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上册 1

第一章　专业基础理论 1

第一节　单相交流电路分析与计算 1

一、正弦交流电的基本概念 1

二、正弦交流电的相量表示法 3

三、单一元件的交流电路 4

四、RLC串并联交流电路 9

五、交流电路的功率及功率因数的提高 13

第二节　三相交流电路分析与计算 16

一、对称三相交流电源 16

二、三相交流电源的连接 17

三、三相交流电路分析 20

第三节　非正弦周期电流电路 25

一、非正弦周期信号 25

二、非正弦周期函数的分解 27

三、非正弦周期量的有效值、平均值及电路的平均功率 27

四、对称三相电路中的高次谐波 29

第四节　线性动态电路的时域分析 32

一、换路定律及初始值计算 32

二、RC串联电路的过渡过程 33

三、RL串联电路的过渡过程 35

四、一阶电路的三要素法 38

五、RL串联电路的正弦响应 39

第五节 电磁与磁路分析计算 40

一、磁场及基本物理量 40

二、铁磁物质的磁化 42

三、磁路及磁路定律 45

四、交流铁芯线圈 47

第六节 微机保护基础 50

一、简单逻辑元件介绍 50

二、微机保护装置硬件系统 52

三、微机保护算法介绍 64

第二章 电力系统运行及故障分析 74

第一节 电力系统正常运行时的电压、电流及功率传输 74

一、正常运行时的电流、K点电压 74

二、功率传输 75

三、电压降落与电压损失 77

四、传输功率与电流、电压间的相量关系 78

五、测量阻抗 79

第二节 标幺制 79

一、标幺值 79

二、三相系统基准值选取 80

三、三相系统中标幺值计算特点 81

第三节 对称分量法应用 82

第四节 电力系统各元件序阻抗及其相应等值电路 84

一、同步发电机 84

二、变压器 85

三、输电线路 94

四、电抗器 100

五、异步电动机 101

六、综合负荷 103

第五节 电力系统横向短路故障分析 103

一、三相短路故障分析 103

二、两相短路故障分析 107

三、单相接地故障分析 113

四、两相接地短路故障分析 129

五、正序等效定则 138

第六节 三绕组自耦变压器接地中性点电流 139

一、自耦变电器中压侧接地故障 139

二、自耦变压器高压侧接地故障 140

第七节 电力系统纵向不对称故障分析 141

一、单相断线分析 141

二、两相断线分析 149

第八节 不对称短路故障时YN,d接线变压器两侧电流、电压关系 152

一、基本概念 152

二、YN,d11接线变压器d侧ab相短路 153

三、YN侧B相接地短路 155

四、YN侧AC相短路 157

第九节 电力系统稳定和电力系统振荡 159

一、电力系统稳定概念 159

二、提高电力系统暂态稳定水平的主要措施 163

三、电力系统振荡时电气量特点 167

第三章 输电线路保护及重合闸 173

第一节 零序电流方向保护 173

一、零序电流方向保护的基本原理 173

二、零序方向继电器的原理、实现方法、性能评述 176

三、零序方向继电器在非全相运行期间和在有串联补偿电容线路上的动作行为分析 179

四、零序电流和零序电压的获取 182

第二节 距离保护 183

一、距离保护的作用原理和时限特性 183

二、短路时保护安装处电压计算的一般公式及阻抗继电器的接线方式 184

三、过渡电阻产生的附加阻抗及对阻抗继电器工作的影响 187

四、阻抗继电器的工作电压 193

五、阻抗继电器的动作方程和动作特性 196

六、以正序电压为极化电压的阻抗继电器 205

七、方向阻抗继电器的暂态动作特性 212

八、工频变化量的阻抗继电器 215

九、分支电流（助增电流和外汲电流）对阻抗继电器工作的影响 224

十、交流失压对距离保护工作的影响以及断线闭锁原理 226

十一、系统振荡对距离保护的影响及振荡闭锁原理 229

十二、YN,d11接线变压器三角侧短路，星侧阻抗继电器的测量阻抗 252

十三、阻抗继电器在有串联补偿电容线路上发生短路时的动作行为分析及其对策 255

第三节 纵联保护 262

一、概述 262

二、闭锁式纵联方向保护 265

三、闭锁式纵联距离保护 275

四、超范围与欠范围允许式的纵联保护 278

五、光纤纵联电流差动保护 284

六、工频变化量方向继电器 298

七、基于暂态分量的能量积分方向元件 305

八、平行线路线间互感对纵联零序方向保护的影响 307

第四节 自动重合闸 310

一、自动重合闸的作用及应用 310

二、自动重合闸方式及动作过程 311

三、自动重合闸的起动方式 312

四、自动重合闸动作时间整定中应考虑的问题 313

五、双侧电源线路三相跳闸后的重合闸检查条件 315

六、重合闸的前加速和后加速 317

七、重合闸的充电与闭锁 318

八、3/2接线方式对重合闸和断路器失灵保护的要求 320

九、220 kV及以上电压等级同杆并架双回线路的按相自动重合闸方式 321

第五节 选相元件 324

一、概述 324

二、两相电流差突变量选相元件 325

三、工作电压突变量选相元件 329

四、比较零序电流与A相负序电流的相位结合阻抗元件动作行为的选相元件 332

五、低电压选相元件 334

第六节 过电压保护及远方跳闸保护装置 334

一、概述 334

二、超高压远距离输电线路产生过电压的机理 335

三、工频过电压保护和过电压起动远跳 349

四、远方跳闸保护装置 349

第七节 继电保护通道 352

一、纵联保护的载波通道及高频通道衰耗简介 352

二、继电保护专用收发信机 367

三、光纤通道与接口 371

参考文献 387

下册 389

第四章 元件保护 389

第一节 变压器保护 389

一、变压器的故障和保护配置 389

二、纵差动保护 390

三、变压器纵差动保护需要解决的问题 398

四、其他差动保护 407

五、复合电压闭锁的（方向）过电流保护 411

六、零序电流（方向）保护 416

七、阻抗保护 419

八、变压器过励磁保护 429

九、变压器中性点间隙保护和零序电压保护 432

十、非电量保护 434

第二节 母线保护 435

一、概述 435

二、母线差动保护 438

三、母联死区保护、母联失灵保护、母联充电保护、母联过流保护 451

四、非全相运行保护 456

五、断路器失灵保护 457

第三节 断路器保护 461

一、断路器保护装置的配置与应用范围 461

二、3/2接线方式的断路器失灵保护 461

三、3/2接线方式的自动重合闸 463

四、充电保护 465

五、死区保护 466

六、断路器三相不一致保护 466

七、瞬时跟跳回路 466

八、交流电压断线判别 466

九、跳闸位置异常告警 466

第四节 并联电抗器保护 467

一、并联电抗器的纵差保护和电流速断保护 467

二、并联电抗器匝间短路和单相接地短路保护 468

三、主电抗器的过负荷保护及过电流、零序电流后备保护 472

四、中性点电抗器的过电流保护、过负荷保护 473

五、干式空心并联电抗器的保护 473

第五节 并联电容器组保护 474

一、电容器组与断路器之间连接线、电容器组内部连线上的相间短路故障保护 474

二、电容器内部故障保护 474

三、多台电容器切除后的过电压保护 475

四、电容器组为双星形接线时常用中性线不平衡电流保护 476

五、电容器组的过负荷保护 476

六、电容器组的过电压保护 476

七、电容器组的低电压保护 477

八、其他保护 477

九、电容器组在系统运行中异常问题 478

参考文献 478

第五章 电力系统安全自动装置 479

第一节 备用电源自动投入装置 479

一、概述 479

二、对备用电源自动投入装置的要求 479

三、微机式备用电源自动投入装置 480

第二节 微机型自动按频率减负荷装置 488

一、概述 488

二、电力系统低频运行的危害 488

三、限制频率下降的措施 489

四、电力系统负荷的静态频率特性 489

五、电力系统频率动态特性 490

六、自动按频率减负荷装置 491

第三节 电力系统安全稳定控制装置 497

一、电力系统稳定控制的概念 497

二、电力系统稳定控制的三道防线 497

三、电力系统紧急控制的类型及其作用 498

四、分布式稳定控制装置 499

第四节 故障录波器及故障信息管理系统 500

一、故障录波器 500

二、故障信息管理系统概述 503

参考文献 507

第六章 二次回路 509

第一节 概述 509

第二节 二次回路的接线图 509

一、二次回路图纸的分类 509

二、二次回路的读图方法 513

三、二次回路标号 513

四、二次回路连接导线截面的选择 521

第三节 继电保护用电流互感器 521

一、电流互感器的一次参数 522

二、电流互感器的二次额定电流 522

三、电流互感器的额定输出容量 522

四、电流互感器的10％误差校核 523

五、电流互感器的其他参数 526

第四节 继电保护用电压互感器 528

一、电压互感器的一次参数 528

二、电压互感器的二次额定电压 529

三、电流互感器的额定输出容量 529

四、电压互感器的误差 529

五、电压互感器的型式 530

第五节 电流及电压的二次回路 530

一、电流、电压互感器接用位置的选择 530

二、常用电流、电压互感器二次回路接线方式 532

第六节 控制及信号的二次回路 547

一、控制回路 547

二、信号回路 559

第七节 装置间二次回路的连接 566

一、保护装置双重化的接线 566

二、保护的跳闸回路 569

三、母差保护的跳闸回路 571

四、断路器失灵保护的跳闸回路 572

五、纵联保护的切换回路 573

六、保护的远方跳闸 575

七、三相不一致保护的跳闸回路 575

八、开关量输入及输出部分 576

九、继电保护通信接口 577

十、时钟回路 577

十一、光纤通信及通道连接 577

第八节 直流电源系统 578

一、直流系统的构成及要求 578

二、直流系统的绝缘检测 581

三、直流系统接地位置的检查 583

四、直流系统的其他问题 584

第九节 保护装置及二次回路抗干扰 585

一、干扰信号的分类 586

二、二次回路干扰电压的来源 586

三、二次回路的抗干扰措施 589

参考文献 595

第七章 继电保护整定计算基础 596

第一节 概述 596

一、整定计算的目的及任务 596

二、整定计算的基本要求 597

三、整定计算的工作步骤 600

四、整定计算参数选择及计算 600

五、整定计算运行方式选择 601

六、整定计算的配合方法 603

七、整定计算相关技巧和应注意的问题 614

八、整定计算定值管理 614

第二节 电流电压保护整定计算 615

一、概述 615

二、阶段式电流保护整定计算方法 615

三、阶段式电流电压保护整定计算方法 617

四、辅助定值整定及注意事项 618

五、整定计算案例 619

第三节 零序电流保护整定计算 622

一、概述 622

二、阶段式零序电流保护整定计算方法 623

三、超高压电网零序电流保护整定计算方法 625

四、辅助定值整定及注意事项 627

五、整定计算案例 627

第四节 距离保护整定计算 631

一、概述 631

二、接地距离保护整定计算方法 632

三、相间距离保护整定计算方法 634

四、辅助定值整定及注意事项 634

五、整定计算算例 636

第五节 纵联保护整定计算 640

一、概述 640

二、纵联方向保护整定计算方法 640

三、纵联距离保护整定计算方法 641

四、纵联差动保护整定计算方法 641

五、辅助定值整定及注意事项 641

第六节 变压器保护整定计算 642

一、概述 642

二、变压器主保护整定计算方法 642

三、变压器后备保护整定计算 646

四、变压器其他相关保护整定 650

五、辅助定值及注意事项 651

六、整定计算算例 653

第七节 母线及断路器失灵保护整定计算 657

一、概述 657

二、母线差动保护整定计算方法 657

三、母联相关保护整定计算方法 659

四、断路器失灵保护整定计算方法 659

五、辅助定值及注意事项 660

第八节 特殊运行方式下的影响 660

一、概述 660

二、系统运行方式变化的处理 660

三、保护停运的处理 660

四、其他问题 661

第九节 整定计算工具 663

一、整定计算工具介绍 663

二、用计算机进行整定计算的核心工作原理 667

三、计算机整定使用中的相关问题 668

参考文献 669

第八章 继电保护相关知识 671

第一节 一次设备基础知识 671

一、变电站的主接线 671

二、变压器 675

三、断路器 680

四、隔离开关 682

五、互感器 683

六、电抗器 686

七、消弧线圈 687

八、防雷及接地装置 688

第二节 变电运行及事故处理基础 689

一、变电站倒闸操作概述 689

二、继电保护有关操作 691

三、事故处理的基本概念 691

第三节 变电站综合自动化 692

一、电力系统自动化的特点及功能 692

二、变电站综合自动化的结构形式 693

三、监控系统的基本功能及实现方法 695

四、数据通信技术 710

五、串行通信接口和现场总线技术 717

六、工业以太网 723

七、信道和传输介质 729

八、站内通信系统 732

九、提高通信可靠性的手段 733

十、数字化变电站 736

参考文献 742

附录 事故分析案例 743

案例1．一起零序互感引起的平行双回线跳闸事故分析 743

案例2．一起220kV线路保护异常跳闸的分析 747

案例3．220kV某变电站1号主变压器差动保护误动原因分析 750

案例4．一起220kV变电站交流站用电全失事故 753

案例5．防跳回路异常造成的事故 755

案例6．辅助触点切断合闸电流引起干扰误跳三相 756

案例7．220kV线路单相故障误跳三相 758

案例8．主变压器空投时差动保护误动 761

案例9．寄生回路造成保护误动 763

案例10．220kV某站全站失电事故分析 765

案例11．二次回路接线错误造成保护拒动 766

案例12．500kV某线短引线保护误动作原因分析 768

案例13．电缆线间绝缘降低重瓦斯保护误跳闸 769

案例14．变压器充电引起的母差误动事故 771

案例15．一起试验引起的保护误动 774

案例16．一起500kV母线失电事故分析 775

案例17．同杆线路纵联零序方向保护误动分析及措施研究 780

案例18．一起500kV双线误跳闸的事故分析 787

案例19．一起保护误动引起的重大电网事故的分析 790

案例20．某220kV变电站母线全停事故分析 792