本书主要介绍电力系统继电保护原理及相关应用。内容涵盖继电保护基本概念、电力系统故障分析方法、互感器等专业基础知识，馈电线路、输电线路、变压器、发电机、母线等多种元件的保护技术，以及自动重合阐、数字式保护装置、二次接线、继电保护测试技术等多个方面。

　　全书没有烦琐冗长的数学推导和理论计算，而是通过实际案例和具体装置为读者构建了一个突出工程应用的继电保护基础理论体系。

　　本书可作为应用型本科院校电气工程及其自动化专业及相关专业的教材，也可作为自学、培训教材，同时可供从事继电保护的工作者参考。

　　本书主编始终从事与电力系统继电保护相关的生产、教学、科研工作，使用本书主讲的“电力系统继电保护”课程于2019年获得“国家级精品在线开放课程”。课程链接https://www.icourse163.org/course/NJIT-1001754184。

第1章绪论1

1.1概述1

1.1.1继电保护的定义1

1.1.2“继电保护”名称的由来1

1.1.3继电保护的任务2

1.2继电保护基本构成2

1.2.1继电保护动作原理2

1.2.2继电保护装置组成3

1.2.3保护对象与保护区4

1.2.4案例：一条馈线的继电保护5

1.3继电保护“四性”6

1.3.1选择性6

1.3.2速动性7

1.3.3灵敏性8

1.3.4可靠性8

1.3.5继电保护“四性”的辩证统一9

1.4继电保护发展历程和展望9

本章小结10

习题与思考题10

第2章基础知识11

2.1故障电气量计算简便方法11

2.1.1三相短路电气量分布计算11

2.1.2两相短路电气量分布计算13

2.1.3单相接地短路电气量分布计算15

2.1.4两相接地短路电气量分布计算18

2.2电流互感器在继电保护中的应用19

2.2.1极性及电流比20

2.2.2误差与准确级21

2.2.3接线方式简介23

2.3电压互感器在继电保护中的应用25

2.3.1典型接线26

2.3.2二次回路的保护与接地30

2.4继电器简介31

2.4.1继电器的分类31

2.4.2电磁型继电器简介32

2.4.3继电保护常用术语33

2.4.4继电保护常用文字符号34

2.5三相断路器控制回路简介35

2.5.1基本概念35

2.5.2常用设备简介36

2.5.3合闸与分闸控制37

本章小结39

习题与思考题40

第3章35kV及以下电压等级线路

保护43

3.1单侧电源配电线路相间短路电流

保护43

3.1.1无时限电流速断保护44

3.1.2限时电流速断保护46

3.1.3定时限过电流保护49

3.1.4电流保护接线方式52

3.1.5阶段式电流保护54

3.1.6评价与小结57

3.2方向电流保护57

3.2.1工作原理57

3.2.2功率方向元件58

3.2.3功率方向继电器接线方式61

3.2.4应用实例64

3.2.5评价与小结64

3.3单相接地保护65

3.3.1中性点不接地配电网故障分析65

3.3.2中性点经消弧线圈接地配电网

故障分析68

3.3.3中性点经小电阻接地配电网故障

分析68

3.3.4中性点不接地配电网或经消弧

线圈接地配电网单相接地检测70

3.3.5中性点经小电阻接地配电网零序

电流保护71

本章小结74

习题与思考题75

第4章110kV输电线路保护77

4.1零序电气量分析77

4.1.1零序电压77

4.1.2零序电流78

4.1.3零序电压电流相量关系78

4.2零序电流保护79

4.2.1零序电流Ⅰ段80

4.2.2零序电流Ⅱ段80

4.2.3零序电流Ⅲ段81

4.3零序方向电流保护82

4.3.1工作原理82

4.3.2传统零序功率方向继电器82

4.3.3微机型零序功率方向元件83

4.4距离保护基本原理83

4.5阻抗元件85

4.5.1测量阻抗85

4.5.2传统圆特性阻抗继电器特性86

4.5.3传统直线特性阻抗继电器特性88

4.5.4传统方向阻抗继电器的实现89

4.5.5阻抗继电器的精确工作电流90

4.5.6方向阻抗继电器的死区问题90

4.5.7阻抗继电器的接线方式91

4.6距离保护整定93

4.6.1助增电流与汲出电流93

4.6.2阶段式距离保护整定94

4.7电力系统振荡对距离保护的影响及

对策97

4.7.1电流电压量分析97

4.7.2保护P的测量阻抗98

4.7.3振荡闭锁原理100

4.8过渡电阻对距离保护的影响与对策102

4.8.1过渡电阻影响分析102

4.8.2过渡电阻对策103

4.9电压互感器回路断线对距离保护的

影响与对策104

4.10110kV输电线路数字式保护原理

简介104

4.10.1启动元件105

4.10.2零序电流保护逻辑105

4.10.3常用微机型阻抗元件简介107

4.10.4距离保护动作逻辑110

本章小结111

习题与思考题113

第5章220kV及以上电压等级输

电线路保护114

5.1纵联保护概述114

5.1.1全线速动保护与双端测量原理114

5.1.2纵联保护通道与信息含义分类116

5.1.3纵联保护通道117

5.2光纤分相电流差动保护120

5.2.1差动电流、制动电流与不平衡

电流121

5.2.2比率制动特性121

5.2.3动作逻辑124

5.3方向比较式纵联保护125

5.3.1纵联方向保护工作原理125

5.3.2纵联距离、零序方向保护动作

逻辑126

5.4工频变化量原理在高压线路保护中的

应用129

5.4.1电压电流分析129

5.4.2方向元件原理130

5.4.3阻抗继电器原理132

5.5220kV及以上电压等级线路保护

配置133

5.6电网保护配置总结135

5.6.1主保护与后备保护135

5.6.2电网保护的配置135

本章小结136

习题与思考题137

第6章输电线路自动重合闸138

6.1重合闸的作用、分类及基本要求138

6.2110kV及以下电压等级线路三相

自动重合闸139

6.2.1检无压、检同步重合闸基本

原理139

6.2.2检无压、检同步重合闸动作

逻辑141

6.2.3同步检定原理143

6.2.4参数整定144

6.3220kV及以上电压等级线路综合自动

重合闸146

6.3.1功能逻辑146

6.3.2参数整定150

6.4重合闸相关问题150

6.4.1自动重合闸与继电保护的配合150

6.4.2分相跳闸逻辑152

6.4.3非全相运行对零序方向电流

保护的影响153

6.4.4非全相运行对距离保护的影响155

6.4.5非全相运行对线路纵联保护的

影响156

6.4.6自适应重合闸概述156

本章小结157

习题与思考题158

第7章变压器保护160

7.1变压器继电保护配置160

7.1.1变压器的故障及不正常工作

状态160

7.1.2主保护配置161

7.1.3后备保护配置161

7.2瓦斯保护162

7.2.1瓦斯保护简介162

7.2.2气体继电器的工作原理162

7.3纵联差动保护基本原理163

7.4励磁涌流分析与对策165

7.4.1励磁电流与励磁涌流165

7.4.2相应对策167

7.5差动保护的相位补偿与数值补偿169

7.5.1外转角169

7.5.2内转角171

7.5.3数值补偿方法173

7.6比率制动特性分析175

7.6.1其他不平衡电流分析175

7.6.2比率制动原理176

7.6.3比率制动特性的改进179

7.7差动保护整定181

7.7.1比率制动特性相关参数整定181

7.7.2其他参数整定182

7.8变压器相间短路的后备保护及过负荷

保护182

7.8.1过电流保护183

7.8.2复合电压启动过电流保护184

7.8.3负序过电流保护186

7.8.4过负荷保护187

7.8.5阻抗保护187

7.8.6跳闸方案与方向元件的配置188

7.9变压器接地短路的后备保护189

7.9.1中性点直接接地变压器的零序

电流保护189

7.9.2中性点可接地或不接地运行变

压器的零序电流电压保护190

本章小结192

习题与思考题193

第8章发电机保护195

8.1发电机的故障和不正常工作状态

及其保护配置195

8.1.1故障与不正常工作状态195

8.1.2保护配置195

8.1.3保护的动作行为197

8.2发电机的纵差保护198

8.2.1保护构成原理198

8.2.2发电机—变压器组差动保护配置199

8.2.3比率制动式纵联差动保护199

8.2.4标积制动式纵联差动保护201

8.2.5逻辑框图201

8.3发电机定子绕组匝间短路保护202

8.3.1概述202

8.3.2单元件横差式匝间短路保护203

8.3.3裂相横差保护式匝间短路保护204

8.3.4反应转子回路二次谐波电流的

匝间短路保护205

8.3.5纵向零序电压式匝间短路保护205

8.4发电机定子绕组的单相接地保护207

8.4.1定子绕组单相接地的特点207

8.4.2基波零序电压式定子接地保护208

8.4.3双频式100％保护区定子接地

保护209

8.4.4附加电源的定子接地保护210

8.5发电机过电流与过负荷保护211

8.5.1相间短路后备保护特点211

8.5.2对称过电流（过负荷）保护211

8.5.3负序过电流（过负荷）保护213

8.6励磁回路接地保护214

8.6.1概述214

8.6.2定期检测装置与励磁回路一点

接地保护214

8.6.3励磁回路两点接地保护215

8.7同步发电机失磁保护216

8.7.1概述216

8.7.2失磁过程中的阻抗变化216

8.7.3失磁保护的主要判据及整定217

本章小结219

习题与思考题220

第9章母线保护222

9.1母线保护配置原则222

9.1.1母线故障范围222

9.1.2母线故障后保护动作行为222

9.1.3利用线路保护切除母线故障222

9.1.4专用母线保护223

9.2母线保护原理223

9.3双母线保护特点与配置225

9.3.1双母线保护选择性225

9.3.2选择故障母线方法225

9.4断路器失灵保护简介226

本章小结228

习题与思考题228

第10章继电保护装置与实现230

10.1微机保护硬件组成230

10.210～35kV线路保护测控装置应用

案例232

10.2.1典型保护测控一体化装置

简介232

10.2.2典型保护测控一体化装置

测试233

10.2.3保护装置的组屏方式235

10.2.4装置应用于10kV馈线整定

案例236

10.3110kV线路保护测控装置应用

案例239

10.3.1典型110kV输电线路保护装置

简介239

10.3.2典型110kV输电线路距离保护

测试240

10.3.3110kV线路保护相关二次部分

简介245

10.3.4装置应用于110kV线路的整定

案例246

10.4220kV线路保护实例250

10.4.1典型220kV输电线路保护装置

简介250

10.4.2典型220kV输电线路主保护

测试250

10.4.3典型220kV输电线路一次接线

简介251

10.4.4主要相关二次设备之间的

联系252

10.4.5第一套保护柜252

10.4.6第二套保护柜255

10.4.7测控柜256

10.4.8其他户内设备257

10.4.9220kV线路保护相关二次部分

简介258

10.4.10装置应用于220kV线路的整定

案例262

10.5110kV变压器保护实例264

10.5.1典型110kV变压器保护装置

简介265

10.5.2典型110kV变压器差动保护

测试267

10.5.3变压器保护相关二次部分

简介269

10.5.4装置应用于110kV主变压器的

整定案例273

本章小结274

习题与思考题277

参考文献279