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1、XX大学电力学院毕业设计第 一 章 绪 论第1.1节继电保护的作用电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源。电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态。故障中最常见，危害最大的是各种型式的短路。为此，还应设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施的安全监控系统，它能对包括正常运行在内的各种运行状态实施控制。这样才能更进一步地确保电力系统的安全运行。第1.2节对电力系统继电保护的基本要求动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，
2、即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。1.2.1选择性：是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，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。1.2.2速动性：是指快速地切除故障，以提高电力系统并列运行稳定，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作，切除故障。1.2.3灵敏度：是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，他不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。1.2.4可靠性：是指在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反应的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒
3、动）。而在不属于该保护动作的其它任何情况下，则不应该动作（即不误动）。可靠性取决于保护装置本身的设计、制造、安装、运行维护等因素。一般来说，保护装置的组成元件质量越好、接线越简单、回路中继电器的触点和接插件数越少，保护装置就越可靠。同时，保护装置的恰当的配置与选用、正确地安装与调试、良好的运行维护。对于提高保护的可靠性也具有重要的作用。保护的误动和拒动都会给电力系统造成严重的危害，在保护方案的构成中，防止保护误动与防止其拒动的措施常常是互相矛盾的。由于电力系统的结构和负荷性质不同，误动和拒动的危害程度有所不同，因而提高保护装置的可靠性的着重点在很多情况下也应有所不同。例如，系统有充足的旋转备用
4、容量、各元件之间联系十分紧密的情况下，由于某一元件的保护装置误动而给系统造成的影响较小；但保护装置的拒动给系统在成的危害却可能很大。此时，应着重强调提高不误动的可靠性。又如对于大容量发电机保护，应考虑同时提高不拒动的可靠性和不误动的可靠性。在某些文献中称不误动的可靠性为“安全性”，称不拒动和不会非选择动作的可靠性为“可信赖性”。对继电保护装置的四项基本要求是分析研究继电保护的基础。与此同时，电子计算机特别是微型计算机技术的发展，各种微机型继电保护装置也应运而生，由于微机保护装置具有一系列独特的优点，这些产品问世后深受用户青睐电流。第1.3节 微机继电保护装置具有以下特点131 维护调试方便：目
5、前国内大量使用的整流型或晶体管型继电保护装置的调试工作量很大，尤其是一些复杂保护，例如距离保护，调试一套常常需要一周，甚至更长的时间。究其原因，这类保护装置是布线逻辑的，保护的每一种功能都有相应的硬件器件和连线来实现。为确认保护装置是否完好，就需要把所具备的各种功能通过模拟试验来校核一遍。微机保护则不同，它的硬件是一台计算机，各种复杂的功能是由相应的软件来实现的。换言之，它是一个只会做几种单调的、简单操作的硬件，配以软件，把许多简单操作组合完成各种复杂功能的。因而只要用几个简单的操作就可以 检验微机的硬件是否完好。或者说如果微机硬件有故障，将会立即表现出来，如果硬件完好，对于以成熟的软件，只要
6、程序和设计时一样（这很容易检查），就必然会达到设计的要求，用不着涿台作各种模拟试验来检验每一种功能是否正确。实际上如果经检查，程序和设计时的 完全一样，就相当于布线逻辑的保护装置的各种功能已被检查完毕。一般微机保护装置都具有自检功能，对硬件各部分和存放在EPROM中的程序不段进行自动检测，一旦发现异常会发出警报。通常只要接上电源后没有警报，就可确认装置完好。所以对微机保护装置可以说几乎不用调试，从而大大减轻了运行维护的工作量。1.3.2 可靠性高：计算机在程序指挥下，有极强的综合分析和判断能力，因而它可以实现常规保护很难办到的自动纠错，即自动地识别和排除干扰，防止由于干扰而造成的误动作。另外，
7、它有自诊断能力，能够自动检测出本身硬件的异常部分，配合多重化可以有效地防止拒动，因此可靠性很高。1.3.3 易于获得附加功能：应用微型计算机后，如果配置一个打印机，或者其它显示设备，可以在系统发生故障后提供多种信息。例如保护各部分的动作顺序和动作时间记录，故障类型和相别及故障前后电压和电流的波形记录等。还可以提供故障点的位置。这将有助于运行部门对事故的分析和处理。1.3.4 灵活性大：由于计算机保护的特性主要有软件决定，因此，只要改变软件就可以改变保护的特性和功能。从而可灵活地适应电力系统运行方式的变化。1.3.5 保护性能得到很好改善：由于计算机的应用，使很多原有型式的继电保护中存在的技术问
8、题，可找到新的解决办法。例如对接地距离的允许过度电阻的能力，距离保护如何区别振荡和短路等问题都以提出许多新的原理和解决办法。1.3.6 保护装置体积缩小：一套微机保护装置，可以实现多种保护功能，例如一套LFP-901A微机保护装置有3个独立的CPU可以实现距离保护、零序保护、自动重合闸等功能。因此在组屏时，体积要缩小，便于现场的按装维护。第1.4节 LFP-901A微机继电保护装置的介绍1.4.1 LFP901A 型超高压线路成套快速保护装置的应用本装置为由微机实现的数字式超高压线路成套快速保护装置。包括以工频变化量方向元件为主体的快速主保护，由工频变化量距离元件构成的快速I段保护，有三段式相
9、间和接地距离及二个延时段零序方向过流作为后备的全套后备保护。保护有分相出口，用作22KV 及以上的输电线路的主保护及后备保护。装置设有重合闸出口，根据需要，实现单相重合，三相重合和综合重合闸方式。1.4.2 装置的性能特征：(1) 本装置有三个独立的单片机：A）：CPU1为装置的主把喷壶，有工频变化量方向继电器和零序方向继电器经通道配合构成全线路快速跳闸保护，由I段工频变化量距离继电器构成快速独立跳闸段；由二个延时零序方向过流段构成接地后备保护。B）：CPU2为三阶段式相间和接地距离保护，以及重合闸逻辑。C）：CPU3为起动和管理机，内设整机总起动元件，该起动元件与方向和距离保护在电子电路上（
10、包括数据采集系统）完全独立，动作后开放保护出口电源，另外，CPU3还作为人机对话的通讯接口，保护跳闸，整组复归后，CPU3接收CPU2来的电压电流信号，进行测距计算。(2) 由工频变化量方向继电器和零序方向继电器构成的主保护全线路跳闸时间小于25ms。由工频变化量距离继电器实现了近处故障跳闸时间小于10ms，线路中间故障小于15ms，由三段式相间和接地距离保护和二延时段零序保护构成了完整的阶段式后备功能。(3) CPU1和CPU2分别作为主保护及后备保护，功能独立，有互相补充。A） CPU1强调快速性，采样率为每周波20点，主要继电器采用积分算法，速度快且安全性高。CPU2作为后备保护强调准确
11、性，采样率为每周12点，主要继电器采用付氏算法，计算精度得以提高。B） CPU1、CPU2功能上互相补充，CPU1先选择故障相然后对故障相进行测量；CPU2则先对各相进行测量，判为区内故障时再由选相程序选择跳闸相别，因此，在任何复杂的故障形式下，均不可能因选相的错误而导致测量错误。C） CPU1中工频变化量方向元件有非常高的灵敏度，可测量很大的故障过渡电阻；CPU2则强调后备功能的齐全，在各种复杂故障形式下不失去保护。D） CPU1内保护以反应故障分量的继电器为主体，而CPU2内的主要继电器则全部工作在全电流全电压方式。(4)装置除设置了独立的总起动元件外，方向保护和距离保护内均设有本保护的起
12、动元件，构成独立完整的保护功能。起动元件的主体以反应工频变化量的过流继电器实现，同时又配以反应全电流的零序过流继电器，互相补充。(5 )装置中反应工频变化量的起动元件CPU1中的选相元件及方向元件均采用浮动门坎，正常运行及系统振荡时变化量输出回路的不平衡输出均自动构成自适应式的门坎，浮动门坎电压始终略高于不平衡电压，在一般运行情况下由于不平衡分量很小而装置有很高的灵敏度，当系统振荡时，自动降低灵敏度，不需要设置专门的振荡闭锁回路，因此，装置有很高的安全性，起动元件有很高的灵敏度而又不会频繁起动，测量元件则不会误测量。(6)距离保护性能：A） 三阶段式相间和接地距离保护中的不对称短路动作特性和对
13、称短路暂态特性如图，图2为三相短路稳态特性，为了确保III段距离元件的后备作用，III段距离元件三相短路特性包含原点。B） 继电器有正序电压极化，因而有较大的测量故障过渡电阻的能力，当用于短线路时，为了进一步扩大测量过渡电阻的能力，还可将I、II段阻抗特性向第I象限偏移。C） 接地距离继电器设有零序电抗特性，可防止接地故障时继电器超越。D） 正序极化电压较高时，由正序电压极化的距离继电器有很好的方向性，当正序电压下降至15%以下时，进入三相低压程序，有正序电压记忆量极化，并且在继电器动作前设置门坎，母线三相故障时继电器不可能失去反向性，继电器动作后则改为反门坎，保证正方向三相故障继电器动作后一
14、直保持到故障切除。同时，进低压程序时，III段继电器采用反门坎，因而三相短路III段稳态特性包含原点，不存在电压死区。(7) 振荡闭锁分为第四部分：A） 在起动元件第一次动作初始开放160ms，以保证正常运行下突然发生故障时能快速开放。B） 不对称故障时由不对称开放元件L02Q开放，保证了在任何不对称故障是的快速开放。C） 测量V1cos的幅值，该电压在系统振荡时反应振荡中心电压，在三相短路时反应弧光压降，在三相短路第一部分振闭不能开放的前提下，由本元件经短延时开放。D） 非全相运行再故障时，可由反应零、负序电流相位的元件开放健全全相单相接地，由反应健全二相电流差的工频变化量的过流继电器开放健
15、全全相相间故障。以上四个部分结合，保证了距离保护在各种故障情况下的快速开放。(8)自动重合闸部分自动重合闸用于单或双母线方式，可选用单相重合，三相重合或综合重合的方式，可根据故障的严重程度引入闭锁重合闸的方式。重合闸的起动有保护起动和开关位置不对应起动二种，当与本公司其他产品一起使用，有二套重合闸时，二套装置的重合闸可以同时投入，不会出现二次重合，与其他装置的重合闸配合时，可考虑用压板仅投入一套重合闸装置。(9)键盘操作简单，采用菜单式工作方式，仅有+、-、上、下、左、右等共九个按键，非常易于掌握。(10)配有液晶信号显示，正常运行时，可显示所测量的电流，电压幅值和相位，线路故障时则显示跳闸相别，跳闸类型和测距结果。(11)装置背后端子有一个串行口，可与打印机相连，另有一个串行口作为对外通讯用。1.4.3 技术数据（1）额定数据直流电压：220V或110V（定货注明） 允许偏差 +15%，-20% 交流电压： 相电压： ， 交流电流：5A或1A 频率：50HZ(2) 功耗： 直流电源功耗： 正常： 35W 跳闸： 50 W 交流电压回路0.5VA/相 交流电流回路： 0.5VA/相0.5VA/相 （1A） 1VA/相 （5A）(3) 电源
