變電站微機(jī)保護(hù)課件

1、第五章第五章 變電站微機(jī)保護(hù)變電站微機(jī)保護(hù)變電站微機(jī)保護(hù)變電站微機(jī)保護(hù)微機(jī)保護(hù)裝置的特點(diǎn)及功能微機(jī)保護(hù)裝置的特點(diǎn)及功能 微機(jī)保護(hù)的硬件構(gòu)成及軟件設(shè)微機(jī)保護(hù)的硬件構(gòu)成及軟件設(shè)置置輸電線路微機(jī)保護(hù)輸電線路微機(jī)保護(hù)電力變壓器微機(jī)保護(hù)電力變壓器微機(jī)保護(hù)1 微機(jī)保護(hù)裝置的特點(diǎn)及功能微機(jī)保護(hù)裝置的特點(diǎn)微機(jī)保護(hù)裝置的特點(diǎn)1.1.智能化智能化 微機(jī)保護(hù)裝置除了硬件外，還必須具有相應(yīng)的軟件，微機(jī)保護(hù)裝置除了硬件外，還必須具有相應(yīng)的軟件，因此微機(jī)保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)智能化。因此微機(jī)保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)智能化。2. 2. 高可靠性高可靠性 微機(jī)保護(hù)可對(duì)其硬件和軟件連續(xù)自檢，有極強(qiáng)的綜微機(jī)保護(hù)可對(duì)其硬件和軟件連續(xù)自檢，有極強(qiáng)的綜合分

2、析和判斷能力。合分析和判斷能力。3. 3. 易于獲得附加功能易于獲得附加功能 微機(jī)保護(hù)裝置除了提供常規(guī)保護(hù)功能外，還可以提微機(jī)保護(hù)裝置除了提供常規(guī)保護(hù)功能外，還可以提供一些附加功能。例如，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和各部分的動(dòng)作供一些附加功能。例如，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和各部分的動(dòng)作順序記錄，故障前后電壓和電流的波形記錄等。這將有順序記錄，故障前后電壓和電流的波形記錄等。這將有助于運(yùn)行部門(mén)對(duì)事故的分析和處理。助于運(yùn)行部門(mén)對(duì)事故的分析和處理。變電站微機(jī)保護(hù)變電站微機(jī)保護(hù)4. 4. 調(diào)試維護(hù)方便調(diào)試維護(hù)方便 在微機(jī)保護(hù)應(yīng)用之前，整流型或晶體管型繼電保護(hù)裝在微機(jī)保護(hù)應(yīng)用之前，整流型或晶體管型繼電保護(hù)裝置的調(diào)試工作量很大，

3、原因是這類(lèi)保護(hù)裝置都是布線邏輯置的調(diào)試工作量很大，原因是這類(lèi)保護(hù)裝置都是布線邏輯的，保護(hù)的功能完全依賴(lài)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。微機(jī)保護(hù)則不同，的，保護(hù)的功能完全依賴(lài)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。微機(jī)保護(hù)則不同，除了硬件外，各種復(fù)雜的功能均由相應(yīng)的軟件除了硬件外，各種復(fù)雜的功能均由相應(yīng)的軟件( (程序程序) )來(lái)實(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)。5.5.完善的網(wǎng)絡(luò)通信功能完善的網(wǎng)絡(luò)通信功能6.6.可以采用一些新原理，改善保護(hù)的性能?？梢圆捎靡恍┬略恚纳票Ｗo(hù)的性能。 如：采用模糊識(shí)別原理或波形對(duì)稱(chēng)原理識(shí)別勵(lì)磁涌流。如：采用模糊識(shí)別原理或波形對(duì)稱(chēng)原理識(shí)別勵(lì)磁涌流。采用自適應(yīng)原理改善保護(hù)的性能等。采用自適應(yīng)原理改善保護(hù)的性能等。 7.縮短新產(chǎn)品的

4、研制和開(kāi)發(fā)周期?？s短新產(chǎn)品的研制和開(kāi)發(fā)周期。8. 8. 簡(jiǎn)便化、網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)便化、網(wǎng)絡(luò)化 微機(jī)保護(hù)裝置本身消耗功率低，降低了對(duì)電微機(jī)保護(hù)裝置本身消耗功率低，降低了對(duì)電流、電壓互感器的要求，而正在研究的數(shù)字式電流、流、電壓互感器的要求，而正在研究的數(shù)字式電流、電壓互感器更易于實(shí)現(xiàn)與微機(jī)保護(hù)的接口。電壓互感器更易于實(shí)現(xiàn)與微機(jī)保護(hù)的接口。變電站微機(jī)保護(hù)變電站微機(jī)保護(hù) 二。微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)完成的主要功能 應(yīng)包括全變電站主要設(shè)備和輸電線路等的全套保護(hù)。三。完成的附加功能 1.通信功能 2.故障記錄功能 3.與統(tǒng)一時(shí)鐘對(duì)時(shí)功能，以便準(zhǔn)確記錄發(fā)生故障和保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。 4.存儲(chǔ)多種保護(hù)整定值 5.當(dāng)?shù)仫@示與多處觀察和

5、授權(quán)修改保護(hù)定值。 6.故障自診斷。 7.自動(dòng)重合閘功能。第第 2節(jié)節(jié) 微機(jī)保護(hù)的硬件系統(tǒng)及軟件配置微機(jī)保護(hù)的硬件系統(tǒng)及軟件配置變電站微機(jī)保護(hù)變電站微機(jī)保護(hù) 硬件部分包括：1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如：模擬量輸入變換與低通濾波回路，采樣保持與多路轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，開(kāi)關(guān)量輸入通道等。2.微機(jī)主系統(tǒng)，如CPU，存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘，Watchdog.3.輸入輸出系統(tǒng)，如開(kāi)關(guān)量的輸出4.人機(jī)接口，如：鍵盤(pán)、顯示器、打印機(jī)。 微機(jī)保護(hù)的硬件分為人機(jī)接口和保護(hù)兩大部分，與之相對(duì)應(yīng)的軟件也分微機(jī)保護(hù)的硬件分為人機(jī)接口和保護(hù)兩大部分，與之相對(duì)應(yīng)的軟件也分為接口軟件和保護(hù)軟件兩大部分。為接口軟件和保護(hù)軟件兩大部分。1.

6、接口軟件接口軟件 是指人機(jī)接口部分的軟件，其程序分為是指人機(jī)接口部分的軟件，其程序分為主主監(jiān)控程序和監(jiān)控程序和運(yùn)行程序。運(yùn)行程序。主主監(jiān)控程序主要是鍵盤(pán)命令處理程序，是為監(jiān)控程序主要是鍵盤(pán)命令處理程序，是為監(jiān)監(jiān)控控插件及各插件及各CPU保護(hù)插件進(jìn)行調(diào)節(jié)和整定而設(shè)置的程序。保護(hù)插件進(jìn)行調(diào)節(jié)和整定而設(shè)置的程序。運(yùn)行程序由主程序和定時(shí)中斷服務(wù)程序構(gòu)成。主程序的任運(yùn)行程序由主程序和定時(shí)中斷服務(wù)程序構(gòu)成。主程序的任務(wù)是完成巡檢、鍵盤(pán)掃描和處理及故障信息的排列和打印務(wù)是完成巡檢、鍵盤(pán)掃描和處理及故障信息的排列和打??；定時(shí)中斷服務(wù)程序包括軟件時(shí)鐘程序，以硬件時(shí)鐘控制；定時(shí)中斷服務(wù)程序包括軟件時(shí)鐘程序，以硬件

7、時(shí)鐘控制并同步各并同步各CPU插件的軟時(shí)鐘，和檢測(cè)各插件的軟時(shí)鐘，和檢測(cè)各CPU插件啟動(dòng)元件插件啟動(dòng)元件是否動(dòng)作的檢測(cè)啟動(dòng)程序。是否動(dòng)作的檢測(cè)啟動(dòng)程序。 微機(jī)保護(hù)裝置的軟件構(gòu)成2. 保護(hù)軟件保護(hù)軟件 保護(hù)軟件為主程序和兩個(gè)中斷服務(wù)程序。保護(hù)軟件為主程序和兩個(gè)中斷服務(wù)程序。主程序包括初始化和自檢循環(huán)模塊、保護(hù)邏主程序包括初始化和自檢循環(huán)模塊、保護(hù)邏輯判斷模塊及跳閘處理模塊。中斷服務(wù)程序輯判斷模塊及跳閘處理模塊。中斷服務(wù)程序有定時(shí)采樣中斷服務(wù)程序和串行口通信中斷有定時(shí)采樣中斷服務(wù)程序和串行口通信中斷服務(wù)程序。服務(wù)程序。3. 中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序 絕大多數(shù)的工程計(jì)算機(jī)的應(yīng)用軟件都采絕大多數(shù)的工程

8、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用軟件都采用了中斷技術(shù)，特別是實(shí)時(shí)性要求較強(qiáng)的系用了中斷技術(shù)，特別是實(shí)時(shí)性要求較強(qiáng)的系統(tǒng)，更離不開(kāi)中斷的工作方式。繼電保護(hù)系統(tǒng)，更離不開(kāi)中斷的工作方式。繼電保護(hù)系統(tǒng)是一種對(duì)時(shí)間要求很高的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，一方統(tǒng)是一種對(duì)時(shí)間要求很高的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，一方面要求實(shí)時(shí)地采集各種輸入信號(hào)，隨時(shí)跟蹤面要求實(shí)時(shí)地采集各種輸入信號(hào)，隨時(shí)跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行工況；另一方面，在電力系統(tǒng)短路系統(tǒng)運(yùn)行工況；另一方面，在電力系統(tǒng)短路時(shí)，應(yīng)快速判別短路的位置或區(qū)域，盡快切時(shí)，應(yīng)快速判別短路的位置或區(qū)域，盡快切除短路故障。除短路故障。 對(duì)保護(hù)裝置而言，電力系統(tǒng)狀態(tài)是保對(duì)保護(hù)裝置而言，電力系統(tǒng)狀態(tài)是保護(hù)最關(guān)心的外部事件，必須每時(shí)每刻掌

9、握保護(hù)護(hù)最關(guān)心的外部事件，必須每時(shí)每刻掌握保護(hù)對(duì)象的系統(tǒng)狀態(tài)，這就要求保護(hù)定時(shí)采樣系統(tǒng)對(duì)象的系統(tǒng)狀態(tài)，這就要求保護(hù)定時(shí)采樣系統(tǒng)狀態(tài)，常采用定時(shí)器中斷方式狀態(tài)，常采用定時(shí)器中斷方式( (較高級(jí)別的中較高級(jí)別的中斷斷) )，每經(jīng)過(guò)，每經(jīng)過(guò)1.66ms1.66ms中斷原程序的運(yùn)行，轉(zhuǎn)去中斷原程序的運(yùn)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行采樣計(jì)算的服務(wù)程序。采樣結(jié)束后，通過(guò)執(zhí)行采樣計(jì)算的服務(wù)程序。采樣結(jié)束后，通過(guò)存儲(chǔ)器中的特定存儲(chǔ)單元將采樣計(jì)算結(jié)果送給存儲(chǔ)器中的特定存儲(chǔ)單元將采樣計(jì)算結(jié)果送給原程序，然后再去執(zhí)行被中斷了的程序，這就原程序，然后再去執(zhí)行被中斷了的程序，這就是定時(shí)采樣中斷服務(wù)程序。是定時(shí)采樣中斷服務(wù)程序。 第三節(jié)

10、輸電線路微機(jī)保護(hù)一、電網(wǎng)相間短路電流保護(hù)1、三段式電流保護(hù) 三段式電流保護(hù)構(gòu)成邏輯框圖3 3、方向電流保護(hù)方向電流保護(hù)1）具有明確的方向性。1. 對(duì)功率方向判別元件的基本要求對(duì)功率方向判別元件的基本要求2）正方向故障有足夠的靈敏性。1kIk1k22kI11E2EU2rI.Uk1k2 Ik2.180+ k2k1點(diǎn)短路向量圖點(diǎn)短路向量圖0k1 90 180 k2 +180 270 判別電壓、電流之間的相角或短路功率的方判別電壓、電流之間的相角或短路功率的方向，即可判別故障的方向。向，即可判別故障的方向。.U1kIk1k22kI11E2EU2rIIk1=Ir.-Ik2=Ir.k2點(diǎn)短路向量圖點(diǎn)短路向

11、量圖ArArIIUU,2. 功率方向元件的動(dòng)作特性功率方向元件的動(dòng)作特性1） 輸入為相電壓、相電流輸入為相電壓、相電流對(duì)對(duì)A相繼電器：相繼電器：反方向短路：反方向短路：11argkAkArAIU正方向短路：正方向短路：22180argkAkArAIU60,k6024060AUBUCUAkI1AkI21kIk1k22kI11E2EU2rI 最大靈敏角最大靈敏角 : : sen 輸入電壓、電流幅值不變，輸出最輸入電壓、電流幅值不變，輸出最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓、電流相位角。大時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓、電流相位角。功率方向功率方向元件元件的的最大靈敏角一般都接成在最常見(jiàn)短路最大靈敏角一般都接成在最常見(jiàn)短路情況下動(dòng)作

12、最靈敏，情況下動(dòng)作最靈敏， 。60ksen 功率方向功率方向元件元件在正方向故障時(shí)，動(dòng)作的角度應(yīng)該在正方向故障時(shí)，動(dòng)作的角度應(yīng)該 是一個(gè)范圍。是一個(gè)范圍。 過(guò)渡電阻、線路阻抗角會(huì)變化，過(guò)渡電阻、線路阻抗角會(huì)變化， 900k考慮實(shí)現(xiàn)的方便性，這個(gè)角度通常取為：考慮實(shí)現(xiàn)的方便性，這個(gè)角度通常取為：90sen1kIk1k22kI11E2EU2rI60AUBUCUAkI1AkI290arg90rjrIeUsen90arg90senrrsenIUsen+1+ j動(dòng)動(dòng) 作作 區(qū)區(qū)三相短路三相短路ABAB或或CACA兩相接地短路兩相接地短路A A相接地短路相接地短路對(duì)正方向出口對(duì)正方向出口A相功率方向元件拒

13、動(dòng)相功率方向元件拒動(dòng), , 有有 “電壓死區(qū)電壓死區(qū)”0rAU1kIk1k22kI11E2EU2rIksen903090ksen最大靈敏角：最大靈敏角：動(dòng)作方程：動(dòng)作方程：消除死區(qū)消除死區(qū)：引入非故障相電壓。引入非故障相電壓。ABCCABBCAUIUIUI;90arg90)90(rjrIeUk120arg6030)90(arg9090arg9090arg90rrrrjrrrjrIUIUeIUIeU方向元件內(nèi)角：方向元件內(nèi)角：2） 輸入為線電壓、相電流（輸入為線電壓、相電流（90接線）接線）取取rI變電站微機(jī)保護(hù)變電站微機(jī)保護(hù) 五。輸電線路微機(jī)距離保護(hù) 定義：距離保護(hù)是反映故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距

14、離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。距離愈近，動(dòng)作時(shí)間于短，以保證有選擇地切除故障線路。變電站微機(jī)保護(hù)變電站微機(jī)保護(hù)第四節(jié) 電力變壓器微機(jī)保護(hù) 一.變壓器微機(jī)保護(hù)的配置 主保護(hù)：瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù) 后備保護(hù)第三節(jié)第三節(jié) 變壓器內(nèi)部故障主保護(hù)變壓器內(nèi)部故障主保護(hù)一、比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)TA1TA2IAIBIC與發(fā)電機(jī)、變壓器及母線差動(dòng)保護(hù)（縱差保護(hù)）相同，變壓器縱差保護(hù)的構(gòu)成原理也是基于克希荷夫第一定律，即其物理意義是：變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，流入變壓器的電流等于流出變壓器的電流。此時(shí)，縱差保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，若忽略負(fù)荷電流不計(jì)，則只有流進(jìn)變壓器的電流而沒(méi)有流出變

15、壓器的電流，其縱差保護(hù)動(dòng)作。I變電站微機(jī)保護(hù)變電站微機(jī)保護(hù)變壓器差動(dòng)保護(hù)的特殊問(wèn)題：變壓器差動(dòng)保護(hù)的特殊問(wèn)題：1.兩側(cè)電流互感器的形式不同，將產(chǎn)生不平衡電流。兩側(cè)電流互感器的形式不同，將產(chǎn)生不平衡電流。例如，例如，35kV高壓側(cè)是利用斷路器套管中的電流互感器高壓側(cè)是利用斷路器套管中的電流互感器，而，而10kV低壓側(cè)裝設(shè)獨(dú)立的線圈式電流互感器，兩者低壓側(cè)裝設(shè)獨(dú)立的線圈式電流互感器，兩者結(jié)構(gòu)形式不同，將在差動(dòng)臂中引起不平衡電流。結(jié)構(gòu)形式不同，將在差動(dòng)臂中引起不平衡電流。2.兩側(cè)電流互感器的計(jì)算變比與標(biāo)準(zhǔn)變比不同，將產(chǎn)兩側(cè)電流互感器的計(jì)算變比與標(biāo)準(zhǔn)變比不同，將產(chǎn)生不平衡電流。生不平衡電流。3.變壓器

16、各側(cè)繞組接線方式不同，將產(chǎn)生不平衡電流變壓器各側(cè)繞組接線方式不同，將產(chǎn)生不平衡電流。變電站的變壓器繞組，一般接。變電站的變壓器繞組，一般接Y，d11，其高低壓兩，其高低壓兩側(cè)電流的相位不同，即有側(cè)電流的相位不同，即有30的相位差，因此，即使的相位差，因此，即使變壓器兩側(cè)電流互感器二次電流在數(shù)值上相等，差動(dòng)變壓器兩側(cè)電流互感器二次電流在數(shù)值上相等，差動(dòng)臂回路中仍有很大不平衡電流流過(guò)。臂回路中仍有很大不平衡電流流過(guò)。變電站微機(jī)保護(hù)變電站微機(jī)保護(hù) 4.變壓器空載合閘時(shí)的勵(lì)磁涌流問(wèn)題。變壓器的勵(lì)磁電流僅流經(jīng)變壓器接入電源的那一側(cè)，因此，通過(guò)電流互感器反映到差動(dòng)回路中不能被平衡。 5.在運(yùn)行中改變變壓器

17、的分接頭，將產(chǎn)生不平衡電流。由于分接頭的改變，變壓器的變比也隨之改變，電流互感器二次電流的平衡關(guān)系將被破壞，在差動(dòng)繼電器K中產(chǎn)生不平衡電流。第三節(jié)第三節(jié) 變壓器內(nèi)部故障主保護(hù)變壓器內(nèi)部故障主保護(hù)2.變壓器各側(cè)電流相位補(bǔ)償元件變壓器各側(cè)電流互感器采用星形接線，二次電流直接接入本裝置。電流互感器各側(cè)的極性以母線側(cè)為極性端。變壓器各側(cè)TA二次電流相位由軟件調(diào)整，裝置采用Y -Y -變化調(diào)整差流平衡。對(duì)于Y0/-11-11的接線，其校正方法如下： Ia=IA-IBIb=IB-ICIc=IC-IA對(duì)于Y0/-11，二次側(cè)電流滯后一次側(cè)，二次側(cè)電流滯后一次側(cè)300，從而在，從而在差動(dòng)回路中產(chǎn)生較大的不平衡

18、電流，因此需要相差動(dòng)回路中產(chǎn)生較大的不平衡電流，因此需要相位補(bǔ)償。經(jīng)此公式轉(zhuǎn)換后，高壓側(cè)與低壓側(cè)的電位補(bǔ)償。經(jīng)此公式轉(zhuǎn)換后，高壓側(cè)與低壓側(cè)的電流就同相位了。流就同相位了。變電站微機(jī)保護(hù)變電站微機(jī)保護(hù)第五節(jié) 變電站電容器微機(jī)保護(hù) 電容器作用無(wú)功補(bǔ)償 電動(dòng)機(jī)、變壓器等屬于感性負(fù)荷，在運(yùn)行過(guò)程中需向這些設(shè)備提供相應(yīng)的無(wú)功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備以后，可以提供感性負(fù)載所消耗的無(wú)功功率，減少了電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供、由線路輸送的無(wú)功功率，降低線路和變壓器因輸送無(wú)功功率造成的電能損耗。 無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹恚弘娋W(wǎng)輸出的功率包括兩部分;一是有功功率;二是無(wú)功功率. 有功功率直接消耗電能,把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,熱能,化學(xué)能或聲能,利用這些能作功。