第8章微機型繼電保護

第8章微機型繼電保護與自動裝置8.1短路8.2繼電保護的基本知識8.1短路

8.1.1短路的基本形式圖8-1短路的形式（a）三相短路（b）兩相短路（c）兩相接地短路（d）單相接地短路三相短路時，由于短路回路阻抗相等，因此三相電流和電壓仍是對稱的，故屬于對稱短路；而出現(xiàn)其他類型短路時，不僅每相電路中的電流和電壓數(shù)值不等，其相角也不同，這些短路屬于不對稱短路。8.1.2短路的原因

（1）電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞，如設(shè)備長期運行，絕緣自然老化；設(shè)備本身設(shè)計、安裝和運行維護不良；絕緣材料陳舊；絕緣強度不夠而被正常電壓擊穿；設(shè)備絕緣正常而被過電壓（包括雷電過電壓）擊穿；設(shè)備絕緣受到機械損傷而使絕緣能力下降等都可能造成短路，這是短路發(fā)生的主要原因。

（2）氣象條件惡化，如雷擊過電壓造成的閃絡(luò)放電，風(fēng)災(zāi)引起架空線路斷線或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等。

（3）人為過失，如運行人員帶負(fù)荷誤拉隔離開關(guān)，造成弧光短路；檢修線路或設(shè)備時未拆除檢修接地線就合閘供電，造成接地短路等。

（4）其他原因，鳥獸跨越于裸露的相線之間或相線與接地物體之間或者咬壞設(shè)備導(dǎo)線的絕緣，造成短路。

8.2繼電保護的基本知識

8.2.1繼電保護基本任務(wù)、發(fā)展概況及特點電力系統(tǒng)的繼電保護裝置主要任務(wù)是：1）當(dāng)被保護的電力系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)生故障時，應(yīng)該由該元件的繼電保護裝置迅速準(zhǔn)確地給距離故障點最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障點及時從電力系統(tǒng)中切除，以最大限度地減少對電力元件本身的損壞，降低對電力系統(tǒng)安全供電的影響，保證系統(tǒng)其他部分繼續(xù)運行。2）當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)不正常的工作情況，要自動、及時、有選擇地發(fā)出信號，由值班人員進行處理，或由裝置進行自動調(diào)整，或切除繼續(xù)運行會引起故障的設(shè)備。隨著我國電力系統(tǒng)向大電網(wǎng)、大機組、大電廠、超高壓與特高壓、核電站、高壓直流輸電、高度自動化的方向發(fā)展，繼電保護的發(fā)展經(jīng)歷四個階段：1.電磁式繼電保護2.晶體管繼電保護裝置3.集成電路繼電保護裝置4.微機型繼電保護系統(tǒng)1.電磁式繼電保護采用電磁式繼電器的繼電保護裝置為第一代。這種保護裝置經(jīng)過了長期的生產(chǎn)運行，有一定的靈敏度和可靠性。但是這種以電磁繼電器為主體的繼電保護系統(tǒng)存在著不少的缺點，具體是容易發(fā)生線圈斷線，觸點抖動、鐘表機構(gòu)失靈，且體積和功耗大、調(diào)試復(fù)雜、靈敏度低、邊沿刻度不準(zhǔn)等缺點。這些問題長期以來沒有得到太大的改進。但是，隨著微機保護的出現(xiàn)和普及，這種以電磁繼電器為主的保護系統(tǒng)，在企業(yè)變配電站中已經(jīng)逐步被淘汰。2.晶體管繼電保護裝置20世紀(jì)70年代初期出現(xiàn)了晶體管保護裝置，這種保護裝置具有重量輕、體積小、功耗低、靈敏度高等優(yōu)點。但是，由于元件質(zhì)量差、焊點多、接線復(fù)雜、抗干擾能力差，曾經(jīng)一度限制了晶體管保護的發(fā)展。在繼電保護裝置的發(fā)展史上，只是一個過渡期而已。3.集成電路繼電保護裝置第三代繼電保護裝置是以集成電路為主要保護元件，這種保護裝置的功能完善、通用性強、整定精度高、運作離散值小、有良好的返回系數(shù)、焊點少、動作速度快等一系列優(yōu)點，因此，在20世紀(jì)80~90年代，國內(nèi)已有不少變電站、特別是農(nóng)網(wǎng)中10~35kV的小型變電站，裝設(shè)了這種保護裝置。目前，由于微機保護出現(xiàn)，這種保護裝置也與其他類型的保護裝置一樣，被微機保護所取代。4.微機保護系統(tǒng)現(xiàn)代微機保護裝置方向是向檢測、控制、保護一體化方向發(fā)展。檢測是指對電流、電壓、功率、頻率、電能等遙測量和各種開關(guān)變位遙信量的檢測?？刂剖菍嗦菲鞣珠l、合閘，重合閘，綜合自動重合閘等操作的控制。保護則是把傳統(tǒng)繼電保護裝置中所要求的各種保護功能，改用微機加以實現(xiàn)。微機保護系統(tǒng)能完成其他類型保護所能完成的所有保護功能，微機保護系統(tǒng)還能完成其他類型保護所不能完成的功能。例如：通過目檢，對保護本身進行不間斷地巡回檢查，以保證設(shè)備硬件處在完好狀態(tài)；保護整定范圍和整定手段更靈活、更方便；對設(shè)備電氣量可以隨時進行在線測量等。綜上所述，微機保護與傳統(tǒng)保護相比，具有可靠性高、靈活性強、調(diào)試維護量小、功能多等優(yōu)點。8.2.2繼電保護的基本要求

（1）選擇性。在供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，離故障點最近的保護裝置動作，切除故障，而系統(tǒng)的其他部分仍正常運行。當(dāng)k-1點發(fā)生短路時，應(yīng)使斷路器QF1動作跳閘，切除電動機，而其他斷路器都不跳閘，滿足這一要求的動作，稱為“選擇性動作”。如果系統(tǒng)發(fā)生故障時，靠近故障點的保護裝置不動作，而離故障點遠的前一級保護裝置動作，稱為“失去選擇性”。（2）速動性。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，保護裝置應(yīng)盡快動作，快速切除故障，減少對用電設(shè)備的損壞程度，縮小故障影響的范圍，提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。（3）可靠性。繼電保護的可靠性是對電力系統(tǒng)繼電保護的最基本性能要求，表現(xiàn)為兩個方面，一是在要求繼電保護動作的異?；蚬收蠣顟B(tài)下，能準(zhǔn)確地完成動作；二是在要求繼電保護不動作的所有情況下，能夠可靠地閉鎖。（4）靈敏性。靈敏性是指保護裝置在其保護范圍內(nèi)對故障和不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應(yīng)該是在規(guī)定的保護區(qū)內(nèi)短路時，不論短路點的位置、短路形式及系統(tǒng)的運行方式如何，都能靈敏反應(yīng)。8.2.3繼電保護的基本知識1.系統(tǒng)的最大、最小運行方式在繼電保護的整定計算中，一般都要考慮電力系統(tǒng)的最大、最小運行方式。最大運行方式是指在被保護對象末端短路時，系統(tǒng)的等值阻抗最小，通過保護裝置的短路電流流最大的運行方式。最小的運行方式是指被保護對象末端短路時，系統(tǒng)等值阻抗最大，通過保護裝置的短路電流最小的運行方式。2.主保護反映整個被保護元件上的故障并能以最短的延時有選擇地切除故障的保護稱為主保護。3.后備保護主保護或其斷路器拒絕動作時，用來切除故障的保護稱為后備保護。后備保護分近后備和遠后備兩種：主保護拒絕動作時，由本元件的另一套保護實現(xiàn)后備，稱為近后備；當(dāng)主保護或其斷路器拒絕動作時，由相鄰的元件或線路的實現(xiàn)后備的，稱為遠后備。4.輔助保護為補充主保護和后備保護的不足而增設(shè)的比較簡單的保護稱為輔助保護。3.電流保護當(dāng)線路上發(fā)生短路時，流過線路的電流突增，當(dāng)電流超過保護裝置的整定值并達到整定時間時保護動作于跳閘，這種反應(yīng)電流升高而動作的保護裝置稱為電流保護。

（1）瞬時電流速斷保護。按躲過被保護線路末端的最大短路電流來整定的電流保護，稱為電流速斷保護。電流速斷保護動作是沒有延時的。它的特點是動作可靠，切除故障快，但不能保護線路全長，保護范圍受系統(tǒng)運行方式變化的影響較大。（2）限時電流速斷保護。按與下一線路電流速斷保護相配合以獲得選擇性的帶較短時限的電流保護，稱為限時電流速斷保護。其特點是動作可靠，切除故障較快，可以保護線路的全長，其保護范圍受系統(tǒng)運行方式變化的影響。（3）定時限過電流保護和反時限過電流保護定時限過電流保護的動作電流的整定原則是動作電流應(yīng)避開最大可能的負(fù)荷電流。定時限過電流保護的動作時限，是按階梯原則整定的，即從負(fù)荷至電源方向的各相鄰保護裝置的動作時限逐級增長一個時間級差。為了實現(xiàn)過電流保護的動作選擇性，各保護的動作時間一般按階梯原則進行整定。相鄰保護的動作時間，自負(fù)荷向電源方向逐漸增大△t，且每套保護的動作時間是恒定不變的，與短路電流的大小無關(guān)。具有這種動作時限特性的過電流保護稱為定時限過電流保護。反時限過電流保護是指動作時間隨短路電流的增大而自動減小動作時間的保護。使用在輸電線路上的反時限過電流保護，能更快的切除被保護線路首端的故障。4.三段式電流保護由電流速斷、限時電流速斷與定時限過電流保護組合構(gòu)成的一套保護裝置，稱為三段式電流保護。電流速斷保護是靠動作電流的整定獲得選擇性；時電流速斷和定時限過電流保護是靠上、下級保護的動作電流和動作時間的配合獲得選擇性。5.接地保護對中點直接接地的電網(wǎng)，發(fā)生單相接，則為單相短路，短路電流很大，通常在這種電網(wǎng)中利用單相接地電流的零序分量，構(gòu)成零序電流保護。零序電流保護反應(yīng)的是零序電流，而在負(fù)荷電流中不包含（或很少包含）零序分量，不必考慮避開負(fù)荷電流。對小接地的電網(wǎng)，發(fā)生單相接地時，接地電流為電容電流，由于其值較小，不會對電網(wǎng)造成很大的威脅，按運行規(guī)程要求，可以帶故障運行2小時，在運行中查明并排除故障。因此，小接地電流中利用單相接地電容電流構(gòu)成的接地保護裝置，常作用于信號，而不作用于跳閘。如果零序電流保護裝置加入了方向元件，則可構(gòu)成零序方向保護。6.電流電壓聯(lián)鎖速斷保護當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路時，除了電流劇增外，電網(wǎng)的電壓也將顯著下降，利用這兩種特點構(gòu)成的速斷保護裝置稱為電流電壓聯(lián)鎖速斷保護。當(dāng)線路發(fā)生短路故障時，供電母線電壓會劇烈下降，利用這一特點，反應(yīng)電壓突然降低且瞬時跳閘的保護，稱為電壓速斷保護。電壓速斷保護不能單獨使用，因為電壓速斷保護沒有選擇故障線路的能力。且在電壓互感器二次回路斷線時會誤動作，所以一般不單獨使用。電流電壓聯(lián)鎖速斷保護有足夠大的保護區(qū)，且在最大或最小運行方式下也不會誤動。它比單一的電流或電壓速斷保護的保護區(qū)大。系統(tǒng)運行方式變化時，對過電流及低電壓保護的影響是電流保護在運行方式變小時，保護范圍會縮小，甚至變得無保護范圍；電壓保護在運行方式變大時，保護范圍會縮短，但不可能無保護范圍。7.方向過流保護在多電源供電或單電源供電的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)采用過流保護不能滿足選擇性要求時，采用方向過流保護。方向過流保護不但能反應(yīng)電流的大小，而且還能反應(yīng)功率傳遞的方向。8.距離保護所謂距離保護，就是反映故障點至保護安裝處的距離的一種保護裝置，距離越近，其動作時間越短。9.高頻保護所謂高頻保護就是采用高頻載波電流，以輸電線路為通道，傳送反映線路兩端電氣量的信號，比較線路兩端的電氣量，以確定其動作與否的保護裝置。高頻保護可保護線路全長，且可區(qū)別故障是發(fā)生在本線路末端，還是下一線路的首端。8.1.4微機型繼電保護硬件的基本結(jié)構(gòu)

1.微機型繼電保護裝置的特點與傳統(tǒng)保護相比，微機型繼電保護裝置有以下特點：維護調(diào)試方便；可以充分利用保護裝置的自檢功能，可靠性高；可以改善繼電保護性能；靈活性大，通過人機對話，根據(jù)現(xiàn)場需要進行參數(shù)設(shè)置；易于保護信息管理和交換。2.微機型繼電保護硬件的基本結(jié)構(gòu)微機型繼電保護硬件的基本結(jié)構(gòu)如圖8-3所示。微機型繼電保護裝置一般由中央處理器（CPU）、存儲器、模擬量輸入接口、開關(guān)量輸入／輸出接口設(shè)備、人機對話、打印機等部分構(gòu)成。（1）中央處理器（CPU）：對由模擬量、開關(guān)量輸入設(shè)備提供的數(shù)字量信息進行處理，并通過數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線連成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和操作控制。（2）存儲器：用于存放裝置自檢、保護定值等運行程序。其中RAM中用于存放實時處理的數(shù)據(jù)，EPROM中存放用于微機型繼電保護裝置運行的程序，EEPROM中存放用于保護的整定值。（3）模擬量輸入接口（亦稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）：將輸入保護裝置的連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換為可以被微機型繼電保護裝置識別處理的離散的數(shù)字信號，模擬量輸入接口主要包括：電壓變換、前置模擬低通濾波器（ALF）、采樣保持（S/H）電路、模數(shù)變換(A/D）電路等。1）電壓變換回路的作用：①將從電流互感器、電壓互感器或其他變送器上獲得的模擬量轉(zhuǎn)換成與微機電平相匹配的電壓；②將微機型繼電保護與系統(tǒng)的二次設(shè)備之間構(gòu)成屏蔽與隔離，阻止來自強電系統(tǒng)對微機型繼電保護的干擾。一般采用各種中間變換器來實現(xiàn)模擬量的變換，例如電流變換器（TA）、電壓變換器（TV）和電抗變換器（TX）等。其實現(xiàn)方法如圖所示。變換器原理圖2）采樣定理和模擬低通濾波器。輸入信號中包含了各種頻率成分，其中最高的頻率為fmax，若要在采樣后將其完全不失真地恢復(fù)出來，采樣頻率必須不小于2fmax，即fn≥2fmax，這就是采樣定理。如果不能滿足采樣定理的要求，那么在頻譜中會發(fā)生“頻率混疊”現(xiàn)象。系統(tǒng)故障瞬間，電壓、電流中會含有很高的頻率成分，目前繼電保護的原理都是基于工頻分量，對于高頻分量不關(guān)心，為了防止出現(xiàn)頻率混疊現(xiàn)象，在采樣回路之前設(shè)置一個模擬低通濾波器使輸入量限制在一定的頻帶內(nèi)，一方面可以降低最高頻率，使采樣頻率不至于過高，降低對硬件采樣速度的要求，另一方面在相對較低的采樣頻率下不會產(chǎn)生頻率混疊現(xiàn)象。目前微機型繼電保護中采用的模擬低通濾波器可分為無源低通濾波器和有源低通濾波器兩類。無源低通濾波器主要由RLC元件構(gòu)成，有源低通濾波器主要由運算放大器和RC元件組成。3）采樣保持電路（S/H）。采樣保持電路用于將采樣時刻得到的輸入模擬量的該時刻的幅值完整地記錄下來，并且根據(jù)要求準(zhǔn)確的保持一段時間供A/D轉(zhuǎn)換用。在A/D轉(zhuǎn)換期間，采樣保持回路中的輸出不應(yīng)變化。4）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）。A/D轉(zhuǎn)換是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。A/D轉(zhuǎn)換電路分成直接法和間接法兩大類。直接法是通過基準(zhǔn)電壓與取樣保持電壓進行比較，從而直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。其特點是工作速度高，轉(zhuǎn)換精度容易保證，調(diào)準(zhǔn)也比較方便，如逐次逼近式戶A/D轉(zhuǎn)換器。間接法是將取樣后的模擬信號先轉(zhuǎn)換成時間t或頻率f，然后再將t或f轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。其特點是工作速度較低，但轉(zhuǎn)換精度可以做得較高，且抗干擾性強，如壓頻變換式A/D轉(zhuǎn)換器（VFC）。（4）開關(guān)量輸入輸出接口：開關(guān)量輸入接口將外部提供給保護裝置使用的開關(guān)量，如表示斷路器的“合閘”或“分閘”狀態(tài)的輔助觸點，通過光電隔離后，供CPU系統(tǒng)處理。光電隔離有效地防止了外部對保護裝置內(nèi)部的干擾。開關(guān)量輸出接口負(fù)責(zé)保護對外部的實現(xiàn)操作控制。如在系統(tǒng)故障時發(fā)出跳閘命令，去跳開斷路器。（5）人機對話接口部件：人機對話使工作人員可以對保護裝置進行操作、調(diào)試和得到相關(guān)信息。打印機可以將保護動作情況以及保護自檢情況打印出來，使工作人員更能直觀地了解保護裝置的動作情況。8.1.5微機型繼電保護的軟件簡介

微機型繼電保護裝置的軟件功能主要包括保護功能、保護裝置的系統(tǒng)監(jiān)控、人機對話、通信、自檢、事故記錄及分析報告以及調(diào)試功能。微機型繼電保護裝置的軟件通?？煞譃楸O(jiān)控程序和運行程序兩部分。監(jiān)控程序包括人機接口鍵盤命令處理程序及為插件調(diào)試、整定設(shè)置顯示等配置的程序。運行程序是指保護裝置在運行狀態(tài)下所需執(zhí)行的程序。微機型繼電保護運行程序各部分功能是微機型繼電保護運行程序一般可分為三個部分。（1）主程序。包括初始化、全面自檢、開放及等待中斷等。（2）中斷服務(wù)程序。通常有采樣中斷、串行口中斷等。采樣中斷包括數(shù)據(jù)采集與處理、保護啟動判定等；串行口中斷完成保護CPU與保護管理CPU之間的數(shù)據(jù)傳送。（3）故障處理程序。在保護啟動后才投入，用以進行保護特性計算、判定故障性質(zhì)等。1.微機型繼電保護軟件的系統(tǒng)配置由于微機型繼電保護的硬件分為人機接口和保護兩大部分，因此相應(yīng)的軟件也就分為接口軟件和保護軟件兩大部分。（1）接口軟件。接口軟件是指人機接口部分的軟件，其程序可分為監(jiān)控程序和運行程序。執(zhí)行哪一部分程序由接口面板的工作方式或顯示器上顯示的菜單選擇來決定。調(diào)試方式下執(zhí)行監(jiān)控程序，運行方式下執(zhí)行運行程序。接口的監(jiān)控程序主要就是鍵盤命令處理程序，是為接口插件（或電路）及各CPU保護插件（或采樣電路）進行調(diào)節(jié)和整定而設(shè)置的程序。接口的運行程序由主程序和定時中斷服務(wù)程序構(gòu)成。主程序主要完成巡檢（各CPU保護插件）、鍵盤掃描和處理及故障信息的排列和打印。定時中斷服務(wù)程序包括軟件時鐘程序、以硬件時鐘控制并同步各CPU插件的軟時鐘、檢測各CPU插件啟動元件是否動作的檢測啟動程序。所謂軟件時鐘就是每經(jīng)1.66ms產(chǎn)生一次定時中斷，在中斷服務(wù)程序中軟件計數(shù)器加1，當(dāng)軟件計數(shù)器加到600時，秒計數(shù)加1。（2）保護軟件的配置。各保護CPU插件的保護軟件配置為主程序和兩個中斷服務(wù)程序。主程序通常都有三個基本模塊：初始化和自檢循環(huán)模塊、保護邏輯判斷模塊和跳閘處理模塊。通常把保護邏輯判斷和跳閘處理總稱為故障處理模塊。一般而言，初始化和自檢循環(huán)和跳閘處理兩個模塊，在不同的保護裝置中基本上是相同的，而保護邏輯判斷模塊就隨不同的保護裝置而不同。如距離保護中保護邏輯就包含有振蕩閉鎖程序部分，而零序電流保護就沒有振蕩閉鎖程序部分。中斷服務(wù)程序有定時采樣中斷服務(wù)程序和串行口通信中斷服務(wù)程序。在不同的保護裝置中，采樣算法是不相同的，使得采樣中斷服務(wù)程序部分也不相同。不同保護的通規(guī)約不同，也會造成串行口通信中斷服務(wù)程序的不同。（3）保護軟件的三種工作狀態(tài)。保護軟件有三種工作狀態(tài)：運行、調(diào)試和不對應(yīng)狀態(tài)。不同狀態(tài)時程序流程也就不同。有的保護沒有不對應(yīng)狀態(tài)，只有運行和調(diào)試兩種工作狀態(tài)。當(dāng)保護插件面板的方式開關(guān)或顯示器菜單選擇為“運行”，則該保護就處于運行狀態(tài)，其軟件就執(zhí)行保護主程序和中斷服務(wù)程序。當(dāng)選擇為“調(diào)試”時，復(fù)位CPU后就工作在調(diào)試狀態(tài)。當(dāng)選擇為“調(diào)試”但不復(fù)位CPU并且接口插件工作在運行狀態(tài)時，就處于不對應(yīng)狀態(tài)。也就是說保護CPU插件與接口插件狀態(tài)不對應(yīng)。設(shè)置不對應(yīng)狀態(tài)是為了對模數(shù)插件進行調(diào)整，防止在調(diào)試過程中保護頻繁動作及告警。2.中斷服務(wù)程序及其配置（1）實時性和中斷工作方式。所謂實時性就是指在限定的時間內(nèi)，對外來事件能夠及時做出迅速反應(yīng)的特性。如保護裝置需要在限定的極短時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)采樣，在限定時間內(nèi)完成分析判斷并發(fā)出跳閘、合閘命令、告警信號，在其他系統(tǒng)對保護裝置巡檢或查詢時及時響應(yīng)。保護要對外來事件做出及時反應(yīng)，就要求保護中斷正在執(zhí)行的程序，而去執(zhí)行服務(wù)于外來事件的操作任務(wù)和程序。中斷是分級的，在程序執(zhí)行過程中，總是先響應(yīng)級別高的中斷后，再去響應(yīng)級別低的中斷。（2）中斷服務(wù)程序。對保護裝置而言，其外部事件主要是指電力系統(tǒng)狀態(tài)、人機對話、系統(tǒng)機的串行通信要求。電力系統(tǒng)狀態(tài)是保護最關(guān)心的外部事件，保護裝置必須每刻掌握保護對象的系統(tǒng)狀態(tài)。因此，要求保護定時采樣系統(tǒng)狀態(tài)，一般采用定時器中斷方式，每經(jīng)1.66ms中斷原程序的運行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行采樣計算的中斷服務(wù)程序，采樣結(jié)束后將采樣計算結(jié)果再傳送給原程序，然后再回去執(zhí)行被中斷了的原程序。這種采用定時中斷方式的采樣服務(wù)程序稱為定時采樣中斷服務(wù)程序。在采樣中斷服務(wù)程序中，除了有采樣和計算外，通常還含有保護的啟動元件程序及保護某些重要程序。保護裝置還應(yīng)隨時接受工作人員的干預(yù)，即改變保護裝置的工作狀態(tài)、查詢系統(tǒng)運行參數(shù)、調(diào)試保護裝置，這就是利用人機對話方式來干預(yù)保護工作。系統(tǒng)機與保護的通信要求，實際上是屬于高一層次對保護的干預(yù)。這種通信要求常用主從式串行口通信來實現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)主機對保護裝置有通信要求時，或者接口CPU對保護CPU提出巡檢要求時，保護串行通信口就提出中斷請求，在中斷響應(yīng)時，就轉(zhuǎn)去執(zhí)行串行口通信的中斷服務(wù)程序。（3）保護的中斷服務(wù)程序配置。根據(jù)中斷服務(wù)程序基本概念的分析，一般保護裝置總是要配有定時采樣中斷服務(wù)程序和串行通信中斷服務(wù)程序。對單CPU保護，CPU除保護任務(wù)之外還有人機接口任務(wù)，因此還可以配置有鍵盤中斷服務(wù)程序。3.微機型繼電保護主程序

（1）初始化。初始化是指保護裝置在送上電源之后或按下復(fù)位鍵時首先執(zhí)行的程序，其主要是對單片機CPU及可編程擴展芯片的工作方式、參數(shù)進行設(shè)置，以便在后面的程序中按預(yù)定方案工作。例如，CPU的各種地址指針的設(shè)置；并行、串行及定時器可編程擴展芯片的工作方式和參數(shù)的設(shè)置。初始化有三個部分：初始化（一）、初始化（二）、采集系統(tǒng)初始化。3.微機型繼電保護主程序

初始化（一）是對單片機及其擴展芯片的進行初始化，使保護輸出的開關(guān)量出口初始化，賦以正常值，以保證出口繼電器均不動作。初始化（一）是運行與監(jiān)控程序都需要用到的初始化程序。初始化（一）后通過人機接口液晶顯示器顯示主菜單，由工作人員選擇運行或調(diào)試（退出運行）工作方式。如選擇“退出運行”就進入監(jiān)控程序，進行人機對話并執(zhí)行調(diào)試命令。若選擇“運行”，則開始初始化（二）。3.微機型繼電保護主程序

初始化（二）包括采樣定時器的初始化、控制采樣間隔時間、對RAM區(qū)中所有運行時要使用的軟件計數(shù)器及各種標(biāo)志位清零等程序。3.微機型繼電保護主程序

初始化完成后，開始對保護裝置進行全面自檢。如裝置不正常則顯示裝置故障信息，然后開放串行口中斷，等待管理系統(tǒng)CPU通過串行口中斷來查詢自檢狀況，向微機監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度傳送各保護的自檢結(jié)果。如裝置自檢通過，則進行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的初始化。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)初始化主要指采樣值存放地址指針初始化，如果是VFC式采樣方式，則還需對可編程計數(shù)器初始化。完成采樣系統(tǒng)初始化后，開放采樣定時器中斷和串行口中斷，等待中斷發(fā)生后轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。3.微機型繼電保護主程序

（2）自檢的內(nèi)容和方式。在完成初始化（二）之后進人全面自檢。全面自檢包括對RAM、EPROM、E2FROM等回路的自檢。（3）開放中斷與等待中斷。（4）自檢循環(huán)。在開放了中斷后，所有準(zhǔn)備工作就緒了，主程序就進入自檢循環(huán)階段。8.2高壓線路的微機型繼電保護8.2.1線路相間短路的三段式電流保護在電力系統(tǒng)中，輸電線路發(fā)生短路故障時，線路中的電流增大，母線電壓降低。利用電流增大這一特征，當(dāng)電流超過某一設(shè)定值時保護即動作，稱為線路的電流保護。該設(shè)定值叫做動作電流的整定值Iset。1.瞬時電流速斷保護（1）工作原理瞬時電流速斷保護工作原理瞬時電流速斷保護是通過對動作電流的合理整定來保證選擇性的（2）動作電流整定原則。瞬時電流速斷保護動作電流的整定原則為：躲過本線路末端短路的可能出現(xiàn)的最大短路電流。（3）動作示意。當(dāng)A、C任何一相的電流幅值大于整定值時，比較環(huán)節(jié)KA有輸出。在某些特殊情況下需要閉鎖跳閘回路，設(shè)置閉鎖環(huán)節(jié)。閉鎖環(huán)節(jié)在保護不需要閉鎖時輸出為1，在保護需要閉鎖時輸出為0。當(dāng)比較環(huán)節(jié)KA有輸出并且不被閉鎖時，與門有輸出，發(fā)出跳閘命令，同時啟動信號回路KS。35KV/10KV線路保護監(jiān)控系統(tǒng)，對于所加的全部模擬量的采樣頻率可取為每周24點，且采樣頻率隨外加頻率可自動調(diào)整，采用傅氏算法求取保護電流值。（4）保護范圍。已知保護動作電流的整定值，大于整定值的短路電流對應(yīng)的短路點區(qū)域，就是保護范圍。保護的范圍隨運行方式、故障類型的變化而變化，在各種運行方式下發(fā)生各種短路時保護都能動作切除故障的最小范圍稱為最小保護范圍，最小保護范圍為在系統(tǒng)最小運行方式下兩相短路時出現(xiàn)。一般情況下，應(yīng)按這種運行方式和故障類型來校驗保護的最小范圍，要求大于被保護線路全長的15%~20%。瞬時電流速斷保護的優(yōu)點是簡單可靠、動作迅速，缺點是不可能保護線路的全長，并且保護范圍直接受運行方式變化的影響。2.限時電流速斷保護

（1）工作原理。為了使線路L1的限時電流速斷保護，保護線路的全長，所以它的保護范圍必然要延伸到下級線路中去，這樣當(dāng)下級線路出口處發(fā)生短路時，它就要動作，是無選擇性動作，為了保證動作的選擇性，就必須使保護的動作帶有一定的時限，此時限的大小與其延伸的范圍有關(guān)。如果它的保護范圍不超過下級線路速斷保護的范圍，動作時限則比下級線路的速斷保護高出一個時間階梯△t。2.限時電流速斷保護

（2）電流整定和時限整定。限時電流速斷保護的可靠系數(shù)，一般取1.1~1.2（3）動作示意。它比電流速斷保護多了延時KT，當(dāng)線路A、C兩相的任何一相的幅值大于整定值，且延時大于設(shè)定時間時，保護動作于跳閘。（5）靈敏性的校驗。為了能保護本線路的全長，限時電流速斷保護必須在系統(tǒng)最小運行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時，具有足夠的反應(yīng)能力，這個能力通常用靈敏度來衡量。3.定時限過電流保護（1）工作原理。為防止本線路主保護（電流速斷、限時電流速斷保護）拒動和下一級線路的保護或斷路器拒動，裝設(shè)定時限過電流保護作后備保護。過電流保護有兩種：一種是保護啟動后出口動作時間是固定的整定時間，稱為定時限過電流保護；另一種是出口動作時間與過電流的倍數(shù)相關(guān)，電流越大，出口動作越快，稱為反時限過電流保護。（2）動作電流和動作時限整定計算原則。1）動作電流的整定。為保證在正常情況下過電流保護不動作，保護裝置的動作電流必須大于該線路上出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流IL.max；同時還必須考慮在外部故障切除后電壓恢復(fù)，負(fù)荷自啟動電流作用下保護裝置必須能夠返回，其返回電流應(yīng)大于負(fù)荷自啟動電流。2）動作時限的整定。（3）靈敏度的校驗。當(dāng)過流保護作為本線路主保護時，要求當(dāng)作為相鄰線路的后備保護時，要求（4）動作示意。定時限過流保護的動作示意圖和限時電流速斷保護的相同4.階段式電流保護電流速斷保護、限時電流速斷保護和過電流保護都是反應(yīng)電流升高而動作的保護。它們之間的區(qū)別在于按照不同的原則來選擇動作電流。電流速斷保護是按照躲開本線路末端的最大短路電流來整定；限時電流速斷是按照躲開下級各相鄰線路電流速斷保護的最大動作范圍來整定；而過電流保護則是按照躲開本元件最大負(fù)荷電流來整定。由于電流速斷不能保護線路全長，限時電流速斷又不能作為相鄰元件的后備保護，因此為保證迅速而有選擇性地切除故障，常常將電流速斷保護、限時電流速斷保護和過電流保護組合在一起，構(gòu)成階段式電流保護。具體應(yīng)用時，可以只采用速斷保護加過電流保護，或限時速斷保護加過電流保護，也可以三者同時采用。

8.2.2小接地系統(tǒng)單相接地故障的零序保護10kV/35kV線路為小接地系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相接地時，有零序電壓U0輸出，同時也有零序電流I0輸出。但是由于其接地程度不同，所以輸出零序電壓U0的大小也將不同；而零序電流I0自母線流向故障線路，故障線路零序電流I0的數(shù)值為各完好線路零序電流的總和。特別在出線較多的系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地時，故障線路比非故障線路的零序電流大得多。應(yīng)該注意的是為了保護動作的選擇性。零序電流保護的整定值應(yīng)避開相鄰線路發(fā)生單相接地時流入本線路的零序電流。零序電流保護的計算如下：U0>U0setI0>I0sett0>t0set

當(dāng)零序電壓和零序電流大于整定值時，保護裝置發(fā)出報警信號，在后臺機上將自動進行選線操作。當(dāng)發(fā)生單相接地時，進行小電流接地選線是計算機保護所具有的獨特功能。微機型繼電保護所設(shè)計的小電流接地選線系統(tǒng)，其功能是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，將各線路的零序功率方向及零序電流數(shù)值遠傳到上位機系統(tǒng)，經(jīng)過綜合比較各線路的零序功率方向及零序電流數(shù)值，來判斷哪條線路真正接地，裝置要求用戶接入TV開口三角電壓（Vx、V。）和TA的零序電流。8.2.3監(jiān)控部分

1.測量全部測量量均由數(shù)據(jù)通道傳送到前置機與后臺機。電流、功率等數(shù)值還可顯示在微處理器插件面板的顯示器上。主要測量：（1）電流：Ia、Ic。（2）功率：P（有功）、Q（無功）。（3）功率因數(shù)cosφ（4）電能：kWh、kvarh。2.控制（1）斷路器“分”、“合”操作。（2）手動按鈕或接收后臺機／遠動命令。3.事件順序記錄當(dāng)各類保護動作或所監(jiān)視的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化時，裝置將自動記錄事件發(fā)生的時間及動作值，事件順序記錄將傳至后臺機進行存儲及處理。4.故障錄波裝置可對所輸入的各個值進行連續(xù)采樣，采樣值存放于RAM中。當(dāng)錄波條件滿足時，將保留啟動前4個周波的數(shù)據(jù)，且繼續(xù)采樣并存放150個周波的數(shù)據(jù)。故障錄波的數(shù)據(jù)將通過數(shù)據(jù)通道傳至后臺機，后臺機將數(shù)據(jù)做進一步的處理。還可將數(shù)據(jù)通過其他數(shù)據(jù)通道進行遠傳。8.3電力變壓器的保護

變壓器故障一般分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。變壓器的內(nèi)部故障指油箱里面發(fā)生的故障，包括繞組的相間短路、繞組與鐵心間的短路故障、繞組匝間短路和單相接地短路。內(nèi)部故障是很危險的，因為短路電流產(chǎn)生的電弧不僅會破壞繞組絕緣，燒壞鐵心，還可能使絕緣材料和變壓器油受熱而產(chǎn)生大量氣體，引起變壓器外殼變形、破壞甚至引起爆炸。外部故障指的是變壓器外部引出線間的各種相間短路故障、引出線因絕緣套管閃絡(luò)或破碎通過箱殼發(fā)生的單相接地短路。變壓器發(fā)生故障時，必須將其從電力系統(tǒng)中切除。變壓器的異常運行狀態(tài)有由于外部短路和過負(fù)荷而引起的過電流、變壓器溫度升高及油面下降超過了允許程度等。變壓器的過負(fù)荷和溫度升高將使絕緣材料迅速老化，絕緣強度降低，影響變壓器的使用壽命，進一步引起其他故障。當(dāng)變壓器處于異常運行狀態(tài)時，應(yīng)給出異常告警信號，告知運行值班人員及時處理。為了保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，當(dāng)變壓器發(fā)生故障或異常運行狀況時能將影響范圍限制到最小，電力變壓器應(yīng)裝設(shè)如下繼電保護：縱差保護、瓦斯保護、過流保護、接地保護、過負(fù)荷保護、過勵磁保護以及反映變壓器油溫、油位、繞組溫度、油箱內(nèi)壓力過高、冷卻系統(tǒng)故障等異常狀況的保護裝置。變壓器微機型繼電保護裝置的設(shè)計要求：變壓器微機型繼電保護所用的電流互感器二次側(cè)采用Y接線，其相位補償和電流補償系數(shù)由軟件實現(xiàn)在正常運行中顯示差流值，防止極性、變比、相別等錯誤接線，并具有差流超限報警功能。氣體繼電器保護回路不進入微機型繼電保護裝置，直接作用于跳閘，以保證可靠性，但用其觸點向微機型繼電保護裝置輸入動作信息顯示和打印。設(shè)有液晶顯示，便于整定、調(diào)試、運行監(jiān)視和故障異常顯示。具備高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)接口及打印功能。8.3.1變壓器的氣體等非電量保護利用變壓器的油、氣、溫度等非電氣量構(gòu)成的變壓器保護稱為非電量保護，主要有氣體保護、壓力保護、溫度保護、油位保護及冷卻器全停保護。非電量保護根據(jù)現(xiàn)場需要動作于跳閘或信號。1.氣體保護

當(dāng)變壓器內(nèi)發(fā)生故障時，由于短路電流和短路點電弧的作用，變壓器內(nèi)部會產(chǎn)生大量氣體，同時變壓器油流速度加快，利用氣體和油流來實現(xiàn)的保護稱為氣體保護。氣體保護是變壓器內(nèi)部故障的主要保護。氣體保護的主要元件是氣體繼電器，它安裝在油箱與油枕之間的連接管道中。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，輕氣體保護動作，發(fā)出輕氣體動作信號；當(dāng)變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障時，重氣體保護動作，發(fā)出重氣體動作信號并根據(jù)保護壓板投退情況進行出口跳閘。圖中XB為跳閘出口壓板。氣體保護的主要優(yōu)點是動作快、靈敏度高和結(jié)構(gòu)簡單，并能反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部各種類型的故障，特別是當(dāng)繞組短路匝數(shù)很少時，故障點的循環(huán)電流雖然很大，可能造成嚴(yán)重的過熱，但反應(yīng)在外部電流的變化卻很小，各種反應(yīng)電流量的保護（如變壓器差動保護）都難以動作，因此氣體保護對保護這種故障有特殊的優(yōu)越性。氣體保護的缺點：不能反應(yīng)變壓器油箱外套管及連接線上的故障，因此不能作為防御變壓器內(nèi)部故障的唯一保護。按規(guī)定，對于l000kVA及以上的戶外變壓器及320kVA以上的戶內(nèi)變壓器應(yīng)裝設(shè)氣體保護。2.其他非電量保護

（1）壓力保護也是變壓器郵箱內(nèi)部故障的主保護，含壓力釋放和壓力突變保護，用于反應(yīng)變壓器油的壓力。（2）溫度保護包括油溫和繞組溫度保護，當(dāng)變壓器溫度升高達到預(yù)先設(shè)定的溫度時，溫度保護發(fā)出告警信號并投入啟動變壓器的備用冷卻器。（3）當(dāng)變壓器油箱內(nèi)油位異常時，油位保護動作發(fā)出告警信號。（4）當(dāng)運行中的變壓器冷卻器全停時，變壓器溫度會升高，若不及時處理，可能會導(dǎo)致變壓器繞組絕緣損壞，因此冷卻器全停保護在變壓器運行中冷卻器全停時動作，發(fā)出告警信號并經(jīng)長延時切除變壓器。8.3.2變壓器的微機型差動保護變壓器的差動保護作為變壓器電氣量的主保護，其保護范圍是各側(cè)電流互感器所包圍的電氣部分，在這個范圍內(nèi)發(fā)生的繞組相間短路、匝間短路、引出線相間短路及中性點接地側(cè)繞組、引出線、套管單相接地短路時，差動保護均要動作。1.差動保護基本原理（縱差原理）變壓器縱差動保護是在假設(shè)變壓器的電能量傳遞為線性的情況下，基于基爾霍夫第一定律構(gòu)成，即縱差動保護的單相接線原理如圖圖中示出在不同故障情況下的電流分布。圖中TM為變壓器，TA1、TA2為變壓器兩側(cè)的電流互感器，KD為差動元件。變壓器兩側(cè)電流互感器的一次繞組與二次繞組按減極性接線，一次繞組的極性端在母線側(cè)。（a）正常運行和外部故障時的電流分布（b）內(nèi)部短路故障時的電流分布縱差動保護的單相接線原理如圖假設(shè)變壓器TM接線組別為Yny0，變比為1，兩側(cè)電流互感器TA1、TA2變比相同。正常運行或外部發(fā)生短路故障時（k1點短路），流過變壓器的是穿越性電流，流過差動繼電器的電流（a）正常運行和外部故障時的電流分布（b）內(nèi)部短路故障時的電流分布縱差動保護的單相接線原理如圖當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(k2點短路），差動繼電器流過的電流就是（a）正常運行和外部故障時的電流分布（b）內(nèi)部短路故障時的電流分布大于繼電器動作電流時，差動保護動作，跳開變壓器兩側(cè)斷路器，將故障變壓器從系統(tǒng)中切除。2.影響差動保護動作性能的各種因素（1）差動回路中的不平衡電流。差動回路中的不平衡電流包括穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)情況下的不平衡電流。在穩(wěn)態(tài)情況下，變壓器及變壓器各側(cè)電流互感器勵磁電流的影響、變壓器有載調(diào)壓、變壓器兩側(cè)差動電流互感器的銘牌變比與實際計算值不同、變壓器兩側(cè)TA的型號及變比誤差不同都會引起或增大差動回路中的不平衡電流。由于差動保護是瞬時動作的，因此差動回路中的不平衡電流要考慮暫態(tài)過程的影響。如變壓器出口故障過程中、大接地電流系統(tǒng)側(cè)接地故障時變壓器的零序電流、變壓器過勵磁、變壓器兩側(cè)差動TA的特性等都可能影響到差動回路中的不平衡電流。（2）變壓器的勵磁涌流?？蛰d投入變壓器時產(chǎn)生的勵磁電流稱作勵磁涌流。勵磁涌流的大小與變壓器結(jié)構(gòu)有關(guān)，與合閘前變壓器鐵心中剩磁的大小及方向有關(guān)，與合閘角有關(guān)，與變壓器的容量、變壓器與電源之間的聯(lián)系阻抗有關(guān)。測量表明：空投變壓器時由于鐵心飽和勵磁涌流很大，勵磁涌流通常為其額定電流的2~6倍，最大可達8倍以上。由于勵磁涌流只在充電側(cè)流入變壓器，就會在差動回路中產(chǎn)生很大的不平衡電流。勵磁涌流具有如下特點：①涌流數(shù)值很大，含有明顯的非周期分量電流，波形偏于時間軸一側(cè)；②勵磁涌流并波形呈尖頂狀，且波形是間斷的，且間斷角很大；③含有明顯的高次諧波電流分量，其中二次諧波電流分量尤為明顯；④在同一時刻三相涌流之和近似等于零；⑤勵磁涌流是衰減的。根據(jù)勵磁涌流的特點，為防止勵磁涌流造成變壓器縱差保護的誤動，在工程中應(yīng)用二次諧波含量高，波形不對稱和波形間斷角比較大三種原理，來判斷差回路中電流突然增大是變壓器內(nèi)部故障還是勵磁涌流引起的。當(dāng)識別出是勵磁涌流時，將差動保護閉鎖，從而防止縱差保護誤動。3.微機型變壓器差動保護的硬件配置該裝置有兩個獨立的單片機，其中CPU1完成保護任務(wù)中的輸入量采樣計算、動作邏輯判斷、直至保護跳閘；CPU2完成啟動和管理任務(wù)，該元件在保護上與CPU1完全獨立，當(dāng)保護動作后，其一方面為獨立的差動保護開放保護出口繼電器的正電源；另一方面來完成人機對話。當(dāng)保護跳閘并整組復(fù)歸后，CPU2接收CPU1傳來的跳閘報告、事件記錄以及波形數(shù)據(jù)等，并進行顯示、打印。VFC芯片是壓頻變換芯片，作用是把輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成正比于輸入電壓瞬時值的一連串的等幅脈沖。光電隔離器把外部輸入與CPU隔離開，起抗干擾作用。8.3.3變壓器的微機后備保護

1.變壓器微機后備保護的種類用來作為外部短路和內(nèi)部短路的后備保護裝置稱為變壓器的后備保護。變壓器的后備保護有三段兩時限復(fù)合電壓閉鎖過流保護、兩段零序過流保護、零序過壓保護、負(fù)序過流保護、間隙過壓保護、過負(fù)荷保護、過流啟動風(fēng)冷等。（1）高壓側(cè)電流速斷保護。高壓側(cè)電流速斷保護常稱為高壓側(cè)定時限過流保護，其工作原理圖如圖所示。其保護的基本原理是：當(dāng)A、C相電流基波最大值大于或等于整定值時，則定時器啟動，若在整定時限內(nèi)，電流恢復(fù)正常值，則終止延時，若電流持續(xù)到整定時限，且當(dāng)保護出口處于投入狀態(tài)，則保護動作。（2）高壓側(cè)反時限過流保護。高壓側(cè)反時限過流保護是針對高壓側(cè)正序電流相對于額定電流的比值而設(shè)定的反時限曲線，當(dāng)正序電流大于額定電流時，根據(jù)所設(shè)計的時間常數(shù)計算出延時時間，當(dāng)時間達到反時限曲線的限時，保護動作。保護出口動作時間可用下使計算：T為出口動作時間；為正序電流；為額定電流；為時間常數(shù)（3）高壓側(cè)零序過流保護。高壓側(cè)零序過流保護的的設(shè)計原則是當(dāng)零序電流大于或等于整定值時，則定時器啟動。若在整定的時限內(nèi)電流恢復(fù)正常值，則終止延時；若零序電流在整定時限內(nèi)沒有恢復(fù)正常值，且保護出口處于投入狀態(tài)，則保護動作。（4）高壓側(cè)負(fù)序過流保護。高壓側(cè)負(fù)序過流保護的的設(shè)計原則是當(dāng)負(fù)序電流大于或等于整定值時，則定時器啟動。若在整定的時限內(nèi)電流恢復(fù)正常值，則終止延時；若負(fù)序電流在整定時限內(nèi)沒有恢復(fù)正常值，且保護出口處于投入狀態(tài)，則保護動作。（5）變壓器復(fù)合電壓閉鎖過流保護。復(fù)合電壓過電流保護適用于過電流保護不滿

足靈敏度要求的降壓變壓器。利用負(fù)序電壓和低電壓構(gòu)成的復(fù)合電壓能夠?qū)Ψ从潮Ｗo范圍內(nèi)變壓器的各種故障，降低了過電流保護的電流整定值，提高了過電流保護的靈敏度。復(fù)合電壓過流保護，由復(fù)合電壓元件、過電流元件及時間元件構(gòu)成，作為被保護設(shè)備及相鄰設(shè)備相間短路故障的后備保護。保護的接入電流為變壓器本側(cè)TA二次三相電流，接入電壓為變壓器本側(cè)或其他側(cè)TV二次三相電壓。對于微機型保護可以通過軟件方法將本側(cè)電壓提供給其他側(cè)使用。這樣就保證了變壓器任意某側(cè)TV檢修時，仍能使用復(fù)合電壓過流保護。復(fù)合電壓過流保護動作邏輯當(dāng)變壓器發(fā)生故障，故障側(cè)電壓低于整定值或負(fù)序電壓大于整定值且a、b、c相中任意一相的電流大于整定值時，保護動作，經(jīng)延時作用于切除變壓器。8.4微機型備用電源自動投入裝置（AAT）

8.4.1備用電源自動投入裝置的作用及基本要求在對供電可靠性要求較高的工廠變配電所中，通常采用兩路及兩路以上的電源進線，或互為備用，或一個為主電源，另一個為備用電源。當(dāng)工作電源線路中發(fā)生故障而斷電時，需要把備用電源自動投入運行以確保供電的可靠性。備用電源自動投入裝置是當(dāng)工作電源或工作設(shè)備因故障斷開后，能自動將備用電源或備用設(shè)備投入工作，使用戶不致停電的一種自動裝置，亦稱AAT。目前普遍采用的微機型備自投裝置不但體積小、質(zhì)量輕、接線簡單、可靠性高，而且使用智能化，即能夠根據(jù)設(shè)定的運行方式自動識別當(dāng)前的運行方式，選擇自投方式。對備用電源自動投入裝置的要求如下：（1）要求工作電源確實斷開后，備用電源才允許投入。工作電源失壓后，無論其進線斷路器是否跳開，即使測量其進線電流為零，還是要先跳開該斷路器，并確認(rèn)是跳開后，才能投入備用電源。這是為了防止備用電源投入到故障元件上，擴大事故，加重設(shè)備損壞程度。例如，當(dāng)工作電源故障保護拒動，被上一級后備保護切除，備自投裝置動作后合于故障的工作電源。（2）工作電源失壓時，還必須檢查工作電源無電流，才允許啟動備自投裝置，以防止TV二次回路斷線造成失壓，引起的備自投裝置誤動。（3）當(dāng)工作母線和備用母線同時失去電壓時，即備用電源不滿足有電壓條件時，備自投裝置不應(yīng)動作。（4）工作電源或工作設(shè)備，無論任何原因造成電壓消失，備自投裝置均應(yīng)動作。由于運行人員的誤操作而造成失壓時，備自投裝置應(yīng)動作，使備用電源投入工作，以保證不間斷的供電。（5）應(yīng)具有閉鎖備自投裝置的功能。每套備自投裝置，均應(yīng)設(shè)置有閉鎖備用電源自動投入的邏輯回路，以防止備用電源投到故障的元件上，造成事故擴大。（6）備自投裝置的動作時間，以使負(fù)荷的停電時間盡可能短為原則。從工作母線失去電壓到備用電源自動投入為止，中間有一段停電時間。無疑停電時間短對用戶電動機自啟動是有利的，但是停電時間過短，電動機殘壓可能較高，當(dāng)備自投裝置動作時，可能會產(chǎn)生過大的沖擊電流和沖擊力矩，導(dǎo)致對電動機的損傷。銅通常備自投裝置的動作時間以1~1.5s為宜。（7）備自投裝置只允許動作一次。當(dāng)工作電源失壓，備自投裝置動作后，若繼電保護裝置再次動作，又將備用電源斷開，說明可能存在永久性故障。因此，不允許再次投入備用電源，以免多次投入到故障元件上，對系統(tǒng)造成不必要的沖擊。微機型備自投裝置可以通過邏輯判斷來實現(xiàn)只動作一次的要求。8.4.2微機型備自投方式及原理1.備自投一次接線方案（1）變壓器低壓側(cè)的備自投。主變壓器低壓母線及分段斷路器的主接線1）暗備用自投方案。1號主變壓器和2號主變壓器互為暗備用，當(dāng)1號、2號主變壓器同時運行，兩臺主變壓器各帶一段母線，而3QF斷開作為自投斷路器。8.4.2微機型備自投方式及原理1）暗備用自投方案。主變壓器低壓母線及分段斷路器的主接線當(dāng)1號主變壓器故障保護跳開1QF時，或者1號主變壓器高壓側(cè)失壓時，均引起低壓母線Ⅰ段失壓，同時I1無電流，而低壓母線Ⅱ段有電壓。即跳開1QF合上3QF，保證了對Ⅰ段母線的連續(xù)供電。自投動作的條件是：Ⅰ段母線失壓，I1無電流，Ⅱ段母線有電壓，1QF確已斷開。檢查I1無電流是為了防止Ⅰ母TV二次斷線引起的誤動8.4.2微機型備自投方式及原理1）暗備用自投方案。主變壓器低壓母線及分段斷路器的主接線當(dāng)2號主變壓器故障保護跳開2QF時，或者2號主變壓器高壓側(cè)失壓時，引起II段母線失壓，I2無電流，而I段母線有電壓時，即跳開2QF合上3QF。自投動作的條件是：II段母線失壓，I2無電流，I段母線有電壓，2QF確已斷開。8.4.2微機型備自投方式及原理2）明備用自投方案。主變壓器低壓母線及分段斷路器的主接線一臺主變壓器運行，另一臺主變壓器為備用。母線分段斷路器3QF閉合，由運行的變壓器帶兩段母線運行，備用變壓器低壓側(cè)的斷路器斷開作為自投斷路器。此方案有兩種運行方式。8.4.2微機型備自投方式及原理2）明備用自投方案。主變壓器低壓母線及分段斷路器的主接線運行方式一：1號主變壓器運行，2號主變壓器備用。若1號主變壓器故障，保護跳開1QF，或者1號主變壓器高壓側(cè)失壓，均引起低壓母線失壓，同時I1無電流。即跳開1QF合上2QF，由2號主變壓器供電，保證了對低壓母線的連續(xù)供電。8.4.2微機型備自投方式及原理2）明備用自投方案。主變壓器低壓母線及分段斷路器的主接線運行方式二：2號主變壓器運行，1號主變壓器備用。當(dāng)2號主變壓器運行，1號主變壓器備用時，若2號主變壓器故障，保護跳開2QF，或者2號主變壓器高壓側(cè)失壓，均引起低壓母線失壓，同時I2無電流。即跳開2QF合上1QF，由1號主變壓器供電。（2）內(nèi)橋斷路器的備自投。1）明備用的自投方案。運行方式一：斷路器1QF、3QF在合位，2QF在分位，進線L1帶兩段母線運行，進線L2是備用電源，2QF是備用斷路器。自投條件是：I母線失壓，線路的I1、I2無電流，線路L2有電壓，斷路器1QF確已斷開，此時合上斷路器2QF。運行方式二：斷路器2QF、3QF在合位，1QF在分位時，進線L2帶兩段母線運行，進線L1是備用電源，1QF是備用斷路器。自投條件是：Ⅱ母線失壓，線路的I1、I2無電流，線路L1有電壓，斷路器2QF確已斷開，此時合上斷路器1QF。（2）內(nèi)橋斷路器的備自投。2）暗備用的自投方案。如果兩段母線分列運行，橋斷路器3QF在分位，而1QF、2QF在合位，兩條進線各帶一段母線運行。這時進線Ll和L2互為備用電源，這是暗備用的接線方案。這種暗備用方案與變壓器低壓母線分段斷路器自投方案相同。（3）線路的備自投。該接線是單母線方式，一般在城網(wǎng)的末端變電站和農(nóng)網(wǎng)變電站中普遍采用。有兩個電源向母線供電。正常運行中兩條線路L1、L2中僅一條線路供電，另一條線路作為備用。斷路器1QF和2QF只有一個在合位，另一個在分位。當(dāng)母線失壓，備用線路有電壓，且I1（I2）無電流時，即可跳開1QF（2QF），合上2QF（1QF）。該方案的自投條件是：母線失壓，線路L2（L1）有電壓，線路I1（I2）無電流，1QF（2QF）確實已斷開，此時合上2QF（1QF）。8.5輸電線路自動重合閘裝置（ARC）8.5.1輸電線路自動重合閘的作用和分類1.自動重合閘裝置（簡稱ARC）在電力系統(tǒng)中的作用ARC就是將被切除的線路斷路器重新自動投入的一種自動裝置。輸電線路上采用自動重合閘裝置的作用可歸納如下：（1）提高輸電線路供電可靠性，減少因瞬時性故障停電造成的損失。（2）對于雙端供電的高壓輸電線路，可提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，從而提高線路的輸送容量。（3）可以糾正由于斷路器本身機構(gòu)不良或繼電保護誤動作而引起的誤跳閘。規(guī)程規(guī)定：“1KV及以上的架空線路和電纜與架空混合線路，在具有斷路器的條件下，應(yīng)裝設(shè)ARC”。但是，采用ARC后，對系統(tǒng)也會帶來不利影響，當(dāng)重合于永久性故障時，系統(tǒng)再次受到短路電流的沖擊，可能引起系統(tǒng)振蕩。同時，斷路器在短時間內(nèi)連續(xù)兩次切斷短路電流，使斷路器的工作條件惡化。因此，自動重合閘的使用有時受系統(tǒng)和設(shè)備條件的制約。2.對ARC的基本要求

（1）ARC動作應(yīng)迅速。（2）手動跳閘時不應(yīng)重合。（3）手動合閘于故障線路時，繼電保護動作使斷路器跳閘后，不應(yīng)重合。（4）ARC宜采用控制