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电力系统继电保护与自动化技术精要 本书导读： 本书全面系统地阐述了现代电力系统继电保护与自动化的核心原理、设计、应用与运行维护技术。面对当前电力系统日益复杂的结构、接入大量新能源、运行电压等级不断提高的现状，传统的保护理论与实践正面临新的挑战。本书旨在为电力系统工程师、高校师生及相关领域研究人员提供一套严谨、深入且贴近实际工程需求的理论框架与技术指南。我们聚焦于如何构建高可靠、高选择性、高灵敏度的保护体系，以确保电网在故障发生时能够迅速、准确地隔离故障，维持系统稳定运行。 第一篇：继电保护基础理论与元件 本篇奠定了继电保护的理论基石，从电力系统的基本组成与运行方式入手，详细分析了电力系统故障的类型、特点及对系统稳定性的影响。 第一章：电力系统故障分析与分类 深入探讨了电力系统常见的三相短路、两相短路、单相接地等各类不对称故障的机理。重点分析了故障电流的特性变化，以及电压、电流、频率在故障发生前后的动态响应。本章强调了故障录波数据在故障诊断与保护定值校验中的重要性。 第二章：继电保护的基本概念与要求 界定了继电保护的四大基本要求：可靠性、速动性、选择性与灵敏性。详细阐述了如何通过理论计算和实际测试来量化这些指标。引入了保护装置的判据逻辑设计思路，包括直观判据、能量判据和状态判据等。 第三章：电流、电压与阻抗测量元件 详细解析了用于获取系统状态信号的各种传感器和变压器：电流互感器（CT）和电压互感器（PT/CVT）。讨论了它们的设计原理、误差来源（变比误差、相位差、饱和特性）以及对保护准确性的影响。重点介绍了精密电流互感器在低电流（如接地保护）和高电流（如短路保护）应用中的特殊要求。 第四章：时间继电器与频率继电器 探讨了时间元件在保护配合中的核心作用，包括定时限、反时限与速动配合的策略。频率继电器作为电压稳定和失步保护的关键元件，其工作原理、特性曲线的标定及在低频减载和孤岛保护中的应用进行了详尽阐述。 第二篇：主保护原理与技术 本篇是全书的核心，聚焦于各类主保护（即用于主干故障隔离的保护）的设计思想、数学模型及其在实际工程中的应用。 第五章：过电流与接地保护 详述了基于过电流判据的距离保护的演变过程。重点分析了有功功率型、垂直特性型及复合型电流速断保护的特点与局限性。对于接地保护，详细对比了零序电流保护、低阻接地保护和高阻接地保护的适用范围，以及如何通过设置感度裕度来避免误动。 第六章：距离保护的理论与实践 距离保护被誉为电力系统保护的核心。本章从欧姆定律出发，推导了单相、两相、三相短路时的线路阻抗计算公式，并引入了考虑系统源阻抗和负荷影响的修正模型。深入分析了比阻（阻抗比）、V/I（电压电流比）和相角在距离保护判据中的作用。重点讲解了“距离保护的盲区”的成因与消除措施，以及在含有补偿设备（如SVC、STATCOM）电网中的应用挑战。 第七章：纵向和横向比较保护 本章聚焦于高可靠性的零差保护（零量保护）与差动保护。 纵向比较保护（零差保护）： 主要用于输电线路的零序电流保护，分析了其在复杂接地系统中的可靠性问题。 横向比较保护（差动保护）： 详细阐述了元件保护（如母线、发电机、变压器）中的单元区保护原理。重点解析了电流差动保护的“平衡块”技术，包括基于二次电流的平衡、纵差分量与横分量，以及直流分量对动作阈值的影响。对于变压器，详细讨论了星形/三角形接线带来的相位差补偿问题和漏磁势的校正。 第八章：输电线路的串联补偿与远距离保护 随着串联电容补偿（如TCSC）在长输电中的应用，线路的等效电抗发生了变化。本章分析了串补对距离保护性能的影响，并介绍了适用于大电抗、长距离输电的特殊距离保护方案，如基于电压突变量的保护和基于波速的行波保护原理的初步介绍。 第三篇：发电机、变压器及母线保护 本篇针对电力系统中的关键设备，提供定制化的保护方案。 第九章：发电机的主保护技术 发电机保护的复杂性源于其多绕组结构和复杂的运行工况。本章涵盖了：定子绕组的匝间短路保护（基于电压比）、定子接地保护（正序小量法与间接接地法）、外部短路保护（阻抗保护与差动保护），以及转子励磁系统故障保护（失磁、过电压）。特别强调了发电机与变压器公共连接点的保护协调。 第十-十章：电力变压器的保护系统 变压器是电网中最易发生严重故障的设备之一。本章详细剖析了针对性强的保护： 瓦斯保护： 气体继电器作为内部故障的“哨兵”，其定值整定与气体采集合理性的计算。 差动保护： 重点解决三绕组、多抽头变压器的电流平衡问题，以及励磁涌流的抑制技术（谐波比率法）。 主保护： 阻抗保护与过流保护在变压器外部故障中的配合应用。 第十一章：母线与配电网保护 母线作为节点，其保护要求极高的速动性和可靠性。本章深入探讨了母线差动保护的实现方式（完全电流法与单母线、双母线结构的分区保护）。配电网方面，重点讨论了馈线故障的瞬时、定时限过流保护的定值计算，以及在含有分布式电源（DG）并网情况下的保护难题与解决方案（如方向性保护的应用）。 第四篇：系统稳定与控制保护 本篇将保护技术提升到系统控制层面，关注动态稳定与故障清除后的恢复。 第十二章：失磁与失步保护 失磁保护是同步发电机并网运行的生命线，本章详细阐述了切除失磁保护的“M域”原理，以及如何根据系统刚度合理设置其作用范围。失步保护则关注于发电机组与大电网解列后的工况，分析了基于功角、频率突变量的失步检测算法。 第十三章：进_入高级保护与自动化 介绍了现代保护技术的发展方向。包括： 微机保护与智能电子设备（IED）： IED的功能集成、通信协议（IEC 61850）及其在数字化变电站中的应用。 故障录波与暂态过程分析： 如何利用高频采样数据进行故障机理的深度挖掘和保护定值的优化。 系统安全自动装置（SAPC）： 重点介绍自动准同期、自动重合闸（AR）、自动准同期重合闸（ARS）的逻辑设计与配置，以提高电网的自愈能力。 结语： 本书内容紧密结合国家电网、南方电网及大型工业企业对继电保护的最新规范和技术要求，力求在理论深度与工程实用性之间取得最佳平衡。通过对大量经典案例的剖析与现代技术的引入，读者将能掌握构建下一代高可靠、高智能电力系统保护体系所需的核心知识与技能。
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