微機保護基礎(chǔ)知識

1、微機保護基本知識微機保護基本知識江曉林江曉林一、繼電保護保護的作用 繼電保護裝置就是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或繼電保護裝置就是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。自動裝置。 故障（三相交流系統(tǒng)） ： 各種短路（d(3)、 d(2) 、d(1) 、d(1-1)）)和斷線（單相、兩相），其中最常見且最危險的是各種類型的短路。 不正常運行狀態(tài)（三相交流系統(tǒng)） ： 電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障的運行狀態(tài)。如：過負荷、過電壓、頻率降低、系統(tǒng)振蕩等。二、繼電保護的基本

2、原理二、繼電保護的基本原理 1 1、I I增加 故障點與電源間 過電流保護。2、U降低 母線電壓 低電壓保護。3、相位變化， 變化； 方向保護。 正常：為負荷的功率因數(shù)角一般為0-30左右。 短路：為輸電線路的阻抗角一般為6085。4、測量阻抗降低，Z= 模值減少 阻抗保護。5、雙側(cè)電源線路外部故障： 內(nèi)部故障： 電流差動保護。 6、反映I2 ，I0 的 序分量保護等。7、非電氣量：瓦斯保護，過熱保護。IUargIU出入II出入II三、對電力系統(tǒng)繼電保護的基本要求三、對電力系統(tǒng)繼電保護的基本要求 選擇性、速動性、靈敏性、可靠性 選擇性就是故障點在區(qū)內(nèi)就動作，在區(qū)外不動作。速動性：保護的動作速度

3、應(yīng)盡可能快速。 靈敏性：指在最不利的條件下，保護裝置對故障的反應(yīng)能力。不論運行方式大小、短路點的位置與短路的類型如何，都能靈敏地反應(yīng)?？煽啃裕翰痪軇樱徽`動。四、微機保護硬件知識 1、裝置正面結(jié)構(gòu)、裝置正面結(jié)構(gòu)四、微機保護硬件知識2、裝置背面結(jié)構(gòu)、裝置背面結(jié)構(gòu)四、微機保護硬件知識3、前插拔組合結(jié)構(gòu)機箱、前插拔組合結(jié)構(gòu)機箱四、微機保護硬件知識4、可插拔插件、可插拔插件四、微機保護硬件知識5、“積木式積木式” 系統(tǒng)組成結(jié)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)構(gòu) 6、CPU插件的硬件結(jié)構(gòu)組成插件的硬件結(jié)構(gòu)組成MCUDSP集成電路 數(shù)據(jù)通過輸入/輸出接口進入系統(tǒng)總線，通過總線數(shù)據(jù)進入存儲器，CPU從存儲器取得數(shù)據(jù)，進行相關(guān)處理

4、，完畢后送入總線，通過輸入/輸出接口輸出來控制外部設(shè)備。 單片機可以說是一個最小的計算機系統(tǒng)，它能實現(xiàn)計算機所有的功能。四、微機保護硬件知識 雙CPU冗余配置，實時地雙A/D采集、互檢。 配合開入插件開出插件完成智能化自檢，極大提高了裝置的可靠性和自檢功能，越來越趨向于做到：“只要不報警，裝置就是完好的”。 四、微機保護硬件知識采集隔離開關(guān)的位置、斷路器位置、載調(diào)壓變壓器的分接頭檔位等量。7、開入插件的硬件及自檢功能、開入插件的硬件及自檢功能四、微機保護硬件知識 計算機對開關(guān)、刀閘分合的電動操作以及對主變壓器有載調(diào)壓分接開關(guān)的升、降、停的操作命令，都是通過開關(guān)輸出接口電路去驅(qū)動繼電器的，再由繼

5、電器的觸點去接通控制回路而實現(xiàn)的。8、開出插件的硬件及自檢功能、開出插件的硬件及自檢功能四、微機保護硬件知識五、繼電保護的配置原則 主保護是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇性地切除被保護設(shè)備和線路故障的保護。 后備保護是主保護或斷路器拒動時，用來切除故障的保護。 遠后備保護是當(dāng)主保護或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護來實現(xiàn)的后備保護。 近后備保護當(dāng)主保護拒動時，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護來實現(xiàn)的后備保護。當(dāng)斷路器拒動時，由斷路器失靈保護來實現(xiàn)后備保護。 輔助保護是為補充主保護和后備保護的性能或當(dāng)主保護和后備保護退出運行而增設(shè)的簡單保護。1、主保護和后備保護、主保護和后

6、備保護3、總原則、總原則遵循：遵循：繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程 這是科研、設(shè)計、制造、施工和運行等每個環(huán)節(jié)都應(yīng)遵守的基本原則。 簡要地說，應(yīng)符合：簡要地說，應(yīng)符合：可靠性、選擇性、靈敏性、速動可靠性、選擇性、靈敏性、速動五、繼電保護的配置原則 在配置和構(gòu)成時，應(yīng)綜合考慮：a、電力設(shè)備、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點和運行特點；b、故障出現(xiàn)的概率和可能造成的后果；c、電力系統(tǒng)的近期發(fā)展情況；d、經(jīng)濟上的合理性；e、國內(nèi)和國外的經(jīng)驗。 對不能保證保護和自動裝置安全運行的結(jié)構(gòu)形式、接線方式和運行方式，應(yīng)限制使用。五、繼電保護的配置原則 在配置、構(gòu)成繼電保護和自動裝置時，還應(yīng)考慮：a

7、、盡可能考慮各種故障，但不能因考慮稀有故障而影響了設(shè)備在絕大部分情況下的工作性能。 如：兩種故障同時出現(xiàn)的情況，僅保證切除故障；同桿并架雙回線；串補線路等。b、積極創(chuàng)造條件，支持新產(chǎn)品的試用。 五、繼電保護的配置原則4 4、線路保護、線路保護1）330500kV 設(shè)置兩套完整、獨立的全線速動主保護，兩套的電流、電壓回路和電源應(yīng)彼此獨立，且使用獨立的遠方信號傳輸設(shè)備。 每套主保護對全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障，均能無時限動作切除故障。 斷路器有兩組跳閘線圈，每套主保護分別起動一組跳閘線圈。五、繼電保護的配置原則2）110220kV 能切除100的接地故障。 符合下列條件之一時，應(yīng)裝設(shè)一套全線速動保

8、護：a、根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求；b、三相短路，使廠用電母線電壓低于0.7Ue，且保護有時限；c、能改善電網(wǎng)保護的性能。 符合下列條件之一時，應(yīng)裝設(shè)兩套全線速動保護：a、根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求；b、后備保護整定配合有困難時。五、繼電保護的配置原則推薦的線路保護配置：推薦的線路保護配置：主主 保保 護：護：光纖差動。光纖差動。后備保護：后備保護：三段式相間距離、接地距離；三段式相間距離、接地距離； 零序過流。零序過流。 零序電流保護受運行方式的影響較大，零序電流零序電流保護受運行方式的影響較大，零序電流保護保護段又可能由于網(wǎng)架的變化導(dǎo)致誤動，因此零段又可能由于網(wǎng)架的變化導(dǎo)致誤動，因此零序電流保護序電流保護段功

9、能完全可以由接地距離保護段功能完全可以由接地距離保護段段代替。代替。五、繼電保護的配置原則加強主保護，簡化后備保護。加強主保護，簡化后備保護。以以220kV線路保護為線路保護為例。例。 加強主保護簡化后備保護的基本原則配置和整定：加強主保護簡化后備保護的基本原則配置和整定：a a、加強主保護是指全線速動保護的雙重化配置，、加強主保護是指全線速動保護的雙重化配置， 同時，要求每一套全線速動保護的功能完整，同時，要求每一套全線速動保護的功能完整， 對全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障，均能快速動對全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障，均能快速動 作切除故障。每套全線速動保護應(yīng)具有選相功作切除故障。每套全線速動保護應(yīng)

10、具有選相功 能，當(dāng)線路在正常運行中發(fā)生不大于能，當(dāng)線路在正常運行中發(fā)生不大于 100100電電 阻的單相接地故障時，全線速動保護應(yīng)能正確阻的單相接地故障時，全線速動保護應(yīng)能正確 選相。選相。五、繼電保護的配置原則 b b、簡化后備保護是指在全線速動保護雙重化配、簡化后備保護是指在全線速動保護雙重化配 置，同時，每一套全線速動保護功能完整的條置，同時，每一套全線速動保護功能完整的條 件下，帶延時的相間和接地件下，帶延時的相間和接地、段保護（包段保護（包 括相間和接地距離保護、零序電流保護），允括相間和接地距離保護、零序電流保護），允 許與相鄰線路和變壓器的主保護配合，從而簡許與相鄰線路和變壓器的

11、主保護配合，從而簡 化動作時間的配合整定?；瘎幼鲿r間的配合整定。 如雙重化配置的主保護均有完善的距離后備如雙重化配置的主保護均有完善的距離后備 保護，則可以不使用零序電流保護，則可以不使用零序電流、段保護，段保護， 僅保留用于切除經(jīng)不大于僅保留用于切除經(jīng)不大于 100100電阻接地故障電阻接地故障 的一段定時限或反時限零序電流保護。的一段定時限或反時限零序電流保護。五、繼電保護的配置原則光纖電流差動保護主要原理光纖電流差動保護主要原理數(shù)字電流差動保護系統(tǒng)的構(gòu)成 上圖中保護與通信終端設(shè)備間采用光纜連接。保護側(cè)光端機裝在保護裝置的背板上。通信終端設(shè)備側(cè)由本公司配套提供光接口盒CSC-186A。數(shù)字

12、式電流差動保護系統(tǒng)構(gòu)成示意圖數(shù)字式電流差動保護系統(tǒng)構(gòu)成示意圖C CS SC C- -1 10 03 3數(shù)字通信終端設(shè)備C CS SC C- -1 10 03 3數(shù)字通信終端設(shè)備M MC CB BT TA AT TA AC CB BN NI IM M A A、B B、C CI IM M A A、B B、C CI IN N A A、B B、C CI IN N A A、B B、C C微微波波或或光光纖纖通通道道高頻閉鎖方向保護原理5 5、變壓器保護、變壓器保護a)220KVa)220KV及以上供電變壓器主、后保護雙重化及以上供電變壓器主、后保護雙重化; ;b)b)不分供電變壓器類型，各側(cè)后備保護的配

13、置規(guī)范化不分供電變壓器類型，各側(cè)后備保護的配置規(guī)范化; ;c)c)整定的思路簡化整定的思路簡化; ;d)d)縮短低壓側(cè)保護的動作時間縮短低壓側(cè)保護的動作時間; ;e)e)高壓側(cè)過電流保護不能作為低壓側(cè)后備時，低壓側(cè)保護應(yīng)雙重化高壓側(cè)過電流保護不能作為低壓側(cè)后備時，低壓側(cè)保護應(yīng)雙重化; ;f)f)兩級斷路器、兩級保護對一次設(shè)備進行保護；兩級斷路器、兩級保護對一次設(shè)備進行保護；g)g)傾向于取消阻抗保護。傾向于取消阻抗保護。五、變壓器保護的配置原則六、變壓器保護六、變壓器保護六、變壓器保護變壓器保護變壓器差動保護邏輯圖變壓器差動保護邏輯圖（六）蒙西電網(wǎng)永圣域#1主變保護誤動 CT開路事故經(jīng)過 20

14、05年3月25日4時30分，蒙西電網(wǎng)永圣域變電站#1主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘，主變高中壓側(cè)PST-1200分相電流差動保護動作，主變故障錄波器動作錄波。檢查 檢查主變PST-1200分相電流差動保護裝置，面板顯示：分差保護啟動，分差保護出口，差動電流0.332A。打印差動保護裝置動作報告進行分析，主變公共繞組B相電流有突變，并且大于整定值0.2A。檢查故障錄波報告，主變公共繞組B相電流變化與保護裝置錄波報告相似，35kV側(cè)A、B約1A，C相電流0.39A。事故分析 檢查#1主變本體、三側(cè)開關(guān)、引線及CT外觀無異常，主變油色譜分析無異常。 主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘前，35kV側(cè)#1、#2電抗器均投入，共120M

15、var，監(jiān)控紀(jì)錄主變35kV側(cè)電流1640 A，主變故障錄波器錄取主變35kV側(cè)套管CT電流，二次電流三角形接線，CT變比2500/1，二次電流計算值約0.66A。 分析故障錄波報告，主變35kV側(cè)電流顯然異常。與分差保護裝置同一回路的公共繞組B相電流似干擾波形。 二次回路檢查二次回路檢查 現(xiàn)場技術(shù)分析會研究決定，由主變35kV側(cè)CT根部開始，檢查二次回路，結(jié)果發(fā)現(xiàn)主變A相35kV套管CT接線柱處A751二次線燒斷，CT開路，接線盒蓋內(nèi)有明顯放電痕跡。進一步檢查二次回路絕緣，在主變B相本體端子箱，又發(fā)現(xiàn)電纜芯線B751（故障錄波回路）、B541（分相電流差動保護回路）的絕緣在電纜頭處對接地屏蔽

16、層放電擊穿。二次回路檢查二次回路檢查 對故障錄波器35kV側(cè)進行通流試驗，結(jié)果良好。 對分相電流差動保護進行通流試驗，結(jié)果良好。 對主變35kV側(cè)套管CT進行伏安特性試驗，結(jié)果良好。二次回路檢查二次回路檢查檢查分析結(jié)論： 在#1主變A相35kV套管CT接線柱處，由于故障錄波二次線A751燒斷，造成CT開路，高電壓沿二次線傳播，在主變B相本體端子箱電纜頭處，使絕緣較薄弱的電纜芯線B751對接地屏蔽層放電，殃及同一電纜的 B541分相電流差動保護回路，使主變分相電流差動保護動作。放電時也造成主變35kV側(cè)A、B相二次電流異常升高，A相CT開路使三角形接線的C相二次測量電流降低。存在問題及采取措施存

17、在問題及采取措施 1.永圣域變電站#1主變4月22日春查檢修結(jié)束，分析認為，一次設(shè)備工作人員在主變本體檢查工作時，可能誤踩踏電纜，使接線松動，最后發(fā)展到CT開路。2.電纜敷設(shè)及接線沒有留出足夠余量。已采取措施更換電纜并留足夠余量。3.現(xiàn)場處理放電痕跡，檢查電纜及設(shè)備絕緣良好，恢復(fù)二次接線。4.迅速通報此次跳閘情況，要求檢修工作人員加強防范意識，同時對類似接線電纜進行檢查處理，舉一反三，吸取教訓(xùn)。接線燒損CT開路 接線盒放電痕跡 （九）500kV沙昌二線改造過程中昌平母差保護誤動分析 安全措施不到位事故經(jīng)過事故經(jīng)過 4月19日11:03時昌平站5013、5023、5043、5052、5004開關(guān)

18、掉閘，500 kV2母線RCS-915E母差保護動作、失靈掉母線燈亮。當(dāng)時保護的運行狀態(tài)為，該裝置只停用了“差動投入”壓板，“失靈啟動母差”功能壓板未退，跳2母線所連接的開關(guān)出口壓板未退。當(dāng)時正在進行沙昌二線改造工作，保護人員拆除舊失靈屏至新母差的舊線，失靈屏側(cè)保護人員在核實失靈啟動母差回路電纜時，誤用數(shù)字式萬用表的歐姆檔為直流電壓檔，致使母差保護的光隔開入端接地，造成RCS母差保護動作，切除與500kV2母線所連接的所有開關(guān)。 故障分析 在接下來的保護改造母差停電過程中，再次進行了模擬，分別使用萬用表的正、負分別對地點該開入，保護都動作出口。在擴建的霸州500kV變電站的南瑞主變保護RCS-978裝置進行同樣的試驗，觀察到的現(xiàn)象一致，保護動作出口。 故障分析 該類裝置的強電光隔動作的原理為電流驅(qū)動，該電流只需510mA，并且該光隔的離散特性不好，動作值離散度大。在昌平站的進一步實驗和華北電力科學(xué)研究院的模擬故障實驗中的實際錄波顯示，通過光隔的電流已經(jīng)是10多mA，達到了光隔的動作值。分析認為，當(dāng)開入端經(jīng)萬用表的歐姆檔接地時，經(jīng)過接地選線裝置的接地線和直流對地的分布電容構(gòu)成回路，通過光隔的電流達到了10多mA，從而使光隔動作。 光耦示意圖動作原理圖暴露問題暴露問題 保護專業(yè)人員的問題運行專業(yè)的問題設(shè)計的問題保護專業(yè)人員的問題 缺少對光隔特性的認識，