業局盤山一次變電所1號所用變屏弧光短路，引起直流正極接地，致

使220kV阜盤線C相繼電器動作，斷路器跳閘重合成功。

事故原因及暴露問題：

盤山一次變電所控制室內與1號所用變壓器交流屏并排按放的直流屏，在弧光作用下，發生直流系統正極弧光接地，是發生事故的直接原因。

繼電人員對所維護的保護裝置未能按《繼自裝置運管規程》4.2.4條“設備專責崗位責任：掌握裝置缺陷情況，及時消除并貫徹和執行本專責設備反事故措施計劃，搞好設備升級、定級工作”的規定執行，其中接地綜合重合閘屏選相元件C相插件絕緣老化、臟污，未能及時發現和消除，在當時特定的潮濕空氣中，使插件座上18端子與地之間絕緣電阻急劇變小，這樣使繼電器動作跳閘經試驗K點絕絕緣電阻在較干燥的天氣下，可達2MΩ，而當時只有0.6MΩ；是發生220kV阜盤線C相跳閘的主要原因。事故暴露出：

(1)直流屏與交流屏之間未加隔板，所以造成相互影響。

(2)盤山地區鹽堿大，空氣較潮濕，門窗密封不好，造成設備臟污。

防范措施：

(1)交、直流屏間應立即加上絕緣隔板，以減少其相互間影響。

(2)要把控制室門窗密封完好，防止塵土過多積存在屏內各端子上，特別要注意和防止室內 裝置受潮。

(3)繼電專責崗位責任制要加強，一定要嚴格執行《繼自裝置運管規程》的各項規定，維護好設備，加強設備的巡視、檢查，及時消除設備的隱患，防止保護裝置誤動作。

案例14 氣體繼電器誤動作，主變壓器兩側斷路器跳閘

事故簡況：1990年5月18日，吉林通化電業局水洞一次變電所直流接地，2號主變壓器輕、重瓦斯保護動作，兩側斷路器跳閘，2號主變壓器停電，次日，經檢查后2號主變壓器恢復運行。

事故原因及暴露問題：氣體繼電器接線柱槽蓋，在制造結構上存在易脫落的缺點，當大風雨時，槽蓋脫落后，槽內進入雨水，是氣體繼電器誤動作的直接原因。

繼電人員未按《繼自裝置運管規程》4.2.4條“設備專責崗位責任：掌握裝置缺陷情況，及時消除并貫徹執行本專責設備反事故措施計劃，搞好設備升級、定級工作”的規定執行，對氣體繼電器接線柱槽蓋易脫落的缺陷掌握不夠，不能及時消除、處理，是發生事故的主要原因。

變電運行人員在巡視檢查工作中，沒有發現氣體繼電器無防雨措施和及時處理，是發生事故的重要原因。

事故暴露出繼電人員、變電運行人員等責任心不強，沒能嚴格按“規程”規定做好本職工作。防范措施

(1)針對此次事故的教訓，應認真對全局各主變壓器的氣體保護接線柱槽蓋進行一次全面檢查，防止同類性質事故再次發生。

(2)氣體繼電器安裝、調試后，應在記錄簿中記錄防雨措施是否完善、好用。

(3)對氣體繼電器接地柱槽蓋易脫落缺點，應列入技改項目，發動科技人員、廣大變電、繼電人員，提出改進意見。

(4)繼電專責人和變電運行人員，要提高責任感，認真檢查、巡視設備，發現問題要及時處理。

案例15 送電線路故障，保護誤動導致一次變電所全停

事故簡況：1990年12月22日，吉林延邊電業局圖門一次變電所，因下雨雪，造成送電線路覆冰，超過設計標準，220kV圖延甲線導線覆冰40mm，覆冰和粘雪使導線不均勻下落，上下跳動，造成線路混線、短路。當天2時10分，圖門一次變電所全停，檢查時，發現220kV琿圖乙線相差高頻動作，斷路器跳閘不重合；220kV圖延甲線兩側高頻方向和距離保護一段動作，斷路器三相跳閘不重合(均在單相重合閘位置)；66kV圖紙線低頻動作，斷路器跳閘。經省調指揮于3時13分圖門一次變電所恢復正常。

事故原因及暴露問題：這次事故的起因是220kV圖延甲線覆冰災害所致。

220kV琿圖乙線琿春電廠側保護誤動造成圖門一次變電所全停的事故，主要是因為琿春電廠側保護裝置中有一寄生回路存在，這是琿春電廠繼電人員違反《繼自現場保安規定》3.14條“保護裝置二次線變動或改進時，嚴防寄生回路存在，沒用的線應拆除”的規定，在保護裝置二次回路線變動和改動時，沒有把沒有用的線拆掉所致，是琿圖乙線保護誤動的主要原因。

電力載波中斷，原因是載波機電源中斷，這主要是所用電源不可靠，通信聯系不通，延誤了變電所恢復送電時間，是事故延長的主要原因。

事故暴露出：

1事故發生后，電廠、變電所等溝通信息時，情況不準確，給判斷事故、恢復送電造成一定的困難。2圖一次變電所所用電源不可靠，地調處理時不果斷，應通過韋子溝變電所送電到圖一次變電所。3圖紙線是供造紙廠，而該廠有自備發電機在運行中，沒有低頻減載裝置，故這次低頻動作，說明該局對用戶自備電源管理不善。

防范措施：

1要對一次變電所和重要的變電所所用電必須做到有外電源并有自動切換裝置，確保所用電不間斷。2要加強對繼電、通信和變電運行人員的技術業務培訓，運行人員的重點是事故處理和各種保護連接片的使用，保護動作信號的分析和故障錄波器的使用；繼電人員的重點是嚴格執行各種檢驗規程、保護和自動裝置的檢驗，最終以整體試驗和模擬運行狀態下檢驗為準；通信人員的重點是熟悉設備和系統，會緊急排除故障。

3通過這次事故，要盡快完善事故時暴露的問題，如用戶自備電源的管理等。

案例16 振動過大，造成保護誤動線路單相跳閘

事故簡況：1992年10月13日，齊齊哈爾電業局繼電人員，在北郊變電所處理220kV二郊甲線重合閘燈不亮的缺陷，因繼電人員不小心，使保護盤受力振動，將B相防跳繼電器觸點閉合，造成B相斷路器跳閘的事故。

事故原因及暴露問題：繼電保護工作人員在處理220kV二郊甲線重合閘燈不亮的缺陷時，違反《安規》(變電)第217條“在保護盤上或附近打眼等振動較大的工作時，應采取防止運行中設備掉閘的措施，必要時經值班調度員或值班負責人同意，將保護暫時停用”，也違反《繼自現場保安規定》第3.6條“盡量避免在運行的保護屏附近進行鉆孔或進行任何有振動的工作，如要進行，則必須采取妥善措施，以防止運行的保護誤動作”等規定，繼電人員在拔重合閘繼電器時，由于用力過猛，致使保護屏(盤)受力振動過大，將B相防跳繼電器的觸點閉合，造成B相斷路器跳閘，是發生事故的直接原因。

運行人員在線路跳閘事故處理時，違反《齊齊哈爾電力系統調度規程》以下簡稱《調度規程》第169條之四“裝有同期裝置的線路斷路器跳閘，在確認線路有電壓且符合并列條件時，可不待調度命令，自行同期并列或環并”的規定，當220kV二郊甲線B相保護誤動造成斷路器跳閘后，運行人員沒有合同期把手，就進行強送，造成強送不成功，經調度同意切開其他兩相后，再次三相合閘成功。運行人員技術素質低，沒按《調度規程》執行，是事故延長時間的主要原因。事故暴露出繼電人員對運行的保護盤上的工作，安全重視不夠、麻痹大意，工作負責人監護指導不利。

防范措施：

(1)在運行的保護盤上工作，對有可能發生較大的振動時，應派有經驗的人員去進行工作，并在工作前詳細研究，制定減輕振動的方法和注意事項。

(2)在運行的控制和保護盤上工作前，要做好危險點的分析，對在盤上工作的繼電人員要詳細交待，使每位繼電工作人員都能提高警惕，并指派有經驗的繼電人員做監護人，監護人要認真負責，不間斷地監護，隨時指導和糾正不安全的動作。

(3)運行人員要加強對技術、業務學習，熟悉有關規程，遇事有章可循，確保設備安全運行，盡力減少事故處理時間。

第四篇：18春西南大學[1079]《電力系統繼電保護》

1、下面哪一類設備不是二次設備？

自動裝置 繼電保護裝置 監察測量儀表 斷路器

2、當系統發生故障時，正確地切斷離故障點最近的斷路器，是繼電保護裝置的______的 體現

選擇性 靈敏性 可靠性 快速性

3、過電流繼電器的返回系數（）

B.大于1 等于1 小于1 等于0

4、電力系統振蕩時，下面哪一個說法是錯誤的（）

E.振蕩時，電氣量呈周期性變化

振蕩時，三相完全對稱，沒有負序和零序分量出現。

振蕩時，若阻抗測量原件誤動，則在一個振蕩周期內動作或返回各一次 振蕩時，電流、電壓、阻抗等電氣量在振蕩前后突然變化，速度很快

5、在電力系統正常運行時，負荷阻抗的量值較大，其阻抗性以（）。

以電感性為主 以電阻性為主 以電容性為主

以電容性為主或電感性為主

6、阻抗繼電器的接線方式中用于反映各種接地短路有哪些？（）-30°接線 +30°接線

相間0°接線（相間阻抗繼電器的接線方式）

有零序電流補償的0°接線方式（接地阻抗繼電器接線方式）

7、閉鎖式方向縱聯保護采用（），而在外部故障時發出（）的方式構成的。

正常有高頻電流、閉鎖信號 正常有高頻電流、允許信號 正常無高頻電流、允許信號 正常無高頻電流、閉鎖信號

8、高頻保護采用相-地制高頻通道是因為（）？

相-地制通道衰耗大 減少對通信的干擾 相-地制通道衰耗小 比較經濟；

9、為了限制故障的擴大，減輕設備的損壞，提高系統的穩定性，要求繼電保護裝置具有()。

靈敏性 快速性 選擇性 可靠性

10、高頻保護中的高頻信號是通過下列哪一種通信方式傳輸的？

導引線通信 電力線載波通信 光纖通信 微博通信

11、低電壓繼電器的返回系數（）

A.小于1 等于1 大于1 等于0

12、高頻阻波器的作用是（）

防止高頻電流竄越 限制短路電流 防止工頻電流竄越 補償接地電流

13、下面那種設備不屬于電力系統一次設備？

變壓器 母線 發電機 監察測量儀表

14、由于過渡電阻的存在，一般情況下使阻抗繼電器的

C.測量阻抗增大，保護范圍減小

測量阻抗減小，保護范圍增大 測量阻抗減小，保護范圍減小 測量阻抗增大，保護范圍增大

15、下列關于電流速斷保護的特點，哪個是錯誤的：

動作速度快 簡單可靠

不受系統運行方式的影響 不能保護本線路全長

16、快速切除線路任意故障的主保護是（）。

D.縱聯差動保護 零序電流保護 電流速斷保護 距離保護

17、阻抗繼電器的接線方式中用于反映各種接地短路有哪些？（）

-30°接線

有零序電流補償的0°接線方式（接地阻抗繼電器接線方式）

+30°接線

相間0°接線（相間阻抗繼電器的接線方式）

18、當變壓器外部故障時，有較大的穿越性短路電流流過變壓器，這時變壓器的差動保護（延時動作 不應動作

立即動作

視短路時間長短而定

19、高頻閉鎖方向保護的發信機發送的高頻信號是（）？

跳閘信號 閉鎖信號

允許信號

20、變壓器勵磁涌流可達變壓器額定電流的()1-2倍 6-8倍

10-12倍 14-16倍）多項選擇題

21、根據重合閘控制斷路器的相數不同，可將重合閘分為（）？

三相重合閘 單相重合閘 綜合重合閘 分相重合閘

22、下面那些的情況下，重合閘應不動作？

手動投入斷路器時，線路上有故障，隨即被繼電保護斷開 值班人員手動或遙控斷開斷路器 斷路器處于不正常狀態 繼電保護跳閘后

23、變壓器過電流保護最大負荷電流IL.max應按照以下哪一種方式確定？

對降壓變壓器，應考慮電動機自啟動時的最大電流

按上述AB考慮，并取最大值

對并列運行的變壓器，應考慮切除一臺最大容量的變壓器時，在其它變壓器中出現的 過負荷

按上述AB考慮，并取最小值

24、下面哪一類設備是二次設備。（）

繼電保護裝置 監察測量儀表 斷路器

自動裝置

25、電力系統繼電保護的基本要求有哪些？

可靠性 靈敏性 選擇性 快速性

26、下面那些設備屬于電力系統一次設備？

母線 變壓器 斷路器 發電機

判斷題

27、每套保護都有預先劃分的保護范圍，保護范圍劃分的基本原則是任一個元件的故障都能可靠地被切除，并且保證停電范圍最小。（）

A.√ B.×

28、距離Ⅱ段可以保護線路全長。（）

A.√ B.×

29、全相振蕩時，系統不保持對稱性，系統中會出現負序，零序分量。()

A.√ B.×

30、過電流保護作為近后備時應采用最小運行方式下相鄰線路末端兩相短路時的電流來校驗，要求Ksen ≥ 1.3 ~ 1.5。

A.√ B.×

31、反映整個被保護元件上的故障，能以最快速度有選擇性地切除被保護設備和線路故障的保護稱為主保護。（）

A.√ B.×

32、方向圓特性的動作特性一般用于距離保護的主保護段（Ⅰ段和Ⅱ段）中。()A.√ B.×

33、在我國，110KV及以上電壓等級的電網采用中性點直接接地的方式。()A.√ B.×

34、氣體保護能反映變壓器油箱內的各種短路、運行比較穩定、可靠性比較高，因此能完全取代差動保護的作用。（）

A.√ B.×

35、有三條以上線路聯系的雙側電源網絡等不會失步的系統可以直接使用不檢同步重合閘。（）A.√ B.×

36、阻抗繼電器采用0°接線方式時，若發生三相短路，三個繼電器的測量阻抗均等于短路點到

保護安裝地點的線路正序阻抗。三個繼電器均能正確動作。()A.√ B.×

37、電流速斷保護的保護范圍隨運行方式和故障類型的變化而變化，最小的保護范圍在系統最小運行為式下三相短路時出現（）

A.√ B.×

38、重合閘前后速保護主要用于35 kV以下由發電廠或重要變電所引出的直配線路上，以便快速切除故障，保證母線電壓。（）

A.√ B.×

39、繼電保護工作的“正方向”為由繼電保護安裝處指向被保護元件。()A.√ B.×

40、電流保護是利用電力系統在短路故障時，系統電流增大這一特點構成的保護，其主要優點是簡單、可靠、經濟。一般適用于35kV及以下電網。()A.√ B.×

41、在雙繞組單相變壓器縱差動保護中，忽略變壓器的損耗，正常運行和 變壓器外部故障時差動電流為零，保護不會動作（）。

A.√ B.×

42、對容量大于0.8MV.A及以上的油浸式變壓器，當發生嚴重故障產生大量瓦斯時，應動作于信號

A.√ B.×

43、我國電力系統高頻通道的工作方式主要采用正常無高頻電流方式。（）

A.√ B.×

44、在空載投入變壓器或外部故障切除后恢復供電等情況下，有可能產生很大的勵磁涌流。（）

A.√ B.×

45、相差高頻保護的基本工作原理是比較被保護線路兩側電流的相位（）。

A.√ B.×

46、電流保護的接線方式是指保護中電流繼電器與電流互感器之間的連接方式。()A.√ B.×

47、距離保護就是反應故障點至保護安裝處的距離，并根據距離的遠近而確定動作時間 的一種保護裝置。()A.√

B.×

48、按照高頻載波通道傳送的信號在縱聯保護中所起作用的不同，將電力線載波信號分為傳送閉鎖信號、允許信號和跳閘信號三種。()A.√ B.×

49、流入差動繼電器的不平衡電流與變壓器外部故障時的穿越電流有關，穿越電流越大，不平衡電流也越大。（）

A.√ B.×

50、重合閘前加速保護方式廣泛應用于35kV以上網絡及對重要負荷供電的送電線路上。（）

A.√ B.×

51、全阻抗繼電器，沒有方向性。()A.√ B.×

52、因為高頻保護不反應被保護線路以外的故障，所以不能作為下一段線路的后備保護。()A.√ B.×

53、變壓器的故障可分為內部故障(變壓器油箱里面發生的各種故障)和 外部故障(油箱外部絕緣套管及其引出線上發生的各類故障)。()A.√

B.×

54、所有的等式約束條件均滿足，部分的不等式約束條件不滿足但又不是故障的電力系統工作狀態，稱為不正常運行狀態。（）

A.√ B.×

主觀題

55、名詞解釋:試對下述電力系統繼電保護相關名詞進行解釋。1.電力系統一次設備2.電力系統二次設備3.電力系統的振蕩4.電力系統的振蕩閉鎖5.過電流保護6.定時限過電流保護7.反時限過電流保護

參考答案：

答：1.電力系統一次設備:一般將電能通過的設備稱為電力系統的一次設備。如發電機、變壓器、斷路器、母線、輸電線路、電動機等。

2.電力系統二次設備:對一次設備的運行狀態進行監視、測量、控制和保護的設備，稱為電力系統的二次設備。如1.測量表計

2、絕緣監察裝置。

3、控制和信號裝置。

4、繼電保護及自動裝置

5、直流電源設備

6、高頻阻波器。

7、備自投裝置等

3.電力系統的振蕩：并聯運行的電力系統或發電廠之間出現功率角大范圍周期性變化的情況，稱為電力系統的振蕩。

4.電力系統振蕩閉鎖：當系統出現振蕩的時候，應采用必要的措施，防止在振蕩恢復期間保護動作。這種措施就稱為振蕩閉鎖。

5.過電流保護：是指其起動電流按躲開最大負荷電流來整定的保護。當電流的幅值超過最大負荷電流值時啟動。它是三段式電流保護的第Ⅲ段。該保護不僅能保護本線路全長，且能保護相鄰線路的全長?？勺鳛楸揪€路主保護的近后備保護以及相鄰下一線路保護的遠后備保護。

6.定時限過電流保護：保護啟動后出口動作時間是固定的整定時間的過電流保護，稱為定時限過電流保護。

7.反時限過電流保護：出口動作時間與過電流的倍數相關，電流越大，出口動作越快，稱為反時限過電流保護。

56、名詞解釋：試對下述電力系統繼電保護相關名詞進行解釋。1.主保護2.后備保護3.近后備保護4.閉鎖式方向縱聯保護5.允許式方向縱聯保護6.變壓器的穿越電流7.變壓器的勵磁涌流

參考答案：

答：1.主保護：反應整個被保護元件上的故障，并能以最短的時限有選擇地切除故障的保護稱為主保護。

2.后備保護：在實際運行中，由于各種原因可能存在保護或斷路器拒動的情況，所以，必須要考慮后備保護（替代功能）的配備。其目的是不允許長期存在短路的情況。于是出現了近后備保護、遠后備保護、斷路器失靈保護等

3.近后備保護：本地的后備保護由安裝于本地的另外一臺（套）保護元件（或裝置）來實現的保護。

4.閉鎖式方向縱聯保護：在系統發生故障時，線路兩端功率方向元件判別流過本端的功率方向，若功率方向為負則發出閉鎖信號，閉鎖兩端的保護，稱為閉鎖式方向縱聯保護。5.允許式方向縱聯保：在系統發生故障時，線路兩端功率方向元件判別流過本端的功率方向，當功率方向為正者發出允許信號，允許兩端保護跳閘，稱為允許式方向縱聯保護。6.穿越電流將變壓器兩側的電流都折算到電流互感器二次側，忽略變比系數不為零的影響，則區外故障時，變壓器兩側的電流大小相等，方向相反，該電流稱為區外故障時變壓器的穿越電流Ik。

7.勵磁涌流：當變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復時，變壓器電壓從零或很小的數值突然上升到運行電壓。在這個電壓上升的暫態過程中，變壓器可能嚴重飽和，產生很大的暫態勵磁電流，稱為勵磁涌流。

57、什么是重合閘前加速保護，有何優缺點，主要適用于什么場合？什么是重合閘后加速保護，有何優缺點，主要適用于什么場合？

參考答案：

答：1.所謂前加速就是當線路第一次故障時，靠近電源端保護無選擇性的動作，然后進行重合。如果合于永久故障上，則在斷路器合閘后，再有選擇性的切除故障。重合閘前加速保護一般又稱為“前加速”。其優點為：

(1)能夠快速地切除瞬時性故障；

(2)可能使瞬時性故障來不及發展成永久性故障，從而提高重合閘的成功率；

(3)能保證發電廠和重要變電所的母線電壓在0.6~0.7倍額定電壓以上，從而保證廠用電和重要用戶的電能質量；

（4）使用設備少，只需裝設一套重合閘裝置，簡單，經濟。前加速的缺點是

(1)斷路器作條件惡劣，動作次數較多

(2)重合于永久性故障上時，故障切除的時間可能較長。(3)如果靠近電源側重合閘裝置或斷路器拒絕合閘，則將擴大停電范圍。甚至在最末一級線

路上故障時，都會使連接在這是線路上的所有用戶停電。

前加速保護主要用于35 kV以下由發電廠或重要變電所引出的直配線路上，以便快速切除故障，保證母線電壓。

2.重合閘后加速保護一般又簡稱為“后加速”，所謂后加速就是當線路第一次故障時，保護有選擇性動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再加速保護動作瞬時切除故障，而與第一次動作是否帶有時限無關。后加速保護的優點是：

（1）第一次是有選擇性的切除故障，不會擴大停電范圍，特別是在重要的高壓電網中，一般不允許保護無選擇性的動作而后以重合閘來糾正（即前加速的方式）；（2）保證了永久性故障能瞬時切除，并仍然是有選擇性的；

（3）和前加速相比，使用中不受網絡結構和負荷條件的限制，一般說來是有利而無害的。后加速保護的缺點是：

（1）每個斷路器上都需要裝設一套重合閘，與前加速相比略為復雜；（2）第一次切除故障可能帶有延時。

“后加速”方式廣泛應用于35kV以上網絡及對重要負荷供電的送電線路上。58、1.闡述電力線載波通道的3種工作方式？2.闡述變壓器通常裝設哪些保護裝置？

參考答案：

1.答：電力線載波通道的工作方式有如下3種(1)正常無高頻電流方式。

此方式在電力系統正常工作條件下發信機不發信，沿通道不傳送高頻電流，發信機只在電力系統發生故障期間才由保護的啟動元件啟動發信，因此又稱之為故障啟動發信的方式。(2)正常有高頻電流方式

此方式在電力系統正常工作條件下發信機處于發信狀態，沿高頻通道傳送高頻電流，因此又稱為長期發信方式。

(3)移頻方式是指在正常運行情況下，發信機長期發送一個頻率為f1 的高頻信號，其作用是閉鎖保護和對通道進行連續檢查。在被保護線路發生故障時，保護控制發信機移頻，改為發送頻率為f2 的高頻信號。

2.答：根據規程規定，變壓器一般裝設下列保護：（1）瓦斯保護：規程規定對于容量為800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車

間內油浸式變壓器，應裝設瓦斯保護。

（2）縱差動保護或電流速斷保護：對于容量為6300kVA及以上的變壓器，以及發電廠廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，10000kVA及以上的發電廠廠用備用和單獨運行的變壓器，應裝設縱差動保護。電流速斷保護用于對于容量為10000kVA以下的變壓器，當后備保護的動作時限大于0.5s時，應裝設電流速斷保護。對2000kVA以上的變壓器，當電流速斷保護的靈敏性不能滿足要求時，也應裝設縱差動保護。（3）外部相間短路和接地短路時的后備保護（4）過負荷保護（5）過勵磁保護

（6）其它非電量保護：對變壓器溫度及油箱內壓力升高和冷卻系統故障，應按現行變壓器標準的要求，專設可作用于信號或動作于跳閘的非電量保護。59、1、已知如圖所示網絡的正序阻抗Z1=0.4Ω/km，線路阻抗角ΨL=70度。A、B變電站裝有反應相間短路的二段式距離保護，它的Ⅰ、Ⅱ段測量元件均系采用方向阻抗繼電器。試求（1））Ａ變電站距離保護I、Ⅱ段動作值（I、Ⅱ段可靠系數均取0.8）。

（2）當在線路AB距A側50Km和65km處發生相間金屬性短路時, A變電站各段保護的動作情況。

參考答案：

60、參考答案：

第五篇：電力系統繼電保護故障解決對策論文

摘要：要實現電力系統的穩定運行就必須實現繼電保護的二次回路能夠起到作用。在現階段電力系統運行過程中，繼電保護二次回路作為一個重要的保護裝置被廣泛運用，但是在其運行過程中不可避免的會出現一些故障，本文將就電力系統繼電保護二次回路問題引發的故障以及其相關的解決對策進行研究。

關鍵詞：繼電保護；二次回路問題；故障；解決對策

引言

隨著近些年來我國電氣化設備的不斷增多，對電力的依賴性不斷加強，同時也極大的促進了我國電力系統的不斷升級。在電力系統運行過程中由于繼電保護二次回路問題引發的一系列故障也逐漸引起了人們的重視。如何對這些故障問題進行解決，保證電力系統的穩定運行已經成為現階段研究的重點。本文將就此進行探討。

1什么是繼電保護二次回路

（1）繼電保護二次回路的特點。在當前電力系統中，繼電保護二次回路由于其重要作用已經成為不可缺少的一部分，同時其組成也具有一定的復雜性?，F階段使用較多的繼電保護二次回路主要由測量系統、繼電保護裝置、開關以及電源信號系統及部分組成。通過設置繼電保護二次回路可以通過以低電壓的形式實現對電力設備的保護。同時繼電保護二次回路由于組成較為復雜，涉及的系統較多，因此在其運行過程中需要多個系統共同參與配合才能實現其功能和作用。因此繼電保護系統具有綜合性和復雜性的特點。

（2）安裝繼電保護二次回路的作用。首先，繼電保護具有一定的安全價值。傳統的電力系統保護裝置由于故障率較高、反應速度較慢而使得其對電力系統的保護作用大打折扣。通過進行繼電保護二次回路可以實現自動化運行因此可以進行實時監測，并對檢測到的數據進行在線分析。這種優點一方面可以實現對電力系統保護的有效性，另一方面還可以保障工作人員的個人安全，對電力系統的正常運行具有重要意義。其次，具有一定的經濟價值?，F階段使用繼電保護二次回路裝置集成程度較高，因此在使用和維護時更加方便，這些優點可以有效的降低繼電保護二次回路在運行過程和維護過程中的成本消耗，降低了電力系統整體的成本，因此具有較好的經濟價值。最后，具有強大的功能。繼電保護二次回路在對電力系統進行保護的過程中具有獨特的優勢。其不僅具有較大的控制范圍，而且在加裝以后受到保護的空間也相對較大。因而實現了其優勢的較好發揮。

2繼電保護二次回路的長處

（1）安全性能較高?，F階段使用的繼電保護二次回路裝置其組成以及運行系統都采用了最新的現代化技術，具有較高的科技含量。因此，在其運行過程中實現了操作的精確性和穩定性，降低了由于操作的原因出現的各種問題，實現了故障率的降低。同時，由于其較高的集成性使得在進行維修和檢查時較為方便，使得電力系統的整體穩定性的提高。保證了電力系統運行的穩定性和可靠性。

（2）經濟性較高。較高的集成性使得繼電保護二次回路具有體積小，重量輕的特點。這不僅使得在進行設備裝配過程中的消耗較低，同時由于其結構較為簡單，在出現故障時對一些元器件進行更換時也較為便宜。較低的成本和較為簡單的檢修裝配使得其具有較高的經濟性，因此在新階段的電力系統中大量使用。

（3）優良的性能。繼電保護二次回路的大面積使用使得電力系統抵抗外部環境的影響的能力大大提高。不僅對于一些具有腐蝕性質的環境具有較高的抵御能力，同時對于電磁干擾也有了較好的抵抗能力。優良的性能使得現階段電路系統整體性能也有了很大的提升。

3繼電保護二次回路的故障分析

（1）數據破壞。繼電保護二次回路在運行過程中優勢會出現一些差動，差動以后會出現一定程度的誤差。這種誤差的出現不但會使得電力系統終端保存的數據受到破壞，同時還會使得繼電保護二次回路的靈敏性受到影響，因此會對準確性降低。

（2）線路受損。由于繼電保護在裝配過程中會用到很多線路。因此，在進行運行過程中經常會出現線路受損的情況。這會使得回路的切斷能力受到影響。出現這種情況會導致線路閉合不良和熔斷機制出現問題，使得繼電保護二次回路的性能下降。

（3）容量受損。繼電保護二次回路在發生故障以后會使得電路系統的容量受到一定的影響，例如電纜、斷路器發生容量受損的情況。這些功能在出現故障以后會加速設備的老化速度，使得整個電力系統的容量受到影響。

4相關問題的解決對策

（1）進行負荷檢測。在繼電保護二次回路運行過程中要特別注意裝置中的負荷，因為負荷的大小會直接影響到電流互感器的運行。因此，在進行實際應用過程中必須適當的對互感器電流負荷進行一定的降低?？梢酝ㄟ^減小電阻，選擇合適的電流互感器以及進行定期狀態檢查等。

（2）進行質量檢修。由于繼電保護二次回路系統的組成較為復雜，同時系統中各個元器件的質量都會對其在運行過程中的實際效果造成一定的影響，尤其是現階段市面上售賣的電流互感器品種繁多，在進行選擇時要依據系統的實際需要進行。對于電流負荷過大的繼電保護設備，在進行差動保護過程中可以選擇具有一定氣隙的電流互感器。這種裝置鐵芯磁性較小。這會使得電流互感器不易過載，可以有效提高設備的保護性能。同時由于其磁性較小，對失衡以后的電流可以產生一定的控制作用。

（3）進行保護檢修。在進行繼電保護二次回路維護過程中往往會出現一些操作難度較大的情況，因此可以在進行差動保護以外，還可以進行比率差動保護。這也是現階段應用較多的一種保護措施。這種保護措施可以應用于二次回路的故障檢測中。

5總結

經過多年的發展，我國電力系統的各項功能得到很大的提高，各項技術也得到了較快的發展。繼電保護二次回路作為一項重要的電力系統保護措施，在現階段電力系統運行中保證了系統的穩定性和可靠性。實現了對故障的有效解決。

參考文獻：

[1]譚永湛.繼電保護二次回路檢修維護中的若干問題分析[J].企業技術開發,2014(13).[2]喇曉軍.繼電保護二次回路故障破壞作用及提高其正確性的措施[J].科技創新與應用,2015(30).