第四部分：电力系统继电保护、安全自动装置及通信、自动化
（1）、继电保护的主要任务、基本原理及运行整定要求
1、什么是继电保护和安全自动装置?
?答：当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的事件时，需要向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施的成套硬件设备，用于保护电力元件的，一般通称为继电保护装置；用于保护电力系统的，则通称为电力系统安全自动装置。继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本装备，任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行；电力系统安全自动装置则用以快速恢复电力系统的完整性，防止发生和中止已开始发生的足以引起电力系统长期大面积停电的重大系统事故，如失去电力系统稳定、频率崩溃或电压崩溃等。 2、继电保护在电力系统中的任务是什么?
答：继电保护的基本任务：
(1)当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定性等)。
(2)反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经常值班人员)发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行而会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置容许带一定的延时动作。 3、简述继电保护的基本原理和构成方式
答：继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量（电流、电压、功率、频率等）的变化，构成继电保护动作的原理，也有其他的物理量，如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增
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大或油压强度的增高。大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保护装置将包括测量部分（和定值调整部分）、逻辑部分、执行部分。 4、电力系统对继电保护的基本要求是什么?
答：对电力系统继电保护的基本性能要求有可靠性、选择性、快速性、灵敏性。这些要求之间，有的相辅相成，有的相互制约，需要针对不同的使用条件，分别地进行协调。
(1)可靠性。继电保护可靠性是对电力系统继电保护的最基本性能要求，它又分为两个方面，即可信赖性与安全性。
可信赖性要求继电保护在设计要求它动作的异常或故障状态下，能够准确地完成动作；安全性要求继电保护在非设计要求它动作的其它所有情况下，能够可靠地不动作。
可信赖性与安全性，都是继电保护必备的性能，但两者相互矛盾。在设计与选用继电保护时，需要依据被保护对象的具体情况，对这两方面的性能要求适当地予以协调。例如，对于传送大功率的输电线路保护，一般宜于强调安全性；而对于其它线路保护，则往往宜于强调可信赖性。至于大型发电机组的继电保护，无论它的拒绝动作或误动作跳闸，都会引起巨大的经济损失，需要通过精心设计和装置配置，兼顾这两方面的要求。
提高继电保护安全性的办法，主要是采用经过全面分析论证，有实际运行经验或者经试验确证为技术性能满足要求、元件工艺质量优良的装置；而提高继电保护的可信赖性，除了选用高可靠性的装置而外，重要的还可以采取装置双重化，实现二中取一的跳闸方式。
(2)选择性。继电保护选择性是指在对系统影响可能最小的处所，实现断路器的控制操作，以终止故障或系统事故的发展。例如，对于电力元件的继电保护，当电力元件故障时，要求最靠近故障点的断路器动作断开系统供电电源；而对于振荡解列装置，则要求当电力系统失去同步运行稳定性时，在解列后两侧系统可以各自安全地同步运行的地点动作于断路器，将系统一分为二，以中止振荡，等等。
电力元件继电保护的选择性，除了决定于继电保护装置本身的性能外，还要求满足：①由电源算起，愈靠近故障点的继电保护的故障起动值相对愈小，动作时间愈短，并在上下级之间留有适当的裕度；②要具有后备保护作用，如果最靠近故障点的继电保护装置或断路器因故拒绝动作而不能断开故障时，能由紧邻的电源侧继电保护动作将故障断开。在220kV及以上电压的电力网中，由于接线复杂所带来的具体困难，在继电保护技术上往往难于做到对紧邻下一级元件的完全后备保护作用，相应采用的通用对策是，每一电
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力元件都装设至少两套各自独立工作，可以分别对被保护元件实现充分保护作用的继电保护装置，即实现双重化配置；同时，设置一套断路器拒绝动作的保护，当断路器拒动时，使同一母线上的其它断路器跳闸，以断开故障。
(3)快速性。继电保护快速性是指继电保护应以允许的可能最快速度动作于断路器跳闸，以断开故障或中止异常状态发展。继电保护快速动作可以减轻故障元件的损坏程度，提高线路故障后自动重合闸的成功率，并特别有利于故障后的电力系统同步运行的稳定性。快速切除线路与母线的短路故障，是提高电力系统暂态稳定的最重要手段。
(4)灵敏性。继电保护灵敏性是指继电保护对设计规定要求动作的故障及异常状态能够可靠地动作的能力。故障时通入装置的故障量和给定的装置起动值之比，称为继电保护的灵敏系数。它是考核继电保护灵敏性的具体指标，在一般的继电保护设计与运行规程中，对它都有具体的规定要求。
继电保护愈灵敏，愈能可靠地反应于要求动作的故障或异常状态；但同时，也愈易于在非要求动作的其它情况下产生误动作，因而与选择性发生矛盾，需要协调处理。 5、如何保证继电保护的可靠性
答：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(线路、母线、变压器等)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组断路器切除故障。在所有情况下，要求这两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。3～110kV电网运行中的电力设备一般应有分别作用于不同断路器，且整定有规定的灵敏系数的两套独立的保护装置作为主保护和后备保护，以确保电力设备的安全。
6、为保证电网保护的选择性，上、下级电网保护之间逐级配合应满足什么要求?
答：上、下级(包括同级和上一级及下一级电网)继电保护之间的整定，应遵循逐级配合的原则，满足选择性的要求，即当下一级线路或元件故障时，故障线路或元件的继电保护整定值必须在灵敏度和动作时间上均与上一级线路或元件的继电保护整定值相互配合，以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。
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7、在哪些情况下允许适当牺牲部分选择性?
答：遇到如下情况时允许适当牺牲部分选择性：
1)接入供电变压器的终端线路，无论是一台或多台变压器并列运行(包括多处T接供电变压器或供电线路)，都允许线路侧的速动段保护按躲开变压器其他侧母线故障整定。需要时，线路速动段保护可经一短时限动作。
2)对串联供电线路，如果按逐级配合的原则将过份延长电源侧保护的动作时间，则可将容量较小的某些中间变电所按T接变电所或不配合点处理，以减少配合的级数，缩短动作时间。
3)双回线内部保护的配合，可按双回线主保护(例如横联差动保护)动作，或双回线中一回线故障时两侧零序电流(或相电流速断)保护纵续动作的条件考虑；确有困难时，允许双回线中一回线故障时，两回线的延时保护段间有不配合的情况。
4)在构成环网运行的线路中，允许设置预定的一个解列点或一回解列线路。
8、为保证灵敏度，接地故障保护最末一段定值应如何整定?
答：接地故障保护最末一段(例如零序电流保护Ⅳ段)，应以适应下述短路点接地电阻值的接地故障为整定条件：220kV线路，100Ω；330kV线路，150Ω；500kV线路，300Ω。对应于上述条件，零序电流保护最末一段的动作电流整定值应不大于300A。当线路末端发生高电阻接地故障时，允许由两侧线路继电保护装置纵续动作切除故障。
对于110kV线路，考虑到在可能的高电阻接地故障情况下的动作灵敏度要求，其最末一段零序电流保护的电流整定值一般也不应大于300A(一次值)，此时，允许线路两侧零序电流保护纵续动作切除故障。 9、系统最长振荡周期一般按多少考虑?
答：除了预定解列点外，不允许保护装置在系统振荡时误动作跳闸。如果没有本电网的具体数据，除大区系统间的弱联系联络线外，系统最长振荡周期一般按1.5s考虑。
10、简述220千伏及以上电网继电保护整定计算的基本原则和规定
答：（1）对于220千伏及以上电压电网的线路继电保护一般都采用近后备原则。当故障元件的一套继电保护装置拒动时，由相互独立的另一套继电保护装置动作切除故障，而当断路器拒绝动作时，起动断路器失灵保护，断开与
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故障元件相连的所有其他联接电源的断路器。
（2）对瞬时动作的保护或保护的瞬时段，其整定值应保证在被保护元件外部故障时，可靠不动作，但单元或线路变压器组（包括一条线路带两台终端变压器）的情况除外。
（3）上、下级继电保护的整定，一般应遵循逐级配合的原则，满足选择性的要求。即在下一级线路或元件故障时，故障线路或元件的继电保护必须在灵敏度和动作时间上均能同时与上一级线路或元件的继电保护取得配合，以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。
（4）继电保护整定计算应按常见的运行方式为依据。所谓常见运行方式是指正常运行方式和被保护设备相邻近的一回线或一个元件检修的正常检修运行方式。对特殊运行方式，可以按专用的运行规程或者依据当时实际情况临时处理。
（5）变压器中性点接地运行方式的安排，应尽量保持变电所零序阻抗基本不变。遇到因变压器检修等原因，使变电所的零序阻抗有较大变化的特殊运行方式时，根据当时实际情况临时处理。
（6）故障类型的选择以单一设备的常见故障为依据，一般以简单故障进行保护装置的整定计算。
（7）灵敏度按常见运行方式下的不利故障类型进行校验，保护在对侧断路器跳闸前和跳闸后均能满足规定的灵敏度要求。对于纵联保护，在被保护线路末端发生金属性故障时，应有足够的灵敏度（灵敏度应大于2）。 11、变压器中性点接地方式的安排一般如何考虑?
答：变压器中性点接地方式的安排应尽量保持变电所的零序阻抗基本不变。遇到因变压器检修等原因使变电所的零序阻抗有较大变化的特殊运行方式时，应根据规程规定或实际情况临时处理。
1)变电所只有一台变压器，则中性点应直接接地，计算正常保护定值时，可只考虑变压器中性点接地的正常运行方式。当变压器检修时，可作特殊运行方式处理，例如改定值或按规定停用、起用有关保护段。?
2)变电所有两台及以上变压器时，应只将一台变压器中性点直接接地运行，当该变压器停运时，将另一台中性点不接地变压器改为直接接地。如果由于某些原因，变电所正常必须有两台变压器中性点直接接地运行，当其中一台中性点直接接地的变压器停运时，若有第三台变压器则将第三台变压器改为中性点直接接地运行。否则，按特殊运行方式处理。?3)双母线运行的变电所有三台及以上变压器时，应按两台变压器中性点直接接地方式运行，并把它们分别接于不同的母线上，当其中一台中性点直接接地变压器停
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