目　录

第 1章　电力系统微机保护硬件原理　1
1.1　微机保护装置的硬件构成　1
1.1.1　微机保护装置的硬件系统构成　1
1.1.2　微机保护装置的几种典型结构　3
1.1.3　微机继电保护硬件系统的设计　6
1.2　逐次逼近原理型A/D芯片构成的数据采集系统　7
1.2.1　电压形成回路　7
1.2.2　模拟滤波单元　8
1.2.3　采样保持电路　8
1.2.4　多路转换开关　9
1.2.5　模/数转换器　9
1.3　采用压-频变换原理的数据采集系统　11
1.4　开关量输入及输出回路　13
1.4.1　光电耦合器　13
1.4.2　开关量输入回路　14
1.4.3　开关量输出回路　15
1.5　微机继电保护发展趋势　15
1.5.1　计算机化　16
1.5.2　网络化　17
1.5.3　保护、控制、测量、数据通信一体化　18
1.5.4　智能化　18
1.6　微机继电保护装置的功能编号　18
小结　20
习题　20

第 2章　电力系统微机保护软件原理　21
2.1　微机保护装置软件介绍　21
2.1.1　微机继电保护的程序结构　21
2.1.2　系统管理程序　22
2.1.3　人机交互管理程序　23
2.1.4　微机系统软件系统配置　24
2.2　微机保护的算法　25
2.2.1　概述　25
2.2.2　正弦函数模型的算法　26
2.2.3　解微分方程算法　31
2.2.4　傅立叶算法　32
2.2.5　**小二乘法　34
小结　36
习题　36

第3章　电力系统故障分析基础知识　37
3.1　电力系统概述　37
3.1.1　电力系统的基本概念　37
3.1.2　电力系统的发展概况　37
3.1.3　电力系统的基本参量　38
3.1.4　电力系统运行的特点和要求　38
3.2　标幺值　39
3.2.1　标幺值的定义　40
3.2.2　基准值的选取　40
3.2.3　不同基准值的标幺值间的换算　40
3.2.4　变压器联系的多级电网网络中标幺值的计算　41
3.2.5　标幺制的特点　42
3.3　网络化简　43
3.4　对称分量化应用　44
3.5　电力系统各元件序阻抗及其相应的等值电路　45
3.5.1　同步发电机　45
3.5.2　变压器　46
3.5.3　电抗器　52
3.5.4　异步电动机　53
3.5.5　综合负荷　54
3.5.6　输电线路　54
小结　54
习题　55

第4章　电力系统横向短路故障分析　56
4.1　三相短路故障分析　56
4.2　两相短路故障分析　57
4.3　单相接地短路故障分析　58
4.4　两相接地短路故障分析　59
4.5　横向短路故障综合特点　60
4.6　发电机匝间短路故障分析　61
4.7　变压器匝间短路故障分析　62
4.7.1　瓦斯保护原理　62
4.7.2　纵联差动保护　63
4.8　三绕组自耦变压器公共绕组零序电流和接地中性点电流　64
小结　65
习题　65

第5章　电力系统纵向短路故障分析　66
5.1　纵向不对称故障分析方法　66
5.2　单相断线分析　67
5.3　两相断线分析　68
5.4　单相、两相断线时的电气特点　69
5.4.1　单相、两相断线时的序电流比较　69
5.4.2　单相断线时？、？与？比值的关系　70
5.5　串联补偿电容保护间隙击穿时的复合序网　70
5.5.1　保护间隙一相击穿时的复合序网　71
5.5.2　保护间隙两相击穿时的复合序网　72
5.6　单相重合闸的潜供电流　72
5.7　电压互感器回路断线　73
5.7.1　电压互感器一次侧单相断线　73
5.7.2　电压互感器二次回路断线　74
小结　76
习题　77

第6章　中低压线路微机保护原理　78
6.1　相间短路的阶段式电流保护　78
6.1.1　无时限电流速断保护(I段保护)　78
6.1.2　带时限电流速断保护(Ⅱ段保护)　80
6.1.3　定时限过电流保护(Ⅲ段保护)　81
6.1.4　反时限过电流保护　82
6.1.5　低压闭锁的方向电流保护　84
6.2　低频减载及低压减载　86
6.2.1　低频减载　87
6.2.2　自动低频减载逻辑　88
6.2.3　自动低压减载逻辑　89
6.3　输电线路三相自动重合闸　90
6.3.1　微机保护中的自动重合闸装置　90
6.3.2　单侧电源线路的三相一次自动重合闸　91
6.3.3　双电源线路的三相自动重合闸　92
6.3.4　重合闸与继电保护的配合　93
6.3.5　重合闸和加速保护逻辑　94
6.4　备用电源自动投入　95
6.4.1　备用电源自投装置的基本要求　96
6.4.2　备用电源自动投入方式　96
6.4.3　备用电源自投控制的动作逻辑　98
6.4.4　变电站多分段母线的备用电源自投方式　100
6.5　中低压线路微机保护设计方法　102
6.5.1　中低压线路微机保护基本要求　102
6.5.2　中低压线路微机保护装置　102
6.5.3　微机保护设计　104
小结　105
习题　106

第7章　高压输电线路微机保护原理　107
7.1　接地短路的零序电流保护　107
7.1.1　阶段式零序电流保护　108
7.1.2　零序方向电流保护　109
7.1.3　零序方向电流保护动作逻辑　110
7.2　距离保护　111
7.2.1　距离保护的工作原理　111
7.2.2　距离保护的组成　112
7.2.3　距离保护的阻抗测量元件　113
7.2.4　振荡与振荡闭锁　124
7.2.5　二次回路断线闭锁　128
7.2.6　距离保护中的相继速动　129
7.2.7　距离保护中的后加速　130
7.2.8　距离保护动作逻辑　131
7.3　工频故障分量距离保护　132
7.3.1　工频故障分量距离保护故障原理　132
7.3.2　工频故障分量距离保护的动作特性　134
7.3.3　工频故障分量距离保护的特点及应用　135
7.4　高压输电线路微机保护设计　136
7.4.1　高压输电线路保护功能配置要求　136
7.4.2　高压输电线路微机保护设计方法　136
7.4.3　高压线路微机保护装置　137
小结　138
习题　139

第8章　超高压输电线路快速纵联保护　140
8.1　超高压电网的特点及对继电保护的影响　140
8.1.1　超高压电网的特点　140
8.1.2　超高压电网对继电保护提出的要求　140
8.1.3　超高压电网对继电保护的影响　141
8.2　闭锁式纵联保护　141
8.2.1　闭锁式纵联保护的工作原理　141
8.2.2　闭锁式方向保护应满足的基本要求　142
8.2.3　闭锁式纵联方向保护的停信逻辑　143
8.2.4　闭锁式方向纵联保护实例　144
8.3　允许式纵联保护　145
8.3.1　允许式纵联保护的基本原理　145
8.3.2　允许式纵联保护发信元件逻辑　146
8.3.3　允许式方向纵联保护实例　147
8.4　纵联电流差动保护　148
8.4.1　电流差动保护基本原理及特性分析　148
8.4.2　纵联电流差动保护元件　149
8.4.3　光纤通信原理及其在纵联保护中的应用　150
8.5　综合自动重合闸　151
8.5.1　概述　151
8.5.2　基本功能和原理　152
8.5.3　对自动重合闸装置的基本要求　155
8.5.4　输电线路综合重合闸逻辑　155
8.5.5　分相跳闸逻辑　160
小结　161
习题　162

第9章　电力变压器微机保护原理　163
9.1　电力变压器的故障、不正常运行及保护装置　163
9.1.1　中、低压变电所主变压器的保护配置　164
9.1.2　高压变电所主变压器的保护配置　164
9.2　故障量经变压器的传递　165
9.2.1　简化假设　165
9.2.2　Y/△-11变压器高压侧单相接地短路　165
9.3　变压器纵差保护　167
9.3.1　不平衡电流产生的原因及消除措施　167
9.3.2　比率制动式纵差动保护　170
9.4　其他差动保护　171
9.5　差动保护TA断线　172
9.6　变压器后备保护　173
9.6.1　变压器相间短路的后备保护　173
9.6.2　变压器接地短路的后备保护　176
9.7　变压器过励磁保护　179
9.8　变压器中性点间隙保护　180
9.8.1　在不接地的变压器中性点上产生过电压的几种故障模式　181
9.8.2　中性点间隙保护及金属氧化物避雷器选择　181
9.9　非电量保护　183
9.10　电力变压器微机保护设计　185
9.10.1　电力变压器保护配置　185
9.10.2　保护参数分析与设备配置选择　187
9.10.3　接线配置图　188
9.10.4　整定计算　188
小结　190
习题　190

第 10章　母线和电容保护　191
10.1　概述　191
10.1.1　母线的故障　191
10.1.2　母线的保护方式　191
10.2　母线保护的整定计算　193
10.2.1　母线差动保护　193
10.2.2　电流比相式母线保护　196
10.3　母线微机保护原理　196
10.3.1　母线微机保护配置　196
10.3.2　微机母线差动保护的TA变比设置　197
10.4　电容微机保护原理　197
10.4.1　电容器的故障及其危害　197
10.4.2　电容器的保护配置　198
10.4.3　电容器外部故障的保护　198
10.4.4　电容器组内部故障保护　201
10.5　母线与电容保护设计　203
10.5.1　母线保护设计　203
10.5.2　电容器保护设计　208
10.6　一类互联多电压等级电力系统微机继电保护综合设计方案　213
10.6.1　存储和运算、软件能力的可扩充性　213
10.6.2　设备抗干扰、自检和自适应　214
10.6.3　适应标准规约的通信能力　215
小结　216
习题　217

第 11章　智能电网的微机保护原理　218
11.1　智能电网的概述　218
11.1.1　智能电网提出的背景　218
11.1.2　智能电网的概念　219
11.1.3　智能电网研究的目标　219
11.1.4　智能电网的意义　219
11.1.5　智能电网的关键特征　219
11.2　智能电网的组网模式　220
11.2.1　智能电网的主要技术组成与功能　220
11.2.2　实现智能电网的顺序　223
11.3　智能电网的特点及其微机保护　223
11.3.1　智能电网的特点　223
11.3.2　智能电网的微机保护　224
小结　232
习题　232