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上册1

第一章　专业基础理论1

第一节　单相交流电路分析与计算1

一、正弦交流电的基本概念1

二、正弦交流电的相量表示法3

三、单一元件的交流电路4

四、RLC串并联交流电路9

五、交流电路的功率及功率因数的提高13

第二节　三相交流电路分析与计算16

一、对称三相交流电源16

二、三相交流电源的连接17

三、三相交流电路分析20

第三节　非正弦周期电流电路25

一、非正弦周期信号25

二、非正弦周期函数的分解27

三、非正弦周期量的有效值、平均值及电路的平均功率27

四、对称三相电路中的高次谐波29

第四节　线性动态电路的时域分析32

一、换路定律及初始值计算32

二、RC串联电路的过渡过程33

三、RL串联电路的过渡过程35

四、一阶电路的三要素法38

五、RL串联电路的正弦响应39

第五节 电磁与磁路分析计算40

一、磁场及基本物理量40

二、铁磁物质的磁化42

三、磁路及磁路定律45

四、交流铁芯线圈47

第六节 微机保护基础50

一、简单逻辑元件介绍50

二、微机保护装置硬件系统52

三、微机保护算法介绍64

第二章 电力系统运行及故障分析74

第一节 电力系统正常运行时的电压、电流及功率传输74

一、正常运行时的电流、K点电压74

二、功率传输75

三、电压降落与电压损失77

四、传输功率与电流、电压间的相量关系78

五、测量阻抗79

第二节 标幺制79

一、标幺值79

二、三相系统基准值选取80

三、三相系统中标幺值计算特点81

第三节 对称分量法应用82

第四节 电力系统各元件序阻抗及其相应等值电路84

一、同步发电机84

二、变压器85

三、输电线路94

四、电抗器100

五、异步电动机101

六、综合负荷103

第五节 电力系统横向短路故障分析103

一、三相短路故障分析103

二、两相短路故障分析107

三、单相接地故障分析113

四、两相接地短路故障分析129

五、正序等效定则138

第六节 三绕组自耦变压器接地中性点电流139

一、自耦变电器中压侧接地故障139

二、自耦变压器高压侧接地故障140

第七节 电力系统纵向不对称故障分析141

一、单相断线分析141

二、两相断线分析149

第八节 不对称短路故障时YN,d接线变压器两侧电流、电压关系152

一、基本概念152

二、YN,d11接线变压器d侧ab相短路153

三、YN侧B相接地短路155

四、YN侧AC相短路157

第九节 电力系统稳定和电力系统振荡159

一、电力系统稳定概念159

二、提高电力系统暂态稳定水平的主要措施163

三、电力系统振荡时电气量特点167

第三章 输电线路保护及重合闸173

第一节 零序电流方向保护173

一、零序电流方向保护的基本原理173

二、零序方向继电器的原理、实现方法、性能评述176

三、零序方向继电器在非全相运行期间和在有串联补偿电容线路上的动作行为分析179

四、零序电流和零序电压的获取182

第二节 距离保护183

一、距离保护的作用原理和时限特性183

二、短路时保护安装处电压计算的一般公式及阻抗继电器的接线方式184

三、过渡电阻产生的附加阻抗及对阻抗继电器工作的影响187

四、阻抗继电器的工作电压193

五、阻抗继电器的动作方程和动作特性196

六、以正序电压为极化电压的阻抗继电器205

七、方向阻抗继电器的暂态动作特性212

八、工频变化量的阻抗继电器215

九、分支电流（助增电流和外汲电流）对阻抗继电器工作的影响224

十、交流失压对距离保护工作的影响以及断线闭锁原理226

十一、系统振荡对距离保护的影响及振荡闭锁原理229

十二、YN,d11接线变压器三角侧短路，星侧阻抗继电器的测量阻抗252

十三、阻抗继电器在有串联补偿电容线路上发生短路时的动作行为分析及其对策255

第三节 纵联保护262

一、概述262

二、闭锁式纵联方向保护265

三、闭锁式纵联距离保护275

四、超范围与欠范围允许式的纵联保护278

五、光纤纵联电流差动保护284

六、工频变化量方向继电器298

七、基于暂态分量的能量积分方向元件305

八、平行线路线间互感对纵联零序方向保护的影响307

第四节 自动重合闸310

一、自动重合闸的作用及应用310

二、自动重合闸方式及动作过程311

三、自动重合闸的起动方式312

四、自动重合闸动作时间整定中应考虑的问题313

五、双侧电源线路三相跳闸后的重合闸检查条件315

六、重合闸的前加速和后加速317

七、重合闸的充电与闭锁318

八、3/2接线方式对重合闸和断路器失灵保护的要求320

九、220 kV及以上电压等级同杆并架双回线路的按相自动重合闸方式321

第五节 选相元件324

一、概述324

二、两相电流差突变量选相元件325

三、工作电压突变量选相元件329

四、比较零序电流与A相负序电流的相位结合阻抗元件动作行为的选相元件332

五、低电压选相元件334

第六节 过电压保护及远方跳闸保护装置334

一、概述334

二、超高压远距离输电线路产生过电压的机理335

三、工频过电压保护和过电压起动远跳349

四、远方跳闸保护装置349

第七节 继电保护通道352

一、纵联保护的载波通道及高频通道衰耗简介352

二、继电保护专用收发信机367

三、光纤通道与接口371

参考文献387

下册389

第四章 元件保护389

第一节 变压器保护389

一、变压器的故障和保护配置389

二、纵差动保护390

三、变压器纵差动保护需要解决的问题398

四、其他差动保护407

五、复合电压闭锁的（方向）过电流保护411

六、零序电流（方向）保护416

七、阻抗保护419

八、变压器过励磁保护429

九、变压器中性点间隙保护和零序电压保护432

十、非电量保护434

第二节 母线保护435

一、概述435

二、母线差动保护438

三、母联死区保护、母联失灵保护、母联充电保护、母联过流保护451

四、非全相运行保护456

五、断路器失灵保护457

第三节 断路器保护461

一、断路器保护装置的配置与应用范围461

二、3/2接线方式的断路器失灵保护461

三、3/2接线方式的自动重合闸463

四、充电保护465

五、死区保护466

六、断路器三相不一致保护466

七、瞬时跟跳回路466

八、交流电压断线判别466

九、跳闸位置异常告警466

第四节 并联电抗器保护467

一、并联电抗器的纵差保护和电流速断保护467

二、并联电抗器匝间短路和单相接地短路保护468

三、主电抗器的过负荷保护及过电流、零序电流后备保护472

四、中性点电抗器的过电流保护、过负荷保护473

五、干式空心并联电抗器的保护473

第五节 并联电容器组保护474

一、电容器组与断路器之间连接线、电容器组内部连线上的相间短路故障保护474

二、电容器内部故障保护474

三、多台电容器切除后的过电压保护475

四、电容器组为双星形接线时常用中性线不平衡电流保护476

五、电容器组的过负荷保护476

六、电容器组的过电压保护476

七、电容器组的低电压保护477

八、其他保护477

九、电容器组在系统运行中异常问题478

参考文献478

第五章 电力系统安全自动装置479

第一节 备用电源自动投入装置479

一、概述479

二、对备用电源自动投入装置的要求479

三、微机式备用电源自动投入装置480

第二节 微机型自动按频率减负荷装置488

一、概述488

二、电力系统低频运行的危害488

三、限制频率下降的措施489

四、电力系统负荷的静态频率特性489

五、电力系统频率动态特性490

六、自动按频率减负荷装置491

第三节 电力系统安全稳定控制装置497

一、电力系统稳定控制的概念497

二、电力系统稳定控制的三道防线497

三、电力系统紧急控制的类型及其作用498

四、分布式稳定控制装置499

第四节 故障录波器及故障信息管理系统500

一、故障录波器500

二、故障信息管理系统概述503

参考文献507

第六章 二次回路509

第一节 概述509

第二节 二次回路的接线图509

一、二次回路图纸的分类509

二、二次回路的读图方法513

三、二次回路标号513

四、二次回路连接导线截面的选择521

第三节 继电保护用电流互感器521

一、电流互感器的一次参数522

二、电流互感器的二次额定电流522

三、电流互感器的额定输出容量522

四、电流互感器的10％误差校核523

五、电流互感器的其他参数526

第四节 继电保护用电压互感器528

一、电压互感器的一次参数528

二、电压互感器的二次额定电压529

三、电流互感器的额定输出容量529

四、电压互感器的误差529

五、电压互感器的型式530

第五节 电流及电压的二次回路530

一、电流、电压互感器接用位置的选择530

二、常用电流、电压互感器二次回路接线方式532

第六节 控制及信号的二次回路547

一、控制回路547

二、信号回路559

第七节 装置间二次回路的连接566

一、保护装置双重化的接线566

二、保护的跳闸回路569

三、母差保护的跳闸回路571

四、断路器失灵保护的跳闸回路572

五、纵联保护的切换回路573

六、保护的远方跳闸575

七、三相不一致保护的跳闸回路575

八、开关量输入及输出部分576

九、继电保护通信接口577

十、时钟回路577

十一、光纤通信及通道连接577

第八节 直流电源系统578

一、直流系统的构成及要求578

二、直流系统的绝缘检测581

三、直流系统接地位置的检查583

四、直流系统的其他问题584

第九节 保护装置及二次回路抗干扰585

一、干扰信号的分类586

二、二次回路干扰电压的来源586

三、二次回路的抗干扰措施589

参考文献595

第七章 继电保护整定计算基础596

第一节 概述596

一、整定计算的目的及任务596

二、整定计算的基本要求597

三、整定计算的工作步骤600

四、整定计算参数选择及计算600

五、整定计算运行方式选择601

六、整定计算的配合方法603

七、整定计算相关技巧和应注意的问题614

八、整定计算定值管理614

第二节 电流电压保护整定计算615

一、概述615

二、阶段式电流保护整定计算方法615

三、阶段式电流电压保护整定计算方法617

四、辅助定值整定及注意事项618

五、整定计算案例619

第三节 零序电流保护整定计算622

一、概述622

二、阶段式零序电流保护整定计算方法623

三、超高压电网零序电流保护整定计算方法625

四、辅助定值整定及注意事项627

五、整定计算案例627

第四节 距离保护整定计算631

一、概述631

二、接地距离保护整定计算方法632

三、相间距离保护整定计算方法634

四、辅助定值整定及注意事项634

五、整定计算算例636

第五节 纵联保护整定计算640

一、概述640

二、纵联方向保护整定计算方法640

三、纵联距离保护整定计算方法641

四、纵联差动保护整定计算方法641

五、辅助定值整定及注意事项641

第六节 变压器保护整定计算642

一、概述642

二、变压器主保护整定计算方法642

三、变压器后备保护整定计算646

四、变压器其他相关保护整定650

五、辅助定值及注意事项651

六、整定计算算例653

第七节 母线及断路器失灵保护整定计算657

一、概述657

二、母线差动保护整定计算方法657

三、母联相关保护整定计算方法659

四、断路器失灵保护整定计算方法659

五、辅助定值及注意事项660

第八节 特殊运行方式下的影响660

一、概述660

二、系统运行方式变化的处理660

三、保护停运的处理660

四、其他问题661

第九节 整定计算工具663

一、整定计算工具介绍663

二、用计算机进行整定计算的核心工作原理667

三、计算机整定使用中的相关问题668

参考文献669

第八章 继电保护相关知识671

第一节 一次设备基础知识671

一、变电站的主接线671

二、变压器675

三、断路器680

四、隔离开关682

五、互感器683

六、电抗器686

七、消弧线圈687

八、防雷及接地装置688

第二节 变电运行及事故处理基础689

一、变电站倒闸操作概述689

二、继电保护有关操作691

三、事故处理的基本概念691

第三节 变电站综合自动化692

一、电力系统自动化的特点及功能692

二、变电站综合自动化的结构形式693

三、监控系统的基本功能及实现方法695

四、数据通信技术710

五、串行通信接口和现场总线技术717

六、工业以太网723

七、信道和传输介质729

八、站内通信系统732

九、提高通信可靠性的手段733

十、数字化变电站736

参考文献742

附录 事故分析案例743

案例1．一起零序互感引起的平行双回线跳闸事故分析743

案例2．一起220kV线路保护异常跳闸的分析747

案例3．220kV某变电站1号主变压器差动保护误动原因分析750

案例4．一起220kV变电站交流站用电全失事故753

案例5．防跳回路异常造成的事故755

案例6．辅助触点切断合闸电流引起干扰误跳三相756

案例7．220kV线路单相故障误跳三相758

案例8．主变压器空投时差动保护误动761

案例9．寄生回路造成保护误动763

案例10．220kV某站全站失电事故分析765

案例11．二次回路接线错误造成保护拒动766

案例12．500kV某线短引线保护误动作原因分析768

案例13．电缆线间绝缘降低重瓦斯保护误跳闸769

案例14．变压器充电引起的母差误动事故771

案例15．一起试验引起的保护误动774

案例16．一起500kV母线失电事故分析775

案例17．同杆线路纵联零序方向保护误动分析及措施研究780

案例18．一起500kV双线误跳闸的事故分析787

案例19．一起保护误动引起的重大电网事故的分析790

案例20．某220kV变电站母线全停事故分析792