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第1章 绪论1

1.1 概况1

1.2 电力系统基础知识1

1.3 保护要求3

1.4 保护范围4

1.5 主保护和后备保护5

1.5.1 主保护5

1.5.2 后备保护5

1.6 方向保护6

1.7 习题7

第2章 短路电流的计算9

2.1 短路电流计算模型9

2.1.1 系统阻抗影响9

2.1.2 旋转电机的影响11

2.1.3 故障种类12

2.1.4 故障电流计算13

2.2 计算短路电流的方法15

2.2.1 各序网络的构建和重要性18

2.2.2 使用对称分量法进行不对称故障计算20

2.2.3 电力系统等效阻抗20

2.3 保护系统的电流和电压信号21

2.4 用计算机进行故障计算22

第3章 继电器的类别和功能24

3.1 分类24

3.1.1 按结构分类24

3.1.2 按输入信号分类24

3.1.3 按功能分类24

3.1.4 电气继电器的国际分类25

3.2 电磁继电器26

3.2.1 吸引继电器26

3.2.2 带移动线圈的继电器27

3.2.3 感应继电器27

3.3 保护继电器的发展31

3.4 数字保护31

3.4.1 概述31

3.4.2 数字继电器的特点31

3.4.3 数字继电器的典型结构32

3.4.4 数字继电器的标准功能33

3.5 继电器供电34

第4章 电流互感器和电压互感器35

4.1 电压互感器35

4.1.1 等效电路35

4.1.2 误差35

4.1.3 负载36

4.1.4 电压互感器的选择37

4.1.5 电容式电压互感器37

4.2 电流互感器39

4.2.1 等效电路39

4.2.2 误差40

4.2.3 交流饱和41

4.2.4 负载41

4.2.5 电流互感器的选择44

4.2.6 ANSI标准定义的准确级45

4.2.7 直流饱和46

4.2.8 使用电流互感器的注意事项47

第5章 过电流保护49

5.1 简述49

5.2 过电流继电器种类49

5.2.1 固定电流值继电器49

5.2.2 定时限／定电流继电器或定时限继电器51

5.2.3 反时限继电器52

5.3 过电流继电器整定52

5.3.1 速断单元整定52

5.3.2 保护变电站间连接线路的速断单元覆盖范围53

5.3.3 延时过电流继电器参数整定54

5.4 继电器配合的限制条件58

5.4.1 最小短路电流水平58

5.4.2 发热限制59

5.4.3 启动电流值61

5.5 与Dy联结变压器的配合69

5.5.1 三相短路故障70

5.5.2 相间短路故障70

5.5.3 单相接地故障71

5.6 与熔断器的配合78

5.7 与负序单元的配合78

5.8 带电压控制的过电流继电器79

5.9 用软件技术设置过电流继电器80

5.10 数字继电器中数字逻辑的使用81

5.10.1 简述81

5.10.2 数字逻辑基础81

5.10.3 逻辑关系图82

5.11 群组整定变化的适应性保护84

5.12 习题85

第6章 熔断器、重合闸和分段器89

6.1 设备89

6.1.1 重合闸89

6.1.2 分段器92

6.1.3 熔断器92

6.2 配电系统的时间／电流设备的配合原则94

6.2.1 熔断器-熔断器的配合95

6.2.2 重合闸-熔断器的配合95

6.2.3 重合闸-重合闸的配合98

6.2.4 重合闸-继电器的配合98

6.2.5 重合闸-分段器的配合99

6.2.6 重合闸-分段器-熔断器的配合99

第7章 方向过电流继电器102

7.1 结构102

7.2 动作原则103

7.3 继电器的连接103

7.3.1 30°连接（0°AMT）103

7.3.2 60°连接（0°AMT）104

7.3.3 90°连接（30°AMT）105

7.3.4 90°连接（45°AMT）105

7.4 接地故障方向继电器106

7.5 速断单元的配合111

7.6 方向过电流延时继电器的整定114

7.6.1 启动电流整定114

7.6.2 时间刻度整定114

7.7 习题119

第8章 差动保护121

8.1 概述121

8.2 差动保护的分类123

8.3 变压器差动保护123

8.3.1 基本因素124

8.3.2 CT的选择和连接125

8.3.3 接地故障时差动继电器保护的绕组的百分比130

8.3.4 确定斜率131

8.3.5 电力变压器中的故障电流分布132

8.4 发电机和旋转电机的差动保护134

8.5 线路差动保护137

8.6 母线差动保护138

8.6.1 多个制动线圈的差动保护系统138

8.6.2 高阻抗差动系统138

8.7 习题140

第9章 距离保护142

9.1 概述142

9.2 距离继电器的种类142

9.2.1 阻抗继电器144

9.2.2 方向继电器146

9.2.3 感抗继电器147

9.2.4 姆欧继电器148

9.2.5 完全极化的姆欧继电器149

9.2.6 透镜特性的继电器150

9.2.7 多边形特性的继电器150

9.2.8 混合特性继电器150

9.3 整定距离继电器的保护范围和动作时间151

9.4 距离继电器馈入电流的影响154

9.5 距离保护中的弧阻影响158

9.6 剩余补偿159

9.7 距离继电器测得的阻抗159

9.7.1 相单元159

9.7.2 接地故障单元160

9.8 电力系统振荡160

9.9 距离继电器的有效保护范围163

9.10 最大负载检查164

9.10.1 姆欧继电器164

9.10.2 多边形特性的继电器165

9.11 画出继电器整定值165

9.12 联锁跳闸174

9.12.1 欠范围直接跳闸174

9.12.2 允许的欠范围联锁跳闸174

9.12.3 允许的超范围联锁跳闸175

9.13 在串联补偿线路中的距离继电器175

9.14 在T形回路中距离保护的考虑因素177

9.14.1 两个端口有馈入电流的T形回路177

9.14.2 所有三个端口都有馈入电流的T形回路179

9.15 采用距离继电器发现发电机励磁故障179

9.16 习题181

第10章 工业系统的保护184

10.1 保护设备184

10.1.1 过电流继电器184

10.1.2 普通断路器和塑壳断路器的直接动作器件184

10.1.3 热继电器、接触器和熔断器组合使用184

10.2 电机相关过电流保护的整定原则185

10.2.1 热继电器185

10.2.2 低压断路器186

第11章 工业负载切除系统194

11.1 失电后的系统运行194

11.2 自动减载系统的设计195

11.2.1 简单发电机模型195

11.2.2 建立减载系统的参数195

11.3 整定频率继电器的原则196

11.3.1 动作时间196

11.3.2 确定频率波动197

11.4 计算和整定某工厂的频率继电器的案例197

11.4.1 过载计算197

11.4.2 需要切除的负载197

11.4.3 频率水平197

11.4.4 负载切除阶段197

11.4.5 确定频率继电器整定值199

11.4.6 动作的验证201

第12章 保护方案和变电站设计图204

12.1 保护方案204

12.1.1 发电机保护204

12.1.2 电动机保护205

12.1.3 变压器保护209

12.1.4 线路保护212

12.2 变电站设计图213

12.2.1 单线图214

12.2.2 变电站布置图214

12.2.3 交流连接图215

12.2.4 直流连接图215

12.2.5 接线图216

12.2.6 逻辑图216

12.2.7 电缆列表216

第13章 电力系统自动化的通信网络218

13.1 IEC 61850概述219

13.2 IEC 61850的内容和特点220

13.3 系统配置语言224

13.4 IEC 61850设备测试的问题225

13.5 GOOSE信息的配置和验证227

13.5.1 系统配置229

13.5.2 系统验证试验229

13.6 变电站IT网络229

13.7 过程总线230

第14章 保护系统的安装、测试和维护231

14.1 保护设备的安装231

14.2 测试保护方案232

14.2.1 工厂测试233

14.2.2 安装前测试233

14.2.3 周期性维护237

14.3 安装数字保护238

14.3.1 设置参数238

14.3.2 运行测试239

附录 习题答案242

参考文献277