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1、保护装置的信号分析与处理,什么是电力系统？,指由发电厂、变电站、输电线路直到电力用户在电气上互相连接的整体，它包括了从发电，输电，配电，用电各个环节。,一个简化的电力系统,发变组,用户,变压器,配电线路,开关,发变组,输电线路,用户,输电线路,母线,母线,母线,保护的主要类型,发电机保护 变压器保护 线路保护 母线保护 断路器保护,一、继电保护的作用,电力系统在运行中电能的传递是通过导体实现的，电能产生的高电位则通过绝缘体与大地隔开，电能的传递绝缘被破坏的时候，就发生了短路，通常我们指的故障就是短路故障。短路分为单相接地、相间故障、三相短路接地等故障类型。短路造成系统电压降低，电流增大，产生强
2、大的电动力，引起元件急剧发热，造成通讯干扰，对于电力系统危害很大，因此需要用一种自动装置快速切除故障，反映电气元件的故障和不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的装置就叫继电保护。,1.微机保护的构成,任何继电保护都由三个单元组成： 测量单元：测量被保护元件运行参数的变化，并与保护的整定值进行比较，微机保护就是交流插件；与测量单元相连的一次设备，CT、PT，或非电量传感器。 逻辑单元：对测量单元送来的信号进行综合判断，决定保护装置是否需要动作。例如微机保护的CPU插件。 执行单元：根据逻辑单元的决定，发出信号或跳闸命令，例如微机保护的出口插件；与之相连的是断路器。,微机保护结构上也由三个
3、单元构成，从插件上看一般具备七个部分 交流插件（AC） 1 号、2 号为交流插件：包括电压电流变换器两部分，不同型号装置电流变换器的配置不同。保护相电流变换器：额定输入电流 5A，线性范围 400mA100A；额定输入电流 1A，线性范围 80mA20A。 2号保护 CPU 插件（CPU） 对于差动保护，4 号、5 号为保护 CPU 插件；对于后备保护，4 号为保护CPU 插件。本插件是装置的核心插件，对于差动保护，两个 CPU 插件硬件相同，配合完成所有保护功能、A/D 变换、软硬件自检等。 开入开出插件（DIO） 3 号为可选配的开入开出插件，本插件主要接入针对测控功能的开入和开出。最多可
4、以接入 7 路外部强电（220V 或 110V）开入，输出 9 付空触点。在差动保护中，本插件用于分接头的档位采集及档位控制；在后备保护中，本插件用于扩展开入开出。 6号开出插件（DO） 在后备保护中 5 号、6 号为开出插件（差动保护中 6 号为开出插件）：本插件为保护跳闸输出插件，最多可以输出 17 付跳闸触点及装置告警、保护动作共3 付信号触点。 7号电源插件（POWER） 本插件输入直流 220V 或 110V，输出24V、12V、5V，并可接入 9 路外部强电（220V 或 110V）开入。,微机保护的工作原理,2.微机保护的几个概念,采样：正常时，微机保护周而复始的对电流电压进行采
5、样。 启动：电流突变时中断进入程序计算，达到定值时保护动作,自检和巡检,自检：微机保护中每一保护插件都设有自诊断程序，一般情况下如插件上有硬件损坏，可由各插件自诊断检出。一方面直接驱动相应插件告警继电器，另一方面通过串行口向接口插件报告，后者驱动总告警继电器并打印出故障插件报告的故障信息。但打印中有CPUERR，说明某个CPU有致命的故障，同时切断24V电源，退出运行。这便称为自检，整个自检系统=装置自身的自检+巡检。 巡检：用接口板检查。接口插件在运行状态时不断地通过串行口向各保护插件发出巡检令，其过程如下：接口板串行通信口发巡检命令得到回答（OK），再发下一个密码，若得不到回答连发四次密码
6、若还得不到回答硬件复位再发二次密码驱动总告警。,二、变压器保护,（1）防止变压器油箱内部各种短路故障或油面降低的气体保护。 （2）防止变压器绕组和引出线多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的（纵联）差动保护或电流速断保护。 （3）防止变压器外部相间短路并作为气体保护和差动保护（或电流速断保护）后背的过流保护（或复合电压启动的过流保护、或负序过流保护）。 （4）防止大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。 （5）防止变压器对称过负荷的过负荷保护。 （6）防止变压器过励磁的过励磁保护。,瓦斯继电器,瓦斯继电器继电器上部由开口杯6、重锤5、1磁铁2和干簧接点8
7、构成动作于信号，气体容积装置，下部由挡板13、调节杆11、磁铁2和干簧接点8构成动作于跳闸的流速装置。 变压器正常运行时，瓦斯继电器中完全充满变压器油，开口杯（或浮子）位于上倾位置，挡板处于垂直向上位置，挡住主油道。,轻瓦斯动作信号,当变压器内发生轻微故障时，产生的气体向上途经瓦斯继电器，会聚积在其壳内的上部空腔，迫使壳内油位下降，导致开口杯（或浮子）也下降，引起与之相连的永久磁铁接近干簧触点，当接近到一定限度时，便吸动干簧触点使其闭合，发出报警信号。此时，挡板并不改变位置，因为油位降到一定程度后，产生的气体能够沿着管壁的上部排到油枕。,轻瓦斯动作信号的处理,应立即对变压器进行检查，查明动作原
8、因，是否因积聚空气、油位降低、二次回路故障或是变压器内部故障造成的。如气体继电器内有气体，则应记录气体量，观察气体的颜色及试验是否可燃，并取气样及油样做色谱分析。,轻瓦斯动作信号的处理,轻瓦斯动作发信后，如一时不能对气体继电器内的气体进行色谱分析，则可按下面方法鉴别： （1）无色、不可燃的是空气。 （2）黄色、可燃的是木质故障产生的气体。 （3）淡灰色、可燃并有臭味的是纸质故障产生的气体。 （4）灰黑色、易燃的是铁质故障使绝缘油分解产生的气体。,轻瓦斯动作信号的处理,若气体继电器内的气体为无色、无臭且不可燃，色谱分析判断为空气，则变压器可继续运行，并及时消除进气缺陷。 值得注意的是变压器新投或
9、大修后，如果滤油温度较低，也会残留空气，带负荷后逐渐析出，引起轻瓦斯动作，这是正常现象，但应注意下次动作时间 若气体是可燃的或油中熔解气体分析结果异常，应综合判断确定变压器是否停运。,重瓦斯动作,当变压器内部发生严重故障时，产生大量气泡，急速的油流涌向瓦斯继电器，当流速超过一定值，便迫使挡板倒向油流动的方向，挡板旋转，其上的磁铁使得干簧接点吸合，发出跳闸命令，保护变压器。,重瓦斯动作反映的故障类型,（1）变压器内部多相短路（三相式的变压器）。 （2）变压器内部匝间短路，匝间与铁芯或外壳短路。 （3）铁芯故障（发热烧损）。 （4）有载调压开关接触不良（有载调压气体保护反应）。,重瓦斯动作的检查要
10、点,瓦斯有无气体（色谱、采气） 外壳是否变形 压力释放阀是否动作 变压器油位 是否有直流接地等信号，信号能否复归,差动保护,差动保护是变压器的主保护，其基本保护原理是基尔霍夫定律，当系统外部故障时 电流和等于零 ，当系统内部故障时电流和不等于零 。 纵联差动保护反映于主变相对地短路和主变系统外部的接地或相间故障，对于绕组匝间短路反映不灵敏。保护范围在三侧CT之间。,差动保护的要求,纵联差动保护应满足下列要求： a.应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流； b.在变压器过励磁时不应误动作； c.在电流回路断线时应发出断线信号。,差动保护的构成,差动速断保护：跳各侧断路器并发信号作为变压器差动
11、区内发生严重故障时快速切除故障 差动保护：（高、中压侧）跳各侧断路器并发信号作为主变压器高、中压侧故障的快速保护（该保护特性：比率差动+TA断线+二次谐波制动+五次谐波制动）。 谐波制动：当二次谐波电流达到基波电流的20%时将闭锁差动保护，这是为了防止当空投变压器时差动保护的误动。在过励磁的情况下，当五次谐波分量达到基波分量的35%时，将闭锁差动保护,差动保护动作后的检查处理,检查差动保护范围内设备有无闪络； 检查主变本体有无损坏 检查瓦斯保护有无动作信号 检查有无电流回路断线或直流接地信号 故障录波检查 色谱分析,分相差动保护,保护范围：高中压套管CT之间，保护范围和瓦斯重叠。,差动保护的电
12、流回路断线,TA断线：为了监视TA回路；故障与TA断线同时发生允许差动保护跳闸；先TA断线后发生故障闭锁差动保护；先发生故障后TA断线保护应出口跳闸。 差流越限：为了监视TA断线。不闭锁差动保护。,后备保护,变压器短路故障后备保护应主要作为相邻元件及变压器内部故障的后备保护。主电源侧的变压器相间短路后备保护主要作为变压器内部故障的后备保护，其它各侧的变压器后备保护主要作为本侧引线、本侧母线和相邻线路的后备保护，并尽可能当变压器内部故障时起后备作用；接地故障后备保护的第一段可与被保护母线配出线的零序保护第一段或第二段配合整定。,500kV某站后备保护实例,35kV后备保护 低压侧过流0.9秒跳低
13、压侧，1.5秒跳三侧，不经复合电压闭锁，保护范围在CT以下 220kV后备保护 中压侧阻抗：阻抗一段正方向指向220kV母线，反方向包含500kV母线，3秒掉母联，3.5秒掉500kV侧，4秒掉三侧。 中压侧零序：零序一段方向指向母线，3.5秒跳母联，4秒跳500kV侧；零序二段不带方向5秒跳三侧。 500kV后备保护 高压侧阻抗：阻抗一段正方向指向500kV母线，反方向包含220kV母线，2秒跳500kV侧；阻抗二段2.5秒跳三侧 高压侧零序：零序一段方向指向母线，2秒跳500kV侧；零序二段2.5秒跳三侧，零序过流4.5秒掉三侧,后备阻抗保护的电压回路断线,判据：(1)、正序电压小于 30
14、V，且任一相电流大于 0.04In 或开关在合位状态； (2)、负序电压大于 8V。 影响：将保护自动退出运行或取上级电压。 处理：投入电压压板。,过负荷,判据：电流的1.1倍，延时9秒 影响：6度法则，等值老化法则 处理：上报、测温、风冷,过励磁,发出过励磁信号时 由于500kV变压器容量大，铁芯磁通密度高，工作在工作点附近，容易饱和，安装了过励磁保护。反映于励磁电流:I=U/Z=U/2fL=KU/f所以通过测量电压和频率使其达到定值后动作就可以实现过励磁保护。 过励磁保护先发信号，按照反时限掉闸。,发出过励磁信号时的处理,开启全部风冷 进行红外测温 报告调度限制负荷 投入电抗器限制电压 做
15、好事故跳闸的准备,三、母线保护,母差保护遵循基尔霍夫原理，比率制动只是实现形式不同 220kV母差带有电压闭锁 保护范围在所有母线CT之间,母差保护动作后的检查,检查母线设备PT、避雷器、绝缘子等 检查间隔内刀闸、开关、CT、绝缘子等 故障点不查清不可试发,PMH-150母差的特点,差回路采用双位置继电器接入 差回路采用比率制动,PMH-150母差的异常信号处理,切换电源失压:双位置继电器的正电源失去，由于双位置继电器是磁保持继电器；该信号不会影响保护的正常运行，但倒母线时，影响双位置继电器的切换因此不必退出保护； 复合电压动作：复合电压闭锁继电器接点闭合，使母差失去电压闭锁，不必退出保护，需
16、及时处理。,PMH-150母差的异常信号处理,互联动作：该信号发出时，任意母线故障无选择掉闸。如果互联压板未投入，需保护班处理，可能是刀闸的辅助触点未切换好。 封母联CT：母联CT回路短接时，任意母线故障无选择掉闸。通常母联断开时发此信号，如果母联合位，那么母联的辅助触点可能发生问题。,RCS915母差的信号,装置面板上设有九键键盘和10 个信号灯。信号灯说明如下： “运行”灯为绿色，装置正常运行时点亮； “断线报警”灯为黄色，当发生交流回路异常时点亮； “位置报警”灯为黄色，当发生刀闸位置变位、双跨或自检异常时点亮； “报警”灯为黄色，当发生装置其它异常情况时点亮。 “跳I 母”、“跳II 母”灯为红色，母差保护动作跳母线时点亮； “母联保护”灯为红色，母差跳母联、母联充电、母联非全相、母联过流保护动作或失灵保护跳母联时点亮； “I 母失灵”、“II 母失灵” 灯为红色，断路器失灵保护动作时点亮； “线路跟跳”灯为红色，断路器失灵保护动作时点亮；,RCS915母差的异常信号及处理,RCS915为微机母差，具备自检功能，其自检信息如下：可分为两类
