220kV线路保护培训讲义(193页)VIP免费

微机线路保护目录一、继电保护的作用及发展历程二、微机保护的特点及与常规保护的区别三、微机保护装置的组成介绍四、继电保护的配置原则五、各电压等级的保护配置六、典型微机保护介绍七、运行维护及操作八、微机保护动作分析一、继电保护的作用及发展历程对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。 （ 2 ）当发生不正常工作情况时，能自动、及时地选择信号上传给运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。 继 电保 护功 能 （ 1 ）当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统其余部分迅速恢复正常运行，防止故障进一步扩大。基本任务 继电保护的基本要求可靠性快速性 灵敏性 保护范围内发生故障，保护装置可靠动作，而在任何不应动作的情况下，保护装置不应误动。 保护装置应尽快将故障设备从系统中切除，目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围。 保护装置在其保护范围内发生故障或不正常运行时的反应能力。 保 护四 性选择性 保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽可能缩小，以保证系统中无故障部分继续运行。保护装置的发展过程 1891 年 8 月，出现最简单有效的保护装置 1901 年发明了电磁继电保护装置 1960 年发明晶体管继电保护装置 1970 年发明了集成电路继电保护装置 1972 年发明了微机保护装置 发 展历 程电磁式电流继电器KA线圈KA常开触点KA常闭触点图 7 － 3 DL － 10 系列电磁式电流继电器的内部结构1- 线圈； 2- 电磁铁； 3- 钢舌片； 4- 静触点； 5- 动触点；6- 启动电流调节螺杆； 7- 标度盘；（铭牌）； 8- 轴承；9- 反作用弹簧； 10- 轴归总图符号KA继电器按结构型式的分类 :电磁型整流型晶体管型集成电路型微机型思考题：1 、继电保护装置有什么作用？2 、电力系统对继电保护的基本要求是什么？3 、继电器按结构型式的分类？二、微机保护的特点及与常规保护区别 常规继电保护是采用继电器组合而成的常规继电保护是采用继电器组合而成的 ,, 比比如如 :: 过流继电器、时间继电器、中间继电器等通过复过流继电器、时间继电器、中间继电器等通过复杂的组合，来实现保护功能。杂的组合，来实现保护功能。 微机保护是用微型计算机构成的继电保护。微机保护是用微型计算机构成的继电保护。微机保护装置硬件包括微处理器（单片机）为核心，微机保护装置硬件包括微处理器（单片机）为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等。 配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等。 常规保护与微机保护比较常规保护与微机保护比较常规 常规 微机 微机常规及微机过流保护原理图比较常规及微机过流保护原理图比较常规保护与微机保护比较 逻辑判断部分采用软件方式实现 传统保护 传统保护 微机保护 微机保护 方便可靠，易于实现复杂的保护原理。实现方式实现方式比 较比 较 逻辑判断部分采用硬件方式实现 对于比较复杂原理的继电保护，难于实现。 三、微机保护装置的组成介绍 微机保护与传统继电保护的最大区别就在于前者不仅有实现继电保护功能的硬件电路，而且还必须有保护和管理功能的软件—程序；而后者则只有硬件电路。 一般地，一套微机保护装置的硬件构成可分为四部分：数据采集系统、输入输出接口、微型计算机系统及电源。微机保护硬件系统原理框图 数据核心部件( 数据处理单元 )CPU保存数据用 RAM存放程序用EPROM存放定值用EEPROM定时器 /计数器数据采集单元开关量输入接口外部通信接口（ CI ）MMI人机接口开关量输出接口多路模拟量输入多路开关量输入接打印机接 PC计算机通信网络保护功能通信告警信号跳闸信号电源模块微机保护装置构成 ① 组成：微机保护一般由数据处理单元、数据采集系统、开关量输入输出单元、通信接口以及人机接口和电源模块等部分组成。 ② 投入步骤：保护的投入步骤：先投入交流电源、检查装置是否运行正常，再投入直流电源，装置运行正常后再根据现场运行规程投入保护压板 ③ 微机保护中人机接口部分组成：主要有键盘、显示器、打印机组成。 装 置：单个装置装 置：单个装置装置背视图微型机线路保护的硬件微型机线路保护系统的硬件主要的三大部分 :（ 1 ）数据采集系统（或模拟量输入系统）（ 2 ）微型机主系统 ( 或称数据处理系统 )（ 3 ）开关量（或数字量）输入／输出系统（ 1 ）数据采集系统（或称模拟量输入系统） 传统保护是把 PT 二次侧电压信号及电流互感器二次电流信号直接引入继电保护装置，或者把二次电压、电流经过变换组合后再引入继电保护装置。因此，无论是电磁型、感应型继电器还是整流型、晶体管型继电保护装置都属于反应模拟信号的保护。尽管在集成电路保护装置中采用数字逻辑电路，但从保护装置测量元件原理来看，它仍属于反应模拟量的保护。 而微机保护中的微机则是处理数字型号的，即送入微机的信号必须是数字信号 , 完成将模拟输入量准确地转换为微型机所能够识别的数字量。这就要求必须有一个将模拟信号变换成数字信号的系统，这就是数据采集系统的任务。 线路保护模拟量一般设置为 Ia 、 Ib 、 Ic、 3I0 、 Ua 、 Ub 、 Uc 、 Ux 共 8 个模拟量 其中， Ia 、 Ib 、 Ic 、 3I0 、 Ua 、 Ub 、Uc 用于构成保护的功能 Ux 为断路器的线路电压，用于实现重合闸功能 在微机保护中，通常根据模数转换器输入范围的要求，将输入信号变换为 ±5V 或 ±10V 的电压信号。 交流电压信号可以采用电压变换器变换为成比例的电压信号； 交流电流信号可以采用电流变换器变换为成比例的电流信号。交流输入回路 保护装置采用双 CPU 或多 CPU 系统 起动 CPU ，判起动元件，当起动元件动作后，给出口继电器送正电源。 故障判断 CPU ，完成各种继电器的算法和逻辑判断，动作后给出口继电器发跳闸脉冲。 这样出口继电器有了正电源和跳闸脉冲，才能完成保护跳闸。 所以，从逻辑上来说， CPU 之间组成了逻辑“与”的关系，起动元件和故障判断元件同时动作，保护才能出口跳闸，这样提高了装置的可靠性。（ 2 ）微型机主系统 ( 或称 CPU)（ 3 ）开关量（或数字量）输入／输出系统 由微型机的并行接口、光电隔离器件及有触点的中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳闸、信号警报、外部触点输入、人机对话及通讯等功能。软件部分 微机保护的功能和逻辑主要由软件实现，主要包括下列部分的内容：1 、用程序查询方式控制多路开关和模数转换器，轮流将各模拟输入量的采样值转换成数字量，然后存入 RAM 区的采样值循环寄存器中。2 、对保护功能中用到的所有测量值，如阻抗、方向、电流、电压和序分量等进行计算。3 、设置了电流 / 电压突变量启动元件，判断电力系统是否发生短路。软件部分实现功能 高频保护功能。 距离保护功能。 零序保护功能。 跳闸逻辑判别。根据是否已经有发跳闸命令的标志情况，进行选跳和故障是否已切除的判别功能。 重合闸功能。 振荡闭锁期间的再短路识别。 整组复归功能。 在中断服务程序中进行的一些自动检测项目，例如：对每—组采样值检查三相电流之和是否与3I0相近、三相电压之和是否与 3U0相近等，实现TA 、 TV 的断线检测功能。 微机保护经过二十多年的发展，历经四代： 第一代：以保护的微机化为代表， CPU 为 8 位； 第二代：以提高保护性能和保护操作液晶界面为代表， CPU 为 16 位； 第三代：以汉化界面和提高通信性能（与综自系统等的联系）的运用为代表， CPU 为 32 位； 第四代：以网络化、实时嵌入式系统和新型互感器的应用为标志。微机保护的特点硬件标准化保护性能强附加功能多样自诊断能力强主备一体化讨论1 、微机保护优点？2 、微机保护硬件主要由哪几部分组成？3 、 WXH 微机保护“三取二”回路的作用是什么？四、线路保护的配置原则 电力系统继电保护配置，从原则上说，应满足两点最基本的要求： （ 1 ）、任何电力设备和线路，不得在任何时候处于无保护状态下运行。 （ 2 ）、任何电路设备和线路在运行中，必须在任何时候有两套完全独立的保护装置分别控制两台完全独立的断路器实现保护。 第一点非常简单明了，第二点是第一点的具体体现。特别需要强调的是“完全独立”的概念。需要有两套保护装置控制两台断路器是为了可靠地实现后备保护的作用。目的是为了当任意一套保护或断路器拒动时，能够由另外一套保护或断路器动作实现完全可靠的切除故障点。 在 110kV 及以下电网中，保护配置的基本原则是：主保护 + 远后备保护。 一般来说，在 110kV 及以下电网中的线路，其保护的基本配置是三段式保护（三段式电流或三段式距离保护），其中Ⅱ段作为线路主保护。由于Ⅱ段保护的速动性差，所以，为了弥补主保护的不足，设置了具有快速动作的Ⅰ段作为主保护的辅助保护。因此，有些教科书上也这么表述：Ⅰ段和Ⅱ段共同作为线路的主保护。在三段式保护中，Ⅲ段作为线路的后备保护，而且要求具有远后备的作用。即当相邻的故障元件保护或断路器拒动时，可以由电源侧的上一级断路器的保护装置断开故障点。 对于 220kV 及以上的复杂电网，由于系统稳定性要求高，如果按照远后备的方式配置保护，将不能满足快速性的要求，而且在 220kV 以上的电网中，远后备保护往往也不能满足灵敏性的要求。所以，为了满足系统稳定性这个最基本的要求，在 220kV 及以上电网中，保护的配置原则如下： 1 、设置两套完整、独立的全线速动的主保护； 2 、两套主保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立； 3 、每套主保护对于全线路内发生的各种类型的故障，均能无时限动作切除。 4 、每套保护应有独立的选相功能，实现分相跳闸和三相跳闸。 5 、两套主保护分别使用独立的远方信号传输设备。 6 、断路器应具有两组跳闸线圈，每套主保护分别启动一组跳圈。 7 、每套主保护都有自己独立的一套后备保护。 8 、后备采用近后备方式。线路故障的性质：1 、单相接地故障2 、相间故障（两相短路）3 、两相接地故障4 、三相短路5 、各类性质的开路基础知识故障时电气量的变化电流增大电压降低电流电压间相角发生变化正常 20º ，短路 60º~85º电流与电压的比值 Z=U/I电流和 正常 I 入=I 出，短路 I 入≠ I 出出现 I2 、 I0 序分量接地故障必然产生零序分量；不对称故障必然产生负序分量基础知识不同原理的保护：反应电流急剧增加的保护（称作电流保护）反应电压急剧降低的保护（称作是低电压保护）同时反应电流和电压变化（即电压和电流的比值）的一种保护（距离保护）反应非电气量的保护（瓦斯保护）反应不对称或异常运行时出现的判据（如负序或零序分量的保护）同时反应被保护元件两端电气量的快速保护，如差动保护、高频保护基础知识基础知识 要了解线路微机保护，先了解什么是主保护，后备保护。 1 、主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。 基础知识2 、后备保护分近后备和远后备2 、 1 近后备2 、 1 、 1 当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护 。2 、 1 、 2 当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。2 、 2 远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备。（主变后备保护） 基础知识3 、辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。（充电保护）4 、异常运行保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。（过温保护）讨论1 、断路器失灵保护是近后备保护还是远后备保护。 2 、光纤纵差保护能否做为相邻线路的后备保护。220kV 线路主保护、后备保护220kV 线路主保护为纵联差动保护220kV 线路后备保护为零序、距离保护各电压等级线路保护...