继电保护与自动装置教案122083-4

2、微机保护系统有哪些硬件组成 ？
3、每部分硬件的功能是什么 4、与传统的继电保护比较在组成和 功能上有哪 些对应关系？
概述

传统的继电保护
◦ 是直接将模拟信号接入保护装置，有各种不同原理的继电 器实现幅值、相位、比率的判断从而实现保护功能。 ◦ 其保护功能是由硬件实现的。

微机保护
◦ 将输入的模拟信号转化为离散的数字信号，经过某种运算 求出电流、电压的幅值、相位、比值等，由软件来实现逻 辑判断，以决定保护是否出口。
二、微机继电保护装置特点

1.维护调试方便

2.可靠性高
◦ 因为保护功能由软件实现、硬软件生产的标准化、具有 自动测试和在线监视功能。 ◦ 因为具有自检功能，软、硬件生产标准化
3.易于获得附加功能，如故障录波功能 4.灵活性大 5.保护性能得到很好改善
◦ （1）逻辑判断清楚、正确，因为逻辑判断由软件实现。 ◦ （2）可以实现常规模拟式继电保护无法实现的优良性 能
1.继电保护与自动装置的主要任务是什
么？ 2.什么是继电特性？ 3.继电保护装置有哪几部分构成？ 4.对继电保护的四个基本要求是什么？
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§3 微机保护的基本知识
概述 微机保护的硬件构成及作用 微机继电保护及自动装置输入信
号的预处理量
本节课要解决的问题

1、什么是微机保护？到目前为止，我国的微机保 护经历了几代?
微机继电保护及自动装置输入信号 的预处理量
◦ ADC是利用逐次逼近的方法将模拟量转变为数字 量的变换方式；一般用于元件保护
◦ VFC是将模拟量电压先转换为频率脉冲量，然后 通过脉冲计数器变换为数字量的一种变换方式 ；一般用于线路保护。
U(t) i(t)
交流 变换 器
浪涌 吸收器
压频 变换器
光电 隔离
至 微 型 计数 机 器
ADC式数据采集系统
◦ 1．电压形成回路
（1）变换器原理
T A R 电流变换器
T V
T L
电压变换器
电抗变换器
（2）作用
①交流电压信号经电压变换器为±5V或±10V的电压信号。 ②交流电流信号经电流变换器或电抗变换器变换为±5V或±10V的 电压信号。 ③将微机电路在电气上与强电系统相隔离

变压器气体保护 变压器差动保护 变压器接地保护 变压器相间后备保护
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变压器故障状态
变压器的故障 ①油箱内的故障：绕组的相间短路、 ②油箱外的故障：主要是套管和引出 接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等。 线上发生相间短路和接地短路。
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变压器不正常运行状态
变压器的不正常运行状态 ③大容量变压器在过电压或低频率等异常 ②由于负荷超过额定容量引起的过负荷以 ①由于变压器外部相间短路引起的过电流和 外部接地短路引起的过电流和中性点过电压； 运行方式的过励磁故障 及由于漏油等原因而引起的油面降低。
整定值（边界）
◦ （2）继电特性：当控制量（输入量）变化到某一 定值（整定值或边界）时被控量（输出量）发生突 变。
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一般由测量部分、逻辑部分和执行
部分三个部分构成。
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对于反映电力系统故障而作用于
断路器跳闸的继电保护，电力系 统对其的基本要求为具有选择性 、速动性、灵敏性和可靠性。(四 性)
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2．继电保护及自动装置技术未来趋势是向计算机化，网 络化，一体化发展 3．GPS技术应用于继电保护及自动装置
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继电保护与自动装置的任务及作用， 对继电保护及自动装置的构成与基本
要求 继电保护与自动装置的现状及发展趋 势。
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2.瓦斯继电器

1、作用：反映于气体的继电器
安装：位于油箱与油枕之间连接管的中部连
接管坡度（2～4%）：油箱→油枕气流顺利通 过顶盖与水平面坡度（1～1.5%)：防止气泡 聚集在顶盖处 ◦ 结构：

后备保护(近后备、远后备）

主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。

辅助保护

为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护 退出运行而增设的简单保护。
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灵敏性： ◦ 指继电保护对设计规定的保护范围内发生故 障及异常运行状态的反应能力。 ◦ 继电保护的灵敏性，通常以通入继电保护装 臵的故障量和给定的继电保护装臵起动值进 行比较，其比值作为考核继电保护灵敏性的 指标。 可靠性： ◦ 对电力系统继电保护的最基本性能要求，它 包括两个方面的性能，即可信赖性与安全性 。即要求保护在应动作时，不拒动；保护在 不应动作时，不误动。
电力系统继电保护与 自动装置
西安电力高等专科学校
陈延枫
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绪论 微机保护
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Hale Waihona Puke 2 3 4 5电力系统主设备的继电保护 电力系统自动控制装置 电力系统无功功率自动调节系统
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一、继电保护与自动装置的含义 二、电力继电保护及自动装置的作用
与任务 三、对继电保护的基本要求 四、继电保护及自动装置的现状与发 展
微机保护的硬件原理
◦ 4.人机对话微型机系统
人机联系的主要手段。 作用：（1）实现对各执行保护功能程序的微型机系 统进行自检，有利于提高可 靠性。 （2）为电力系统自动化提供所需的继电保护 信息，实现在线网络化管理
◦ 5．电源
作用：提供保护装臵所需电能，一般包括+5V、 ±15V、24V的直流电源
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当电力系统中的电力元件（如发电机、线路等）或电力
系统本身发生了故障或发生了危及其安全稳定的事件时，
向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的 断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化 措施和设备。 实现这种自动化措施的成套硬件设备，用于保护电 力元件的，一般通称为继电保护装臵； 用于保护电力系统的则通称为电力系统安全自动装 臵。
总的来说，我国的微机保护的发展大
体可分为三代：
◦ 第一代微机保护装置的特点是采用单CPU结构及 多路转换的ADC模数变换模式。其型号即通常所 说的01型 ◦ 第二代采用多单片机并行工作，总线不引出插 件，模数变换采用VFC方式，使保护精度与速度 及可靠性有了大幅度提高。如WXH-11、WXB-11 及LFP-900系列 ◦ 第三代采用不扩展的单片机，总线不引出芯片 及较先进的网络通信结构技术，使保护装置的 硬件结构提高到国际先进水平。如四方的CS系 列
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（1）配合继电保护提高供电的可靠性
； （2）保证电能质量、提高系统经济运 行水平、减轻运行人员的劳动强度 （3）自动记录故障过程，有利于分析 处理事故
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1．继电保护装置的功能
◦ （1）继电保护的功能：将检测到的电气量与整定 值进行比较，在越过整定值或边界时就动作。
输入量 自动化开关 输出量
（1）作用：将多路通道的输入依次切换，轮流输 出给A/D转换器。
Analogue Digital
作用：将离散的模拟量转换为正比于输入量的数字 量输出。
第一节 第二节 第三节
变压器保护 同步发电机保护 电动机保护
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第三部分 变压器保护

变压器的故障、异常状态
以及保护配臵
直流信号通常采用霍尔元件实现变换与隔离。
ADC式数据采集系统
◦ 2．低通滤波器（LPF Low Pass Filter）
（1）采样定律：若被测信号频率为 ，若要信号不失 真则必须有 。否则会出现频率混叠现象。 （2）作用： fc
滤出输入模拟电压中频率为
◦ 3．采样保持器
1）作用：
◦
（1）有选择性地将故障元件从电力
系统中快速、自动地切除，使其损坏 程度减至最轻，并保证系统其他无故 障部分继续运行。 （2）反应系统的不正常工作状态； 一般通过发出警报信号，提醒值班人 员处理。在无人值班情况下，继电保 护装臵可视设备承受能力作用于减负 荷或延时跳闸。
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1.电力系统的运行状态
◦ ◦ 正常运行状态 不正常运行状态：系统的正常工作受到 干扰，使运行参数偏离正常值，如一些 设备过负荷，系统频率异常，电压异常 ，系统振荡等。 故障状态：常见的故障有断线故障，短 路故障。其中最常见，危害最大的是各 种类型的短路故障。
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变压器保护配臵

变压器主保护
差动保护：
反映变压器相间故障的主保护。 与线路纵差保护的原理相同，都是比较被 保护设备各侧电流的相位和数值的大小。
气体[重(轻)瓦斯]保护
反映变压器油箱内故障
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变压器保护配臵

3．后备保护配臵
◦ （1）相间后备保护：能反应变压器内部或外 部发生的相间短路故障。 ◦ （2）接地后备保护：能反应变压器内部或外 部发生的接地性短路故障。
◦ 2.数据处理单元
又称微型机主系统，是微型机继电保护的核心。 作用：（1）将数据采集单元输出的数据进行分析处理 （2）运行程序，完成各种继电保护判断。
◦ 3.开关量输入/输出接口
为微型机继电保护装臵与外部设备的联系部件。 作用：（1）接受外部设备或向外部设备发送开关量信号， （2）实现保护装臵与外部设备之间的控制逻辑。
f s 2 fc
以上的分量。
fs 2
①采样：在一个极短的时间内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值， ②保持：在A/D转换的过程中保持其输出不变。
ADC式数据采集系统
◦ 3．采样保持器（S/H
Sample/Hold） （2）工作原理