电力系统与安全课件

电力系统与安全第一章电力系统安全的重要性电力系统安全的国家战略地位国民经济支柱电网安全卫士能源战略保障电力是工业生产、交通运输、通信网络等关继电保护系统作为电力系统的第一道防线电力系统安全是国家能源安全战略的核心组键基础设施的动力源泉，安全稳定运行直接，能够快速检测故障并自动隔离，防止事成部分，对维护经济持续发展和社会长治久关系国家安全和社会稳定故扩大，保障电网安全稳定运行安具有不可替代的重要作用电力系统安全事故案例回顾2015年某地大规模停电事故事故影响数百万用户生活受到严重影响，工业生产停滞，造成巨大经济损失事故原因继电保护装置动作失效，未能及时隔离故障•运维人员操作失误，违反安全操作规程•设备老化缺乏定期维护和更新•应急预案不完善，响应速度滞后•深刻教训这起事故暴露了电力系统在设备维护、人员培训、应急管理等方面存在的短板，警示我们必须高度重视电力安全电力系统是现代文明的生命线巨型变电站昼夜运转，源源不断地将电能输送到千家万户，点亮城市的每一个角落，支撑着经济社会的高速发展第二章电力系统继电保护基础继电保护是电力系统安全运行的核心技术，本章将系统介绍继电保护的基本概念、组成结构、分类方式和工作原理，为深入学习电力系统保护技术奠定坚实基础继电保护的定义与作用123自动检测功能快速隔离故障保障系统稳定继电保护装置能够实时监测电力系统运行状一旦检测到故障，继电保护系统立即发出跳通过准确、迅速、可靠的保护动作，维持电态，通过电流、电压等电气量的变化快速识闸指令，通过断路器快速切除故障设备或线力系统的安全、稳定、经济运行，最大限度别故障发生路，防止事故扩大减少停电范围和时间继电保护技术被誉为电力系统的安全卫士，是保障电网可靠供电、防止大面积停电事故的关键技术手段随着电力系统规模不断扩大和复杂度日益提高，继电保护的作用愈加重要继电保护的基本组成保护元件继电器装置执行机构电流互感器将一次侧大电流按比例变换为电磁式继电器传统机械式继电器，结构简单可断路器接收跳闸指令后快速切断故障电路的开CT二次侧小电流，供保护装置使用靠关设备电压互感器将一次侧高电压按比例变换为静态式继电器采用晶体管、集成电路等电子元隔离开关在无负荷情况下隔离电气设备，配合PT二次侧低电压，确保测量和保护安全件检修工作微机保护装置基于微处理器的智能化保护系统继电保护的分类按保护原理分类电流保护利用故障时电流增大的特征，包括过电流保护、速断保护等，适用于输配电线路和设备保护距离保护测量故障点到保护安装处的阻抗，根据阻抗大小判断故障位置，广泛应用于高压输电线路差动保护选择要点不同类型的继电保护各有特点，实际应用中需要根据被保护对象的特性、电压等级、系统结构等因素综合考虑，通常比较被保护设备两端电流的差异，是变压器、发电机、母线等主设备的采用多种保护方式配合使用主保护方式方向保护判断功率方向，用于区分正向和反向故障，常与其他保护配合使用继电保护的工作原理故障检测信号处理互感器实时采集电流、电压信号，传输至保护装置进行分析保护装置对采集的信号进行滤波、计算，判断是否满足动作条件继电器动作断路器跳闸满足动作条件后，继电器立即发出跳闸指令信号断路器接收指令后快速分闸，切除故障部分，保护系统安全整个过程从故障发生到断路器动作通常在几十毫秒内完成，体现了继电保护快速性的基本要求现代微机保护装置还具备故障录波、事件记录、自诊断等功能，大大提高了保护的智能化水平第三章电力系统故障分析与录波图识读准确识别和分析电力系统故障是保障系统安全的重要环节本章将介绍常见故障类型、故障录波技术的应用，以及如何通过录波图分析故障特征，为故障处理提供科学依据常见电力系统故障类型单相接地故障两相短路三相短路一相导线碰触地面或接地物体，是配电系统最常见的故障类型，约占故两相导线之间发生直接短接，电流急剧增大，可能引起设备损坏和线路三相导线同时短接，故障电流最大，危害最严重，但发生概率相对较障总数的70%以上跳闸低其他故障类型开路故障导线断裂或连接处脱落，造成供电中断两相接地故障两相同时接地，系统零序电流显著增加异常运行状态过负荷、低频、失步等非故障异常情况故障录波图的作用实时记录故障过程分析故障性质与位置故障录波装置能够高速采集和记录故障发生前后的电流、电压波形，通过分析录波图中电气量的变化特征，可以准确判断故障类型（短采样频率可达每周波点甚至更高，确保捕捉到故障的完整过程路、接地等）、故障相别（相、相、相）以及大致的故障位置128A B C评估保护动作正确性积累运行经验数据对比保护装置的动作时间和动作行为，验证保护配置的合理性，发现建立故障案例数据库，为类似故障的快速诊断和处理提供参考，也是保护定值或逻辑存在的问题，为优化保护方案提供依据培训新员工、提高技术水平的宝贵资料录波图案例分析某110kV输电线路单相接地故障故障前特征故障后特征三相电压对称，幅值约为（相相电压突然降至接近零值•

63.5kV•A电压）、两相电压升高至线电压值•BC三相电流平衡，负荷电流约•200A相电流急剧增大，达到短路电流•A系统运行稳定，各项参数正常•零序电流和零序电压明显出现•分析结论根据录波图特征判断为相单相接地故障故障发生后，接地距离保护A20msⅠ段动作，断路器跳闸切除故障线路，保护动作正确、迅速，有效防止了故障扩大此案例说明了继电保护装置和故障录波系统在电力系统安全运行中的重要作用第四章继电保护装置与技术发展继电保护技术经历了从电磁式到微机化、智能化的发展历程本章将对比传统与现代保护装置的特点，介绍智能变电站中的保护技术，展望数字化、网络化保护的未来发展趋势传统继电保护装置与微机保护装置对比传统电磁继电器微机保护装置优点结构简单、工作可靠、抗干扰能力强、维护方便、无需外部电源优点功能强大、精度高、体积小、可实现复杂算法、具备通信接口、便于远程监控缺点功能单

一、体积庞大、精度较低、调试复杂、不易实现复杂保护逻辑缺点需要稳定的电源供应、对电磁干扰较敏感、软件故障风险、维护需要专业技术微机保护装置已成为现代电力系统的主流选择，集保护、测量、控制、通信等多种功能于一体随着人工智能和大数据技术的发展，保护装置正向更高的智能化和自适应方向演进智能变电站中的继电保护技术01集成自动化系统智能变电站采用一体化设计，将一次设备、二次设备、通信网络深度融合，实现信息共享和协同控制02过程层网络化采用光纤以太网技术，通过协议实现设备间的高速通信，替代传统电缆连接IEC6185003远程监控诊断运维人员可通过远程工作站实时监控保护装置运行状态，接收告警信息，进行远程参数修改和故障诊断04智能决策支持系统自动分析运行数据，提供故障预警、设备健康评估、优化调度建议等智能决策支持新技术应用数字化、通信与网络保护IEC61850国际标准网络化保护特点是变电站自动化系统的通信网络和系统国际标准，定信息共享多个保护装置通过网络共享测量信息和状态信息，提高保护的可靠性IEC61850义了统一的数据模型、通信协议和配置语言和灵敏度统一建模标准化的信息模型便于不同厂家设备互联互通协同保护相邻保护装置之间协调动作，实现广域保护和后备保护的优化配合高速通信支持、等快速报文，满足保护实时性要求GOOSE SV自适应能力根据系统运行方式变化自动调整保护定值和逻辑，提高适应性灵活配置通过配置文件实现工程化配置管理SCL数字化和网络化技术的应用，使继电保护从单一装置的点保护发展为全系统的面保护，显著提升了电力系统的安全防御能力第五章输配电线路保护原理与应用输配电线路是电力系统的重要组成部分，其保护配置的合理性直接影响供电可靠性本章将详细介绍距离保护、纵联差动保护等主要保护方式的原理和应用场景输电线路距离保护原理距离Ⅲ段保护距离Ⅱ段保护保护范围本线路相邻线路全长再下级线++距离Ⅰ段保护保护范围本线路全长+下级线路的一部分路部分保护范围线路全长的80%-85%动作特性带时限动作，一般延时

0.3-

0.5s动作特性延时较长，一般1-

1.5s动作特性瞬时动作，无延时作用作为Ⅰ段的后备保护和相邻线路的远作用作为远后备保护，保护范围最广作用快速切除本线路大部分故障后备故障定位逻辑距离保护通过测量故障点阻抗来判断故障位置当测量阻抗小于整定阻抗时，保护动作三段保护配合使用，既保证了速动性，又提供了可靠的后备保护纵联差动保护技术工作原理与优势纵联差动保护通过通信通道比较线路两端的电流，当两端电流差值超过定值时判定为线路内部故障并动作跳闸主要优势全线路保护保护范围覆盖线路全长100%，无保护死区快速动作不受系统运行方式和故障类型影响，动作时间短选择性好只反应本线路内部故障，不受外部故障影响灵敏度高能够可靠检测高阻接地等特殊故障通信要求纵联保护需要可靠的通信通道，现代系统多采用光纤通信，具有抗干扰能力强、传输速度快、可靠性高等优点配电网保护特点与挑战网络结构复杂1配电网呈辐射状或环网结构，电源点多、分支多，故障特征复杂，保护配置难度大自动重合闸技术2配电线路故障多为瞬时性，采用自动重合闸可提高供电可靠性，成功率达70%-80%分布式电源影响3光伏、风电等分布式电源的接入改变了潮流方向和短路电流分布，传统保护面临挑战应对策略针对分布式电源接入，需要采用自适应保护、方向性保护、通信辅助保护等新技术，同时加强配电网自动化建设，实现故障的快速定位和隔离智能配电网的发展为解决这些问题提供了新的思路第六章主设备保护技术变压器、发电机、母线等主设备是电力系统的核心，其保护配置要求更高本章将详细介绍各类主设备的保护原理、整定方法和故障诊断技术变压器继电保护过流保护差动保护后备保护，反应变压器及出线的相间短路故变压器的主保护，反应变压器内部短路故障，障，通常设置两段或三段时限利用两侧电流差值判断，动作迅速可靠瓦斯保护反应变压器内部故障产生气体，轻瓦斯信号告警，重瓦斯动作跳闸压力释放保护温度保护当变压器内部压力异常升高时动作，保护变压器油箱免受损坏监测变压器油温和绕组温度，防止过热损坏，超过设定值时告警或跳闸保护整定要点差动保护需要正确选择电流互感器变比和接线方式，消除不平衡电流影响过流保护定值要与系统其他保护配合，确保选择性定期进行保护装置校验和传动试验，保证保护可靠动作发电机保护纵差保护同步失步保护发电机的主保护反应定子绕组及其引出线的相间短路故障采用比率差动原理，当发电机与系统失去同步时，会产生振荡电流和转矩，危害机组安全失步保护,具有较高的灵敏度和可靠性能够判别振荡中心位置，选择性地切机失磁保护其他保护配置当励磁系统故障导致发电机失去励磁时，发电机从系统吸收无功功率异步运行，定子接地保护反应定子绕组单相接地故障•失磁保护及时动作防止设备损坏和系统失稳转子接地保护监测转子回路对地绝缘•过负荷保护•逆功率保护防止原动机故障时发电机变电动机运行过电压保护限制发电机端电压在允许范围•监测定子电流和转子电流，防止发电机长期过载运行导致绝缘老化一般设置告警和跳闸两个阶段母线保护技术母线差动保护原理母线差动保护基于基尔霍夫电流定律，将连接到母线的所有支路电流矢量相加正常运行或外部故障时，流入母线的电流之和等于流出的电流之和，差电流为零母线内部故障时，差电流显著增大，保护动作跳开母线所有断路器完全电流差动保护高阻抗母线保护最基本的母线保护形式，适用于单母线和双利用高阻抗继电器原理，有效克服饱和问CT母线接线方式，要求配置专用的母线保护装题，结构简单但对要求较高CT置比率差动保护引入比率制动特性，提高抗饱和能力，在CT大容量变电站中广泛应用，提高了保护可靠性应用实例某变电站采用双母线接线，配置了数字式母线保护装置在一次母线故障中，保护在内准确识别故障母线并选择性跳闸，仅切除故障母线相关间220kV12ms隔，非故障母线继续运行，最大限度减少了停电范围，体现了母线保护的快速性和选择性第七章电力系统安全管理与施工安全技术措施和管理措施并重，是保障电力系统安全的根本本章将介绍施工现场安全管理规范、安全生产文化建设，通过案例分析强化安全意识施工现场安全管理要点临时用电规范高处作业安全个人防护用品施工现场临时用电必须编制高处作业人员必须系好安全进入施工现场必须佩戴安全专项方案，采用接零保带，安全带应高挂低用，挂帽，电气作业人员应穿戴绝TN-S护系统，设置专用保护零钩应挂在牢固构件上使用缘鞋、绝缘手套等专用防护线配电箱应安装漏电保护的安全带必须定期检查，每用品所有防护用品必须经器，电缆线路应架空或埋地次使用前应进行外观检查，过检验合格，并在有效期内敷设，严禁拖地明敷定期发现异常立即停用脚手架使用定期组织防护用品的检测接地电阻，确保保护接搭设应符合规范，验收合格检查和更换，确保防护效地可靠有效后方可使用能安全生产文化与员工培训安全第一，预防为主，综合治理这是我国安全生产工作的基本方针，强调安全生产的极端重要性，要求将预防工作放在首位，综合运用法律、经济、技术和教育手段安全生产文化建设事故案例教训理念培育树立生命至上、安全第一的价值观案例某变电站误操作事故制度保障建立健全安全生产责任制和规章制度由于作业人员未严格执行操作票制度，在未确认设备状态的情况下误操作隔全员参与营造人人讲安全、事事讲安全的氛围离开关，造成短路事故，设备严重损坏，幸未造成人员伤亡持续改进开展安全检查、隐患排查和风险评估教训与防范员工培训体系严格执行两票三制，杜绝违章操作

1.加强现场监护，实行操作复诵制度新员工入职安全教育培训

2.•提高员工安全意识和技术水平特种作业人员持证上岗培训

3.•完善设备防误装置，增加技术防护措施定期安全知识和技能培训

4.•应急演练和事故案例学习•守护电力安全，保障美好生活

99.9%50ms100%供电可靠率故障切除时间使命担当通过先进的继电保护技术，我国电力系统供电可现代保护装置实现毫秒级故障检测和隔离每一位电力人肩负着保障电网安全的神圣责任靠率持续提升继电保护技术的未来发展趋势智能化广域化柔性化应用人工智能、机器学习技术，实现故障智能基于广域测量系统的广域保护控制，提升大电网适应新能源、储能等新型电源接入，实现柔性识别、自适应保护和预测性维护安全防御能力保护和协调控制让我们携手并进，不断提升专业技能，强化安全意识，用智慧和汗水守护电力系统安全，为经济社会发展提供坚强的电力保障，为人民美好生活贡献力量！。