本書第2版在保留第1版教材內容和結構體系不變的前提下,對緒論內容進行了完善,修正了書中的錯誤之處,增加了第十章和第十一章,分別是智能變電站的繼電保護和電力系統的廣域保護控制。
電力系統的發展使網絡結構日趨復雜化和多樣化,隨著智能電網的推進,電力系統繼電保護的體系架構正在發生巨大的變革。信息流成為電力系統能量流閉環鏈中必不可少的鏈接,電力系統保護與控制極度依賴于信息反饋。而且,基于廣域信息、局域信息甚至本地信息的電力系統保護與控制體系都將構筑在網絡通信基礎上。本文作者在國家自然科學基金項目《CPPS架構下保護控制系統信息流建模與可靠性研究》(51377026)的資助下,以基于信息網絡架構的保護和控制系統為研究對象,深入分析了信息流對保護控制系統的約束,對智能變電站和智能電網的保護控制體系形成了認識。
在此基礎上,對本書第1版的內容進行了拓展,主要增加了兩部分內容:①智能變電站的繼電保護。從智能變電站及其繼電保護系統的結構、形態和特征出發,論述了電子式互感器、過程層網絡傳輸特性和信息流質量、同步技術等對繼電保護系統性能的影響,描述了目前面向智能電網提出的層次化保護與控制體系。②電力系統的廣域保護控制。根據廣域保護控制應實現的功能,結合電力系統穩定性和控制方式的概念,對暫態穩定和失步解列、頻率特性和低頻減載、電壓穩定和低壓減載進行了分析,最后指出電力系統保護控制面臨的挑戰。如此,使得本書對電力系統繼電保護的知識體系介紹更加完整,從而形成本書的特色之處。
本書的第一、七、八、九、十、十一章由何瑞文編寫,第五章由陳衛編寫,第三、四、六章由陳少華編寫,第二章由文明浩編寫。全書由何瑞文統稿。陳德樹教授審閱了本書并提出了很多極有價值的意見和建議。在此表示深深的感謝!
在編寫本書過程中參考了很多優秀的教材和著作。編者向收錄于參考文獻中的各位作者表示真誠的謝意。
書中若有不妥和紕漏之處,懇請讀者批評指正。
編者第1版前言本書是高等學校電氣工程及其自動化專業“電力系統繼電保護”課程的教材,內容包括電網的電流保護、距離保護、輸電線路的縱聯保護、自動重合閘、電力變壓器保護、發電機保護和母線保護的基本原理和分析方法。
本書有以下特點:
1現代電力系統繼電保護裝置結構已經發生了巨大的變化,微機保護裝置在實際應用中已占主導地位。以電磁型或集成電路型保護結構為基礎的原理分析,不利于理論與實際的認識統一。本書第三章電流保護的分析以傳統保護結構為基礎,以便能夠與繼電保護技術的歷史銜接,同時增強初學者的感性認識。后續內容則以原理框圖進行分析,結合第二章的微機保護軟硬件知識,力圖使讀者能夠立足于微機保護裝置理解繼電保護原理。
2發電機、電力變壓器等電力主設備在電力系統中擔當極其重要的角色。隨著電力系統大電源和高壓變電所的大量建設,發電機、變壓器繼電保護的可靠運行已成為確保電力系統安全運行的重要因素。這些設備尤其是發電機結構的復雜性造成了保護的多樣性。教材系統地闡述了發電機、電力變壓器等元件的保護原理。
3電力系統的發展使網絡結構日趨復雜化和多樣化,縱聯保護已成為電力系統的主要保護形式。輸電線路的縱聯保護主要依靠先進的通信手段來保證其高性能,隨著通信技術的進步,縱聯保護的原理和技術也在不斷地發展和完善。教材切合電力系統的實際情況,對縱聯保護的原理分析力求清晰完整。
本書的第一、三、四、六章由陳少華編寫,第五章由陳衛編寫,第七、八、九章由何瑞文編寫,第二章由文明浩編寫。陳德樹教授審閱了本書的全部內容并提出了很多極有價值的意見和建議。在此表示深深的感謝!
在編寫本書過程中參考了很多優秀的教材和著作。編者向收錄于參考文獻中的各位作者表示真誠的謝意。
書中若有錯誤和不當之處,懇請讀者批評指正。
編者
目錄
第2版前言
第1版前言
第一章緒論1
第一節電力系統繼電保護的作用1
第二節對電力系統繼電保護的基本要求3
第三節電力系統繼電保護的基本原理6
第四節電力系統繼電保護裝置的構成8
第五節電力系統繼電保護的作用域12
第六節繼電保護技術的發展簡介15
習題與思考題16
第二章微機繼電保護基礎17
第一節微機保護基本結構17
第二節微機保護工作原理簡介19
第三節微機保護數字信號處理與典型
算法21
習題與思考題30
第三章電網的電流保護31
第一節單側電源網絡相間短路的電流
保護31
第二節電網相間短路的方向性電流保護43
第三節中性點直接接地電網中接地短路的
零序電流及其方向保護52
第四節中性點非直接接地電網中單相接地
故障的保護59
習題與思考題64
第四章電網的距離保護67
第一節距離保護的基本原理67
第二節距離保護的接線方式70
第三節阻抗元件及其動作特性72
第四節距離保護的整定計算及對距離保護
的評價82
第五節影響距離保護正確工作的因素及
對策86
習題與思考題95
第五章輸電線路的縱聯保護97
第一節概述97
第二節交換邏輯信號的縱聯保護97
第三節基于電流差動原理的縱聯保護107
習題與思考題115
第六章自動重合閘116
第一節自動重合閘的作用及對它的
基本要求116
第二節三相自動重合閘117
第三節單相自動重合閘120
第四節綜合重合閘簡介123
第五節重合閘動作時限的整定原則124
習題與思考題125
第七章電力變壓器的保護127
第一節電力變壓器的故障類型、不正常
運行狀態及相應的保護方式127
第二節變壓器的縱差動保護128
第三節變壓器相間短路和接地短路的
后備保護142
第四節變壓器的零序電流差動保護和
過勵磁保護146
第五節自耦變壓器保護的特點148
第六節變壓器的非電氣量保護150
第七節變壓器保護的配置舉例152
習題與思考題153
第八章發電機的保護155
第一節發電機的故障類型、不正常運行
狀態及相應的保護方式155
第二節發電機定子繞組短路故障的
保護156
第三節發電機定子繞組的單相接地
保護159
第四節發電機的負序過電流保護164
第五節發電機的失磁保護166
第六節發電機的其他保護形式171
第七節發電機—變壓器組繼電保護的特點
和配置175
習題與思考題178
第九章母線的保護179
第一節裝設母線保護的基本原則179
第二節電流差動母線保護181
第三節雙母線保護185
第四節一個半斷路器接線的母線保護188
第五節斷路器失靈保護189
習題與思考題191
第十章智能變電站的繼電保護192
第一節智能變電站的特征和形態192
第二節智能變電站繼電保護系統199
第三節智能變電站繼電保護系統性能205
第四節層次化保護與控制體系214
習題與思考題215
第十一章電力系統的廣域保護控制216
第一節廣域保護控制的功能實現216
第二節電力系統的運行狀態和控制
策略218
第三節電力系統穩定性概述219
第四節暫態穩定性和失步解列223
第五節系統頻率特性和低頻減載228
第六節電壓穩定性和低壓減載232
第七節電力系統保護控制面臨的挑戰235
習題與思考題237
參考文獻238