微机保护装置的原理与应用-华自科技

3、保护范围能到下一条线路的80％全长； 4、作为电流速断保护的后备保护； 5、动作有一定的时限，通常为0.35～0.6秒，
多取0.5秒，以保证动作的“选择性”；
限时过流保护（过流 III 段）
1、是反应电流短路时，带延时保护下一条线路 全长的电流保护；
2、作为近后备，应在过流I段、过流II段拒动时， 能保护本线路全长；
标么值per-unit value
定义:
标么值
=
实际值 基准值
基准值的选取：以各自量的额定值为基准值
实际值 基准值
Z，r，x
ZN
P，Q，S
SN
相值 额定相值
线值 额定线值
实际值 基准值
单相值 单相额定值 三相值 三相额定值 一次侧量 一次侧量额定值 二次侧量 二次侧量额定值
19
三段式电流保护
第一段 ：电流速断保护（过流 I 段） 动作迅速，无延时快速切断故障线路，但
2、最小运行方式 ：
系统对应的阻抗 大，在保护范围内 相同地点短路时， 短路电流最小。
不同运行方式下的保护范围
相同地点短
路，最大运行方式 短路电流大。
相同动作电流整
定值，最大运行方 式保护范围大。
21
限时电流速断保护（过流II段）
1、是反应电流短路时，带延时保护线路全 长的电流保护；
2、要求以较小的时限快速切断全线范围内 的故障；
4 、破坏电力系统并列运行的稳定性，引 起系统震荡，甚至瓦解整个系统。
继电保护的作用－2
二、继电保护的概念： 当系统一旦发生故障时，保证系统
能有选择性的、快速的切除故障的装置， 称为继电保护装置；原来实现此功能的 装置是由继电器组合来实现的，故称为 继电保护装置，而目前继电器已被电子 元件及计算机替代，但仍沿用此名称。 在电力部门常用继电保护一词泛指机电 保护技术或由各种继电保护装置组成的 继电保护系统。
四、微机保护的 基本原理
11
微机保护的基本原理
• 一、利用计算机技术代替继电器技术 ：
利用集成电路芯片组成体积小小的保护单元箱，代 替原来庞大的继电保护柜；
• 二、利用计算机软件代替继电器硬件 ：
如果想增加保护功能，只要增加相关软件即可达 到。比如 ：一条线路保护，原来只有速断和过流保护， 想增加方向保护、复合电压闭锁的过流保护、负序电 流保护、低周低压减载、过负荷等等，我们只是增加 相关软件，不增加任何硬件。只有在需要一些特殊功 能时，才增加一些硬件。
3
继电保护的作用－3
三、继电保护的基本任务：
1 、自动、迅速、有选择性的将故障元件 从电力系统中切除，使故障元件免于继 续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速 恢复正常运行；
2 、反映电气元件的不正常运行状态，并 根据运行维护的条件，动作于发信号、 减负荷或跳闸。
二、继电保护的四性 及相互关系
4
1、继电保护的四个基本要求
3、作为远后备，应在下一条线路的过流I段、过 流II段拒动时，能保护下一条线路的全长；
4、动作有一定的时限，以保证动作的“选择 性”；
5、过流 III 段的启动值，应大于可能出现的最大 负荷；
22
过流 III 段动作时间整定示意图
1、各线路第 III 段动作时间整定应有如下关系 ： tA > tB > tC > tD
Klm =
保护装置的动作参数
★ 反应故障参量降低而动作的保护装置 ：
保护装置的动作参数 Klm =
保护区末端金属性短路时故障参数的最大计算值
4 、可靠性：该动作时，不拒动；不该动作时，不误动。
2、四性的相互关系
A、选择性与速动性存在矛盾: 解决矛盾的方法是：
1）切除故障允许有一定的延时； 2）对于维持系统稳定的、重要的、可能危
微机保护装置的 基本原理
培训内容：
1、继电保护的作用； 2、继电保护的四性及相互关系； 3、继电保护的发展历程； 4、微机保护基本原理； 5、交流采样工作原理； 6、35kV馈出线保护； 7、备用电源自动投切； 8、电容器保护；
1
培训内容：
9、变压器保护； 10、发电机保护； 11、电动机保护； 12、110kV线路保护； 13、母线差动保护； 14、断路器失灵保护； 15、输电线纵差保护；
2、线路越接近电源，其动作时间越长，故必须 依靠主保护迅速切断故障。
低电压启动的过流保护
1、在过流 III 段保护中同时采用低电压来 判断线路是否发生故障；
2、采用这种保护的目的是 ：线路上有电 动机启动时，由于启动电流很大，而且 启动时间较长，可能会引起过流 III 段误 动。但低电压测量元件因安装处母线电 压较高，不会动作，从而保证了保护的 “选择性”和“可靠性”。
23
三段式电流保护的延时特性
三段式电流保护其时间特性见上图， t1I t1II t1III 为保护装置1的动作时间。而 t2I t2II t2III 为保护装置2ຫໍສະໝຸດ 动作时间。带方向的电流保护
方向的规定 ：电流从母线流向线路为正； 电流从线路流向母线为负；
方向是由 ：电流×电压＝功率 来判断的。
24
的差动保护原理； 4 、1910年方向保护得到运用；
8
5 、1920年前后距离保护出现； 6 、1927年前后出现了利用高压输电线路
上高频载波电流传送和比较输电线路两 端功率方向或电流相位的高频保护装置； 7、1950年前后出现了利用微波传送电量的 微波保护； 8 、1970年前后诞生了行波保护装置。
3 、灵敏性：指对其保护范围内发生故障或不
正常运行状态的反映能力。在保护范围内，不 论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路 点是否有过渡电阻，都能敏锐的正确反映。 灵敏系数：检验保护装置所保护的范围发生故 障时，继电保护装置的反映能力。
5
灵敏系数的含义：
★ 反应故障参量增加而动作的保护装置 ：
保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值
其缺点是受电网的接线以及电力系统 运行方式变化的影响。
七、自动重合闸
27
七、自动重合闸
1、自动重合闸的意义：
电力系统运行经验表明，架空线路故障大都是“瞬时 性”的（如雷击线路、大风引起的碰线、通过鸟类或 树枝在导线上引起短路等），故利用重合闸可以保证 系统继续供电，大大提高了供电的可靠性，缩短了停 电的时间。其技术经济效果归纳如下： 1）提高供电的可靠性，减少停电次数； 2）提高并列系统的稳定性； 3）节约投资，可以暂缓架设双回线路； 4）对于断路器偷跳或继保误动起到纠正作用。
微机继电保护与测控原理图 ：
12
断路器出口控制逻辑图
DSP保护测控原理图
13
DSP的CPU板 出口继电器板
14
电流、电压采样板 大屏幕液晶显示器
15
五、交流采样工作 原理
微机如何测量正弦波交流量
1、微机是在直流低电压工作 的；
2、微机只能处理“数字量”， 不能直接处理“模拟量”；
3、电流、电压等都是模拟量， 是正弦波交流量；
存储记忆功能，因而可以实现任何性能完善且复杂的 保护原理；
2）微机保护可以自检，可靠性高； 3）可用同一的硬件实现不同的保护功能，制造 相对简化，易进行标准化； 4）功能强大：除有保护功能外，还可增加电量 测量、故障录波，谐波分析，故障测距，事件顺序记 录，调度通讯等功能。 微机保护的缺点： 容易受电磁干扰。
4、微机要如何测量交流量呢？
16
交流采样原理 ： 香农采样定律
17
傅立叶级数变换
六、35kV馈出线的保护
（66kV、10kV、6kV的线路保护相同）
18
预备知识 ：正序、负序、零序
• 正序 ：三相对称的电压、电流 等电量可以用对称的矢量图来 表示，这种矢量图为正序。
• 不对称的三相电压、电流等电 量，可以分解成对称的正序、 负序与零序的矢量图来表示。
1、三段式方向电流保护
1、在双电源系统中，为保护线路，必须在 线路两端装设断路器及保护装置；
2、短路时，M及N两个电源都向短路点流 入短路电流； 2、带方向电流三段式保护逻辑图
25
3、关于方向保护几个问题的说明
1）90度接线：主要防止在正方向出口附近发生三相短路、
相间接地短路以及单相接地短路时，由于单相电压数值很小， 甚至为0，使保护不能判别方向，通常指保护存在“电压死 区”，可能引起保护拒动，故为了减少或消除“死区”，采用 90度接线，即进行方向判断时，A相电流对BC相间电压进行判 断， B相电流对CA相间电压进行判断，C相电流对AB相间电压 进行判断。
第一代电子式静态保护装置：50年代 开始发展，70年代得到广泛应用。 优点：解决了机电式继电器存在的缺点； 缺点：线路板复杂，易受外界电磁干扰， 在初期经常出现“误动”的情况，可靠 性稍差。
3 、集成电路继电保护装置
第二代电子式静态保护装置：80年 代后期出现，将数十个甚至更多的晶体 管集中在一个半导体芯片上。
2、继电保护装置发展史
1 、机电式继电器： 上世纪50年代以前，以电磁型、感应型、
电动型继电器为主，都具有机械转动部分。 优点：运用广，积累了丰富的运行经验，技术 比较成熟。 缺点: 体积大，功耗大，动作速度慢，机械转 动部分和触点易磨损或粘连，调试维护复杂。
不能远距离通讯。
9
2 、晶体管式机电保护装
及人生安全的故障必须保证快速切除。
6
B 、灵敏性与可靠性存在矛盾
保护设置太灵敏，容易引起“误 动” ，不可靠；保护设置过分的考虑 “稳妥性”，增加了“拒动”的可能性。 为了解决这个矛盾，我们一般根据电力 系统的结构和负荷性质的不同，误动和 拒动的危害程度有所不同来进行考虑 ：
1）系统中有充足的备用容量、输电线路很 多、各系统之间和电源与负荷之间联系 很紧密时，提高继电保护“不拒动”的 可靠性比提高“不误动”的可靠性更为 重要；