變壓器繼電保護課件

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

按被保護對象分類

輸電線保護電氣主設(shè)備保護輸電線路保護：

階段式保護（過電流保護、距離保護、零序保護）縱差原理保護電氣主設(shè)備保護（發(fā)電機、變壓器、母線、電抗器、電容器等）基本概念：1.最大（最小運行方式）2.電流互感器的極性3.中性點運行方式4.繼電特性5.接線方式6.靈敏系數(shù)（增加、減少）7.故障類型8.怎樣滿足選擇性9.主保護，后備保護、輔助保護10.CPU、EPROM、RAM、EEPROM、、FLASH、DSP微機保護基礎(chǔ)一、微機保護的特點1.可靠性高（運行穩(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、故障測距等）3.保護動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、變壓器勵磁涌流的鑒別、故障分量保護、自適應(yīng)保護、狀態(tài)預(yù)測、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（人機界面友好，維護調(diào)試方便，硬件趨于統(tǒng)一，易于通過整定和設(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，性價比高）6.具有通訊功能（可遠方監(jiān)控，易實現(xiàn)綜合自動化和網(wǎng)絡(luò)化）三、微機變壓器保護的歷史微機變壓器保護經(jīng)過二十多年的發(fā)展，歷經(jīng)四代：

第一代：

以保護的微機化為代表，CPU為8位；

第二代：以提高保護性能和保護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）的運用為代表，CPU為32位；

第四代：

以網(wǎng)絡(luò)化、實時嵌入式系統(tǒng)和新型互感器的應(yīng)用為標志。四、微機保護軟硬件基本知識

（一）微機保護軟硬件的基本構(gòu)成

四、微機保護軟硬件基本知識

（一）微機保護軟硬件的基本構(gòu)成微機保護軟件微機保護軟件1.數(shù)字濾波器2.保護算法3.保護邏輯微機保護------硬件加軟件構(gòu)成1.信號輸入開關(guān)量、模擬量信號(微機保護輸入范圍0-5V、4-20mA)為了提高抗干擾需經(jīng)光電隔離處理2.保護CPU（1）微處理芯片（MPU）（2）單片機（3）數(shù)字信號處理芯片DSP用于要求信號處理速度極高的場合，如傅氏變換、小葉變的換等復雜運算。（4）DSP+MCU（微控制器）由以上幾種芯片構(gòu)成的數(shù)字信號處理系統(tǒng)稱為CPU系統(tǒng)3.人機接口人工干預(yù)，人機對話4.輸出通道將小信號轉(zhuǎn)換為大功率輸出，對控制對象（DL）實現(xiàn)實現(xiàn)控制操作，在出口通道里還要防止控制對象對微機系統(tǒng)的干擾需加裝光隔離5.電源微機保護對電源的要求較高，因此采用逆變電源，將強電系統(tǒng)與微機的弱電系統(tǒng)完全隔離，使之具有極強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，可靠防止誤動為了驅(qū)動KCOU必須在PB6=0，PB7=1同時滿足，開出自檢經(jīng)IC23使PC0=0由于出口繼電器KCOU受啟動繼電器閉鎖，并且自檢時間不足（10us)不至使出口繼電器CKOU動作，所以決不會誤動出口閉鎖高頻KST2、距離KST3、零序KST4，防止CPU程序出格引起誤動微機保護裝置斷路器控制回路

SC切換開關(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裝置報警繼電器、KPR保護動作繼電器11ZK為就地和遙控操作的切換開關(guān)、11SC為就地操作的合閘分閘切換開關(guān)，遙合KYC遙分KYT繼電器的觸點由微機測控裝置輸入。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---保護跳閘：+--KRC---11XB2---KCFV---KCK----QF----LC----

3.采樣及采樣方式模擬信號f(t)通過采樣保持器S/H，每隔采樣周期Ts秒采樣一次輸入信號的即時幅度，并把它暫存在保持電路中供A/D轉(zhuǎn)換使用，經(jīng)采樣得到的信號為離散時間信號。1)單一通道采樣方式(1)異步采樣（定時采樣）——每工頻周期N點采樣采樣周期恒定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，用計數(shù)器在固定時間內(nèi)對脈沖個數(shù)進行計數(shù)，其計數(shù)值與輸入電壓成正比。

開出系統(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，由于芯片工作不穩(wěn)定使芯片出口狀態(tài)不定（但一個口的8位是一致的，或都為高，或都為低）導致保護誤發(fā)跳閘出口信號。

光電隔離：抗干擾。

開出反饋：用于開出回路的自檢。在裝置投入之初，在不發(fā)啟動信號的前提下（確保跳閘信號并不真正跳閘），從跳閘出口端一個跳閘信號，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）：防止小繼電器動作完畢后，由于小繼電器線圈中的剩磁導致其不能可靠返回。（四）通訊接口 CPU與外部的通信方式：

1、異步通信：以一個數(shù)據(jù)為一個整體傳送，每個數(shù)據(jù)以相同的幀格式傳送：2.同步通信：以數(shù)據(jù)塊為一個整體傳送，以同步字符使收發(fā)雙方同步：用戶可選擇1個或2個特殊的8位二進制碼作為同步字符，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、看門狗電路（Watchdog）：監(jiān)視程序運行情況，當程序正常時不斷發(fā)出CLR清除脈沖信號，使脈沖發(fā)生器無輸出。當程序受干擾失控后，無法按時發(fā)出CLR清除脈沖信號，于是脈沖發(fā)生器輸出，復位微機系統(tǒng)。2、逆變電源：直流→交流→直流請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行方式

1.繞組及其引出線的相間短路和在中性點直接接地或經(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電流； 4.中性點直接接地或經(jīng)小電阻接地電力網(wǎng)中，外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓；

5.過負荷； 6.過勵磁；

7.中性點非直接接地側(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、對變壓器保護的基本要求 對變壓器保護的基本要求有三方面： 1.在變壓器發(fā)生故障時應(yīng)將它與所有的電源斷開。 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(保護拒動或斷路器失靈等)其本身斷路器未能斷開情況下，應(yīng)使變壓器與故障部分分開。 3.當變壓器過負荷、油面降低、油溫過高時，應(yīng)發(fā)出報警信號。

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

對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)保護不能切除故障時，應(yīng)通過較短時限的過電流保護，將與故障有連系的變壓器的斷路器斷開，以停止故障電流流過變壓器。

過負荷引起的過電流，一般是短時的(如電動機自起動、電氣火車和起重機引起的過負荷沖擊等)，對于較長時間的過負荷(如斷開并聯(lián)運行的變壓器)，運行人員有充足的時間處理(可切除不重要的用戶或過負荷的變壓器)，因此不必裝設(shè)斷開變壓器的保護，而僅裝設(shè)過負荷信號，提請運行人員采取相應(yīng)措施即可。

對于變壓器內(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作觸點給出信號；而對于變壓器本體溫度過高，應(yīng)利用溫度繼電器觸點給出報警信號。

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

為反應(yīng)過負荷應(yīng)裝設(shè)過負荷保護

為反應(yīng)變壓器過勵磁應(yīng)裝設(shè)過勵磁保護主保護縱差差動速斷保護；縱差穩(wěn)態(tài)量比率差動保護；分側(cè)差動保護后備保護相間阻抗保護；復壓方向過流保護；零序方向過流保護（反時限零序過流保護)；過激磁保護；其他告警功能過負荷告警；TA、TV斷線告警；閉鎖調(diào)壓功能；啟動通風功能；差流越限告警差動保護原理

變壓器差動保護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.變壓器正常運行或外部故障時，若忽略勵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，保護不動作

當變壓器內(nèi)部故障時，如忽略負荷電流不計，則只有流進變壓器的電流而沒有流出變壓器的電流，其縱差保護動作，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