第五章_微機保護程序流程

1、第五章第五章 微機保護程序流程微機保護程序流程第一節(jié) 插件式結構一、典型插件式結構n這種結構把整個硬件邏輯網絡按照功能和電路特點劃分為若干部分，每個部分做在一塊印刷電路插件板上，板上對外聯系的引線通過插頭引出。n微機保護機箱內裝有相應的插座，印制板均可方便地插入和拔出，通過機箱插座間的連線將各個印制板連成整體并實現到端子排的輸入輸出線的連接第一節(jié) 插件式結構一、典型插件式結構n典型微機保護裝置包括1)CPU插件及人機對話輔助插件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（數字量）輸入輸出插件6)出口繼電器插件7)電源插件第一節(jié) 插件式結構二、總線形式n定義

2、：是指一組事先約定了結構與通信方式的并行信息連接線，其特點是對插座的每一根引線的意義和物理位置都作了嚴格的規(guī)定，與之相關的插件都需按總線規(guī)約設計并通過總線傳遞信息n優(yōu)點n互換性強n按照標準總線規(guī)約設計，得到在數據、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) 插件式結構三、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n各印制板引出線可根據需要引出，引線數目可減少，從而可采用總線數較少的插座，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，運行經驗表明其可靠性較高第二節(jié) 程序流程的基本結構一、中斷功能的作用n中斷的作用n當各種參數、信息、活動等需要及時處理時，可以在任意時刻向微機發(fā)出中斷請求，要求微型機快速響應，達到快速處理的目的n實現微型機和其他設備同時工作，并實現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) 程序流程的基本結構二、程序流程的基本結構1.順序結構2.切換結構3.混合結構YNBASttttT )(YNBASttttT ,maxYNBASttttT ,max第三節(jié) 電流保護流程圖一、

4、三段式電流保護 第三節(jié) 電流保護流程圖一、三段式電流保護 1. 電流速斷保護電流速斷保護n電流速斷保護的概念n電流保護電流保護：反映電流增大而動作的繼電保護方式n電流速斷保護電流速斷保護：反映電流增大并能夠瞬時動作的電流保護，又稱為瞬時電流速斷保護、無時限電流速斷保護、段電流保護。第三節(jié) 電流保護流程圖n電流速斷保護的動作區(qū)與整定計算n希望：AB故障時，保護2 瞬時動作；BC故障時，保護1瞬時動作。n現實：被保護線路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)分保護區(qū)內AB還是區(qū)外BC故障，導致保護無選擇性動作。n解決：縮短保護區(qū)，形成明顯的邊界，以保證AB故障只有保護2動作切除，而

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

6、段電流保護n限時電流速斷保護要求 能夠保護線路全長，動作范圍包括整個線路n難點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（電流段保護）配合第三節(jié) 電流保護流程圖n保護構成：保護構成：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) 電流保護流程圖n限時電流速斷保護的時限特性第三節(jié) 電流保護流程圖n限時電流速斷保護的靈敏度及校驗n靈敏度靈敏度 被保護線路末端發(fā)生輕微故障兩相短路時，保護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) 電流保護流程圖 3. 定時限過電流保護定時限過電流保護n問題的提出 電流速斷保護不能保護全長；限時電流速斷保護能夠保護線路全長，可以起到后備保護的作用，但是不能作為相鄰線路后備保護。 一種既能保護本線路全長，還能保護相鄰線路全長的電流保護被提出，就是定時限過電流保護，或稱段電流保護。第三節(jié) 電流保護流程圖n定時限過電流保護n特點低定值和長延時，用作后備n動作電流按大于負荷電流來整定n動作時延逐級配合max1 IIopermax.1ILreIIIoperIK第三節(jié) 電流保護流程圖tttnn )1(第三節(jié) 電流保護流程圖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，靈敏度大于1.31.5n遠后備靈敏度校驗 選擇相鄰線路末端兩相短路作為校驗點，靈敏度大于1.2第三節(jié) 電流保護流程圖4. 三段式電流保護三段式電流保護n電流速斷保護能瞬時切除故障，但不能保護線路全長；n限時電流速斷保護能夠保護線路全長，并有本線路后備保護能力，但沒有相鄰線路后備保護能力；n定時限過電流保護動作值最低，動作最靈敏，而且具有近后備和遠后備保護能力，但動作時間較長。n組合在一起，構成一套完整的保護三段式電流保護。其中 段分別對應于電流速斷、限時電流速斷和定時限過電流保護第三節(jié) 電流保護流程圖第三節(jié) 電流保護流程圖二、方向電流保護 1. 問題的提出問題的提出n雙電源供

9、電網絡和單電源環(huán)網 為了提高供電可靠性，縮小停電面積，在兩側裝設有斷路器n故障后的系統(tǒng)運行方式要求 從兩端切除故障、僅僅從兩端切除故障設備第三節(jié) 電流保護流程圖二、方向電流保護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，才允許保護動作。n方向過電流保護方向元件定時限過電流保護第三節(jié) 電流保護流程圖 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，才允許保護動作。n方向過電流保護第三節(jié) 電流保護流程圖 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) 電流保護流程圖n相位比較判據 電壓電流之間滿足如下相位關系，則為正向故障n幅值比較判據 電壓電流之間滿足如下幅值關系，則為正向故障0090arg90KIUIUIU第三節(jié) 電流保護流程圖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阻抗角或者把電流相量向前旋轉阻抗角時，繼電器動

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

12、換成數字量的采樣值，然后存入RAM區(qū)的循環(huán)寄存器中 2.時鐘計時功能 3.計算保護功能中用到的所有測量值 4.將測量電流與段電流定值進行比較 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、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)，達到收回跳閘命令的目的 第三節(jié) 電流保護流程圖二、方向元件1.方程比較法mmmmIUIUmmmmIUIU11第三節(jié) 電流保護流程圖二、方向元件2.虛擬阻抗法jXRIUmm0R第三節(jié) 電流保護流程圖三、提高電流保護靈敏度的方法1.三相短路時2.兩相短路時cacaIIII1minmaxII

13、minmaxII第三節(jié) 電流保護流程圖第四節(jié) 高壓線路保護流程41. 高壓線路保護基礎知識一、概述n保護目的 對于被保護線路發(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)生了應能動作；n正在振蕩的電力系統(tǒng)發(fā)生故障后應能動作；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) 高壓線路保護流程n高壓線路保護配置n電流保護、距離保護等利用單端電氣量構成的繼電保護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；n需要使用反映兩（或多）端電氣量構成的保護縱聯保護作為主保護；n配置重合閘裝置第四節(jié) 高壓線路保護流程n故障排除和系統(tǒng)恢復 故障發(fā)生后，應通過繼電

14、保護（包括主保護縱聯保護和后備保護電流保護和距離保護）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)恢復正常運行；n對永久性故障則應該再次跳開線路兩側斷路器切除故障線路，而系統(tǒng)的非故障部分正常運行。插圖第四節(jié) 高壓線路保護流程二、電力系統(tǒng)振蕩n同步發(fā)電機異步運行時n同步發(fā)電機在同步角速度附近做周期性搖擺同步振蕩第四節(jié) 高壓線路保護流程n振蕩后果 沿線各點電壓、電流、變電站測量點阻抗都將呈現周期性變化。 第四節(jié) 高壓線路保護流程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) 高壓線路保護流程n振蕩中心電壓最低點n最大電流兩側相差180o sin2maxZEIM)21()1 (22)(jMjMMXLMMMzheEheEEZZZIEU第四節(jié) 高壓線路保護流程n振蕩不是故障n由于電壓電流的周期性變化可能導致電流保護、距離保護、方向保護誤動作。 n繼電保護不應該動作，因此常常需要加設閉鎖元件，目的是在振蕩情況下不誤動作；n但當振蕩過程中又發(fā)生故障時，保護應該開放。第四節(jié) 高壓線路保護流程三、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（開關跳閘后電弧熄滅）后，讓被切除的系統(tǒng)恢復正常運行第四節(jié) 高壓線路保護流程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強度恢復時間；兩側保護和斷路器不同時動作時間 第四節(jié) 高壓線路保護流程n與繼電保護的配合n重合閘前加速保護 當配備有重合閘時，繼電保護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，保護第二次按照整定的梯形時間動作n重合閘后加速保護保護第一次按照整定時限動作跳閘；當重合于永久故障時瞬時動作二次跳閘 第四節(jié) 高壓線路保護流程四、縱聯保護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，再將這些電氣量進行比較，以判斷故障發(fā)生的范圍（保護區(qū)內或者區(qū)外），從而確定是否切除該線路的一種保護方式。第四節(jié) 高壓線路保護流程n分類n根據使用的電氣量n單元式保護（unit protection）使用各端實際測量值，代表是電流差動保護n非單元式保護(non unit Protection)使用各端對故障性

18、質判斷結果，代表是方向比較式縱聯保護n根據通道：導引線保護、高頻（載波）保護、微波保護、光纖保護n根據信號：閉鎖信號、允許信號、跳閘信號n根據原理：差動保護、相位差動保護、閉鎖距離、方向比較等第四節(jié) 高壓線路保護流程n分相式光纖電流差動保護n特點：光纖通道；按相構成；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) 高壓線路保護流程第四節(jié) 高壓線路保護流程第四節(jié) 高壓線路保護流程n分相式光纖電流差動保護n原理：基爾霍夫電流定律（KCL）把被保護線路看作一個節(jié)點，流入電流和流出電流之和為零n正常運行和區(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)內故障時，從兩端都向

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

20、輯信息，傳送本端故障性質的判別結果n閉鎖的意思是收不到該信號保護可以動作跳閘n距離是指該保護用阻抗測量結果作為故障范圍和故障方向（故障性質）的判別元件第四節(jié) 高壓線路保護流程n距離測量元件（阻抗繼電器）的選擇n距離保護段 Z 的整定范圍只有被保護線路全長的8085，不能反映全線任意位置的故障n距離保護 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成n停止發(fā)信的元件第四節(jié) 高壓線路保護流程n高頻閉鎖距離保護的原理說明第四節(jié) 高壓

21、線路保護流程n區(qū)內故障時，兩側的距離保護 段都超過整定值，它們一方面停止本端發(fā)信機發(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備。當對端也停信時，出口跳閘n區(qū)外故障時，一側的距離保 段可能動作，它一方面停止本端發(fā)信機發(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) 高壓線路保護流程n完整的高頻閉鎖距離保護說明圖第四節(jié) 高壓線路保護流程n完整的高頻閉鎖距離保護說明圖第四節(jié) 高壓線路保護流程第四節(jié) 高壓線路保護流程42 系統(tǒng)程序流程n與電流保護流程相同部分不再重復介紹n初始化結束后，控制程序進入振蕩閉鎖方式（相當于啟動元件動作150mS之后）n在數據采集系統(tǒng)剛開始工作時，沒有歷史數據，所以，突變量啟