第1章 绪论

1.1引言

1.2典型继电器和继电保护系统

1.3典型的电力断路器

1.4术语和设备编号

1.5典型的继电器和断路器接线

1.6保护系统的基本目标

1.6.1可靠性

1.6.2选择性

1.6.3速动性

1.6.4简单性

1.6.5经济性

1.6.6小结

1.7保护系统的影响因素

1.7.1经济性

1.7.2主观性因素

1.7.3切断和输入装置的位置

1.7.4故障指示器

1.8继电器的分类

1.8.1保护继电器

1.8.2调节继电器

1.8.3重合闸、同期检查和同步继电器

1.8.4监测继电器

1.8.5辅助继电器

1.8.6其他继电器的分类

1.9保护继电器的性能

1.9.1正确动作

1.9.2误动作

1.9.3无结论

1.9.4跟踪继电器性能

1.10继电保护原理

1.11有关应用的信息

1.11.1系统配置

1.11.2电力设备的阻抗和接线、系统频率、系统电压和系统相序

1.11.3现有的保护和问题

1.11.4操作程序和实践

1.11.5保护系统设备的重要性

1.11.6系统故障分析

1.11.7最大负载和系统振荡极限

1.11.8电流和电压互感器的位置、接线和比例

1.11.9未来的扩展

1.12电力行业内的结构变化

1.13可靠性和保护标准

1.13.1监管机构

参考文献

第2章 基本单位：标幺值和百分值

2.1引言

2.2标幺值和百分值的定义

2.3标幺值和百分值的优势

2.4电路参数之间的基本关系

2.5基准值

2.6阻抗标幺值和百分值之间的关系

2.7变压器单元的阻抗标幺值和百分值

2.8发电机的阻抗标幺值和百分值

2.9架空线的阻抗标幺值和百分值

2.10标幺值（百分值）向不同基准值的转换

2.10.1示例：采用式（2.34）进行基准值转换

2.10.2示例：采用式（2.33）进行基准值转换

参考文献

第3章 相量和极性

3.1引言

3.2相量

3.2.1相量表示

3.2.2正弦量相量图

3.2.3组合相量

3.2.4相量图需附电路图

3.2.5电流、电压命名法

3.2.6相量图

3.3三相对称电力系统的电路图和相量图

3.4相量旋转和相位旋转

3.5极性

3.5.1变压器极性

3.5.2继电器极性

3.6极性应用于相故障方向判别

3.7接地故障的方向判别：极化电压

3.8接地故障的方向判别：极化电流

3.9其他类型的方向判别接线方式

3.10方向继电器的应用

3.11本章小结

第4章 对称分量法

4.1引言

4.2正序分量

4.3简化表示法

4.4负序分量

4.5零序分量

4.6通用公式

4.7序阻抗

4.8正序电源

4.9序网络

4.9.1正序网络

4.9.2负序网络

4.9.3零序网络

4.9.4序网络的简化

4.10横向故障的序网连接

4.10.1故障阻抗

4.10.2变电站和杆塔的接地电阻

4.10.3三相短路的序网连接

4.10.4单相接地短路的序网连接

4.10.5两相短路的序网连接

4.10.6两相接地短路的序网连接

4.10.7横向故障中其他元件的序网连接

4.11算例分析：图4.16所示典型系统的故障计算

4.11.1母线G处三相短路

4.11.2母线G处单相接地短路

4.12算例分析：自耦变压器的故障计算

4.13算例分析：断相故障

4.14算例分析：单相断相且一侧接地

4.15 纵向故障同时有其他故障

4.16本章综述

4.16.1横向故障的电压与电流相量

4.16.2故障时系统中的电压分布

4.16.3环网中单相接地时非故障相中的不平衡电流

4.16.4不同故障条件下的电压、电流相量

4.17本章小结

参考文献

附录4.1短路容量与等效阻抗

附录4.2变压器（组）等效阻抗与序网连接

附录4.3 Y-Δ联结变压器序分量的相移

附录4.4架空线的阻抗

附录4.5变压器的零序阻抗

第5章 继电保护的输入源

5.1引言

5.2电流互感器和电压互感器的等效电路

5.3 CT在保护系统中的应用

5.4 CT在交流对称分量上的性能

5.4.1经典分析方法

5.4.2 CT特性曲线分析方法

5.4.3 ANSI/IEEE标准准确度等级

5.4.4 IEC的准确度等级标准

5.5故障时的二次侧负荷

5.6 CT的选取和相故障时性能评估

5.6.1单相设备的CT电流比

5.6.2相过电流继电器抽头的选择

5.6.3确定二次侧连接的总负荷

5.6.4采用ANSI/IEEE标准确定CT的性能

5.7接地继电器的性能评估

5.8未通电CT对性能的影响

5.9通量和电流互感器

5.10直流分量对CT性能的影响

5.11总结：CT性能评估

5.11.1由CT特性和二次侧负荷引起的对称交流电流输入饱和

5.11.2由一次侧交流电流引起的直流补偿电流导致的饱和

5.12 CT的剩磁和暂态过程

5.13 CT二次回路中的辅助电流互感器

5.14保护应用中的电压互感器

5.15 光学传感器

参考文献

第6章 保护的基本原理和基本设计原则

6.1引言

6.2差动原理

6.3过电流、距离保护和保护的基本问题

6.3.1时间方案

6.3.2通信方案

6.4后备保护：远后备保护和近后备保护

6.5基本设计原则

6.5.1限时过电流保护

6.5.2电流-电压速断继电器

6.5.3方向传感功率继电器

6.5.4极性元件

6.5.5相间距离继电器

6.5.6 R-X图

6.5.7姆欧特征

6.5.8单相姆欧元件

6.5.9多相姆欧元件

6.5.10其他姆欧元件

6.5.11电抗元件

6.6接地距离继电器

6.7固态微处理器继电器

6.8本章小结

参考文献

第7章 系统接地原理

7.1引言

7.2不接地系统

7.3暂态过电压

7.4不接地系统的单相接地故障检测方法

7.4.1三相电压互感器

7.4.2单相电压互感器

7.5高阻抗接地系统

7.5.1谐振接地（经消弧线圈接地）

7.5.2高阻接地

7.5.3典型中性点高阻抗接地方式算例

7.5.4通过三个配电变压器的典型高阻抗接地算例

7.6煤矿或者其他危险类型应用的系统接地方式

7.7低阻抗接地方式

7.7.1典型小电阻接地系统的中性点电抗算例

7.7.2典型小电阻接地系统的中性点电阻算例

7.8直接（有效）接地方式

7.8.1直接接地算例

7.8.2直接接地系统中的接地故障检测

7.9三相系统的铁磁谐振

7.9.1配电系统铁磁谐振的小结

7.9.2高压系统的铁磁谐振

7.10接地安全

7.11总结和建议

参考文献

第8章 发电机保护/分布式发电的联络线保护

8.1引言

8.1.1发电机保护的历史

8.1.2大型发电机组

8.1.3分布式发电机

8.1.4潜在问题

8.2发电机的连接方式和典型保护概述

8.3发电机定子相间故障保护

8.3.1小型发电机的差动保护（87）

8.3.2发电机的多CT差动保护（87）

8.3.3发电机的高阻抗电压型差动保护

8.3.4直连发电机差动保护示例

8.3.5小型发电机的相间保护（未配置差动保护）

8.3.6单元发电机的相间电流差动保护（87）

8.4发电机变压器组相间差动保护（87TG）

8.5相间后备保护（51V）或（21）

8.5.1电压控制型或电压制动型复压过电流后备保护（51V）

8.5.2相间距离后备保护（21）

8.6负序电流后备保护

8.7定子接地故障保护

8.7.1接地故障保护（中性点低阻抗接地的中小型单台发电机）

8.7.2多台中小型Y/Δ联结发电机的接地故障保护

8.7.3不接地发电机的接地故障保护

8.7.4直接接地极小型发电机的接地故障保护

8.7.5中性点高阻接地的单元接线发电机的接地故障保护（类型1b）

8.7.6高阻抗接地发电机的100%定子接地保护

8.7.7高压侧接地故障通过耦合在中性点高阻抗接地系统中产生零序电压V0

8.7.8多台直连高阻抗接地发电机的接地故障保护

8.8扩大单元接线发电机-变压器组的接地和保护

8.9励磁绕组接地保护（64）

8.10发电机停机保护

8.11低励磁或失磁保护（40）

8.11.1距离继电器（21）型失磁保护

8.11.2无功功率型失磁保护

8.12系统扰动和危险状态下的发电机保护

8.12.1失去原动机：发电机的电动机运行（32）

8.12.2过励磁：伏特/赫兹保护（24）

8.12.3误上电：非同步连接（67）

8.12.4断路器闪络（61三相不一致保护）

8.12.5热过载保护（49）

8.12.6频率异常保护

8.12.7过电压保护

8.12.8失去同步：失步保护

8.12.9次同步振荡

8.13电压互感器断线故障

8.14发电机的断路器失灵保护

8.15 励磁系统保护和限制器

8.15.1励磁系统接地

8.15.2过励磁

8.15.3欠励磁

8.15.4应用注意事项

8.16同步调相机保护

8.17发电机跳闸系统

8.18厂站辅助系统

8.19分布式电源的联络线保护

8.19.1电能质量保护

8.19.2电力系统故障保护

8.19.3分布式发电设备故障的系统保护

8.19.4其他联络线保护注意事项

8.19.5感应发电机/静态逆变器/风力发电场

8.19.6分布式发电的实际问题

8.20保护总结

参考文献

第9章 变压器、电抗器和并联电容器保护

9.1变压器保护

9.2影响差动保护的因素

9.3虚假差动电流

9.3.1励磁涌流

9.3.2过励磁

9.3.3电流互感器饱和

9.4变压器差动保护特性

9.5变压器差动继电器的应用和接线

9.6示例：Y-Δ联结的双绕组变压器组的差动保护接线

9.6.1第一步：相位修正

9.6.2第二步：CT电流比和抽头选择

9.7有载分接变压器

9.8示例：多绕组变压器组的差动接线

9.9应用辅助绕组实现电流平衡

9.10差动回路中的并联CT

9.11变压器差动保护的特殊连接

9.12三相变压器组中单相变压器的差动保护

9.13变压器接地（零序）差动保护

9.14远方跳闸系统的设备

9.14.1故障开关

9.14.2通信通道

9.14.3有限故障隔离装置

9.15 变压器非电量保护

9.15.1气体检测

9.15.2压力突变

9.16接地变压器保护

9.17带方向继电器的变压器接地差动保护

9.18调压变压器保护

9.19变压器过电流保护

9.20变压器过载-穿越故障耐受标准

9.21示例：变压器过电流保护

9.21.1工厂或类似的用户由一台2500kVA，12kV：480V电压比，阻抗为5.75%的变压器供电

9.21.2设有7500kVA容量，115：12kV电压比，7.8%阻抗变压器的配电网

9.21.3设有12/ 16/20M VA容量，115：12.5kV电压比，10%阻抗变压器的变电站

9.22变压器过热保护

9.23变压器过电压

9.24变压器典型保护总结

9.24.1变压器单元

9.24.2并行变压器单元

9.24.3大容量变压器的冗余配置要求

9.25电抗器

9.25.1电抗器类型

9.25.2并联电抗器的一般应用

9.25.3电抗器保护

9.26电容器

9.27电力系统无功需求

9.28并联电容器应用

9.29电容器组设计

9.30配电电容器保护

9.31大电容器组的设计与限制

9.32大容量电容器组保护

9.33串联电容器组保护

9.34电容器组保护应用问题

参考文献

附录9.1数字式变压器差动保护应用

第10章 母线保护

10.1引言：母线典型接线形式

10.2单断路器-单母线接线

10.3单母线分段

10.4单母线带旁路

10.5双母线-单断路器

10.6双母线-双断路器

10.7环形母线

10.8一个半断路器母线

10.9母线-变压器组合接线

10.10母线简要综述

10.11母线差动保护

10.11.1多制动电流差动保护

10.11.2高阻抗电压差动保护

10.11.3空心互感器差动保护

10.11.4中高阻抗差动保护

10.12其他母线差动保护

10.12.1时限过电流差动保护

10.12.2方向比较式差动保护

10.12.3不完全差动保护

10.12.4短延时保护方案：瞬时闭锁

10.13母线接地故障保护

10.14保护总结

10.15 母线保护：实际问题

参考文献

第11章 电动机保护

11.1引言

11.2电动机事故的潜在诱因

11.3保护中需要考虑的电动机参数和特性

11.4异步电动机的等效电路

11.5通用电动机保护

11.6相间故障保护

11.7差动保护

11.8接地故障

11.9热稳定与堵转保护

11.10大型电动机的转子堵转保护

11.11系统不平衡与电动机

11.12系统不平衡与相位旋转保护

11.13欠电压保护

11.14母线切换与重合闸

11.15 重复起动与突变起动保护

11.16多功能微处理器电动机保护单元

11.17同步电动机保护

11.18总结：典型电动机保护

11.19电动机保护在实际应用时应注意的问题

参考文献

第12章 线路保护

12.1线路和馈线的分类

12.2针对继电保护的输电线路分类

12.2.1配电线

12.2.2输电线和分支输电线

12.3线路保护原理及设备

12.3.1熔断器

12.3.2自动重合闸装置

12.3.3分段隔离开关

12.3.4配合时间间隔

12.4配合准则及基本整定原则

12.4.1相间过电流保护的整定

12.4.2接地时限过电流继电保护的整定

12.4.3相间和接地速断过电流保护的整定

12.5配线、辐射式线路的保护及配合

12.6示例：典型配网的保护配合

12.6.1实际工程中配网保护配合需要考虑的因素

12.7与配电线相连的分布式发电机及其他电源

12.8示例：环网系统的保护配合

12.9环网中快速跳闸保护的应用

12.10短线路上保护应用

12.11网络系统和点式网络系统

12.12相间故障的距离保护

12.13距离保护在带分支线路和多端线路中的应用

12.14距离保护的电压来源

12.15 距离保护在采用反时限电流保护系统中的应用

12.16线路接地故障保护

12.17接地故障距离保护和方向性过电流保护的比较

12.18过渡电阻对保护的影响

12.19接地过电流保护的方向元件

12.20自耦变压器的极化问题

12.21电压极化的限制

12.22接地保护的双极化

12.23带负序的接地方向元件

12.24互感及接地保护

12.25耦合互感下的接地距离保护

12.26超高压带串补长线路保护

12.27后备保护：远后备、近后备及断路器失灵保护

12.28总结：线路保护的典型配置

12.29线路保护在实际工程中需要考虑的问题

参考文献

第13章 纵联保护

13.1引言

13.2纵联保护的分类

13.3保护通道分类

13.4闭锁式纵联方向保护

13.5允许式纵联方向保护

13.5.1正常运行时（无故障）

13.5.2通道故障

13.5.3位于母线G或者其左侧系统的区外故障

13.5.4保护区内故障

13.6方向比较式过范围远跳纵联保护

13.6.1母线G上或系统左侧区域（保护范围外）的外部故障

13.6.2保护区内故障

13.7方向比较式欠范围远跳纵联保护

13.7.1区域加速

13.8相位比较：导引线保护（导线通道）

13.9相位比较：音频通道或光纤通道

13.9.1发生在母线H上或右侧系统的区外故障

13.9.2区内故障

13.10分相的比较式纵联保护

13.11单相选相纵联系统

13.12行波方向比较保护

13.13数字式电流差动

13.14加强纵联方案

13.14.1暂时闭锁

13.14.2弱馈逻辑

13.14.3断路器断开侧发信

13.15远方跳闸

13.16保护通信通道

13.16.1电力线载波：开关或频移

13.16.2导引线：音频传输

13.16.3导引线：50Hz或60Hz传输

13.16.4数字通道

13.17数字式电流差动保护

13.17.1线路差动保护的特征

13.17.2线路差动保护的问题

13.17.3线路差动保护设计的改进

13.17.4线路差动保护的应用

13.18纵联继电器：运行经验

13.19本章小结

参考文献

附录13.1导引线纵联回路保护

第14章 稳定性、重合闸、切负荷和脱扣电路设计

14.1引言

14.2电力和功率传输

14.3稳态运行和静态稳定性

14.4暂态运行和暂态稳定性

14.5系统振荡和保护

14.6距离保护的失步检测

14.7线路自动重合闸

14.8配网馈线重合闸

14.9中压输电线路和输电线路重合闸

14.10带变压器或电抗器线路的重合闸

14.11自动同期

14.12切负荷-保负荷的频率保护

14.13低频切负荷方案

14.13.1低频切负荷标准

14.13.2低频切负荷方案的架构

14.13.3低频控制方案设计

14.14低频切负荷方案的性能

14.15 工业系统频率保护

14.16电压崩溃

14.17电压崩溃缓解技术

14.18保护及控制跳闸回路

14.19变电站直流系统

14.20跳闸回路装置

14.20.1中间继电器

14.20.2信号和密封装置

14.20.3开关和二极管

14.20.4跳闸线圈

14.21跳闸回路设计

14.22跳闸回路监视和报警

14.23特殊保护方案

14.24应用建议：特殊保护方案

参考文献

第15章 微机应用与变电站自动化

15.1引言

15.2微机型继电保护设计

15.3可编程序控制器

15.4微机继电器的应用

15.5微机继电保护程序编制

15.5.1布尔代数

15.5.2控制方程组件

15.5.3二进制组件

15.5.4模拟量

15.5.5数学运算

15.5.6整定

15.6微机继电器的属性

15.7保护强化

15.7.1配电保护系统

15.7.2输电线路保护系统

15.8多功能特性

15.9简化接线

15.10事件报告

15.10.1事件报告类型

15.11调试及定期检查

15.12整定规程及记录

15.13故障定位

15.14电力系统自动化

15.15 实践观察：微机保护的应用

参考文献

第16章 保护系统性能提升

16.1性能评价技术

16.2评价保护系统性能

16.3保护系统误动分析

16.3.1保护系统性能评价参数

16.3.2监管问题

16.4 NERC标准PRC-004

16.5 PRC-004实施流程

16.6电力系统事件分析工具

16.6.1故障录波器

16.6.2动态扰动录波器

16.6.3事件顺序记录器

16.7重大停电事故概述

16.7.1美国东北部大停电（1965年11月9日）

16.7.2美国西海岸大停电（1996年7月2日）

16.7.3美加大停电（2003年8月14日）

16.7.4美国佛罗里达州大停电（2008年2月26日）

16.7.5西南太平洋大停电（2011年9月8日）

16.7.6小结

16.8继电保护载荷能力整定

16.8.1 T型输电线路

16.8.2远后备保护

16.9 NERC标准PRC-023

16.9.1距离继电器载荷能力

16.9.2变压器负荷整定要求

16.9.3纵联保护方案的载荷能力

16.9.4合闸于故障的载荷能力

16.10非大容量电力系统线路的负荷能力极限

16.11扰动过程中的发电机跳闸

16.12保护系统维护

16.13电网自动化：保护方面

16.14本章小结

参考文献

第17章 习题