第五章_微機(jī)保護(hù)程序流程

1、第五章第五章 微機(jī)保護(hù)程序流程微機(jī)保護(hù)程序流程第一節(jié) 插件式結(jié)構(gòu)一、典型插件式結(jié)構(gòu)n這種結(jié)構(gòu)把整個硬件邏輯網(wǎng)絡(luò)按照功能和電路特點(diǎn)劃分為若干部分，每個部分做在一塊印刷電路插件板上，板上對外聯(lián)系的引線通過插頭引出。n微機(jī)保護(hù)機(jī)箱內(nèi)裝有相應(yīng)的插座，印制板均可方便地插入和拔出，通過機(jī)箱插座間的連線將各個印制板連成整體并實現(xiàn)到端子排的輸入輸出線的連接第一節(jié) 插件式結(jié)構(gòu)一、典型插件式結(jié)構(gòu)n典型微機(jī)保護(hù)裝置包括1)CPU插件及人機(jī)對話輔助插件2)模擬量輸入變換插件3)前置模擬低通濾波器插件4)采樣及A/D變換插件5)開關(guān)（數(shù)字量）輸入輸出插件6)出口繼電器插件7)電源插件第一節(jié) 插件式結(jié)構(gòu)二、總線形式n定義

2、：是指一組事先約定了結(jié)構(gòu)與通信方式的并行信息連接線，其特點(diǎn)是對插座的每一根引線的意義和物理位置都作了嚴(yán)格的規(guī)定，與之相關(guān)的插件都需按總線規(guī)約設(shè)計并通過總線傳遞信息n優(yōu)點(diǎn)n互換性強(qiáng)n按照標(biāo)準(zhǔn)總線規(guī)約設(shè)計，得到在數(shù)據(jù)、地址、控制線之間的合理布置，避免引線間的相互干擾第一節(jié) 插件式結(jié)構(gòu)三、配線形式n定義：不再遵循總線規(guī)約，每根引線的意義以及信號時序要求根據(jù)實際電路確定，引線的物理位置也不作硬性規(guī)定。n優(yōu)點(diǎn)n各印制板引出線可根據(jù)需要引出，引線數(shù)目可減少，從而可采用總線數(shù)較少的插座，這對提高可靠性有利n印制板布線可就近上插頭，可簡化布線和減少布線長度，這對降低板上相互干擾有利n插座間連線可實現(xiàn)軟連接，這

3、樣在插拔時有一定緩沖作用，這對改善接觸和減少插撥磨損有利n目前軟連接線與插座相連時所采用的卷繞工藝，運(yùn)行經(jīng)驗表明其可靠性較高第二節(jié) 程序流程的基本結(jié)構(gòu)一、中斷功能的作用n中斷的作用n當(dāng)各種參數(shù)、信息、活動等需要及時處理時，可以在任意時刻向微機(jī)發(fā)出中斷請求，要求微型機(jī)快速響應(yīng)，達(dá)到快速處理的目的n實現(xiàn)微型機(jī)和其他設(shè)備同時工作，并實現(xiàn)對異常情況的自行處理n中斷源定時器中斷、通信中斷、異常中斷n中斷優(yōu)先級別第二節(jié) 程序流程的基本結(jié)構(gòu)二、程序流程的基本結(jié)構(gòu)1.順序結(jié)構(gòu)2.切換結(jié)構(gòu)3.混合結(jié)構(gòu)YNBASttttT )(YNBASttttT ,maxYNBASttttT ,max第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖一、

4、三段式電流保護(hù) 第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖一、三段式電流保護(hù) 1. 電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)n電流速斷保護(hù)的概念n電流保護(hù)電流保護(hù)：反映電流增大而動作的繼電保護(hù)方式n電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)：反映電流增大并能夠瞬時動作的電流保護(hù)，又稱為瞬時電流速斷保護(hù)、無時限電流速斷保護(hù)、段電流保護(hù)。第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖n電流速斷保護(hù)的動作區(qū)與整定計算n希望：AB故障時，保護(hù)2 瞬時動作；BC故障時，保護(hù)1瞬時動作。n現(xiàn)實：被保護(hù)線路AB末端發(fā)生故障和線路BC首端發(fā)生故障是一樣的。無法區(qū)分保護(hù)區(qū)內(nèi)AB還是區(qū)外BC故障，導(dǎo)致保護(hù)無選擇性動作。n解決：縮短保護(hù)區(qū)，形成明顯的邊界，以保證AB故障只有保護(hù)2動作切除，而

5、BC故障只由保護(hù)1動作切除。max. fBoprII第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖n具體做法是： 繼電保護(hù)的起動電流能夠使裝置啟動的最小動作電流，大于被保護(hù)線路末端可能出現(xiàn)的最大短路電流（三相金屬性短路電流）n最大運(yùn)行方式下的三相短路 以期獲得最大、可能的短路電流，保護(hù)不誤動n最小運(yùn)行方式下的兩相短路 在最小運(yùn)行方式下出現(xiàn)可能的最小短路電流兩相短路，保護(hù)是否還能動作，這里一般不動 max. fBoprIImax. fBreloprIKI第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖 2. 限時電流速斷保護(hù)限時電流速斷保護(hù)n問題的提出 電流速斷保護(hù)無法保護(hù)線路全長，需要增加第二套電流保護(hù)限時電流速斷保護(hù)，

6、段電流保護(hù)n限時電流速斷保護(hù)要求 能夠保護(hù)線路全長，動作范圍包括整個線路n難點(diǎn)與解決如何獲得動作的選擇性？ 增加時間延遲時限，從而與相鄰線路電流速斷保護(hù)（電流段保護(hù)）配合第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖n保護(hù)構(gòu)成：保護(hù)構(gòu)成：n動作電流值動作電流值 低于電流速斷低于電流速斷n動作時間動作時間 增加一個延遲增加一個延遲 一般取一般取0.5SoperreoperIK211Ittt21第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖n限時電流速斷保護(hù)的時限特性第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖n限時電流速斷保護(hù)的靈敏度及校驗n靈敏度靈敏度 被保護(hù)線路末端發(fā)生輕微故障兩相短路時，保護(hù)能夠做出反映的能力，被定義為 n校驗校驗 要求大于1.31.5ope

7、rKsenIKImin第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖 3. 定時限過電流保護(hù)定時限過電流保護(hù)n問題的提出 電流速斷保護(hù)不能保護(hù)全長；限時電流速斷保護(hù)能夠保護(hù)線路全長，可以起到后備保護(hù)的作用，但是不能作為相鄰線路后備保護(hù)。 一種既能保護(hù)本線路全長，還能保護(hù)相鄰線路全長的電流保護(hù)被提出，就是定時限過電流保護(hù)，或稱段電流保護(hù)。第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖n定時限過電流保護(hù)n特點(diǎn)低定值和長延時，用作后備n動作電流按大于負(fù)荷電流來整定n動作時延逐級配合max1 IIopermax.1ILreIIIoperIK第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖tttnn )1(第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖n靈敏度校驗n近后備靈敏度校驗 選擇本線路末端兩

8、相短路作為校驗點(diǎn)，靈敏度大于1.31.5n遠(yuǎn)后備靈敏度校驗 選擇相鄰線路末端兩相短路作為校驗點(diǎn)，靈敏度大于1.2第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖4. 三段式電流保護(hù)三段式電流保護(hù)n電流速斷保護(hù)能瞬時切除故障，但不能保護(hù)線路全長；n限時電流速斷保護(hù)能夠保護(hù)線路全長，并有本線路后備保護(hù)能力，但沒有相鄰線路后備保護(hù)能力；n定時限過電流保護(hù)動作值最低，動作最靈敏，而且具有近后備和遠(yuǎn)后備保護(hù)能力，但動作時間較長。n組合在一起，構(gòu)成一套完整的保護(hù)三段式電流保護(hù)。其中 段分別對應(yīng)于電流速斷、限時電流速斷和定時限過電流保護(hù)第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖二、方向電流保護(hù) 1. 問題的提出問題的提出n雙電源供

9、電網(wǎng)絡(luò)和單電源環(huán)網(wǎng) 為了提高供電可靠性，縮小停電面積，在兩側(cè)裝設(shè)有斷路器n故障后的系統(tǒng)運(yùn)行方式要求 從兩端切除故障、僅僅從兩端切除故障設(shè)備第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖二、方向電流保護(hù)問題的提出問題的提出K1K1故障，誤切故障，誤切2QF2QF第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖 2. 問題的解決問題的解決考慮方向性考慮方向性n如果在每個繼電器上增加一個方向元件能夠判明故障發(fā)生的方向，則可以避免上述問題。n短路功率僅僅是由母線流向線路方向時，才允許保護(hù)動作。n方向過電流保護(hù)方向元件定時限過電流保護(hù)第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖 2. 問題的解決問題的解決考慮方向性考慮方向性n如果在每個繼電器上增加一個方向元件能夠判明故障發(fā)

10、生的方向，則可以避免上述問題。n短路功率僅僅是由母線流向線路方向時，才允許保護(hù)動作。n方向過電流保護(hù)第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖 3. 功率方向繼功率方向繼電器電器n基本原理0,901800,901800,9090cosPorPPUIPooooo第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖n相位比較判據(jù) 電壓電流之間滿足如下相位關(guān)系，則為正向故障n幅值比較判據(jù) 電壓電流之間滿足如下幅值關(guān)系，則為正向故障0090arg90KIUIUIU第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖n最大靈敏角 電壓和電流同相位時，功率方向繼電器具有最大輸出，亦即最靈敏。 故障電壓電流相差線路阻抗角，把電壓相量向后旋轉(zhuǎn)阻抗角或者把電流相量向前旋轉(zhuǎn)阻抗角時，繼電器動

11、作最靈敏n相位和幅值比較判據(jù) 電壓電流之間滿足如下相位幅值關(guān)系，則為正向故障0090arg90KsenIUIUIUsensen第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖二、電流保護(hù)流程第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖（一）系統(tǒng)程序流程1.初始化n對硬件電路所設(shè)計的可編程并行接口進(jìn)行初始化 n是讀取所有開關(guān)量輸入的狀態(tài)，并將其保存在規(guī)定的RAM或FLASH地址單元內(nèi)，以備以后在自檢循環(huán)時，不斷監(jiān)視開關(guān)量輸入是否有變化n對裝置的軟硬件進(jìn)行一次全面的自檢 n在經(jīng)過全面自檢后，應(yīng)將所有標(biāo)志字清零 n進(jìn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的初始化 2.系統(tǒng)程序的其它程序 第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖（二）中斷服務(wù)程序1.控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將各模擬輸入量的信號轉(zhuǎn)

12、換成數(shù)字量的采樣值，然后存入RAM區(qū)的循環(huán)寄存器中 2.時鐘計時功能 3.計算保護(hù)功能中用到的所有測量值 4.將測量電流與段電流定值進(jìn)行比較 5.在電流段的功能之后，執(zhí)行電流段的功能 6.電流段的功能、邏輯和比較過程均與電流段相似 7.當(dāng)、段的電流測量元件都不動作時，再控制出口回路，使出口繼電器處于都不動作狀態(tài)，達(dá)到收回跳閘命令的目的 第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖二、方向元件1.方程比較法mmmmIUIUmmmmIUIU11第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖二、方向元件2.虛擬阻抗法jXRIUmm0R第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖三、提高電流保護(hù)靈敏度的方法1.三相短路時2.兩相短路時cacaIIII1minmaxII

13、minmaxII第三節(jié) 電流保護(hù)流程圖第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程41. 高壓線路保護(hù)基礎(chǔ)知識一、概述n保護(hù)目的 對于被保護(hù)線路發(fā)生任何故障，都能可靠地、有選擇地、快速地、靈敏地予以反映和切除的系統(tǒng)發(fā)生了應(yīng)能動作；n正在振蕩的電力系統(tǒng)發(fā)生故障后應(yīng)能動作；n振蕩中的電力系統(tǒng)但未發(fā)生故障不允許動作。第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n高壓線路保護(hù)配置n電流保護(hù)、距離保護(hù)等利用單端電氣量構(gòu)成的繼電保護(hù)原理不能全線速動快速反映并切除任意位置所發(fā)生的故障，只能作為后備保護(hù)；n需要使用反映兩（或多）端電氣量構(gòu)成的保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)作為主保護(hù)；n配置重合閘裝置第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n故障排除和系統(tǒng)恢復(fù) 故障發(fā)生后，應(yīng)通過繼電

14、保護(hù)（包括主保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)和后備保護(hù)電流保護(hù)和距離保護(hù)）和斷路器將其切除；再通過重合閘重合n對于瞬時性故障，讓其消失，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行；n對永久性故障則應(yīng)該再次跳開線路兩側(cè)斷路器切除故障線路，而系統(tǒng)的非故障部分正常運(yùn)行。插圖第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程二、電力系統(tǒng)振蕩n同步發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行時n同步發(fā)電機(jī)在同步角速度附近做周期性搖擺同步振蕩第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n振蕩后果 沿線各點(diǎn)電壓、電流、變電站測量點(diǎn)阻抗都將呈現(xiàn)周期性變化。 第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n振蕩后果 LNMjMNMZZZheEZEEI)1 ()()(XMMMXLMMMNMMMMZZIEUZZIEUZIEUn線路電流nM母線電壓nN母線電

15、壓n距M母線為X處電壓第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n振蕩中心電壓最低點(diǎn)n最大電流兩側(cè)相差180o sin2maxZEIM)21()1 (22)(jMjMMXLMMMzheEheEEZZZIEU第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n振蕩不是故障n由于電壓電流的周期性變化可能導(dǎo)致電流保護(hù)、距離保護(hù)、方向保護(hù)誤動作。 n繼電保護(hù)不應(yīng)該動作，因此常常需要加設(shè)閉鎖元件，目的是在振蕩情況下不誤動作；n但當(dāng)振蕩過程中又發(fā)生故障時，保護(hù)應(yīng)該開放。第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程三、自動重合閘n定義 故障開斷后能夠檢測故障發(fā)生、故障被切除，然后在給定的 t 時間能夠自動發(fā)出合閘命令并讓線路斷路器重新閉合的一種安全自動裝置。n作用 （1

16、）糾正誤跳閘；（2）等待大量的瞬時性故障消失（開關(guān)跳閘后電弧熄滅）后，讓被切除的系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n自動重合閘的分類n單相重合閘：開斷單相重合單相n三相重合閘：開斷三相重合三相n一次式重合閘：只重合一次n二次式重合閘：可重合兩次n自動重合閘重合時間整定 單相一般取1S；三相取23Sn考慮因素：斷路器動作時間；故障電弧熄滅和周圍介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)時間；兩側(cè)保護(hù)和斷路器不同時動作時間 第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n與繼電保護(hù)的配合n重合閘前加速保護(hù) 當(dāng)配備有重合閘時，繼電保護(hù)的第一次動作可以無選擇n 對于瞬時性故障，這個故障就消失了，縮短了故障切除時間，阻止故障發(fā)展成為永久性故障n對于

17、永久性故障，故障依然存在，保護(hù)第二次按照整定的梯形時間動作n重合閘后加速保護(hù)保護(hù)第一次按照整定時限動作跳閘；當(dāng)重合于永久故障時瞬時動作二次跳閘 第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程四、縱聯(lián)保護(hù)n概述n定義 就是用某種通信通道（簡稱通道）將輸電線路兩端或者多端的保護(hù)裝置縱向連接起來，將各端電氣量彼此傳送，再將這些電氣量進(jìn)行比較，以判斷故障發(fā)生的范圍（保護(hù)區(qū)內(nèi)或者區(qū)外），從而確定是否切除該線路的一種保護(hù)方式。第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n分類n根據(jù)使用的電氣量n單元式保護(hù)（unit protection）使用各端實際測量值，代表是電流差動保護(hù)n非單元式保護(hù)(non unit Protection)使用各端對故障性

18、質(zhì)判斷結(jié)果，代表是方向比較式縱聯(lián)保護(hù)n根據(jù)通道：導(dǎo)引線保護(hù)、高頻（載波）保護(hù)、微波保護(hù)、光纖保護(hù)n根據(jù)信號：閉鎖信號、允許信號、跳閘信號n根據(jù)原理：差動保護(hù)、相位差動保護(hù)、閉鎖距離、方向比較等第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n分相式光纖電流差動保護(hù)n特點(diǎn)：光纖通道；按相構(gòu)成；絕對的選擇性；天然的選相能力，不反映電力系統(tǒng)振蕩第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n分相式光纖電流差動保護(hù)n原理：基爾霍夫電流定律（KCL）把被保護(hù)線路看作一個節(jié)點(diǎn)，流入電流和流出電流之和為零n正常運(yùn)行和區(qū)外故障時，從線路一端流入電流等于另一端的流出電流，其和（差）為零n區(qū)內(nèi)故障時，從兩端都向

19、故障點(diǎn)流，其和為短路點(diǎn)的短路電流011NMIIfNMIII110nmIICTfmmnIII第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n判據(jù)構(gòu)成n理想判據(jù) Iset是防止保護(hù)誤動作的門檻或整定值n實用判據(jù) 正常運(yùn)行或者區(qū)外故障時，由于兩側(cè)CT特性不完全一致；由于兩側(cè)CT流過的電流大小不同；變換到二次側(cè)的電流并不相等，導(dǎo)致差動繼電器中有不平衡電流流過。因此在保護(hù)判據(jù)中增加一項制動項，使得區(qū)外故障時保護(hù)不容易誤動。setnmIIIsetnmnmIIIKIIsetnmnmIIIKII)(第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n高頻閉鎖距離保護(hù)n利用高頻載波通道構(gòu)成n使用高頻信號代表“有”、“無”、“正”、“反”、“跳”、“不跳”等邏

20、輯信息，傳送本端故障性質(zhì)的判別結(jié)果n閉鎖的意思是收不到該信號保護(hù)可以動作跳閘n距離是指該保護(hù)用阻抗測量結(jié)果作為故障范圍和故障方向（故障性質(zhì)）的判別元件第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n距離測量元件（阻抗繼電器）的選擇n距離保護(hù)段 Z 的整定范圍只有被保護(hù)線路全長的8085，不能反映全線任意位置的故障n距離保護(hù) 段、段 Z , Z 的整定范圍都超過線路全長。換句話說，任意位置故障它們都有反映，因此被選作為高頻閉鎖距離保護(hù)的距離測量元件。n距離測量元件（阻抗繼電器）的作用n正方向故障的判別元件必須選擇具有方向性的阻抗繼電器構(gòu)成n停止發(fā)信的元件第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n高頻閉鎖距離保護(hù)的原理說明第四節(jié) 高壓

21、線路保護(hù)流程n區(qū)內(nèi)故障時，兩側(cè)的距離保護(hù) 段都超過整定值，它們一方面停止本端發(fā)信機(jī)發(fā)信（停止閉鎖信號）；另外為收不到對端閉鎖信號而去跳閘做準(zhǔn)備。當(dāng)對端也停信時，出口跳閘n區(qū)外故障時，一側(cè)的距離保 段可能動作，它一方面停止本端發(fā)信機(jī)發(fā)信（停止閉鎖信號）；另外為收不到對端閉鎖信號而去跳閘做準(zhǔn)備。但對端距離段肯定不動作不會停信，所以不會誤動跳閘nT是時間元件，其延時 t 是為了等待對端閉鎖信號的到來，防止區(qū)外故障誤動作第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n完整的高頻閉鎖距離保護(hù)說明圖第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程n完整的高頻閉鎖距離保護(hù)說明圖第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程第四節(jié) 高壓線路保護(hù)流程42 系統(tǒng)程序流程n與電流保護(hù)流程相同部分不再重復(fù)介紹n初始化結(jié)束后，控制程序進(jìn)入振蕩閉鎖方式（相當(dāng)于啟動元件動作150mS之后）n在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)剛開始工作時，沒有歷史數(shù)據(jù)，所以，突變量啟