电力系统继电保护(非继电专业适用)微机型继电保护基础知识
继电保护基础知识
系统电压因短路故障而降低的时间，提高电力系统运行的稳定性。
3）灵敏性：是指继电保护对其保护范围内故障的反映能力。 4）可靠性：是指需动作时不拒动，不需要动作时不误动，这是继电保护装置 正确工作的基础。
三、10kV继电保护常用种类 1、电磁式继电器 GL系列反时限过流继电器、DL系列定时限过流继电器、DY系列电压继电器、 DS系列时间继电器。 2、微机式保护
(d)星形接线 (d)星形接线 A A B B C C (e)三角形接线 (e)三角形接线
NN LL
用于测量零序电压
B C (e)三角形接线 A B C a b c L N (f)中性点接有消谐电压互感器的星形接线 N
在星形接线的中性点接一只电压互感器也能起到消谐的作用。 该电压互感器也称为消谐电压互感器。
0.96
0.62
1.13
0.97
变压器的不正常工作状态：
1）由于外部短路引起的过电流；
（2）负荷长时间超过额定容量引起的过负荷； （3）油箱漏油造成的油面降低； （4）由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁； 对于不正常工作状态，变压器保护也必须能够反应。发告警信号，或延时跳 闸。
三、变压器的保护配置
继电保护基础知识
广西浩天实业有限公司
继电保护基础知识
教学目的： 1、了解继电保护任务及基本要求
2、掌握PT、CT原理及二次接线方式
3、熟悉变压器保护配置，掌握变压器保护定值计算方法 4、熟悉线路保护配置
5、熟悉电动机保护配置
概
1、一次系统
述
发电厂和变电所中直接与生产和输配电能有关的设备称 为一次设备，包括：发电机、变压器、断路器、隔离开关、母线、 互感器、电抗器、移相电容器、避雷器、输配电线路等。由一次设 备连接的系统称为一次系统。 2、二次系统： 对一次电气设备进行监视、测量、操纵、控制和起保护 作用的辅助设备，称为二次设备，如：各种继电器、信号装置、测 量仪表、控制开关、控制电缆、操作电源和小母线等。由二次设备 连接成的回路称为二次回路或二次系统。
电力系统微型计算机继电保护
2002年4月电力系统微型计算机继电保护1.以微型计算机为核心的继电保护装置称为微型机继电保护装置。
2.交流电流交换器输出量的幅值与输入模拟电流量的幅值成正比。
3.脉冲传递函数定义为：在零初始条件下，离散系统输出响应的Z变换与输入信号的Z变换之比值4.当离散系统特征方程的根，都位于Z平面的单位圆之外时，离散系统不稳定。
5.在一个控制系统中，只要有一处或几处的信号是离散信号时，这样的控制系统称为离散_控制系统。
6.反映电力系统输电设备运行状态的模拟电气量主要有两种：来自电压互感器和电流互感器二次侧的交流电压和交流电流信号。
7.在一个采样周期内，依次对每一个模拟输入信号进行采样的采样方式称为顺序采样。
8.脉冲传递函数分子多项式为零的根，称为脉冲传递函数的零点。
9.从某一信号中，提取出有用频率成份信号的过程，称为滤波。
10.合理配置数字滤波器脉冲传递函数的零点，能够滤除输入信号中不需要的频率成份。
11.合理配置数字滤波器脉冲传递函数的极点，能够提取输入信号中需要的频率成份信号。
12.数字滤波器脉冲传递函数的零点z i在脉冲传递函数表达式中以因子1-Z i Z-1的形式出现。
13.如果设计样本的频率特性频谱的最大截止频率为fmax，则要求对设计样本的单位冲激响应h(t)进行采样时，采样频率要求大于2fmax。
14.为了提高微型机继电保护装置的抗干扰能力，在开关量输入电路中采取的隔离技术是光电隔离。
15.利用正弦函数的三个_瞬时采样值的乘积来计算正弦函数的幅值和相位的算法称为三点采样值乘积算法。
16.在电力系统正常运行时，微型机距离保护的软件程序工作在自检循环并每隔一个采样周期中断一次，进行数据采集。
17.微型机距离保护的软件程序主要有三个模块—初始化及自检循环程序、采样中断子程序和故障处理程序。
18.在电力系统正常运行时，相电流瞬时采值差的突变量起动元件△I bc等于零。
19.电力系统在非全相运行时，一旦发生故障，则健全相电流差起动元件起动。
电力系统继电保护微机保护基础
装置外部引入的触点应经光电隔离
第二节 微机继电保护的基本算法 与数字滤波
一、 微机继电保护的基本算法 算法是微机继电保护的数学模型，
是微机继电保护工作原理的数学表达式，是 编制微机继电保护计算程序的依据。
1.采样及微分法 设电压和电流分别为 ：
u Umsint （1） i Imsin(t ) （2）
Um
u2
u2
2
（4）
式中 u —任一时刻电压的采样值； uˊ—采样值u的微分。
如图所示，uk为当前采样值。
图中：uk-1为tk-1时刻的采样值；uk+1为tk+1时刻的采样值，则
Um u2k(uk21 T uk1)2/2 （5）
2.半周积分算法
S 0 T /2U m sitn d U t m co t0 T /2 s 2 U m T U m
N/2
S uk
k1
12N()Um
式中 S——半周内N/2个采样值的总和； uk——第k个采样值； N——工频周采样次数； α——第一个采样值的初相角。
3.傅氏算法
u(t) U 0 (U nc R o n ts U nsj in nt) n 1
U nR
2 N
N
u(k) cosk
k 0
2
N
Unj
输入模拟信号的电平变换主要由各种电压、 电流变换器来实现。
二、采样、采样定理及采样保持器 采样 — 周期性的抽取或测量连续信号。 采样定理 —为了能根据采样信号完全重现 原来的信号。采样频率fs必须大于输入连续信 号最高频率的2倍。 即：
fs 2fmax
采样周期： T=1/ fs
采样频率fs在240Hz到2000Hz之间。
继电保护复习资料
一、继电保护的任务：（1）、当电力系统出现故障时，给控制主设备（如输电线路、发电机、变压器等）的断路器发出跳闸信号，将发生故障的主设备从系统中切除，保证无故障部分继续运行；（2）、当电力系统出现不正常工作状态时继电保护发出信号，运行人员根据继电保护发出的信号对不正常的工作状态进行处理，防止不正常工作状态发展成故障而造成事故。
二、继电保护的四项基本要求:选择性、迅速性、灵敏性、可靠性。
三、继电保护装置一般由三部分组成，即测量部分、逻辑部分和执行部分。
四、动合触点:也叫常开触点。
指线圈不带电或带电不足时触点处于断开状态的这一类触点。
反之带上足够大电时该触点就闭合。
动断触点:也叫常闭触点。
指线圈不带电或带电不足时触点处于闭合状态的这一类触点。
反之带上足够大电时该触点就断开。
五、后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。
定时限过电流保护（电流Ⅲ段保护）就是后备保护。
后备保护分为远后备、近后备两种方式。
近后备是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护实现的后备保护。
远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备。
六、电流互感器（TA ）减极性原则：一次侧电流从极性端流入，则二次侧电流从极性端流出。
七、电量变换。
将互感器二次侧电压(额定 100V)、电流(额定5A 或1A)，转换成弱电压，以适应弱电元件的要求。
电压变换器(UV)：将TV 二次值进一步变成小电压。
电流变换器(UA)：将TA 二次值进一步变成小电压。
电抗变换器(UX)：将TA 二次值进一步变成小电压。
八、电流继电器：①动作电流：使电流继电器刚好动作的最小电流值，称为继电器的动作电流，记作 ②返回电流：使电流继电器刚好返回的最大电流值，称为继电器的返回电流，记作③返回系数：返回系数越大，灵敏度越高，一般为0.85~0.9④动作电流的调整方法：a.改变继电器线圈的连接：同一刻度下，并联时的动作电流为串联时的2倍。
三、电力系统继电保护基础知识
电力系统继电保护基础知识一、电力系统继电保护的基本概念1. 继电保护的3个组成部分：•测量回路•逻辑回路•执行回路2. 继电保护的3个基本任务：•切除故障元件•反映不正常运行状态•与其他自动装置配合3. [判断题] 电力系统的继电保护是通过监视电力系统中的电气量的变化从而判断系统是否出现故障。
（×）4. 可靠性包括安全性（不误动）和可信赖性（不拒动），主要取决于保护装置本身的制造质量。
5. 选择性是通过合理地选择保护方案、正确地进行整定计算以及精确地调整试验而获得的。
6. 灵敏性并不是越大越好，有时与安全性相矛盾。
7. 保护的整定时间是通过时间继电器来整定的，所以整定的动作时间是指时间继电器的动作时间。
8. 电力系统安全自动装置包括：•低周、低压减负荷装置•自动重合闸•故障录波器•备自投装置•系统解列9. 逻辑回路包括：•“或”回路•“与”回路•“延时启动”回路•“记忆”回路10. 最早出现的是过电流保护类型的熔断器装置，以后经历了机电型、晶体管型、集成电路型、微机型四个阶段。
11. 微机保护软件是由初始化模块、故障检出模块、故障计算模块组成。
12. 不通电时闭合的触点叫常闭触点，不通电时断开的触点叫常开触电。
二、电网的电流保护No.1 单侧电源网络相间短路的电流保护1、（瞬时）电流速断保护校验时要求最小保护范围不小于本线路全长的15%~20%。
2、限时电流速断保护要求灵敏系数大于1.3~1.5。
3、定时限过电流保护要求近后备的灵敏系数大于1.3~1.5，远后备的灵敏系数大于1.23。
4、时间阶梯∆t为0.5s。
5、对于线路-变压器组接线，电流速断可以保护线路全长。
可以只装设电流速断和过流保护。
6、相间电流速断保护比零序电流速断保护范围小，因为零序阻抗较大，其电流曲线陡。
7、运行方式的变化对电流保护有影响，对低电压保护、距离保护等均无影响。
8、定时限过电流保护整定：其中，Krel=1.15~1.25，Kre=0.85~0.95。
继电保护基础知识
电力系统继电保护一词泛指继电保护技术和由各种继电 保护装置组成的继电保护系统，包括继电保护的原理设 计、配置、整定、调试等技术，也包括由获取电量信息 的电压、电流互感器二次回路，经过继电保护装置到断 路器跳闸线圈的一整套具体设备，如果利用通讯手段传 送信息，还包括通讯设备。
2).继电保护的基本作用
继电保护装置构成示意图
1.2.2 继电保护装置的构成
以过电流保护装置为例,来说明继电保护的组成和 基本工作原理.
动作过程：电流继电器动作时其触点闭合， 中间继电器得电，由中间继电器KM触点通 线路断路器跳闸回路，同时信号继电器KS 发出保护跳闸信号。
§1.3 对继电保护的基本要求
对于继电保护，在技术上一般应满足四个基本要 求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。即保护 的四性。 1.3.1 选择性 ( Selectivity ) 选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件或线 路从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以 保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。 选择性就是故障点在区内就动作，在区外不动作。 术语：主保护 远后备保护 近后备保护
4)继电保护的主要特点
微机保护充分利用了计算机技术上的两个显著优势：高速的运算能力和完 备的存贮记忆能力，以及采用大规模集成电路和成熟的数据采集，A/D模数 变换、数字滤波和抗干扰措施等技术，使其在速动性、可靠性方面均优于以 往传统的常规保护，而显示了强大生命力，与传统的继电保护相比，微机保 护有许多优点，其主要特点如下： 1）改善和提高继电保护的动作特征和性能，正确动作率高。主要表现在 能得到常规保护不易获得的特性；其很强的记忆力能更好地实现故障分量保 护；可引进自动控制、新的数学理论和技术，如自适应、状态预测、模糊控 制及人工神经网络等，其运行正确率很高，已在运行实践中得到证明。 2）可以方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等，可以方便 地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。 3）工艺结构条件优越。体现在硬件比较通用，制造容易统一标准；装置 体积小，减少了盘位数量；功耗低。 4）可靠性容易提高。体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波动、 使用年限的影响，不易受元件更换的影响；且自检和巡检能力强，可用软件 方法检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。 5）使用灵活方便，人机界面越来越友好。其维护调试也更方便，从而缩 短维修时间；同时依据运行经验，在现场可通过软件方法改变特性、结构。 6）可以进行远方监控。微机保护装置具有串行通信功能，与变电所微机 监控系统的通信联络使微机保护具有远方监控特性。
继电保护最全面的知识
继电保护最全面的知识一、基本原理继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。
保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。
电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：1）电流增大短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。
2）电压降低当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。
3）电流与电压之间的相位角改变正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20°,三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为60°~85°,而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°+（60°~85。
）。
4）测量阻抗发生变化测量阻抗即测量点（保护安装处）电压与电流之比值。
正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。
不对称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。
这些分量在正常运行时是不出现的。
利用短路故障时电气量的变化,便可构成各种原理的继电保护。
此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护，如瓦斯保护。
二、基本要求继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。
对于作用于继电器跳闸的继电保护,应同时满足四个基本要求，而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求可以降低。
1、选择性选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。
继电保护基础知识
继电保护（Relay Protection ）绪论本部分主要介绍电力系统故障类型，不正常运行状态及电力系统发生故障产生的危害后果。
重点介绍继电保护部分的任务，工作原理及对继电保护的要求。
一．电力系统的故障与不正常运行1．电力系统：电能的生产，输送，分配和应用组成的系统。
2．一次设备：电能通过的设备。
如发电机，变压器，断路器，隔离开关，PT,CT ，电力电容器，电抗器，母线及线路为一次设备。
3．二次设备：对一次设备运行状态进行监视，测量，保护及控制的设备为二次设备。
（弱电）电力系统在运行中可能会发生各种故障及不正常运行状态，会严重影响系统的正常运行，甚至会使系统瓦解。
4．电力系统中的故障和不正常运行状态及后果。
a ． 故障：最常见也是最危险的故障是发生各种形式的短路，其次是系统断路及复合故障。
危害：○1 通过故障点很大的短路电流（为负载电流的几倍或几十倍）备。
○2 短路电流通过电源到短路点的非故障元件。
由于发热和电动力的作用（如线路间力的作用）使它们损坏或缩短使用寿命，功能降低。
○3 使电压大大下降，供电质量下降，影响用户工作的稳定性（大面积停电）○4 破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡。
b. 不正常运行状态：电力系统中电气设备不能正常工作，但没发生故障。
○1 过负荷：负荷超过电气设备额定值，即负载上升，R 下降，负荷电流上升大于额定电流即fhI>N I （载流部分和绝缘材料温度上升，加速绝缘的老化损坏，可能会发展为故障）○2 过电压：发电机突然甩负荷或急剧下降。
R 上升。
I 下降 aaaU EI R=-↑○3 系统频率下降（低用状态） ○4 发生轻微振荡。
5．短路的类型： ○1 三相短路 (3)D 2% ○2 两相短路 (2)D1.6%○3单相接地短路 (1)D 87% ○4两相接地短路 (1.1D6.1%6．系统发生事故的原因：○1 自然条件因素 （如雷击等） ○2 设备设计不合理，使正常的电流偏离。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在微机自动装置中广泛应用低通滤波器， 其接线非常简单。如图所示。滤波的时间也 短，约为3ms。
加、减法数字滤波器 基波数字滤波器。只要完成下列算式，就 可将幅值不变的基波滤除掉。
u uk uk 6 U m sin U m sin( 180)
U m (sin sin ) 0
1.采样及微分法 设电压和电流分别为 ： （1） i I m sin(t ) （2） 以电压为例，在式（ 1 ）中， Um 是正弦电 压的幅值，在这里是待定的未知量，u是t时刻 的采样值，是已知量。因为采样不与正弦波同 步，所以ωt也是未知量。
u U m sin t
显然，一个方程式无法解出两个未知数。为此， 必须再找一个方程式与式（1）联立求解。 对式（1）微分可得 du）和式（3）可求出
n 1
2 U nR u (k ) cos k N k 0 N 2 2 U nj u (k ) sin k N k 0 N 2 N
N
4.均方根算法
U=
1 N
u
i 1
N
2 i
I=
1 N
2 i i i 1
N
式中 N——每个周期采样点数； ——第i点电压采样值； ui ——第i点电流采样值。
ii
二、 数字滤波 滤波的方式有两种，一种为模拟滤波，一 种为数字滤波。模拟滤波器要硬件构成，且 滤波用时比数字滤波长。所以在微机自动装 置中只有满足不了采样定理的高次谐波才采 用模拟滤波器滤波。如工频周采样 12 次，则 采样频率为，而采样定理要求，所以6次及以 上次数的谐波只能靠模拟滤波器来滤除。
第一节 微机继电保护装置输入信号的预处理
微机继电保护的输入量有两种类型，一 种是开关量（可视为数字量）输入，开关 量输入只需要进行电压匹配处理；第二种 是模拟量输入，模拟量一般从电压互感器 和电流互感器引入二次电压和电流，模拟 量输入信号必须进行预处理，将其变为数 字量。
预处理首先经变换器变为适合于装 置所要求的电压，再由输入滤波器滤 去直流分量、低次及高次谐波分量和 各种干扰信号，进入模/数（A/D）转 换器变换成数字量，微处理机即对输 入的数字量进行运算和判别，然后决 定装置是否动作。微机型继电保护装 置的硬件原理框图如图1-1所示.
Um u2 u2
2
（4）
式中 u —任一时刻电压的采样值； uˊ—采样值u的微分。
如图所示，uk为当前采样值。
图中：uk-1为tk-1时刻的采样值；uk+1为tk+1时刻的采样值，则
Um u
2
k
uk 1 uk 1 2 2 ( ) / 2T （5）
2.半周积分算法
S
A/D转换器是微机继电保护中的重要元件。 A/D转换器的具体电路很多，在实际装置中考 虑的因素也很复杂，作为基本原理，这里分别 介绍微机继电保护中用得较多的逐次逼近式 ADC、双斜坡ADC和压频变换VFC(逐次逼近式 ADC、双斜坡ADC为选学内容)。
3. 电压—频率模/数转换器（VFC） 基本原理：将被转换的电压变换为与之成 正比的脉冲频率，然后在固定的时间间隔内 对具有此频率的脉冲进行计数。频率的大小 代表输入电压的高低。
T /2 0
U m sin tdt
Um
cos t0
T /2
2
Um
T
Um
1 S uk N ( )U m 2 k 1
式中 S——半周内N/2个采样值的总和； uk——第k个采样值； N——工频周采样次数； α——第一个采样值的初相角
。
N /2
3.傅氏算法
u (t ) U 0 (U nR cos nt U nj sin nt )
电压—频率模/数转换器
四、量化与编码
模/数转换器输出的数字信号代码，在 转换过程中同时要完成量化和编码。量化 就是将离散的采样信号瞬时值与 A/D 转换 器中基准电压的分层进行比较，并按四舍 五入的原则用幅度不连续的电平表示输入 信号的相对幅值。
装置外部引入的触点应经光电隔离
第二节 微机继电保护的基本算法 与数字滤波 一、 微机继电保护的基本算法 算法是微机继电保护的数学模型， 是微机继电保护工作原理的数学表达式，是 编制微机继电保护计算程序的依据。
二、采样、采样定理及采样保持器 采样 — 周期性的抽取或测量连续信号。 采样定理 —为了能根据采样信号完全重现 原来的信号。采样频率fs必须大于输入连续信 号最高频率的2倍。 即：
f s 2 f max
采样周期： T =1/ fs 采样频率fs在240Hz到2000Hz之间。
采样波形图
三、模/数（A/D）转换器
（6）
不难分析式（6）同时可滤去3次和5次谐波。对3次谐波有
u3 uk .3 uk .36 U m.3 sin 3 U m sin 3( 180) Um.3(sin 3 sin 3 ) 0
谢谢 !
TA
LB
TV
模拟滤波
A D CPU
YB
A D
图1—1
微机继电保护工作流程图
一、输入模拟信号的电平变换 输入模拟信号电平变换环节，通常位于前 置模拟通道之前，它是数字保护装置信号输 入的第一环节。该环节的作用有两个：一是 使输入信号与微机模入通道电平相匹配；二 是实现装置内部的电隔离，即不使系统二次 侧设备与微机继电保护之间存在电的联系， 以提高抗干抗能力。 输入模拟信号的电平变换主要由各种电压、 电流变换器来实现。
微机型继电保护基础知识
微机型继电保护近年来在电力系统中已广 泛应用。微机型继电保护的主要优点： 使用方便； 检验和调试方便； 不同原理的装置可以采用通用的硬件，只 要改变软件（程序）就可以改变装置的特性 和功能；可实现特性完善的装置 ；
有附加功能：如装置动作后，打 印故障信息、记录各装置动作顺序 和动作时间、判别事故类别和记录 电流、电压波形等。