电力系统继电保护基本要求及工作原理的设计及演示
电力系统继电保护的发展经历了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段后，发展到了微机保护阶段。微机继电保护的发展史微机继电保护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电保护。
最早的继电保护装置是熔断器。以后出现了以断路器为核心的电磁式继电保护装置、电子式静态继电保护装置，发展迅速的以远动技术信息技术和计算机技术为基础的微机型继电保护装置；
一、继电保护装置的基本要求：
1.选择性：当系统发生故障时，继电保护装置只将故障设备切除，使停电范围尽量缩小，保证无故障部分继续运行。
2.速动性：电力系统发生故障时，要求能快速切除故障以提高电力系统并列运行的稳定性；减少用户在电压降低的异常情况下的运行时间，使电动机不致因电压降低时间过长而处于停止转动状态，并利于电压恢复时电动机的自起动，以加速恢复正常运行的进程；此外，还可避免扩大事故，减轻故障元件的损坏程度。
3.灵敏性：是指保护对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反应能力，对于保护范围内故障，不论短路点的位置在哪里，短路类型如何，运行方式怎样变化，保护均应灵敏正确地反应。
4.可靠性：就是在保护范围以内发生属于它应该动作的故障时，不应该由于它本身的缺陷而拒绝动作；而在其它任何不属于它动作的情况下，不应该误动作。 [1]
二、继电保护的基本概念
在电力系统运行中，外界因素（如雷击、鸟害等）、内部因素（绝缘老化，损坏等）及操作等，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障有：单相接地；三相短路；两相短路；两相接地短路；断线等。
电力系统非正常运行状态有：过负荷，过电压，非全相运行，振荡，次同步谐振，同步发电机短时失磁异步运行等。
电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时，他们能及时发出告警信号，或直接发出跳闸命令以终止事件。
1.继电保护的基本任务
1)自动迅速，有选择的跳开特定的断路器
2)反映电气元件的不正常运行状态
2.电力系统对继电保护的基本要求
速动性，选择性，灵敏性，可靠性。
三、电力系统发生短路可能产生的后果
1.故障点所燃烧电弧使故障原件损坏。
2.短路电流通过非故障原件，产生发热和电动力，使非故障原件损坏或降低使用寿命。
3.电力系统部分地区电压降低，影响用户工作稳定性或影响工厂产品质量。
4.破坏电力系统并列运行的稳定。
四、继电保护装置的作用
在工厂供电系统中发生故障时，必须有相应的保护装置将故障部分及时地从系统中切除，以保证非故障部分的继续工作，或发出报警信号，以便值班人员检查并采取消除故障的措施。
继电保护装置即各种不同类型的继电器，以一定的方式连接与组合，在系统发生故障时，继电保护动作，作用于断路脱扣线圈或给出报警信号，以达到对系统进行保护的目的。
五、电力系统继电保护的保护原理
继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。
电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：
(1) 电流增大。 短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。
(2) 电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。
(3) 电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20°，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为60°～85°，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°+(60°～85°)。
(4) 测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。
不对称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。
利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。
六、电力系统继电保护综合实验装置的设计及实验演示
1.安全保护体系:
1)三相四线制电源输入后经隔离输出（浮地设计），总电源由三相钥匙开关控制，设有三相带灯熔断器作为断相指示与保护。
2)控制屏电源由接触器通过起、停按钮进行控制。
3)屏上装有电压型漏电保护装置和一套电流型漏电保护装置，控制屏内、外或强电输出若有漏电现象发生，即告警并切断总电源，确保实验安全。
4)三相调压器原、副边设有过流保护技术，相间、线间过电流或直接短路均能自动保护。
2.技术性能：
1)输入电源：三相四线 380V±10% 50Hz
2)工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度＜85%（25℃）
3)装置容量：＜1.5kVA
4)外形尺寸：160cm×73cm×160cm
5)电脑桌 60×60×120cm
3.实验项目:
1)系统实验
(1) 模拟系统短路实验
(2) 保护装置静态试验
(3) 微机保护装置基本功能试验
(4) 微机定时限过电流保护
(5) 微机无时限电流速断保护
(6) 微机带时限电流速断保护
(7) 阶段式电流保护
(8) 电流电压连锁保护
(9) 阶段式过电流保护与自动重合闸后加速
(10) 其它线路保护形式研究
(11) 零序电流保护实验
(12) 过负荷保护实验
(13) 低压减载实验
(14) 变压器三段式复合电压过流保护
(15) 变压器反时限过流保护
(16) 变压器两段式定时限负序过流保护
(17) 变压器定时限零序过流保护
(18) 变压器反时限零序过流保护
(19) 变压器过负荷保护
(20) 变压器低电压保护
(21) 非电量保护
2)电磁型继电器特性与保护
(1) 电磁型电流继电器和电压继电器实验
(2) 电磁型时间继电器实验
(3) 电磁型中间继电器实验
(4) 信号继电器实验
(5) 6～10KV线路过电流保护实验
(6) 电流速断保护
(7) 两段式过电流保护
(8) 电流闭锁电压速断保护
3)SCADA实验
(1) 遥测、遥控、遥信实验
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