一．什麼是電力系統？
有兩種說法：
1． 由生產和輸送電能的設備所組成的系統叫電力系統，例如發電機、變
壓器、母線、輸電線路、配電線路等，或者簡單說由發、變、輸、配、用所組成的
系統叫電力系統。
2． 有的情況下把一次設備和二次設備統一叫做電力系統。
一次設備：直接生產電能和輸送電能的設備，例如發電機、變壓器、母線、
輸電線路、斷路器、電抗器、電流互感器、電壓互感器等。
二次設備：對一次設備的運行進行監視、測量、控制、信息處理及保護的設
備，例如儀表、繼電器、自動裝置、控制設備、通信及控制電纜等。
二．電力系統最關注的問題是什麼？
由於電力系統故障的後果是十分嚴重的，它可能直接造成設備損壞，人身傷亡
和破壞電力系統安全穩定運行，從而直接或間接地給國民經濟帶來難以估計的巨大
損失，因此電力系統最為關注的是：安全可靠、穩定運行。
三．電力系統的三種工況
正常運行狀態；故障狀態；不正常運行狀態。而繼電保護主要是在故障狀態和
不正常運行狀態起作用。
四．繼電保護裝置
就是指能反應電力系統中電氣元件發生故障或不正常運行狀態，並動作於斷路
器跳閘或發出信號的一種自動裝置。它的基本任務簡單說是：故障時跳閘，不正常
運行時發信號。
五．繼電保護的基本原理和保護裝置的組成
為完成繼電保護所擔負的任務，顯然應該要求它正確地區分系統正常運行與發
生故障或不正常運行狀態之間的差別，以實現保護。如圖 1-1（a）、（b）所示的單
側電源網絡接線圖，（這是一種最簡單的系統），圖 1-1(a)為正常運行情況，每條線
路上都流過由它供電的負荷電流 İf（一般比較小）， 各變電所母線上的電壓，一般
都在額定電壓（二次線電壓 100V）附近變化，由電壓和電流之比所代表的"測量阻
抗"Zf 稱之為負荷阻抗，其值一般很大。圖 1-1(b)表示當系統發生故障時的情況，
例如在線路 B-C 上發生了三相短路，則短路點的電壓 Ud 降低到零，從電源到短路
點之間將流過很大的短路電流 İd, 各變電所母線上的電壓也將在不同程度上有很大
的降低（稱之為殘壓）。設以 Zd 表示短路點到變電所 B 母線之間的阻抗，根據歐
姆定律很顯然 Zd 要大大小於 Zf。即短路阻抗要大大小於負荷阻抗。
İf(A-B) İf(B-
C)
İf(C1) İf(C2) İ=0
İ=0 İd İd
圖 1-1 單側電源網絡接線
六．繼電保護分類
在一般情況下，發生短路之後，總是伴隨有電流的增大、電壓的降低、線路始
端測量阻抗的減少，以及電壓與電流之間相位角的變化。因此，利用正常運行與故
障時這些基本參數的區別，就可以構成各種不同原理的保護。
一般繼電保護可以分為兩類：
第一類—利用比較正常運行與故障時電氣參量（U、I、Z、f）的區別，便可以構成各種不同原理的繼電保護，例如反應於電流增大而動作的過電流保護；反應於
電壓降低而動作的低電壓保護；反應於阻抗降低而動作的距離保護，反應於頻率降
低而動作的低（或欠）頻保護等。
第二類—首先規定兩個前提：一個規定電流的正方向是從母線指向線路；第二
個一定是雙端電源。例如圖 1-2（a）、（b）所示的雙端電源網絡接線。分析 1-2
（a）、（b）圖中 BC 線路靠近 B 母線側電流的情況，我們發現在正常運行的負荷
電流和故障時的短路電流的相位發生了 180°的變化。因此利用比較正常運行（包
括外部故障）與內部故障時，兩側電流相位或功率方向的差別，就可以構成各種差
動原理的保護。例如縱聯差動保護、相差高頻保護、方向高頻保護等。差動原理的
保護只反應內部故障、不反應外部故障，因而被認為具有絕對的選擇性。
圖 1-2 雙側電源網絡接線
七．對電力系統繼電保護的基本要求
動作於跳閘的繼電保護，在技術上一般應滿足四個基本要求，即選擇性、速動
性、靈敏性和可靠性。
a) 選擇性
定義：繼電保護動作的選擇性是指保護裝置動作時，僅將故障元件從電力系統
中切除，
使停電範圍儘量縮小，以保證系統中的無故障部分仍能繼續安全運行。如圖 1-3 所
示單側電源網絡中，當 d1 點短路時，應由距短路點最近的保護 1 和 2 動作跳閘，
將故障線路切除，變電所 B 則仍可由另一條無故障的線
路 3-4 繼續供電。
原則：就近原則，即系統短路時，應由距離故障點最近的保護切除相應
的斷路器。
主保護—能在全線範圍速動的保護。後備保護—作為主保護的後備，不
能在全線範圍速動，要帶一定的延時，又分為遠後備和近後備。
(a)
d1
İ'd1 A B C
İ''d1 İ'd1
I Ⅱ (b) I Ⅱ
A B C
İf(B-C) İf(A-B)
圖 1－3 單側電源網絡中
b).速動性
所謂速動性，就是發生故障時，保護裝置能迅速動作切除故障。對不同的電壓
等級要求不一樣，對 110KV 及以上的系統，保護裝置和斷路器總的切故障時間為
0.1 秒，因此保護動作時間只有幾十個毫秒（一般 30 毫秒左右），而對於 35KV 及
以下的系統，保護動作時間可以為 0.5 秒。
c）靈敏性
繼電保護的靈敏性，是指對於其保護範圍內發生故障或不正常運行狀態的反應
能力。其靈敏性有的保護是用保護範圍來衡量，有的保護是用靈敏係數來衡量。
d）可靠性
保護裝置的可靠性是指在該保護裝置規定的保護範圍內發生了它應該動作的故
障時，它不應該拒絕動作，而在任何其他該保護不應該動作的情況下，則不應該誤
動作。簡單說就是：該動的時候動，不該動的時候不動。該動的時候不動是屬於拒
動，不該動的時候動了是屬於誤動。不管是拒動還是誤動，都是不可靠。
以上四個基本要求不僅要牢牢記住，而且要理解它們的內涵，其中可靠性是最
重要的 ，選擇性是關鍵，靈敏性必須足夠，速動性則應達到必要的程度。我們所
有的繼電保護裝置都是圍繞這四個要求做文章，當然不同的保護，對這些要求的側
重點是不一樣的，有的側重於選擇性，有的側重於速動性，有時候為了保證主要的
屬性可能會犧牲一些其他的屬性。這些我們在以後講到具體的保護時會提到。
八．繼電保護的發展過程
繼電保護技術是隨著電力系統的發展以及技術水平的進步而發展起來的，最早
的熔斷器就是最簡單的過電流保護，以後經歷了機電型、整流型、晶體管型、集成
電路型、微機型五個階段，而現在微機型的繼電保護又進入第三代和第四代。
九．本章總結
本章儘管沒有講具體的保護，但是對本書的主要內容作了簡要的概述，是非常重要的，讀者應掌握以下幾個主要的重點：
1. 要能正確描述什麼是電力系統、一次設備、二次設備。
2. 電力系統故障有哪些嚴重後果？
3. 電力系統有哪三種工況？繼電保護在哪些工況下起作用？起什麼樣的作用？
4. 繼電保護可以分為幾大類？它們是按什麼原則劃分的？
5. 對電力系統繼電保護有哪些基本要求？讀者不僅要牢記四個基本要求，更
重要的是要理解其中的內涵以及它們之間的關係。
6. 什麼是主保護，什麼是後備保護，遠後備和近後備有何區別？
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