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第1章 绪论 1

1.1 从“Relay”到“Protective Relay” 1

1.2 继电保护的概念及任务 4

1.3 对继电保护的基本要求 6

1.3.1 可靠性 6

1.3.2 选择性 7

1.3.3 速动性 8

1.3.4 灵敏性 9

1.3.5 对保护“四性”的小结 9

1.3.6 简单性 9

1.3.7 经济性 10

1.3.8 小结 11

1.4 继电保护运行评价 11

1.4.1 继电保护综合评价体系 11

1.4.2 继电保护动作记录与评价 12

1.5 保护对象与保护区域 12

1.6 继电保护必备知识 13

1.6.1 电气主接线图 14

1.6.2 等效阻抗及阻抗图 14

1.6.3 电力系统的基本参数 14

1.6.4 已有保护及所存在的问题 14

1.6.5 影响保护正确动作的因素 14

1.6.6 保护对象认知 15

1.6.7 故障分析知识 15

1.6.8 电气量极值 15

1.6.9 互感器相关信息 15

1.6.10 未来扩建 15

1.7 继电保护技术的发展 16

本章小结 19

习题与思考题 19

第2章 基础知识 20

2.1 电力系统故障分析 20

2.1.1 标幺值及电力系统元件参数计算 20

2.1.2 对称分量法 22

2.1.3 各序阻抗网络的构成 24

2.1.4 横向短路的简便计算方法 27

2.2 互感器 30

2.2.1 电流互感器 30

2.2.2 电压互感器 38

2.3 继电器 44

2.3.1 继电保护常用术语 44

2.3.2 继电器的分类 45

2.3.3 继电保护常用电气文字符号 46

2.3.4 电磁型继电器简介 49

本章小结 50

习题与思考题 50

第3章 35kV及以下电压等级线路保护 53

3.1 配电线路相间短路电流、电压保护 53

3.1.1 无时限电流速断保护 54

3.1.2 限时电流速断保护 57

3.1.3 定时限过电流保护 59

3.1.4 反时限电流保护 61

3.1.5 电流保护接线方式 63

3.1.6 电流电压联锁速断保护 65

3.1.7 阶段式电流保护 66

3.1.8 评价与小结 68

3.2 方向电流保护 69

3.2.1 工作原理 69

3.2.2 功率方向元件 70

3.2.3 90°接线方式 72

3.2.4 应用实例 76

3.2.5 评价与小结 78

3.3 单相接地保护 78

3.3.1 传统的保护方式 78

3.3.2 保护遇到的难题 79

3.3.3 配电网新型接地保护示例 80

3.3.4 评价与小结 81

本章小结 81

习题与思考题 82

第4章 110kV输电线路保护 84

4.1 零序电气量的取得及电气量分析 84

4.1.1 电气量取得 84

4.1.2 电气量分析 84

4.2 阶段式零序电流保护 87

4.2.1 零序电流速断保护 87

4.2.2 零序电流限时速断保护 89

4.2.3 零序过电流保护 89

4.3 零序功率方向元件 90

4.3.1 传统的零序功率方向继电器 90

4.3.2 微机型零序功率方向元件 91

4.4 零序电流保护应用实例 91

4.5 距离保护基本原理 93

4.6 阻抗元件 95

4.6.1 阻抗继电器基本原理与分类 95

4.6.2 单相式圆特性阻抗继电器 96

4.6.3 直线特性阻抗继电器 97

4.6.4 传统阻抗继电器的实现 99

4.6.5 阻抗继电器的精确工作电流 99

4.6.6 方向阻抗继电器的死区问题 100

4.6.7 阻抗继电器的接线方式 100

4.6.8 实用方向阻抗元件 102

4.7 距离保护整定 104

4.7.1 助增电流与汲出电流 104

4.7.2 阶段式距离保护整定 105

4.8 影响距离保护正确动作的因素及对策 107

4.8.1 振荡闭锁 107

4.8.2 电压回路断线闭锁 109

4.8.3 过渡电阻 110

本章小结 112

习题与思考题 113

第5章 220kV及以上电压等级输电线路保护 115

5.1 纵联保护概述 115

5.1.1 全线速动保护与双端测量原理 115

5.1.2 纵联保护分类 117

5.1.3 纵联保护通道 117

5.2 分相电流差动纵联保护 121

5.2.1 导引线保护 121

5.2.2 光纤分相电流差动保护 122

5.3 方向比较式纵联保护 124

5.3.1 纵联方向保护工作原理 124

5.3.2 纵联方向保护基本原则 125

5.4 工频变化量原理在高压线路保护中的应用 127

5.4.1 电压电流分析 127

5.4.2 方向元件原理 129

5.4.3 阻抗继电器原理 130

5.5 保护配置的说明 132

5.6 电网保护配置总结 133

5.6.1 主保护与后备保护 133

5.6.2 电网保护的配置 134

本章小结 134

习题与思考题 135

第6章 输电线路自动重合闸 136

6.1 重合闸的作用、分类及基本要求 136

6.2 110kV及以下电压等级线路三相自动重合闸 137

6.2.1 检无压、检同步重合闸基本原理 137

6.2.2 检无压、检同步重合闸动作逻辑 139

6.2.3 同步检定原理 141

6.2.4 参数整定 142

6.3 220kV及以上电压等级线路综合自动重合闸 144

6.3.1 功能逻辑 144

6.3.2 参数整定 148

6.4 重合闸相关问题 148

6.4.1 自动重合闸与继电保护的配合 148

6.4.2 分相跳闸逻辑 150

6.4.3 非全相运行对零序方向电流保护的影响 152

6.4.4 非全相运行对距离保护的影响 154

6.4.5 非全相运行对线路纵联保护的影响 154

6.4.6 自适应重合闸概述 155

本章小结 155

习题与思考题 156

第7章 变压器保护 157

7.1 变压器继电保护配置 157

7.1.1 变压器的故障及不正常工作状态 157

7.1.2 主保护配置 158

7.1.3 后备保护配置 158

7.2 瓦斯保护 159

7.2.1 瓦斯保护简介 159

7.2.2 气体继电器的工作原理 159

7.3 纵联差动保护基本原理简介 160

7.4 励磁涌流分析与对策 162

7.4.1 励磁电流与励磁涌流 162

7.4.2 相应对策 164

7.5 差动保护的相位补偿与数值补偿 165

7.5.1 外转角 166

7.5.2 内转角 168

7.5.3 数值补偿方法 170

7.6 比率制动 171

7.6.1 其他不平衡电流分析 171

7.6.2 比率制动特性 173

7.6.3 比率制动特性的改进 175

7.7 差动保护整定 177

7.7.1 比率制动特性相关参数整定 177

7.7.2 其他参数整定 178

7.8 变压器相间短路的后备保护及过负荷保护 178

7.8.1 过电流保护 179

7.8.2 复合电压起动过电流保护 180

7.8.3 负序过电流保护 182

7.8.4 过负荷保护 183

7.8.5 阻抗保护 183

7.8.6 跳闸方案与方向元件的配置 184

7.9 变压器接地短路的后备保护 184

7.9.1 中性点直接接地变压器的零序电流保护 185

7.9.2 中性点非直接接地变压器的零序电流电压保护 186

本章小结 187

习题与思考题 189

第8章 发电机保护 190

8.1 发电机的故障和不正常工作状态及其保护配置 190

8.1.1 故障与不正常工作状态 190

8.1.2 保护配置 190

8.1.3 保护的动作行为 192

8.2 发电机的纵差保护 193

8.2.1 保护构成原理 193

8.2.2 发电机变压器组差动保护配置 194

8.2.3 比率制动式纵联差动保护 194

8.2.4 标积制动式纵联差动保护 196

8.2.5 逻辑框图 196

8.3 发电机定子绕组匝间短路保护 197

8.3.1 概述 197

8.3.2 单元件横差式匝间短路保护 198

8.3.3 裂相横差保护式匝间短路保护 199

8.3.4 反应转子回路二次谐波电流的匝间短路保护 200

8.3.5 纵向零序电压式匝间短路保护 201

8.4 发电机定子绕组的单相接地保护 202

8.4.1 定子绕组单相接地的特点 202

8.4.2 基波零序电压式定子接地保护 203

8.4.3 双频式100％保护区定子接地保护 204

8.4.4 附加电源的定子接地保护 205

8.5 发电机过电流与过负荷保护 206

8.5.1 相间短路后备保护特点 206

8.5.2 对称过电流（过负荷）保护 206

8.5.3 负序过电流（过负荷）保护 208

8.6 励磁回路接地保护 209

8.6.1 概述 209

8.6.2 定期检测装置与励磁回路一点接地保护 210

8.6.3 励磁回路两点接地保护 210

8.7 同步发电机失磁保护 211

8.7.1 概述 211

8.7.2 失磁过程中的阻抗变化 211

8.7.3 失磁保护的主要判据及整定 213

本章小结 214

习题与思考题 215

第9章 母线保护 217

9.1 母线保护配置原则 217

9.1.1 母线故障范围 217

9.1.2 母线故障后保护动作行为 217

9.1.3 利用线路保护切除母线故障 217

9.1.4 专用母线保护 217

9.2 母线保护原理 218

9.3 双母线保护特点与配置 220

9.3.1 双母线保护选择性 220

9.3.2 选择故障母线方法 220

9.4 断路器失灵保护简介 221

本章小结 222

习题与思考题 223

第10章 继电保护装置与实现 224

10.1 微机保护硬件组成 224

10.2 10～35kV线路保护测控装置应用案例 226

10.2.1 典型保护测控一体化装置简介 226

10.2.2 典型保护测控一体化装置测试 227

10.2.3 保护装置的组屏方式 229

10.2.4 装置应用于10kV馈线整定案例 230

10.3 110kV线路保护测控装置应用案例 233

10.3.1 典型110kV输电线路保护装置简介 233

10.3.2 典型110kV输电线路距离保护测试 234

10.3.3 110kV线路保护相关二次部分简介 239

10.3.4 装置应用于110kV线路的整定案例 240

10.4 220kV线路保护实例 244

10.4.1 典型220kV输电线路保护装置简介 244

10.4.2 典型220kV输电线路主保护测试 244

10.4.3 典型220kV输电线路一次接线简介 245

10.4.4 主要相关二次设备联系 246

10.4.5 第一套保护柜 246

10.4.6 第二套保护柜 249

10.4.7 测控柜 250

10.4.8 其他户内设备 251

10.4.9 220kV线路保护相关二次部分简介 252

10.4.10 装置应用于220kV线路的整定案例 256

10.5 110kV变压器保护实例 258

10.5.1 典型110kV变压器保护装置简介 259

10.5.2 典型110kV变压器差动保护测试 261

10.5.3 变压器保护相关二次部分简介 263

10.5.4 装置应用于110kV主变压器的整定案例 266

本章小结 268

习题与思考题 270

参考文献 272