變壓器繼電保護(hù)課件

微機(jī)變壓器繼電保護(hù)講課教師：周洪電話：138691555012009.9.9主要內(nèi)容繼電保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)微機(jī)保護(hù)基基礎(chǔ)知識(shí)微機(jī)變壓器保護(hù)PST1200繼電保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)概述繼電保護(hù)是指研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運(yùn)行的異常工況以探討其對(duì)策的反事故自動(dòng)化措施。因在其發(fā)展過(guò)程中曾主要用有觸點(diǎn)的繼電器來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件（發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、母線等）使之免遭損害，所以沿稱(chēng)繼電保護(hù)。繼電保護(hù)的基本任務(wù)是當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或者給出信號(hào)由值班人員消除異常工況的根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對(duì)相鄰地區(qū)供電的影響。

按被保護(hù)對(duì)象分類(lèi)

輸電線保護(hù)電氣主設(shè)備保護(hù)輸電線路保護(hù)：

階段式保護(hù)（過(guò)電流保護(hù)、距離保護(hù)、零序保護(hù)）縱差原理保護(hù)電氣主設(shè)備保護(hù)（發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、電抗器、電容器等）基本概念：1.最大（最小運(yùn)行方式）2.電流互感器的極性3.中性點(diǎn)運(yùn)行方式4.繼電特性5.接線方式6.靈敏系數(shù)（增加、減少）7.故障類(lèi)型8.怎樣滿足選擇性9.主保護(hù)，后備保護(hù)、輔助保護(hù)10.CPU、EPROM、RAM、EEPROM、、FLASH、DSP微機(jī)保護(hù)基礎(chǔ)一、微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn)1.可靠性高（運(yùn)行穩(wěn)定，不易損壞；具有在線自檢、巡檢功能）2.易于獲得各種附加功能（如事故記錄、事故追憶、故障錄波、故障測(cè)距等）3.保護(hù)動(dòng)作特性和性能得到改善（引入新理論、新算法、新技術(shù)。如承受過(guò)渡電阻能力的改善、區(qū)分振蕩與故障能力的提高、降低衰減非周期分量

的影響、變壓器勵(lì)磁涌流的鑒別、故障分量保護(hù)、自適應(yīng)保護(hù)、狀態(tài)預(yù)測(cè)、小波變換應(yīng)用、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等）4.使用靈活、方便（人機(jī)界面友好，維護(hù)調(diào)試方便，硬件趨于統(tǒng)一，易于通過(guò)整定和設(shè)置軟件改變特性）5.硬件工藝結(jié)構(gòu)條件優(yōu)越（硬件通用性好，體積小，功耗低，性?xún)r(jià)比高）6.具有通訊功能（可遠(yuǎn)方監(jiān)控，易實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化）三、微機(jī)變壓器保護(hù)的歷史微機(jī)變壓器保護(hù)經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，歷經(jīng)四代：

第一代：

以保護(hù)的微機(jī)化為代表，CPU為8位；

第二代：以提高保護(hù)性能和保護(hù)操作液晶界面為代表，CPU為16位；

第三代：

以漢化界面和提高通信性能（與綜自系統(tǒng)等的聯(lián)系）的運(yùn)用為代表，CPU為32位；

第四代：

以網(wǎng)絡(luò)化、實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)和新型互感器的應(yīng)用為標(biāo)志。四、微機(jī)保護(hù)軟硬件基本知識(shí)

（一）微機(jī)保護(hù)軟硬件的基本構(gòu)成

四、微機(jī)保護(hù)軟硬件基本知識(shí)

（一）微機(jī)保護(hù)軟硬件的基本構(gòu)成微機(jī)保護(hù)軟件微機(jī)保護(hù)軟件1.數(shù)字濾波器2.保護(hù)算法3.保護(hù)邏輯微機(jī)保護(hù)------硬件加軟件構(gòu)成1.信號(hào)輸入開(kāi)關(guān)量、模擬量信號(hào)(微機(jī)保護(hù)輸入范圍0-5V、4-20mA)為了提高抗干擾需經(jīng)光電隔離處理2.保護(hù)CPU（1）微處理芯片（MPU）（2）單片機(jī)（3）數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP用于要求信號(hào)處理速度極高的場(chǎng)合，如傅氏變換、小葉變的換等復(fù)雜運(yùn)算。（4）DSP+MCU（微控制器）由以上幾種芯片構(gòu)成的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)稱(chēng)為CPU系統(tǒng)3.人機(jī)接口人工干預(yù)，人機(jī)對(duì)話4.輸出通道將小信號(hào)轉(zhuǎn)換為大功率輸出，對(duì)控制對(duì)象（DL）實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)控制操作，在出口通道里還要防止控制對(duì)象對(duì)微機(jī)系統(tǒng)的干擾需加裝光隔離5.電源微機(jī)保護(hù)對(duì)電源的要求較高，因此采用逆變電源，將強(qiáng)電系統(tǒng)與微機(jī)的弱電系統(tǒng)完全隔離，使之具有極強(qiáng)的抗干擾水平可以消除由變電所斷路器跳合閘等原因產(chǎn)生的強(qiáng)干擾。

PB0經(jīng)反向器，PB1不經(jīng)反向器，可防止拉合直流電源時(shí)，可靠防止誤動(dòng)為了驅(qū)動(dòng)KCOU必須在PB6=0，PB7=1同時(shí)滿足，開(kāi)出自檢經(jīng)IC23使PC0=0由于出口繼電器KCOU受啟動(dòng)繼電器閉鎖，并且自檢時(shí)間不足（10us)不至使出口繼電器CKOU動(dòng)作，所以決不會(huì)誤動(dòng)出口閉鎖高頻KST2、距離KST3、零序KST4，防止CPU程序出格引起誤動(dòng)微機(jī)保護(hù)裝置斷路器控制回路

SC切換開(kāi)關(guān)、LC合閘線圈、LT跳閘線圈、KYC遙合繼電器、KYT遙跳繼電器、KRC重合、閘繼電器、KCP合閘位置繼電器、KTP跳閘位置繼電器、KCK合閘保持繼電器、KKJ合后狀態(tài)繼電器、KCF防跳繼電器、KRC合閘繼電器、KAA裝置報(bào)警繼電器、KPR保護(hù)動(dòng)作繼電器11ZK為就地和遙控操作的切換開(kāi)關(guān)、11SC為就地操作的合閘分閘切換開(kāi)關(guān)，遙合KYC遙分KYT繼電器的觸點(diǎn)由微機(jī)測(cè)控裝置輸入。就地合閘：+--11ZK(1-2）---11SC（1-2）---KCFV---KCK----QF----LC----就地分閘：+--11ZK(1-2）---11SC（11-12）---KCFV---KCK----QF----LT----遙控合閘：+--11ZK(3-4）---KYC---KCFV---KCK----QF----LC----遙控分閘：+--11ZK(3-4）---KYT---KCFI----QF----LT---保護(hù)跳閘：+--KRC---11XB2---KCFV---KCK----QF----LC----

3.采樣及采樣方式模擬信號(hào)f(t)通過(guò)采樣保持器S/H，每隔采樣周期Ts秒采樣一次輸入信號(hào)的即時(shí)幅度，并把它暫存在保持電路中供A/D轉(zhuǎn)換使用，經(jīng)采樣得到的信號(hào)為離散時(shí)間信號(hào)。1)單一通道采樣方式(1)異步采樣（定時(shí)采樣）——每工頻周期N點(diǎn)采樣采樣周期恒定Ts=1/fs=常數(shù)，采樣頻率fs=N·fo

（fo：工頻；N：整數(shù)）

4.模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換ADC：比較式（直接式）逐次比較式VFC：計(jì)數(shù)式（間接式）電壓-頻率式1)逐次比較式A/D基本原理2)、VFC式A/D的基本原理基本原理：將輸入電壓變換成一系列頻率與輸入電壓大小成正比的脈沖，用計(jì)數(shù)器在固定時(shí)間內(nèi)對(duì)脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)值與輸入電壓成正比。

開(kāi)出系統(tǒng)（跳閘出口）提高可靠性的措施：

“相異”輸出閉鎖：防止裝置工作電源初投或掉電時(shí)，由于芯片工作不穩(wěn)定使芯片出口狀態(tài)不定（但一個(gè)口的8位是一致的，或都為高，或都為低）導(dǎo)致保護(hù)誤發(fā)跳閘出口信號(hào)。

光電隔離：抗干擾。

開(kāi)出反饋：用于開(kāi)出回路的自檢。在裝置投入之初，在不發(fā)啟動(dòng)信號(hào)的前提下（確保跳閘信號(hào)并不真正跳閘），從跳閘出口端一個(gè)跳閘信號(hào)，若跳閘回路完好，則反饋到PC0端為低電平。

出口小繼電器上并聯(lián)續(xù)流二極管（或續(xù)流電阻）：防止小繼電器動(dòng)作完畢后，由于小繼電器線圈中的剩磁導(dǎo)致其不能可靠返回。（四）通訊接口 CPU與外部的通信方式：

1、異步通信：以一個(gè)數(shù)據(jù)為一個(gè)整體傳送，每個(gè)數(shù)據(jù)以相同的幀格式傳送：2.同步通信：以數(shù)據(jù)塊為一個(gè)整體傳送，以同步字符使收發(fā)雙方同步：用戶可選擇1個(gè)或2個(gè)特殊的8位二進(jìn)制碼作為同步字符，控制字符中包含數(shù)據(jù)塊大小等的信息，接收端根據(jù)此信息接收數(shù)據(jù)塊。（五）其它1、看門(mén)狗電路（Watchdog）：監(jiān)視程序運(yùn)行情況，當(dāng)程序正常時(shí)不斷發(fā)出CLR清除脈沖信號(hào)，使脈沖發(fā)生器無(wú)輸出。當(dāng)程序受干擾失控后，無(wú)法按時(shí)發(fā)出CLR清除脈沖信號(hào)，于是脈沖發(fā)生器輸出，復(fù)位微機(jī)系統(tǒng)。2、逆變電源：直流→交流→直流請(qǐng)休息十分鐘變壓器的故障和不正常工作狀態(tài)

一、變壓器的主要故障及異常運(yùn)行方式

1.繞組及其引出線的相間短路和在中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)小電阻接地側(cè)的接地短路； 2.繞組的匝間短路；

3.外部相間短路引起的過(guò)電流； 4.中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)小電阻接地電力網(wǎng)中，外部接地短路引起的過(guò)電流及中性點(diǎn)過(guò)電壓；

5.過(guò)負(fù)荷； 6.過(guò)勵(lì)磁；

7.中性點(diǎn)非直接接地側(cè)的單相接地故障； 8.油面降低； 9.變壓器溫度及油箱壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障。二、對(duì)變壓器保護(hù)的基本要求 對(duì)變壓器保護(hù)的基本要求有三方面： 1.在變壓器發(fā)生故障時(shí)應(yīng)將它與所有的電源斷開(kāi)。 2.在母線或其它與變壓器相連的元件發(fā)生故障，而故障元件由于某種原因(保護(hù)拒動(dòng)或斷路器失靈等)其本身斷路器未能斷開(kāi)情況下，應(yīng)使變壓器與故障部分分開(kāi)。 3.當(dāng)變壓器過(guò)負(fù)荷、油面降低、油溫過(guò)高時(shí)，應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

對(duì)于變壓器本身和各側(cè)引線、套管的故障，為了限制故障擴(kuò)大，通常采用電流速斷、差動(dòng)及重瓦斯保護(hù)，快速將變壓器的電源切斷。

對(duì)于與變壓器連接的母線或接于此母線的引出線路故障，而其相應(yīng)保護(hù)不能切除故障時(shí)，應(yīng)通過(guò)較短時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)，將與故障有連系的變壓器的斷路器斷開(kāi)，以停止故障電流流過(guò)變壓器。

過(guò)負(fù)荷引起的過(guò)電流，一般是短時(shí)的(如電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)、電氣火車(chē)和起重機(jī)引起的過(guò)負(fù)荷沖擊等)，對(duì)于較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)負(fù)荷(如斷開(kāi)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器)，運(yùn)行人員有充足的時(shí)間處理(可切除不重要的用戶或過(guò)負(fù)荷的變壓器)，因此不必裝設(shè)斷開(kāi)變壓器的保護(hù)，而僅裝設(shè)過(guò)負(fù)荷信號(hào)，提請(qǐng)運(yùn)行人員采取相應(yīng)措施即可。

對(duì)于變壓器內(nèi)部產(chǎn)生的輕微瓦斯和油面降低，應(yīng)利用瓦斯繼電器輕瓦斯動(dòng)作觸點(diǎn)給出信號(hào)；而對(duì)于變壓器本體溫度過(guò)高，應(yīng)利用溫度繼電器觸點(diǎn)給出報(bào)警信號(hào)。

為反應(yīng)大接地電流系統(tǒng)外部接地短路，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)

為反應(yīng)過(guò)負(fù)荷應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)

為反應(yīng)變壓器過(guò)勵(lì)磁應(yīng)裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)主保護(hù)縱差差動(dòng)速斷保護(hù)；縱差穩(wěn)態(tài)量比率差動(dòng)保護(hù)；分側(cè)差動(dòng)保護(hù)后備保護(hù)相間阻抗保護(hù)；復(fù)壓方向過(guò)流保護(hù)；零序方向過(guò)流保護(hù)（反時(shí)限零序過(guò)流保護(hù))；過(guò)激磁保護(hù)；其他告警功能過(guò)負(fù)荷告警；TA、TV斷線告警；閉鎖調(diào)壓功能；啟動(dòng)通風(fēng)功能；差流越限告警差動(dòng)保護(hù)原理

變壓器差動(dòng)保護(hù)原理是基于基爾霍夫第一定律。變壓器各側(cè)電流向量和應(yīng)為零.變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，若忽略勵(lì)磁電流損耗及其它損耗，則流入變壓器的電流等于流出變壓器的電流，保護(hù)不動(dòng)作

當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，如忽略負(fù)荷電流不計(jì)，則只有流進(jìn)變壓器的電流而沒(méi)有流出變壓器的電流，其縱差保護(hù)動(dòng)作，切除變壓器.差流產(chǎn)生的原因

變壓器內(nèi)部故障

變壓器空