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1、继电保护基础知识和微机保护主要内容l继电保护基础l继电保护的基本原理、构成和分类l微机保护基础l微机保护装置的硬件原理l微机保护装置的软件结构l惠炼继电保护系统Powersystem继电保护基础发电变电输电用电一次设备：生产、输送、分配、消耗电能的设备。包括发电机、变压器、断路器、母线、输电线路、电动机等。二次设备：对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备。根据电力系统在不同运行条件下的系统与设备的工作状况，电力系统的运行状态分为正常工作状态、不正常工作状态和故障状态。1.正常工作状态l电力系统正常运行的约束条件l等式约束条件：发电机或其他电源设备发出的有功和无功功率发电机或其他电
2、源设备发出的有功和无功功率1.正常工作状态l电力系统正常运行的约束条件l等式约束条件：负荷使用的有功功率和无功功率负荷使用的有功功率和无功功率1.正常工作状态l电力系统正常运行的约束条件l等式约束条件：电力系统中各种有功功率和无功功率损耗电力系统中各种有功功率和无功功率损耗1.正常工作状态l电力系统正常运行的约束条件l不等式约束条件：用电设备的功率及其上限；用电设备的功率及其上限；母线电压及其上、下限；母线电压及其上、下限；线路电流及其上限；线路电流及其上限；系统频率及其上、下限；系统频率及其上、下限；2不正常工作状态及其危害常见的不正常状态及其危害：过负荷：因负荷超过电气设备的额定值造成的电
3、流增大；危害：造成载流导体的熔断或加速绝缘材料的老化和损坏从而导致故障；频率降低：系统中出现有功功率缺额而引起；危害：1）影响产品质量；2）降到4748HZ以下会引起频率崩溃；3）使电压下降可能引发电压崩溃。所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常运行状态。2不正常工作状态及其危害常见的不正常状态及其危害：过电压：发电机突然甩负荷而产生；危害：造成绝缘击穿导致短路。系统振荡：因系统受到扰动而失去功率平衡。危害：系统振荡时，电流和电压周期性摆动，严重影响系统的正常运行；所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常
4、运行状态。3.故障状态和故障类型常见的十种短路类型纵向不对称故障（断线）最常见且最危险的故障是各种类型的短路复杂故障：在电力系统的不同地点（两处或两处以上）同时发生不对称故障的情况短路的后果l数值很大的短路电流通过短路点将燃起电弧，使故障设备损坏；l短路电流通过故障设备和非故障设备时，产生热和电动力的作用，致使其绝缘遭到损坏或使设备缩短使用寿命；l电力系统中大部分地区的电压下降，使大量电能用户的正常工作遭到破坏或产生废品；l破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至造成整个电力系统瓦解。继电保护的概念及作用l继电保护技术包括电力系统故障分析、继电保护原理及设计、配置整定、运行维护及调试等
5、技术。l继电保护装置能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。一、继电保护的概念一、继电保护的概念是继电保护技术与继电保护装置的总称。是继电保护技术与继电保护装置的总称。继电保护的概念及作用二、继电保护的作用l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，保证无故障部分迅速恢复正常运行。l反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。继电保护的基本原理、继电保护的基本原理、构成和分类构成和分类基本原则：找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征1继电保护的基本原理电流增大电
6、流增大过电流保护过电流保护电压降低电压降低低电压保护低电压保护电流电压间的相位角会发生变化电流电压间的相位角会发生变化方向保护方向保护1继电保护的基本原理正常运行时：线路正方向三相短路：测量阻抗发生变化测量阻抗发生变化阻抗保护阻抗保护1继电保护的基本原理正常运行时：负荷阻抗短路时：短路阻抗测量阻抗变小电流差动保护电流差动保护正常：正常：I=0元件流入电流与流元件流入电流与流出的关系发生变化出的关系发生变化1继电保护的基本原理正常运行时：流入电流流出电流内部故障时：流入电流流出电流短路：短路：I=Id序分量保护序分量保护出现负序和零序分量出现负序和零序分量1继电保护的基本原理正常运行时：只有正序
7、分量发生不对称故障时：有负序、零序分量出现两相短路时有负序分量出现接地短路时有零序分量出现2继电保护的分类l按被保护的对象分类输电线路保护、发电机保护、变压器保护、母线保护、电动机保护等。l按保护原理分类：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等。2继电保护的分类l按保护所反应故障类型分类相间短路保护、接地短路保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等l继电保护测量值与整定值的关系分类：过量保护：（测量值整定值）欠量保护：（测量值整定值）主保护：反映被保护元件本身的故障，并以尽可能短的时限切除故障的保护；2继电保护的分类l按保护所起的作用分类：主保护、后
8、备保护、辅助保护等。后备保护：主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。又分为近后备保护和远后备保护。2继电保护的分类l按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等。近后备保护：在本元件处装设两套保护，当主保护拒动时，由本元件的另一套保护动作；2继电保护的分类l按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等。远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由上一级相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。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。2继电保护的分类l按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等。电力系统继电保护的工作配合低压母线保护区变
9、压器保护区高压母线I保护区线路保护区发电机保护区高压母线II保护区高压母线保护区对电力系统继电保护对电力系统继电保护的基本要求的基本要求选择性、速动性、灵敏性、可靠性选择性选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围。例：当k1点短路时，保护1、2动跳1QF、2QF有选择性选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围。例：当k2点短路时，保护5、6动跳5QF、6QF有选择性选择性选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围
10、。例：当k3点短路时，保护7、8动跳7QF、8QF有选择性选择性选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围。例：当k3点短路时，若保护7拒动或7QF拒动，保护5动（远后备）跳5QF有选择性选择性选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围。例：当k3点短路时，若保护7正确动作和7DL跳闸，保护5动跳5DL，则越级跳闸（非选择性）停电选择性小结：选择性就是故障点在区内就动作，区外就不动作。当主保护未动作时，由近后备或远后备切除故障，使停电面积最小。选择性速动性是指尽可能快地切除故
11、障。其主要原因如下：提高系统暂态稳定性；减少用户在低电压下运行的时间；降低设备的损坏程度；避免故障进一步扩大。速动性故障切除时间：一般为0.060.12s，最快0.010.04s。一般为0.060.15s，最快0.020.06s。保护动作时间；断路器动作时间；速动性灵敏性是指在规定的保护范围内，对故障情况的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地正确地反应出来。灵敏性灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为Ksen。对反应于数值上升而动作的过量保护（如过电流保护）灵敏性灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为Ksen。对反应于数值下降而动作的欠量保护（如低
12、电压保护）灵敏性可靠性是对继电保护性能的最根本要求。包括安全性和信赖性。安全性：在不该动作时，可靠不动作，即不发生误动作。信赖性：当发生了属于它该动作的故障时，可靠动作，即不发生拒动；可靠性上述四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础。在它们之间既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。例如强调快速性时，有时会影响可靠性、选择性和灵敏性，强调选择性时又会影响快速性和灵敏性。继电保护的科学研究、设计、制造和运行的绝大部分工作是围绕着如何处理好这四个基本要求之间的辨证统一关系而进行的。1901年1908年1910年1920年1927年过电流保护差动保护方向电流保护距离保护高频保护微波保护行波保护
13、继电保护的发展微机化网络化智能化保护、控制、测量、通信一体化微机型机电型(电磁型、感应型）整流型60年代晶体管型50年代70年代80年代集成电路型90年代装置发展50年代70年代微机保护基础我们熟悉的计算机系统世界公认的第一台通用电子数字计算机：1946年由美国宾夕法尼亚大学莫尔学院的莫奇利和埃克特领导的科研小组建造的。计算机的发展经历了四代。第一代电子计算机（19461958年）主要特征：采用电子管作为基本逻辑元件。存储器早期采用水银延迟线，后期采用磁鼓或磁芯。第二代电子计算机（19581964年）主要特征：是采用晶体管作为逻辑元件。内存主要采用磁芯存储器，外存开始使用磁盘。第三代电子计算机
14、（19641974年）主要特征：采用半导体中小规模集成电路作为逻辑元件，半导体存储器取代了沿用多年的磁芯存储器。第四代电子计算机（1974年以后）主要特征：采用大规模集成电路作为逻辑元件。计算机模型冯诺依曼型计算机用来存放计算程序及参与运算的各种数据。可以分为内存储器和外存储器。用来实现算术、逻辑等各种运算实现计算程序和原始数据的输入实现对整个运算过程的有规律的控制实现计算结果的输出计算机用于现场工业控制的例子举不胜举250Kbs16位16路高分辨率多功能数据采集卡能够提供隔离数字量输入通道和隔离数字量输出通道隔离保护电压可达到2500VDC.它们是要求采取高电压隔离工业应用的理想选择.此外所
15、有输出通道都提供高电压保护8通道隔离数字量输入和8通道继电器输出卡CAN总线接口卡微机保护的构成测量部分逻辑部分执行部分定值测量部分是将保护对象的有关电气量经互感器变换输送到继电保护装置，进行测量或计算，并与给定的定值进行比较，得到用于判断保护是否该动作的一个结果，作为逻辑部分的一个输入条件。逻辑部分是将若干个测量部分的结果、出现的时间顺序并考虑其它一些特定的状态按照一定的逻辑关系构成保护是否动作于跳闸或发信号。执行部分是保护动作跳闸或发信号的执行机构，一般是继电器的空接点输出，接于变电站的直流操作回路，实现对断路器的控制。定值是根据电力系统的结构、参数及运行条件、整定计算的原则计算或根据运行
16、经验给出。对于一个具体的微机保护装置，通常将硬件电路按功能分别布置在几个PCB板上称为保护的“插件”，各插件安装于一个机箱中，采用总线把各插件联系在一起，构成一套完整的保护装置。从结构上看，一个完整的微机保护包含以下几部分：机箱、插件、面板、总线；1.微机保护装置的结构微机保护装置构成及其特点l微机保护的构成框图DAS保护微机系统（1n个）开入电源继电器开出开入管理微机系统GPS按键LCD打印机逆变稳压电源至通信网数据采集系统完成把电压互感器和电流互感器二次的电压、电流信号变换为数字信号，供微机系统使用。保护微机系统实现具体的继电保护功能，由不同的软件实现不同的继电保护功能。管理微机系统主要作为人机对话的手段。通常为外部继电器的接点、保护屏上的投退压板、操作把手的接点等，一般是经光电隔离后输入微机系统。保护系统通过开关量输出驱动电路使继电器动作。这些继电器包括跳闸出口继电器、信号继电器、硬件故障的告警继电器。l微机保护装置具有一般计算机系统共同的特点1）计算速度足够快2）计算精度足够高3）存储
