山东农业大学：电工电子实验教学中心《继电保护与微机保护》课程教学大纲

《继电保护与微机保护》教学大纲Relay and microprocessor-based protection学时：54学时学分3理论学时：48学时实验学时：6学时适用专业：电气工程及其自动化课程代码：BB024040大纲执笔人：忠梅大纲审定人：李友安一、说明1.课程的性质、地位和任务《继电保护与微机保护》是电气工程及其自动化专业的一门主干课，本课程是在分析复杂的电力系统故障状态的前提下讲述保护构成原理、配置及动作行为的，并配以一定的实验。故而是一门理论与实践并重的学科。通过课程教学，使学生掌握电流保护、方向性电流保护、距离保护和差动保护等几种常用保护的基本工作原理、实现方法和应用范围、整定计算的基本原则和保护之间的配合关系：使学生了解电力系统各主要一次主设备（发电机、变电器、母线、送电线路）的故障类型，不正常运行状态及各自的保护方式：使学生了解各种继电器（电流、方向、阻抗）的构成原理、实现方法、动作特性和一般调试方法。具有一定的实验技能。使学生深刻理解继电保护在电力系统中所担负的任务，并通过本课程学习，掌握电力系统继电保护的基本原理，基本概念，考虑和解决问题的基本方法及基本实验技能，为毕业后从事本专业范围内的各项工作奠定专业基础。2.课程教学的基本要求先修课程：《高等数学》，《线性代数》，《控制理论基础》，《电子电路》，《电路原理》，《电机学》，《电力系统分析》等。本课程的教学环节包括：课堂讲授、课外作业、实验等。通过本课程各个教学环节的学习，重点掌握电力系统继电保护的基本原理，基本概念，考虑和解决问题的基本方法及基本实验技能。注重培养学生的自学能力、动手能力、分析问题、解决问题的能力，培养学习设计计算以及利用已掌握的知识分析实际问题的能力。3.课程教学改革总体设想：为解决授课学时少授课内容多的矛盾，在有限的教学时间里较好的完成授课任务，必须做到重点突出、精讲多练，尽量使用现代教学手段如多媒体教学等，在增加信息量的前提下也能保证教学质量。采用启发式教学，对重点内容讲深、讲透，鼓励学生自学和课上讨论，调动学生的学习主动性，通过讲解应用实例，提高学生的学习兴趣，扩大学生在本学科领域的知识面。二、教学大纲内容（一）课程理论教学第一章绪论（2学时）知识点：继电保护的基本原理及保护装置的组成，继电保护的任务，对电力系统继电保护的基本要求，继电保护工作的特点。重点：继电保护的基本原理，对电力系统继电保护的基本要求。难点：对电力系统继电保护的基本要求

《继电保护与微机保护》教学大纲 Relay and microprocessor-based protection 学时：54 学时 学分 3 理论学时：48 学时 实验学时：6 学时 适用专业：电气工程及其自动化 课程代码：BB024040 大纲执笔人：郗忠梅 大纲审定人：李友安 一、说明 1.课程的性质、地位和任务 《继电保护与微机保护》是电气工程及其自动化专业的一门主干课，本课程是在分 析复杂的电力系统故障状态的前提下讲述保护构成原理、配置及动作行为的，并配以一 定的实验。故而是一门理论与实践并重的学科。 通过课程教学，使学生掌握电流保护、方向性电流保护、距离保护和差动保护等几 种常用保护的基本工作原理、实现方法和应用范围、整定计算的基本原则和保护之间的 配合关系；使学生了解电力系统各主要一次主设备（发电机、变电器、母线、送电线路） 的故障类型，不正常运行状态及各自的保护方式；使学生了解各种继电器（电流、方向、 阻抗）的构成原理、实现方法、动作特性和一般调试方法。具有一定的实验技能。使学 生深刻理解继电保护在电力系统中所担负的任务，并通过本课程学习，掌握电力系统继 电保护的基本原理，基本概念，考虑和解决问题的基本方法及基本实验技能，为毕业后 从事本专业范围内的各项工作奠定专业基础。 2.课程教学的基本要求 先修课程：《高等数学》，《线性代数》，《控制理论基础》,《电子电路》,《电路原 理》,《电机学》，《电力系统分析》等。 本课程的教学环节包括：课堂讲授、课外作业、实验等。通过本课程各个教学环节的学 习，重点掌握电力系统继电保护的基本原理，基本概念，考虑和解决问题的基本方法及基本 实验技能。注重培养学生的自学能力、动手能力、分析问题、解决问题的能力，培养学习设 计计算以及利用已掌握的知识分析实际问题的能力。 3.课程教学改革 总体设想：为解决授课学时少授课内容多的矛盾，在有限的教学时间里较好的完成授课 任务，必须做到重点突出、精讲多练，尽量使用现代教学手段如多媒体教学等，在增加信息 量的前提下也能保证教学质量。采用启发式教学，对重点内容讲深、讲透，鼓励学生自学和 课上讨论，调动学生的学习主动性，通过讲解应用实例，提高学生的学习兴趣，扩大学生在 本学科领域的知识面。 二、教学大纲内容 （一）课程理论教学 第一章 绪论（2 学时） 知识点：继电保护的基本原理及保护装置的组成，继电保护的任务，对电力系统继电 保护的基本要求，继电保护工作的特点。 重点：继电保护的基本原理，对电力系统继电保护的基本要求。 难点：对电力系统继电保护的基本要求

思考题：1、什么是主保护、后备保护？什么是近后备保护、远后备保护？在什么情况下依靠近后备保护切除故障？在什么情况下依靠远后备保护切除故障？2、说明对电力系统继电保护有那些基本要求。第二章电网的电流电压保护和方向性电流保护（10学时）知识点：（1）相间短路的电流保护：电流速断保护，限时电流速断保护，定时限过电流保护，电流保护的接线方式，阶段式电流保护的应用及接线举例，电流电压连锁保护。（2）相间短路的方向性电流保护、方向性电流保护的工作原理，功率方向继电器的工作原理及接线方式，双侧电源的网络中电流保护整定的特点。（3）中性点直接接地电网中接地短路的三段式零序电流保护，方向性零序电流保护。（4）中性点非直接地电网接地故障的零序电流电压和方向保护。重点：速断、限时速断、定时限三段式电流保护的原理、整定计算、接线方式及应用：功率方向继电器工作原理及接线方式：三段式零序电流和方向保护；不接地系统的零序电流，电压和方向保护。难点：三段式电流保护的整定计算（即相互间的配合），功率方向继电器的工作原理，零序方向保护。思考题：1、电流保护的接线方式有几种？它们各自适合于什么情况？2、功率方向继电器的最大灵敏角和其动作范围如何确定？试举例说明之。最大灵敏角的涵义是什么？什么叫继电器的内角？3、何谓90°接线？保证采用90°接线的功率方向继电器的正方向三相和两相短路时正确动作的条件是什么？为什么？采用90°接线的功率方向继电器在相间短路时会不会有死区建议：结合实际和实例进行教学，通过典型例题来理解概念。第三章电网的距离保护（10学时）知识点：距离保护的作用原理，基本概念，时限特性：利用复数平面分析阻抗继电器的特性曲线，阻抗继电器的交流回路，幅值比较回路，相位比较回路，接线方式：方向阻抗继电器的接线及特性分析：距离保护整定计算及评价，影响距离保护正确工作的因素及防止办法。重点：利用复数平面分析阻抗继电器的动作特性曲线，阻抗继电器的接线方式，方向阻抗继电器的接线及特性分析、整定计算，影响距离保护正确动作的因素和防止措施。难点：方向阻抗继电器特性分析；影响距离保护正确动作的因素及防止措施。距离保护整定计算。思考题：1、什么叫距离保护？距离保护所反应的实质是什么？它与电流保护的只要区别是什么？2、方向阻抗继电器为什么会有死区？如何消除？3、电力系统振荡的特点是什么？对继电保护会带来什么影响？应采取哪些措施来防正?第四章输电线路的纵联保护（6学时）知识点：输电线路纵联差动保护的基本原理、特点、影响其正确动作的因素及防止措施：高频保护的基本原理，通道的构成及工作方式，方向高频保护基本原理：相差高频保护的基本原理，相位特性和相继动作区，微波保护简介。重点：输电线路纵联差动保护的基本原理，影响其正确动作的因素及防止措施：相差高频保护的基本原理，相位特性及相继动作区，高频通道的工作方式。难点：影响输电线路纵差保护正确动作的因素。相差高频保护的相位特性和动作区。思考题：

思考题： 1、什么是主保护、后备保护？什么是近后备保护、远后备保护？在什么情况下依靠近 后备保护切除故障？在什么情况下依靠远后备保护切除故障？ 2 、说明对电力系统继电保护有那些基本要求。 第二章 电网的电流电压保护和方向性电流保护（10 学时） 知识点： （1）相间短路的电流保护：电流速断保护，限时电流速断保护，定时限过电流保护， 电流保护的接线方式，阶段式电流保护的应用及接线举例，电流电压连锁保护。 （2）相间短路的方向性电流保护、方向性电流保护的工作原理，功率方向继电器的工 作原理及接线方式，双侧电源的网络中电流保护整定的特点。 （3）中性点直接接地电网中接地短路的三段式零序电流保护，方向性零序电流保护。 （4）中性点非直接地电网接地故障的零序电流电压和方向保护。 重点：速断、限时速断、定时限三段式电流保护的原理、整定计算、接线方式及应用； 功率方向继电器工作原理及接线方式；三段式零序电流和方向保护；不接地系统的零序电流， 电压和方向保护。 难点：三段式电流保护的整定计算（即相互间的配合），功率方向继电器的工作原理， 零序方向保护。 思考题： 1、电流保护的接线方式有几种？它们各自适合于什么情况？ 2、功率方向继电器的最大灵敏角和其动作范围如何确定？试举例说明之。最大灵敏角 的涵义是什么？什么叫继电器的内角？ 3、何谓 90°接线？保证采用 90°接线的功率方向继电器的正方向三相和两相短路时正确 动作的条件是什么？为什么？采用 90°接线的功率方向继电器在相间短路时会不会有死区 建议：结合实际和实例进行教学，通过典型例题来理解概念。 第三章 电网的距离保护（10 学时） 知识点：距离保护的作用原理，基本概念，时限特性；利用复数平面分析阻抗继电器 的特性曲线，阻抗继电器的交流回路，幅值比较回路，相位比较回路，接线方式；方向阻抗 继电器的接线及特性分析；距离保护整定计算及评价，影响距离保护正确工作的因素及防止 办法。 重点：利用复数平面分析阻抗继电器的动作特性曲线，阻抗继电器的接线方式，方向 阻抗继电器的接线及特性分析、整定计算，影响距离保护正确动作的因素和防止措施。 难点：方向阻抗继电器特性分析；影响距离保护正确动作的因素及防止措施。距离保 护整定计算。 思考题： 1、什么叫距离保护？距离保护所反应的实质是什么？它与电流保护的只要区别是什 么？ 2、方向阻抗继电器为什么会有死区？如何消除？ 3、电力系统振荡的特点是什么？对继电保护会带来什么影响？应采取哪些措施来防 止？ 第四章 输电线路的纵联保护（6 学时） 知识点：输电线路纵联差动保护的基本原理、特点、影响其正确动作的因素及防止措 施；高频保护的基本原理，通道的构成及工作方式，方向高频保护基本原理；相差高频保护 的基本原理，相位特性和相继动作区，微波保护简介。 重点：输电线路纵联差动保护的基本原理，影响其正确动作的因素及防止措施；相差 高频保护的基本原理，相位特性及相继动作区，高频通道的工作方式。 难点：影响输电线路纵差保护正确动作的因素。相差高频保护的相位特性和动作区。 思考题：

1、如果说，高频保护是以高频信号的特征为判据来决定动作与否的保护，那么，方向高频保护和相差动高频保护的具体判据应如何描述？2、高频载波通道有哪些基本元件组成？各元件的作用是什么？对它们的要求是什么？它们本身的工作原理是什么？3、何谓相继动作？在相差动高频保护中，如发生相继动作，是否也有一个相继动作区的问题？如有，试指明其位于线路的哪一部分；如没有，则说明其理由。建议：本章的内容计算的方面比较多，也比较难。因此，教学过程中，结合实际和实例进行讲授，通过典型例题来理解概念。应该至少布置两个作业题，通过作业，使学生掌握本章关于计算的内容。第五章自动重合闸（2学时）知识点：自动重合闸在电力系统中的作用及对重合闸装量的基本要求；重合闸的动作时限及其与继点保护的配合方式；单相自动重合闸和综合重合闸概念。重点：重合闸的动作时限及与继电保护的配合方式。难点：单相自动重合闸和综合重合闸概念。思考题：1、在超高压电网中，目前使用的重合闸有何优缺点？2、何谓瞬时性故障、何谓永久性故障建议：在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合。第六章电力变压器的继电保护（6学时）知识点：构成变压器纵差动保护的基本原则、特点及整定计算原则：具有比率制动和二次谐波制动的差动继电器：变压器的电流电压保护，瓦斯保护。重点：变压器纵差动保护的基本原理，特点及整定计算；电流、电压保护的基本原理及整定计算。难点：构成变压器纵差动保护的基本原则，特点，电流、电压保护中的复合电压起动的过电流保护。思考题：1、变压器差动保护中，产生不平衡电流的原因有哪些？它与哪些因素有关?广义而言，差动电流（差动回路中的电流）是否都可算作不平衡电流？差动电流与不平衡电流在概念上有何区别？2、励磁涌流是在什么情况下产生的？它有和特点？在变压器差动保护中是怎么利用涌流的这些特点来消除涌流对差动保护的影响的？是举例说明。3、在三绕组变压器中，采用过电流作为后备保护时，是否需要在变压器的每一侧都独立的装设一套保护？试就变压器为单侧有电源，或两侧有电源，或三侧有电源的三种情况来分别讨论。建议：本章内容多为概念，结合实际和实例进行教学，通过典型例题来理解概念。第七章发电机的继电保护（4学时）知识点：发电机纵差动保护的原理及整定计算：发电机的横差电流保护，发电机的定子单相接地保护，发电机励磁回路接地保护，发电机的低励失磁保护：发电机失步保护，转子表层负序过负荷保护，发电机一变压器组保护特点和原理接线图举例。重点：发电机的纵差动保护原理，横差动保护：单相接地保护，失磁保护。难点：发电机的单相接地保护，失磁保护。思考题：1、发电机可能发生的故障和异常运行状态有那些？应装设那些相应保护？2、何谓100%定子接地保护？为什么对100MW及以上大机组一定要采用定子接地保护？建议：结合实际和实例进行教学，通过典型例题来理解概念

1、如果说，高频保护是以高频信号的特征为判据来决定动作与否的保护，那么，方向 高频保护和相差动高频保护的具体判据应如何描述？ 2、高频载波通道有哪些基本元件组成？各元件的作用是什么？对它们的要求是什么？ 它们本身的工作原理是什么？ 3、何谓相继动作？在相差动高频保护中，如发生相继动作，是否也有一个相继动作区 的问题？如有，试指明其位于线路的哪一部分；如没有，则说明其理由。 建议：本章的内容计算的方面比较多，也比较难。因此，教学过程中，结合实际和实例 进行讲授，通过典型例题来理解概念。应该至少布置两个作业题，通过作业，使学生掌握本 章关于计算的内容。 第五章 自动重合闸（2 学时） 知识点：自动重合闸在电力系统中的作用及对重合闸装量的基本要求；重合闸的动作 时限及其与继点保护的配合方式；单相自动重合闸和综合重合闸概念。 重点：重合闸的动作时限及与继电保护的配合方式。 难点：单相自动重合闸和综合重合闸概念。 思考题： 1、在超高压电网中，目前使用的重合闸有何优缺点？ 2、何谓瞬时性故障、何谓永久性故障 建议：在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合。 第六章 电力变压器的继电保护（6 学时） 知识点：构成变压器纵差动保护的基本原则、特点及整定计算原则；具有比率制动和 二次谐波制动的差动继电器；变压器的电流电压保护，瓦斯保护。 重点：变压器纵差动保护的基本原理，特点及整定计算；电流、电压保护的基本原理 及整定计算。 难点：构成变压器纵差动保护的基本原则，特点，电流、电压保护中的复合电压起动 的过电流保护。 思考题： 1、变压器差动保护中，产生不平衡电流的原因有哪些？它与哪些因素有关?广义而言， 差动电流（差动回路中的电流）是否都可算作不平衡电流？差动电流与不平衡电流在概念上 有何区别？ 2、励磁涌流是在什么情况下产生的？它有和特点？在变压器差动保护中是怎么利用涌 流的这些特点来消除涌流对差动保护的影响的？是举例说明。 3、在三绕组变压器中，采用过电流作为后备保护时，是否需要在变压器的每一侧都独 立的装设一套保护？试就变压器为单侧有电源，或两侧有电源，或三侧有电源的三种情况来 分别讨论。 建议：本章内容多为概念，结合实际和实例进行教学，通过典型例题来理解概念。 第七章 发电机的继电保护（4 学时） 知识点：发电机纵差动保护的原理及整定计算；发电机的横差电流保护，发电机的定 子单相接地保护，发电机励磁回路接地保护，发电机的低励失磁保护；发电机失步保护，转 子表层负序过负荷保护，发电机一变压器组保护特点和原理接线图举例。 重点：发电机的纵差动保护原理，横差动保护；单相接地保护，失磁保护。 难点：发电机的单相接地保护，失磁保护。 思考题： 1、发电机可能发生的故障和异常运行状态有那些？应装设那些相应保护？ 2、何谓 100%定子接地保护？为什么对 100MW 及以上大机组一定要采用定子接地保 护？ 建议：结合实际和实例进行教学，通过典型例题来理解概念

第八章母线的继电保护（2学时）知识点：装设母线保护的原则，完全电流母线差动保护，电流比相式母线保护基本原理，双母线同时运行母线保护的实现方法重点：完全电流母线差动保护，双母线同时运行时母线保护的实现方法。难点：双母线同时运行时母线保护的实现方法。思考题：1、何谓母线的完全差动保护，它在原理，构造，整定上与发电机纵差保护、变压器纵差保护有何异同？2、何谓断路器失灵保护？它的作用是什么？建议：在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合。第九章微机保护装置硬件构成的基本原理（讲课6学时）知识点：微机保护装置硬件系统的一般构成：基于逐次逼近式A/D转换的模拟量输入系统、基于V/F转换的数据采集系统、开关量输入及输出系统、人机对话回路，微机保护算法和抗于扰措施要求：了解微机保护装置硬件系统的一般构成。掌握基于逐次逼近式A/D转换的模拟量输入系统。掌握基于V/F转换的数据采集系统。掌握开关量输入及其输出回路。掌握人机对话回路。微机保护算法和抗干扰措施。本章重点：模拟量输入系统、数据采集系统、微机保护算法和抗干扰措施。本章难点：A/D转换和V/F转换。建议：强调一般工程方法的典型应用，结合工程实例突出概念，使学生掌握基本微机保护的构成和微机保护的方法。思考题：1、什么是数字式保护装置？有何特点和优点？2、数字式保护装置的硬件与软件有何特点？（二）课程实践教学（6学时）实验一：电磁型电流、电压继电器特性实验（2学时）实验目的：熟悉电流继电器和电压继电器的实际结构、工作原理、基本特性：掌握动作电流值、动作电压值及其相关参数的整定方法。要求：掌握整定动作电流值和动作电压值的整定方法。实验二：6-10kV线路过电流保护实验（2学时）实验目的：掌握过流保护的电路原理，掌握过流保护的整定调试和动作实验方法。要求：学会识别本实验中继电保护实际设备与原理接线图和展开图的对应关系，掌握过流保护的整定方法。实验三：差动继电器特性实验（2学时）熟悉差动继电器的工作原理、实际结构、基本特性、掌握执行元件和工作安匝的整定调试方法。要求：掌握差动继电器的整定调试方法。三、考核方式、方法考试形式采用闭卷笔试，题型有：填空、选择题、问答题、绘图题、计算题四、建议教材及教学参考书教材：张保会主编，《电力系统继电保护》中国电力出版社参考书：[1]贺家李主编，电力系统继电保护原理，北京：电力工业出版社，1994

第八章 母线的继电保护（2 学时） 知识点：装设母线保护的原则，完全电流母线差动保护，电流比相式母线保护基本原 理，双母线同时运行母线保护的实现方法 重点：完全电流母线差动保护，双母线同时运行时母线保护的实现方法。 难点：双母线同时运行时母线保护的实现方法。 思考题： 1、何谓母线的完全差动保护，它在原理，构造，整定上与发电机纵差保护﹑变压器纵 差保护有何异同？ 2、何谓断路器失灵保护？它的作用是什么？ 建议：在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合。 第九章 微机保护装置硬件构成的基本原理（讲课 6 学时） 知识点： 微机保护装置硬件系统的一般构成:基于逐次逼近式 A/D 转换的模拟量输入 系统、基于 V/F 转换的数据采集系统、开关量输入及输出系统、人机对话回路, 微机保护 算法和抗干扰措施 要求：了解微机保护装置硬件系统的一般构成。掌握基于逐次逼近式 A/D 转换的模拟 量输入系统。掌握基于 V/F 转换的数据采集系统。掌握开关量输入及其输出回路。掌握人 机对话回路。 微机保护算法和抗干扰措施。 本章重点：模拟量输入系统、数据采集系统、微机保护算法和抗干扰措施。 本章难点：A/D 转换和 V/F 转换。 建议：强调一般工程方法的典型应用，结合工程实例突出概念，使学生掌握基本微机保 护的构成和微机保护的方法。 思考题： 1、什么是数字式保护装置？有何特点和优点？ 2、数字式保护装置的硬件与软件有何特点？ （二）课程实践教学（6 学时） 实验一：电磁型电流、电压继电器特性实验（2 学时） 实验目的：熟悉电流继电器和电压继电器的实际结构、工作原理、基本特性；掌握动 作电流值、动作电压值及其相关参数的整定方法。 要求：掌握整定动作电流值和动作电压值的整定方法。 实验二：6-10kV 线路过电流保护实验（2 学时） 实验目的：掌握过流保护的电路原理，掌握过流保护的整定调试和动作实验方法。 要求：学会识别本实验中继电保护实际设备与原理接线图和展开图的对应关系，掌握 过流保护的整定方法。 实验三：差动继电器特性实验（2 学时） 熟悉差动继电器的工作原理、实际结构、基本特性、掌握执行元件和工作安匝的整定 调试方法。 要求：掌握差动继电器的整定调试方法。 三、考核方式、方法 考试形式采用闭卷笔试，题型有：填空、选择题、问答题、绘图题、计算题 四、建议教材及教学参考书 教材：张保会主编，《电力系统继电保护》 中国电力出版社 参考书： [1] 贺家李主编，电力系统继电保护原理，北京：电力工业出版社，1994

[2]王维俭编，电力系统继电保护原理，北京：清华大学出版社，1992[3]】杨奇逊编，微型机继电保护基础，北京：电力工业出版社，1988

[2] 王维俭编，电力系统继电保护原理，北京：清华大学出版社，1992 [3] 杨奇逊编，微型机继电保护基础，北京：电力工业出版社，1988