微機繼電保護(hù)培訓(xùn)講義解析課件

繼電保護(hù)培訓(xùn)莫耀賜廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院

繼電保護(hù)培訓(xùn)莫耀賜I、微機繼電保護(hù)裝置相關(guān)概念簡述I、微機繼電保護(hù)裝置相關(guān)概念簡述一、保護(hù)裝置構(gòu)成1、微機保護(hù)裝置以微處理器為核心，對電氣元件的電氣量的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，按照給定算法檢測電氣元件是否發(fā)生故障及故障性質(zhì)等，并由此作出是否需要跳閘或報警等判斷的自動安全裝置。裝置由硬件和軟件兩部分組成一、保護(hù)裝置構(gòu)成1、微機保護(hù)裝置2、保護(hù)裝置硬件結(jié)構(gòu)框圖電壓變換交流信號2、保護(hù)裝置硬件結(jié)構(gòu)框圖電交流信號二、微機繼電保護(hù)常用算法1、微機保護(hù)算法根據(jù)電氣元件提供的電壓、電流采樣值，經(jīng)過數(shù)字濾波器濾波后，得到所需特征量的采樣值，通過分析，運算和判斷，實現(xiàn)各種繼電器保護(hù)功能的方法。二、微機繼電保護(hù)常用算法1、微機保護(hù)算法2、常用保護(hù)算法1）采樣值乘積算法此算法有兩點乘積算法和三點乘積算法。所謂兩點采樣乘積算法是指對電氣元件的電流和電壓分別在不同的兩個時間采樣值后，計算電流、電壓的有效值、相位和阻抗等參數(shù)，計算故障時的參數(shù)與定值比較可實現(xiàn)電流、電壓、阻抗保護(hù)等。2、常用保護(hù)算法1）采樣值乘積算法2)三點采樣值乘積算法利用正弦電壓和電流的三個連續(xù)的等時間采樣間隔的采樣值，計算出正弦電壓和電流的有效值，從而避免系統(tǒng)頻率f的變化對計算結(jié)果的影響。2)三點采樣值乘積算法3）導(dǎo)數(shù)算法利用正弦函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)——余弦函數(shù)在同一個時刻的采樣值來計算正弦電壓和電流的有效值和相位。3）導(dǎo)數(shù)算法4）半周積分算法半周積分算法的依據(jù)是一個正弦量在任意半個周期內(nèi)絕對值的積分為一常數(shù)S，且積分值和積分起始點的初相角無關(guān)這一特性來計算的4）半周積分算法5）傅立葉算法當(dāng)信號是周期函數(shù)時，它可以被分解為一個函數(shù)序列之和，即級數(shù)。傅氏級數(shù)是將周期函數(shù)分解為正弦和余弦函數(shù)，最適合于微機保護(hù)計算基波分量和倍頻分量。5）傅立葉算法6）解微分方程算法：該算法僅用于計算阻抗，適用線路距離保護(hù)。除了上述幾種基本算法外，還有移相算法、序分量濾波器算法、相位比較算法、增量原件算法、波形算法等在微機保護(hù)中廣泛使用6）解微分方程算法：該算法僅用于計算阻抗，適用線路距離保護(hù)。3、數(shù)字濾波器電力系統(tǒng)在故障起始瞬間，電壓和電流信號中含有衰減的直流分量和復(fù)雜的諧波成分。目前，絕大多數(shù)保護(hù)裝置的原理是建立在反映正弦基波或某些整數(shù)次諧波基礎(chǔ)上的，所以在微機保護(hù)中，對模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號進(jìn)行分析運算和判斷之前，一般要先經(jīng)過數(shù)字濾波，以取的信號中的有用分量去掉無用分量3、數(shù)字濾波器電力系統(tǒng)在故障起始瞬間，電壓和電流信號中含有三、微機保護(hù)硬件系統(tǒng)的發(fā)展微機保護(hù)裝置的硬件發(fā)展經(jīng)歷了四個階段三、微機保護(hù)硬件系統(tǒng)的發(fā)展1、單CPU的硬件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由逐次逼近式模/數(shù)轉(zhuǎn)化器構(gòu)成，其代表產(chǎn)品為微機距離保護(hù)裝置。單片機通過大規(guī)模集成電路，將CPU、ROM、RAM和I/O接口電路封裝在一起，具有可靠性高、接口設(shè)計簡易、運行速度快、功耗低、性能/價格比高的優(yōu)點。其缺點是通用性、可擴展性相對差；單片機的片內(nèi)資源有限，使用時需要對其功能進(jìn)行補充和外部擴展；采用多個通道共用一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器的方案也使電路復(fù)雜和抗干擾性能差1、單CPU的硬件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由逐次逼近式模/數(shù)轉(zhuǎn)化器構(gòu)成，2、多單片機構(gòu)成的多CPU硬件及軟件的設(shè)計吸取第一代的成功經(jīng)驗，利用多CPU的特點，強化自檢和互檢功能，使硬件故障可以定位，對保護(hù)的跳閘出口回路具有完善的抗干擾措施以及防止拒動與誤動的措施。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用電壓/頻率轉(zhuǎn)換原理的計數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，為了提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的速度，每個模擬量輸入通道都使用單獨的電壓/頻率轉(zhuǎn)換/光耦器，其輸出頻率信號送至可編程計數(shù)器進(jìn)行頻率測量2、多單片機構(gòu)成的多CPU硬件及軟件的設(shè)計吸取第一代的成功經(jīng)3、高性能的16位單片機具有總線不需引出芯片和電路簡單的特點，抗干擾能力進(jìn)一步加強，并且完善了通信功能，為實現(xiàn)變電站自動化提供了方便。這種高性能單片機其豐富的指令系統(tǒng)也使得編程及其應(yīng)用既靈活又簡潔3、高性能的16位單片機具有總線不需引出芯片和電路簡單的特點4、數(shù)字信號處理器（DSP）DSP（digitalsingnalprocessor）是一種獨特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進(jìn)行修改、刪除、強化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，源源超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色。4、數(shù)字信號處理器（DSP）DSP（digitalsinDSP芯片一般具有如下主要特點（1）在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法；（2）程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時訪問指令和數(shù)據(jù)；（3）片內(nèi)具有快速RAM，通?？赏ㄟ^獨立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問；（4）具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持；（5）快速的中斷處理和硬件I/O支持；（6）具有在單周期內(nèi)操作的多個硬件地址產(chǎn)生器；（7）可以并行執(zhí)行多個操作；（8）支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。DSP芯片一般具有如下主要特點（1）在一個指令周期內(nèi)可完成四、國內(nèi)外廠家國內(nèi)四大廠家南京南瑞繼保電氣有限公司許繼電氣集團國電南京自動化股份有限公司北京四方公司四、國內(nèi)外廠家國內(nèi)四大廠家2、國外廠家ABB公司GE公司法國CEGELEC公司Baily公司美國SEL西門子公司2、國外廠家ABB公司II、工頻變化量保護(hù)基本原理II、工頻變化量保護(hù)基本原理一、概述傳統(tǒng)的繼電保護(hù)原理是建立在工頻電氣量的基礎(chǔ)上，故障暫態(tài)過程所產(chǎn)生的有用信息被視為干擾而被濾掉。差動繼電器就是利用速飽和變流器抑制暫態(tài)非周期分量，獲取暫態(tài)的短路故障信號。500kV變電站繼電保護(hù)為了取得快速動作的特征，必須利用故障暫態(tài)信息和正確區(qū)分內(nèi)部與外部故障信息，才獲得可靠、快速且具有選擇性的保護(hù)特征，所以高速繼電保護(hù)的關(guān)鍵是反應(yīng)故障分量。為了取得故障信息，由線性電路原理可知，可用疊加原理來研究故障的特性，可以將電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的故障視為非故障狀態(tài)和故障附加狀態(tài)的疊加。一、概述傳統(tǒng)的繼電保護(hù)原理是建立在工頻電氣量的基礎(chǔ)上，故障暫二、工頻變化量距離保護(hù)基本原理1．工作電壓的概念實際上距離元件是通過比較兩個電壓量和的幅值大小來比較實現(xiàn)的，并不計算Zk值。工作電壓就是距離保護(hù)范圍末端(整定值)在正常運行的工作電壓。在區(qū)內(nèi)故障時，由電源EM供給流經(jīng)保護(hù)安裝處的電流。區(qū)內(nèi)故障時不對應(yīng)于整定點電壓，此時工作電壓僅表示為保護(hù)輸入電壓U與電流I在模擬阻抗上的壓降之差，是一種虛擬的概念，這時它沒有實際的物理意義二、工頻變化量距離保護(hù)基本原理1．工作電壓的概念2、工頻變化量距離繼電器電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，其短路電流、電壓可分解為故障前負(fù)荷狀態(tài)的電流電壓分量和故障分量，如圖2.1的短路狀態(tài)（A）可分解為圖（B）、（C）二種狀態(tài)下電流電壓的迭加，反應(yīng)工頻變化量的繼電器不受負(fù)荷狀態(tài)的影響，因此，只要考慮圖（C）的故障分量2、工頻變化量距離繼電器電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，其短路電流、

短路系統(tǒng)圖

短路系統(tǒng)圖工頻變化量距離繼電器其動作方程為：Uop為整定值末端電壓,上式代表定值末端電壓變化量大于Uz時繼電器動作,否則不動作。對相間故障對接地故障Uz為動作門坎，取故障前工作電壓的記憶量工頻變化量距離繼電器其動作方程為：保護(hù)區(qū)內(nèi)外各點金屬性短路時的電壓分布圖

保護(hù)區(qū)內(nèi)外各點金屬性短路時的電壓分布圖

區(qū)內(nèi)故障時，如圖b，ΔUOP在本側(cè)系統(tǒng)零電位至故障點ΔEF1的連線的延長線上，ΔUOP>ΔEF1，繼電器動作。

反方向故障時，如圖c，ΔUOP在ΔEF2與對側(cè)系統(tǒng)的連線上，顯然ΔUOP<ΔEF2，繼電器不動作。

正向區(qū)外故障時，如圖d，ΔUOP在ΔEF3與本側(cè)系統(tǒng)的連線上，ΔUOP<ΔEF3，繼電器不動作。

出口故障時，ΔUOP》ΔEF，繼電器動作非常快，約3-10ms。

區(qū)內(nèi)故障時，如圖b，ΔUOP在本側(cè)系統(tǒng)零電位至

(B)對反方向短路，如下圖所示(B)對反方向短路，如下圖所示正方向短路動作特性正方向短路動作特性

動作圓在第一象限，因為Zk總是電感性的，-Zk在第三象限，因此，阻抗元件有明確的方向性。|Z’s-Zzd|>|Z’s+Zk|動作圓在第一象限，因為Zk總是電感性的，-Zk在第三三、故障分量的特征1、故障特征檢出法三、故障分量的特征1、故障特征檢出法工頻變化量距離繼電器特點（一）(1)區(qū)內(nèi)、區(qū)外明確,正向、反向明確。反向經(jīng)弧光電阻短路,常規(guī)阻抗容易誤動,(2)保護(hù)不反應(yīng)系統(tǒng)振蕩,不需要振蕩閉鎖。振蕩中發(fā)生故障,仍能正常動作,這是其他常規(guī)距離保護(hù)原理不具備的。工頻變化量距離繼電器特點（一）(1)區(qū)內(nèi)、區(qū)外明確,正向、工頻變化量距離繼電器特點（二）(3)

保護(hù)出口和線路中點的△Uop很大，線路出口短路,動作時間3?10ms，中點短路小于15ms。這個快速動作正好適應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定對保護(hù)的要求,即出口短路希望盡可能快的切除故障。而高頻通道有延時,縱聯(lián)保護(hù)最快時間不會小于25?30ms,因此縱聯(lián)保護(hù)總是配有工頻變化量距離繼電器，以最快的速度切除近區(qū)的短路故障,以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。工頻變化量距離繼電器特點（二）(3)保護(hù)出口和線路中點的△工頻變化量距離繼電器特點（三）

(4)它的過渡電阻能力,是圓特性中最強的。(5)本繼電器的原理,過渡電阻是純電阻特性。與常規(guī)距離繼電器截然不同,絕不會因過渡電阻而超越。(6)它具有較好的選相能力,可作為選相元件。

工頻變化量距離繼電器特點（三）(4)它的過渡電阻能力,III電流差動保護(hù)原理III電流差動保護(hù)原理一、線路縱聯(lián)差動保護(hù)基本原理1）比較線路兩側(cè)電流的大小的電流差動圖1為電流差動保護(hù)原理示意圖，保護(hù)測量電流為線路兩側(cè)電流相量和，也稱差動電流。將線路看成一個廣義節(jié)點，流入這個節(jié)點的總電流為零，正常運行時或外部故障時，線路內(nèi)部故障時，即忽略了線路電容電流后，在下線路始端發(fā)生故障時，差動電流為零；在本線末端發(fā)生故障時，差動電流為故障點短路電流，有明顯的區(qū)別，可以實現(xiàn)全線速動保護(hù)。電流差動原理用于線路縱聯(lián)差動保護(hù)、線路光纖分相差動保護(hù)以及變壓器、發(fā)電機、母線等元件保護(hù)上。一、線路縱聯(lián)差動保護(hù)基本原理1）比較線路兩側(cè)電流的大小的電流微機繼電保護(hù)培訓(xùn)講義解析課件2）比較線路兩側(cè)電流相位關(guān)系的相位差動下圖為相位差動保護(hù)（簡稱“相差保護(hù)”）原理示意圖，保護(hù)測量的電氣量為線路兩側(cè)電流的相位差。正常運行及外部故障時，流過線路的電流為“穿越性“的，相位差為1800；內(nèi)部故障時，線路兩側(cè)電流的相位差較小。相位差動保護(hù)以線路兩側(cè)電流相位差小于整定值作為內(nèi)部故障的判據(jù)，主要用于相差高頻保護(hù)，由于該保護(hù)對通道、收發(fā)信機等設(shè)備要求較高，技術(shù)相對復(fù)雜2）比較線路兩側(cè)電流相位關(guān)系的相位差動下圖為相位差動保護(hù)（簡微機繼電保護(hù)培訓(xùn)講義解析課件3）比較兩側(cè)線路保護(hù)故障方向判別結(jié)果，確定故障點的位置下圖為比較線路兩側(cè)保護(hù)對故障方向判別結(jié)果的縱聯(lián)方向保護(hù)原理示意圖。外部故障時遠(yuǎn)故障側(cè)保護(hù)判別為正向故障，而近故障側(cè)保護(hù)判別為反向故障；如果兩側(cè)保護(hù)均判別為正向故障，則故障在本線路上。由于縱聯(lián)方向保護(hù)僅需由通道傳輸對側(cè)保護(hù)的故障方向判別結(jié)果，屬于邏輯量，對通道的要求較低，目前廣泛應(yīng)用于高壓線路微機保護(hù)上。故障方向的判別既可以采用獨立的方向元件（各種方向縱聯(lián)保護(hù)）也可以利用零序電流保護(hù)、距離保護(hù)中的零序電流方向元件、方向阻抗元件完成（縱聯(lián)零序、縱聯(lián)距離保護(hù)）3）比較兩側(cè)線路保護(hù)故障方向判別結(jié)果，確定故障點的位置下圖為微機繼電保護(hù)培訓(xùn)講義解析課件二、光纖分相差動保護(hù)光纖分相差動保護(hù)采用光纖通道，電流差動原理，性能優(yōu)越，目前廣泛用于高壓線路。輸電線路兩側(cè)電流采樣信號通過編碼變成碼流形式后轉(zhuǎn)換成光信號經(jīng)光纖送至對側(cè)保護(hù)，保護(hù)裝置收到對側(cè)傳來的光信號先解調(diào)為電信號再與本側(cè)保護(hù)的電流信號構(gòu)成差動保護(hù)。光纖通道通信容量大，采用分相差動方式，即三相電流各自構(gòu)成差動保護(hù)。二、光纖分相差動保護(hù)光纖分相差動保護(hù)采用光纖通道，電流差動原1、光纖分相差動保護(hù)原理1）電流差動元件電流差動元件動作特性見下圖所示，圖中差動電流為，即兩側(cè)電流相量和的幅值；制動電流，即兩側(cè)電流相量差的幅值。圖中Iset為整定電流，陰影部分為動作區(qū)，折線的斜率為制動系數(shù)Kbrk（0.5-0.75）。動作方程為：1、光纖分相差動保護(hù)原理1）電流差動元件微機繼電保護(hù)培訓(xùn)講義解析課件兩項條件“與”邏輯輸出。判據(jù)不是簡單的過電流判據(jù)Id>Iset，而是引入了“制動特性”，即制動電流增大時抬高動作電流。兩項條件“與”邏輯輸出。判據(jù)不是簡單的過電流判據(jù)Id>Is如下圖所示，外部故障時，Id=Iunb=0.05Ik，Ibrk=2Ik，Id/Ibrk=0.025Ik，Ik為“穿越性”的外部故障電流。差動電流不會進(jìn)入動作區(qū)，保護(hù)不動作。如下圖所示，外部故障時，Id=Iunb=0.05Ik，I微機繼電保護(hù)培訓(xùn)講義解析課件內(nèi)部故障情況如下圖所示，Id=Ik，Ibrk=(0～1)Ik，Id/Ibrk=(1～∞)Ik，Id(Ibrk)在圖中標(biāo)注的區(qū)間內(nèi)，保護(hù)可靠動作。Ik為故障點總的短路電流，制動電流大小與短路電流的分布有關(guān)，注意制動系數(shù)Kbrk應(yīng)小于1。內(nèi)部故障情況如下圖所示，Id=Ik，Ibrk=(0～微機繼電保護(hù)培訓(xùn)講義解析課件3）保護(hù)總起動元件起動元件可以由反應(yīng)相間工頻變化量的過流繼電器、反應(yīng)全電流的零序過流繼電器組成，兩者構(gòu)成“或”邏輯，互相補充。①電流變化量起動元件，動作方程：ΔIΦΦmax——相間電流的半波積分的最大值；ΔIset——可整定的固定門坎；ΔIT——浮動門坎，隨著變化量的變化而自動調(diào)整，取1.25倍可保證門檻電壓始終略高于不平衡輸出。3）保護(hù)總起動元件起動元件可以由反應(yīng)相間工頻變化量的過流繼電②零序過流元件起動當(dāng)零序電流大于整定值時，零序起動元件動作并展寬７秒，去開放出口繼電器正電源。②零序過流元件起動4）采樣同步問題電流信號由光纖通道傳輸時會有ms級的延時，需考慮兩側(cè)保護(hù)信息的同步問題。兩側(cè)裝置一側(cè)作為同步端，另一側(cè)作為參考端。以同步方式交換兩側(cè)信息，參考端采樣間隔固定，并在每一采樣間隔中固定向?qū)?cè)發(fā)送一幀信息。同步端隨時調(diào)整采樣間隔，如果滿足同步條件，就向?qū)?cè)傳輸三相電流采樣值；否則，啟動同步過程，直到滿足同步條件為止。由于采用同步數(shù)據(jù)通信方式，就存在同步時鐘提取問題，若通道是采用專用光纖通道，裝置的時鐘應(yīng)采用內(nèi)時鐘方式；數(shù)據(jù)發(fā)送采用本機的內(nèi)部時鐘，接收時鐘從接收數(shù)據(jù)碼流中提取。若通道是通過同向接口復(fù)接PCM通信設(shè)備，則應(yīng)采用外部時鐘方式，數(shù)據(jù)發(fā)送時鐘和接收時鐘為同一時鐘源，均是從接收數(shù)據(jù)碼流中提取。

4）采樣同步問題電流信號由光纖通道傳輸時會有ms級的延時，需2.分相電流差動保護(hù)原理框圖

2.分相電流差動保護(hù)原理框圖三、縱聯(lián)方向保護(hù)工作原理1.“閉鎖式”與“允許式”工作原理縱聯(lián)方向保護(hù)的原理是通過通道判明兩側(cè)保護(hù)均起動且判為正向故障時，判定故障為線路內(nèi)部故障，立即動作于跳閘?？v聯(lián)方向保護(hù)通道傳輸?shù)男盘柗从硟蓚?cè)保護(hù)方向元件的動作情況，為邏輯量，信號的“有”、“無”對應(yīng)于“正向故障”、“反向故障”?？v聯(lián)方向保護(hù)有獨立的方向元件；既可以使用載波通道也可以使用光纖通道；既能構(gòu)成“閉鎖式”保護(hù)也能構(gòu)成“允許式”保護(hù)。三、縱聯(lián)方向保護(hù)工作原理1.“閉鎖式”與“允許式”工作原理“閉鎖式”縱聯(lián)方向保護(hù)起動后若判故障為反向故障，發(fā)出閉鎖信號；反之則停止發(fā)信號（稱為保護(hù)停信）。外部故障時，近故障側(cè)保護(hù)判明故障為反向故障，發(fā)出閉鎖信號，由于采用“單頻制“，兩側(cè)均收到閉鎖信號，保護(hù)不動作。閉鎖式保護(hù)原理見下圖。內(nèi)部故障時兩側(cè)均不發(fā)閉鎖信號，保護(hù)動作?！伴]鎖式”縱聯(lián)方向保護(hù)起動后若判故障為反向故障，發(fā)出閉鎖信號微機繼電保護(hù)培訓(xùn)講義解析課件“允許式”縱聯(lián)方向保護(hù)起動后若判明故障為正向故障，發(fā)出允許信號；反之則停止發(fā)信。內(nèi)部故障時兩側(cè)均發(fā)允許信號，保護(hù)動作條件為本側(cè)判為正向故障且收到對側(cè)允許信號，兩側(cè)保護(hù)動作條件均滿足，動作跳閘。外部故障時，近故障側(cè)保護(hù)判明故障為反向故障，不發(fā)允許信號，兩側(cè)保護(hù)動作條件均不滿足，保護(hù)不動作。允許式保護(hù)原理見下圖“允許式”縱聯(lián)方向保護(hù)起動后若判明故障為正向故障，發(fā)出允許信微機繼電保護(hù)培訓(xùn)講義解析課件2、縱聯(lián)方向保護(hù)基本原則1）起動元件設(shè)置縱聯(lián)保護(hù)設(shè)兩套起動元件分別起動發(fā)信以及開放跳閘回路，低定值元件起動發(fā)信回路；高定值元件開放跳閘回路，這是為了防止外部故障時僅一側(cè)縱聯(lián)保護(hù)起動導(dǎo)致誤動。假設(shè)只設(shè)一個起動元件起動發(fā)信及開放跳閘回路，兩側(cè)起動定值一致，由于TA誤差、保護(hù)誤差等因素，兩側(cè)保護(hù)實際起動值略有差異，外部故障時電流正好介于兩側(cè)保護(hù)實際起動值之間。2、縱聯(lián)方向保護(hù)基本原則1）起動元件設(shè)置如下圖所示，M側(cè)保護(hù)起動而N側(cè)保護(hù)未起動。N側(cè)保護(hù)由于未起動發(fā)信，未發(fā)出閉鎖信號，M側(cè)保護(hù)起動后因收不到對側(cè)閉鎖信號而誤跳。如下圖所示，M側(cè)保護(hù)起動而N側(cè)保護(hù)未起動。N側(cè)保護(hù)由于未起動縱聯(lián)保護(hù)采用雙側(cè)測量原理，不能單側(cè)工作。采用兩套定值起動發(fā)信、跳閘回路，當(dāng)高定值條件滿足準(zhǔn)備跳閘時，由于高低定值間考慮足夠的配合系數(shù)（高定值一般為低定值的1.5～2倍），如果低定值元件未損壞，可以認(rèn)為兩側(cè)低定值元件均已起動發(fā)信。這樣就保證縱聯(lián)保護(hù)準(zhǔn)備跳閘時是在兩側(cè)保護(hù)均已起動的狀態(tài)下。高低定值元件可整定如下：高定值元件：低定值元件：縱聯(lián)保護(hù)采用雙側(cè)測量原理，不能單側(cè)工作。采用兩套定值起動發(fā)信低定值元件起動發(fā)信，當(dāng)外部故障切除后低定值元件返回，此時發(fā)信元件不能立即停止發(fā)信，應(yīng)該延時返回，繼續(xù)發(fā)信一段時間。分析下圖所示情況，假設(shè)N側(cè)保護(hù)先返回并立即停止發(fā)信，后返回的M側(cè)保護(hù)失去閉鎖信號而誤動，所以N側(cè)保護(hù)應(yīng)繼續(xù)發(fā)信至M側(cè)保護(hù)返回后才能停止發(fā)信。低定值元件起動發(fā)信，當(dāng)外部故障切除后低定值元件返回，此時發(fā)信2）遠(yuǎn)方起動遠(yuǎn)方起動是指收到對側(cè)信號而本側(cè)起動發(fā)信元件未起動時，由收信起動本側(cè)發(fā)信回路。由于發(fā)信是因為收到了對側(cè)信號而起動的，稱遠(yuǎn)方起動。遠(yuǎn)方起動有如下作用：更加可靠地防止縱聯(lián)保護(hù)單側(cè)工作和方便手動檢查通道。3）延時保護(hù)停信保護(hù)正方向元件動作時，停止發(fā)出閉鎖信號，這稱為保護(hù)停信。2）遠(yuǎn)方起動4）其他保護(hù)停信縱聯(lián)保護(hù)無后備保護(hù)作用，線路上除縱聯(lián)保護(hù)還配有零序電流方向保護(hù)、距離保護(hù)，同時母線保護(hù)動作時也出口于線路斷路器。當(dāng)其他保護(hù)動作，發(fā)出跳閘命令時，縱聯(lián)保護(hù)應(yīng)停止發(fā)信，保證對側(cè)縱聯(lián)保護(hù)跳閘。4）其他保護(hù)停信5）斷路器位置停信本側(cè)斷路器跳開時，應(yīng)該由斷路器位置停止發(fā)信，稱為斷路器位置停信。下圖所示為一側(cè)線路斷路器先合閘于故障線路情況。M側(cè)斷路器斷開，保護(hù)正方向元件不動作，如果沒有斷路器位置停信，M側(cè)無法停止發(fā)信，將閉鎖N側(cè)保護(hù)。5）斷路器位置停信IV、母線保護(hù)IV、母線保護(hù)一、概述在已投入運行的500kV變電站，500kV母線絕大部分采用斷路器接線，220kV母線大部分采用雙母線接線。母線保護(hù)應(yīng)具備選擇性好、靈敏度高、動作速度快的特點。根據(jù)電網(wǎng)公司相關(guān)規(guī)程，保護(hù)主、后備保護(hù)應(yīng)雙重化配置，BP-2B微機保護(hù)裝置可以實現(xiàn)母線差動保護(hù)、母聯(lián)充電保護(hù)、母聯(lián)過流保護(hù)、母聯(lián)失靈（或死區(qū)）保護(hù)以及斷路器失靈保護(hù)出口等功能。使用中應(yīng)結(jié)合實際接線確定。一、概述在已投入運行的500kV變電站，500kV母線絕大部二、母線差動保護(hù)原理各種類型的母線保護(hù)就其對母線接線方式、電網(wǎng)運行方式、故障類型以及故障點過渡電阻等方面的適應(yīng)性來說，仍以按電流差動原理構(gòu)成的母線保護(hù)為最佳。帶制動特性的差動繼電器（亦即比率差動繼電器），采用一次的穿越電流作為制動電流，以克服區(qū)外故障時由于電流互感器（以下稱TA）誤差而產(chǎn)生的差動不平衡電流，在高壓電網(wǎng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。BP系列母差保護(hù)以此為基礎(chǔ)，結(jié)合微機數(shù)字處理的特點，發(fā)展出以分相瞬時值復(fù)式比率差動元件為主的一整套電流差動保護(hù)方案。下述各元件判據(jù)都是分相計算，分相判別。二、母線差動保護(hù)原理各種類型的母線保護(hù)就其對母線接線方式、電1、起動元件母線差動保護(hù)的起動元件由“和電流突變量”和“差電流越限”兩個判據(jù)組成?！昂碗娏鳌笔侵改妇€上所有連接元件電流的絕對值之和；‘差電流’是指所有連接元件電流和的絕對值，Ij為母線上第j個連接元件的電流。與傳統(tǒng)差動保護(hù)不同，微機保護(hù)的‘差電流’與‘和電流’不是從模擬電流回路中直接獲得，而是通過電流采樣值的數(shù)值計算求得。起動元件分相起動，分相返回。1、起動元件母線差動保護(hù)的起動元件由“和電流突變量”和“差電1）和電流突變量判據(jù)，當(dāng)任一相的和電流突變量大于突變量門坎時，該相起動元件動作。其表達(dá)式為：?ri>?Idset其中?ri為和電流瞬時值比前一周波的突變量；?Idset為突變量門坎定值。2）差電流越限判據(jù)，當(dāng)任一相的差電流大于差電流門坎定值時，該相起動元件動作。其表達(dá)式為：Id>Idset其中Id為分相大差動電流；Idset為差電流門坎定值。1）和電流突變量判據(jù)，當(dāng)任一相的和電流突變量大于突變量門坎時3）起動元件返回判據(jù)，起動元件一旦動作后自動展寬40ms，再根據(jù)起動元件返回判據(jù)決定該元件何時返回。當(dāng)任一相差電流小于差電流門坎定值的75%時，該相起動元件返回。其表達(dá)式為：Id<0.75Idset3）起動元件返回判據(jù)，起動元件一旦動作后自動展寬40ms，再2、差動元件母線保護(hù)差動元件由分相復(fù)式比率差動判據(jù)和分相突變量復(fù)式比率差動判據(jù)構(gòu)成。1）復(fù)式比率差動判據(jù)的動作表達(dá)式為：Id>Idset(4-1)Id>Kr×(Ir?Id)(4-2)其中Idset為差電流門坎定值，Kr為復(fù)式比率系數(shù)（制動系數(shù)）。2、差動元件母線保護(hù)差動元件由分相復(fù)式比率差動判據(jù)和分相突變復(fù)式比率差動判據(jù)相對于傳統(tǒng)的比率制動判據(jù)，由于在制動量的計算中引入了差電流，使其在母線區(qū)外故障時有極強的制動特性，在母線區(qū)內(nèi)故障時無制動，因此能更明確地區(qū)分區(qū)外故障和區(qū)內(nèi)故障，圖1表示復(fù)式比率差動元件的動作特性。復(fù)式比率差動判據(jù)相對于傳統(tǒng)的比率制動判據(jù)，由于在制動量的計2)故障分量復(fù)式比率差動判據(jù)為有效減少負(fù)荷電流對差動保護(hù)靈敏度的影響，為進(jìn)一步減少故障前系統(tǒng)電源功角關(guān)系對保護(hù)動作特性的影響，提高保護(hù)切除經(jīng)過渡電阻接地故障的能力，采用電流故障分量分相差動構(gòu)成復(fù)式比率差動判據(jù)。2)故障分量復(fù)式比率差動判據(jù)為有效減少負(fù)荷電流對差動保故障分量的提取有多種方案，可采用的數(shù)字算法如下：?i(k)=i(k)?i(k?N)式中i(k)為當(dāng)前電流采樣值；i(k?N)為一個周波前的的采樣值。在故障發(fā)生后的一個周波內(nèi)，其輸出能較為準(zhǔn)確地反映包括各種諧波分量在內(nèi)的故障分量。故障分量差電流：故障分量和電流：故障分量的提取有多種方案，可采用的數(shù)字算法如下：其動作表達(dá)式為：?Id>?Idset(4-3)?Id>Kr×(?Ir??Id)(4-4)Id>?Idset(4-5)Id>0.5×(Ir?Id)(4-6)其中?Ij為第j個連接元件的電流故障分量，?Idset為故障分量差電流門坎，由Idset推得；Kr為復(fù)式比率系數(shù)（制動系數(shù)）。其動作表達(dá)式為：3、故障母線選擇邏輯前面提及的大差比率差動元件與小差比率差動元件各有特點。大差比率差動元件的差動保護(hù)范圍涵蓋各段母線，大多數(shù)情況下不受運行方式的控制；小差比率差動元件受當(dāng)時的運行方式控制，但差動保護(hù)范圍只是相應(yīng)的一段母線，具有選擇性

3、故障母線選擇邏輯圖4.2母差保護(hù)邏輯框圖圖4.2母差保護(hù)邏輯框圖三、BP-2B母線保護(hù)1、硬件概述BP-2B母線保護(hù)由保護(hù)元件、閉鎖元件和管理元件三大系統(tǒng)構(gòu)成。保護(hù)元件主要完成各間隔模擬量、開關(guān)量的采集，各保護(hù)功能的邏輯判別并出口至TJ；閉鎖元件主要完成各電壓量的采集，各段母線的閉鎖邏輯并出口至BJ；管理元件的工作是實現(xiàn)人機交互、記錄管理和后臺通訊。各系統(tǒng)獨立工作，相互配合。保護(hù)元件和閉鎖元件的主機模件、光耦模件完全相同，可互換使用。由于是按母線間隔進(jìn)行插件設(shè)計，因此維護(hù)擴展極為方便。其強弱電分離的走線連接和獨立的電源分配，再加上濾波、屏蔽等環(huán)節(jié)，使各模件工作于穩(wěn)定的環(huán)境中，充分保證裝置的電磁兼容性能。三、BP-2B母線保護(hù)1、硬件概述2、裝置原理圖該裝置系統(tǒng)原理圖4.3，體現(xiàn)了各插件的功能和之間的配合關(guān)系。2、裝置原理圖微機繼電保護(hù)培訓(xùn)講義解析課件3、機箱背面布置和插件功能簡述3.1主機插件——BP3203.2管理機插件——BP3213.3保護(hù)單元插件——BP3303.4光耦輸入、輸出和電源檢測插件——BP3313.5電壓閉鎖插件——BP3323.6出口信號、告警信號插件——BP3333.7輔助電流互感器插件——BP3103.8輔助電壓互感器插件——BP3113.9電源模塊插件——BP360、BP3613、機箱背面布置和插件功能簡述V、500kV線路保護(hù)V、500kV線路保護(hù)一、保護(hù)配置500kV輸電線路主保護(hù)和后備雙重化配置。主保護(hù)以縱聯(lián)距離、零序方向和工頻變化量距離元件的快速I段構(gòu)成；后備保護(hù)由三段式相間距離和接地距離以及延時零序方向過流構(gòu)成。一、保護(hù)配置500kV輸電線路主保護(hù)和后備雙重化配置。主保護(hù)二、RCS-902A算法基本原理1、保護(hù)程序結(jié)構(gòu)如圖5.1二、RCS-902A算法基本原理1、保護(hù)程序結(jié)構(gòu)如圖5.12、裝置總起動元件算法判別1）電流變化量起動是相間電流的半波積分的最大值；為可整定的固定門坎；為浮動門坎。該元件動作并展寬７秒，去開放出口繼電器正電源。2、裝置總起動元件算法判別1）電流變化量起動2）零序過流元件起動當(dāng)外接和自產(chǎn)零序電流均大于整定值時，零序起動元件動作并展寬７秒，去開放出口繼電器正電源。3）位置不對應(yīng)起動這一部分的起動由用戶選擇投入，條件滿足總起動元件動作并展寬15秒，去開放出口繼電器正電源。2）零序過流元件起動3、保護(hù)起動元件電流變化量低定值起動元件動作仍進(jìn)入正常運行程序，當(dāng)電流變化量高定值起動元件或零序過流元件動作進(jìn)入故障測量程序。3、保護(hù)起動元件電流變化量低定值起動元件動作仍進(jìn)入正常運行程4、工頻變化量距離繼電器電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，其短路電流、電壓可分解為故障前負(fù)荷狀態(tài)的電流電壓分量和故障分量，反應(yīng)工頻變化量的繼電器不受負(fù)荷狀態(tài)的影響。4、工頻變化量距離繼電器電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，其短路電流、式中ZK為測量阻抗，它在阻抗復(fù)數(shù)平面上的動作特性是以矢量-ZS為圓心，以|ZS+ZZD|為半徑的圓，如圖5.2所示，當(dāng)ZK矢量末端落于圓內(nèi)時動作，可見這種阻抗繼電器有大的允許過渡電阻能力。當(dāng)過渡電阻受對側(cè)電源助增時，不存在超越問題。對反方向短路,測量阻抗-ZK在阻抗復(fù)數(shù)平面上的動作特性是以矢量Z’S為圓心，以|Z’S-ZZD|為半徑的圓，如圖5.3，動作圓在第一象限，而因為-ZK總是在第三象限，因此，阻抗元件有明確的方向性式中ZK為測量阻抗，它在阻抗復(fù)數(shù)平面上的動作特性是以矢量-Z圖5.2正方向短路動作特性圖5.3反方向短路動作特性圖5.2正方向短路動作特性圖5.3反方向短路動作特5、距離方向繼電器RCS_902A（B、C、D）由距離方向和零序方向繼電器，經(jīng)通道交換信號構(gòu)成全線路快速跳閘的方向保護(hù)，即裝置的縱聯(lián)保護(hù)。將按超范圍整定的距離繼電器構(gòu)成方向比較元件，其動作特性與距離保護(hù)基本一致，由低壓距離繼電器、接地距離繼電器、相間距離繼電器組成。5、距離方向繼電器RCS_902A（B、C、D）由距離方向和1）低壓距離繼電器正方向故障時，動作特性如圖5.4，反方向故障時動作特性如圖5.5。2）接地距離繼電器動作特性如圖5.4。3）相間距離繼電器動作特性如圖5.6。1）低壓距離繼電器4）反方向距離繼電器該繼電器僅在保護(hù)投退控制字‘弱電側(cè)’＝1時才投入，它由三個接地距離繼電器和三個相間距離繼電器組成。在弱電側(cè)，當(dāng)距離方向和零序正反方向元件均不動作時，若反方向距離繼電器動作，則判為反方向故障，若反方向距離繼電器不動作，則不認(rèn)為是反方向故障。4）反方向距離繼電器6、零序方向繼電器7、距離繼電器本裝置設(shè)有三階段式相間和接地距離繼電器，繼電器由正序電壓極化，因而有較大的測量故障過渡電阻的能力；當(dāng)用于短線路時，為了進(jìn)一步擴大測量過渡電阻的能力，還可將Ⅰ、Ⅱ段阻抗特性向第Ⅰ象限偏移；接地距離繼電器設(shè)有零序電抗特性，可防止接地故障時繼電器超越。6、零序方向繼電器1）低壓距離繼電器圖5.4正方向故障時動作特性圖5.6三相短路穩(wěn)態(tài)特性1）低壓距離繼電器圖5.4正方向故障時動作特性圖5.62）接地距離繼電器A、Ⅲ段接地距離繼電器B、Ⅰ、Ⅱ段接地距離繼電器2）接地距離繼電器三、RCS-902A部分插件原理簡述1、各插件原理說明2、電源插件（DC）3、交流輸入變換插件（AC）4、低通濾波插件（LPF）5、CPU插件（CPU）6、通信插件（COM）三、RCS-902A部分插件原理簡述1、各插件原理說明VI變壓器保護(hù)VI變壓器保護(hù)一、保護(hù)配置目前500kV超高壓系統(tǒng)大部分采用自耦變壓器完成長距離、大容量的電能轉(zhuǎn)換與傳輸。主變保護(hù)按雙主保護(hù)和雙后備保護(hù)配置原則。主保護(hù)配置有差動速斷、比例差動、工頻變化量比例差動、零序電流差動，后備保護(hù)在高、中壓側(cè)配置有相間阻抗、過流、零序過壓，非電量保護(hù)配置有瓦斯、壓力和溫度保護(hù)。一、保護(hù)配置目前500kV超高壓系統(tǒng)大部分采用自耦變壓器完成二、RCS-978系列變壓器成套保護(hù)原理1、保護(hù)保程序結(jié)構(gòu)框圖二、RCS-978系列變壓器成套保護(hù)原理1、保護(hù)保程序結(jié)構(gòu)框2、裝置起動元件算法判別裝置管理板設(shè)有不同的起動元件，起動后開放出口正電源，同時開放CPU板相應(yīng)的保護(hù)元件。只有在管理板相應(yīng)的起動元件動作，同時CPU板對應(yīng)的保護(hù)元件動作后才能跳閘出口；否則無法跳閘。管理板的起動元件未動作，而CPU板對應(yīng)的保護(hù)元件動作，裝置會報警，不會出口跳閘。2、裝置起動元件算法判別裝置管理板設(shè)有不同的起動元件，起動后穩(wěn)態(tài)差流起動：三相差動電流最大值大于差動電流起動整定值動作。定值整定參見該使用說明書。此起動元件用來開放穩(wěn)態(tài)比率差動保護(hù)和差動速斷保護(hù)。穩(wěn)態(tài)差流起動：工頻變化量差流起動：

工頻變化量差流起動：零序比率差動起動/分側(cè)差動起動（自耦變）：零序差電流大于零差電流起動整定值時動作或分側(cè)差動三相差流的最大值大于分側(cè)差動電流起動整定值時動作。定值整定參見附錄A。此起動元件用來開放零序或分側(cè)比率差動保護(hù)。相電流起動：當(dāng)三相電流最大值大于整定值時動作。此起動元件用來開放相應(yīng)側(cè)的過流保護(hù)。零序電流起動：當(dāng)零序電流大于整定值時動作。此起動元件用來開放相應(yīng)側(cè)的零序過流保護(hù)。零序比率差動起動/分側(cè)差動起動（自耦變）：零序差電流大于零差零序電壓起動：當(dāng)開口三角零序電壓大于整定值動作。此起動元件用來開放相應(yīng)側(cè)的零序過壓保護(hù)。間隙零序電流起動：當(dāng)間隙零序電流大于整定值時動作。此起動元件用來開放相應(yīng)側(cè)的間隙零序過流保護(hù)。零序電壓起動：當(dāng)開口三角零序電壓大于整定值動作。此起動元件用工頻變化量相間電流起動：I>1.25It+Ith其中：It為浮動門坎，隨著變化量輸出增大而逐步自動提高，取1.25倍可保證門檻電壓始終略高于不平衡輸出。I為相間電流的半周積分值。Ith為固定門坎。起動定值為0.2In，無需用戶整定。此起動元件用來開放相應(yīng)側(cè)的阻抗保護(hù)。負(fù)序電流起動：當(dāng)負(fù)序電流大于0.2In時動作。此起動元件用來開放相應(yīng)側(cè)的阻抗保護(hù)。工頻變化量相間電流起動：I>1.25It+Ith3、穩(wěn)態(tài)比率差動保護(hù)由于變比和聯(lián)接組的不同，電力變壓器在運行時，各側(cè)電流大小及相位也不同。在構(gòu)成繼電器前必須消除這些影響?，F(xiàn)在的數(shù)字式變壓器保護(hù)裝置，都利用數(shù)字的方法對變比與相移進(jìn)行補償。穩(wěn)態(tài)比例差動保護(hù)用來區(qū)分差流是由于內(nèi)部故障還是不平衡輸出（特別是外部故障時）引起。RCS-978采用了如下的穩(wěn)態(tài)比率差動動作方程：3、穩(wěn)態(tài)比率差動保護(hù)由于變比和聯(lián)接組的不同，電力變壓器在運行微機繼電保護(hù)培訓(xùn)講義解析課件圖6.2穩(wěn)態(tài)比率差動保護(hù)的動作特性圖6.2穩(wěn)態(tài)比率差動保護(hù)的動作特性4、勵磁涌流判別原理1）利用諧波識別勵磁涌流2）利用波形畸變識別勵磁涌流3）TA飽和的識別方法4、勵磁涌流判別原理1）利用諧波識別勵磁涌流VII站用配電線路、變壓器的保護(hù)配置及整定計算VII