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)行部門對(duì)事故的分析和處理。助于運(yùn)行部門對(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，原因是這類保護(hù)裝置都是布線邏輯的，保護(hù)的功能完全依賴硬件來(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)。現(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、研制和開發(fā)周期?？s短新產(chǎn)品的研制和開發(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)，如開關(guān)量的輸出4.人機(jī)接口，如：鍵盤、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)控程序主要是鍵盤命令處理程序，是為監(jiān)控程序主要是鍵盤命令處理程序，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、鍵盤掃描和處理及故障信息的排列和打?。欢〞r(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)，更離不開中斷的工作方式。繼電保護(hù)系統(tǒng)，更離不開中斷的工作方式。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短路最大靈敏角一般都接成在最常見短路情況下動(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。