電力系統繼電保護基本要求及工作原理的設計及演示
電力系統繼電保護的發展經歷了機電型、整流型、晶體管型和集成電路型幾個階段后，發展到了微機保護階段。微機繼電保護的發展史微機繼電保護指的是以數字式計算機（包括微型機）為基礎而構成的繼電保護。
最早的繼電保護裝置是熔斷器。以后出現了以斷路器為核心的電磁式繼電保護裝置、電子式靜態繼電保護裝置，發展迅速的以遠動技術信息技術和計算機技術為基礎的微機型繼電保護裝置；
一、繼電保護裝置的基本要求：
1.選擇性：當系統發生故障時，繼電保護裝置只將故障設備切除，使停電范圍盡量縮小，保證無故障部分繼續運行。
2.速動性：電力系統發生故障時，要求能快速切除故障以提高電力系統并列運行的穩定性；減少用戶在電壓降低的異常情況下的運行時間，使電動機不致因電壓降低時間過長而處于停止轉動狀態，并利于電壓恢復時電動機的自起動，以加速恢復正常運行的進程；此外，還可避免擴大事故，減輕故障元件的損壞程度。
3.靈敏性：是指保護對其保護范圍內的故障或不正常運行狀態的反應能力，對于保護范圍內故障，不論短路點的位置在哪里，短路類型如何，運行方式怎樣變化，保護均應靈敏正確地反應。
4.可靠性：就是在保護范圍以內發生屬于它應該動作的故障時，不應該由于它本身的缺陷而拒絕動作；而在其它任何不屬于它動作的情況下，不應該誤動作。 [1]
二、繼電保護的基本概念
在電力系統運行中，外界因素（如雷擊、鳥害等）、內部因素（絕緣老化，損壞等）及操作等，都可能引起各種故障及不正常運行的狀態出現，常見的故障有：單相接地；三相短路；兩相短路；兩相接地短路；斷線等。
電力系統非正常運行狀態有：過負荷，過電壓，非全相運行，振蕩，次同步諧振，同步發電機短時失磁異步運行等。
電力系統繼電保護和安全自動裝置是在電力系統發生故障和不正常運行情況時，用于快速切除故障，消除不正常狀況的重要自動化技術和設備。電力系統發生故障或危及其安全運行的事件時，他們能及時發出告警信號，或直接發出跳閘命令以終止事件。
1.繼電保護的基本任務
1)自動迅速，有選擇的跳開特定的斷路器
2)反映電氣元件的不正常運行狀態
2.電力系統對繼電保護的基本要求
速動性，選擇性，靈敏性，可靠性。
三、電力系統發生短路可能產生的后果
1.故障點所燃燒電弧使故障原件損壞。
2.短路電流通過非故障原件，產生發熱和電動力，使非故障原件損壞或降低使用壽命。
3.電力系統部分地區電壓降低，影響用戶工作穩定性或影響工廠產品質量。
4.破壞電力系統并列運行的穩定。
四、繼電保護裝置的作用
在工廠供電系統中發生故障時，必須有相應的保護裝置將故障部分及時地從系統中切除，以保證非故障部分的繼續工作，或發出報警信號，以便值班人員檢查并采取消除故障的措施。
繼電保護裝置即各種不同類型的繼電器，以一定的方式連接與組合，在系統發生故障時，繼電保護動作，作用于斷路脫扣線圈或給出報警信號，以達到對系統進行保護的目的。
五、電力系統繼電保護的保護原理
繼電保護裝置必須具有正確區分被保護元件是處于正常運行狀態還是發生了故障，是保護區內故障還是區外故障的功能。保護裝置要實現這一功能，需要根據電力系統發生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎來構成。
電力系統發生故障后，工頻電氣量變化的主要特征是：
(1) 電流增大。 短路時故障點與電源之間的電氣設備和輸電線路上的電流將由負荷電流增大至大大超過負荷電流。
(2) 電壓降低。當發生相間短路和接地短路故障時，系統各點的相間電壓或相電壓值下降，且越靠近短路點，電壓越低。
(3) 電流與電壓之間的相位角改變。正常運行時電流與電壓間的相位角是負荷的功率因數角，一般約為20°，三相短路時，電流與電壓之間的相位角是由線路的阻抗角決定的，一般為60°～85°，而在保護反方向三相短路時，電流與電壓之間的相位角則是180°+(60°～85°)。
(4) 測量阻抗發生變化。測量阻抗即測量點(保護安裝處)電壓與電流之比值。正常運行時，測量阻抗為負荷阻抗；金屬性短路時，測量阻抗轉變為線路阻抗，故障后測量阻抗顯著減小，而阻抗角增大。
不對稱短路時，出現相序分量，如兩相及單相接地短路時，出現負序電流和負序電壓分量；單相接地時，出現負序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常運行時是不出現的。
利用短路故障時電氣量的變化，便可構成各種原理的繼電保護。
六、電力系統繼電保護綜合實驗裝置的設計及實驗演示
1.安全保護體系:
1)三相四線制電源輸入后經隔離輸出（浮地設計），總電源由三相鑰匙開關控制，設有三相帶燈熔斷器作為斷相指示與保護。
2)控制屏電源由接觸器通過起、停按鈕進行控制。
3)屏上裝有電壓型漏電保護裝置和一套電流型漏電保護裝置，控制屏內、外或強電輸出若有漏電現象發生，即告警并切斷總電源，確保實驗安全。
4)三相調壓器原、副邊設有過流保護技術，相間、線間過電流或直接短路均能自動保護。
2.技術性能：
1)輸入電源：三相四線 380V±10% 50Hz
2)工作環境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%（25℃）
3)裝置容量：＜1.5kVA
4)外形尺寸：160cm×73cm×160cm
5)電腦桌 60×60×120cm
3.實驗項目:
1)系統實驗
(1) 模擬系統短路實驗
(2) 保護裝置靜態試驗
(3) 微機保護裝置基本功能試驗
(4) 微機定時限過電流保護
(5) 微機無時限電流速斷保護
(6) 微機帶時限電流速斷保護
(7) 階段式電流保護
(8) 電流電壓連鎖保護
(9) 階段式過電流保護與自動重合閘后加速
(10) 其它線路保護形式研究
(11) 零序電流保護實驗
(12) 過負荷保護實驗
(13) 低壓減載實驗
(14) 變壓器三段式復合電壓過流保護
(15) 變壓器反時限過流保護
(16) 變壓器兩段式定時限負序過流保護
(17) 變壓器定時限零序過流保護
(18) 變壓器反時限零序過流保護
(19) 變壓器過負荷保護
(20) 變壓器低電壓保護
(21) 非電量保護
2)電磁型繼電器特性與保護
(1) 電磁型電流繼電器和電壓繼電器實驗
(2) 電磁型時間繼電器實驗
(3) 電磁型中間繼電器實驗
(4) 信號繼電器實驗
(5) 6～10KV線路過電流保護實驗
(6) 電流速斷保護
(7) 兩段式過電流保護
(8) 電流閉鎖電壓速斷保護
3)SCADA實驗
(1) 遙測、遙控、遙信實驗
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