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1、电力系统继电保护电力系统继电保护与自动装置与自动装置 电厂及变电站电气运行专业电厂及变电站电气运行专业主编：李火元主编：李火元中国电力出版社中国电力出版社 目目 录录绪论绪论第一单元第一单元 电网的电流保护电网的电流保护第二单元第二单元 电网的距离保护电网的距离保护第三单元第三单元 输电线路的全线速动保护输电线路的全线速动保护第四单元第四单元 输电线路的自动重合闸输电线路的自动重合闸ARC 第五单元第五单元 电力变压器的继电保护电力变压器的继电保护第六单元第六单元 发电机的继电保护发电机的继电保护第七单元第七单元 母线保护母线保护第八单元第八单元 微机型继电保护微机型继电保护第九单元第九单元
2、备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置AAT 第十单元第十单元 按频率自动减负荷装置按频率自动减负荷装置AFL 第十一单元第十一单元 同步发电机自动并列装置同步发电机自动并列装置第十二单元第十二单元 同步发电机自动调节励磁装置同步发电机自动调节励磁装置第十二单元第十二单元 故障录波装置故障录波装置 绪绪 论论一：电力系统继电保护及自动装置的作用与任务 继电保护的任务：当电力系统出现故障时，给控制主设备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进行；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工作状态进行处理，防止不正常工
3、作状态发展成故障而造成事故。 自动装置的任务：配合继电保护提高装置的可靠性。保证电能的质量、提高系统经济运行水平、减轻运行人员的劳动强度。自动记录故障过程，以利于分析处理事故。 二：对继电保护的四项基本要求 1.可靠性：指电力系统正常运行时，继电保护装置应可靠的不动作；当被保护设备发生故障或不正常工作状态时，继电保护装置应该可靠的动作。 2.速动性：速动性又称快速行，是指继电保护装置的动作速度要快。 3.选择性：指电力系统出现故障时，继电保护装置发出跳闸命令仅将故障设备切除，使停电的范围尽可能减小，应保证无故障部分继续运行。 4.灵敏性：指继电保护装置反映故障的能力。 习题：1：对继电保护的基
4、本要求包括哪些内容。 第二单元第二单元 电网的电流保护电网的电流保护 1.1：线路相间故障的三段式电流保护 一、常用的继电器 1.电磁型电流继电器 电流继电器的作用是测量电流的大小。电磁型电流继电器由铁芯线圈、固定在转轴上的Z形舌片和螺旋弹簧及动、静触点等构成。其线圈导线较粗、匝数少，串接在电流互感器的二次侧，作为电流保护的起动元件。 继电器动作的条件：电磁力矩弹簧力矩,即:MeMs。动作电流：使继电器动作的最小电流，用Iact表示。 继电器返回的条件：电磁力矩弹簧力矩,即:MeId.d2.max=KkId.B.max Kk:可靠系数，取1.21.32）保护范围：通常在最大运行方式，保护线路的
5、50%。在最小运行方式下，发生两相短路时，保护线路全长的15%-20%。3）对瞬时电流速断保护的评价：不能保护线路全长。运行方式变化较大时，可能无保护范围。在线路较短时，可能无保护范围。 四：限时电流速断保护 因为电流速断保护不能保护线路全长，因此需要增加一套新的保护来切除本线路上电流速断保护范围以外的故障。作为瞬时电流速断保护的后备保护，这就是限时电流速断保护。整定计算:1)动作电流:动作电流Idz按躲开下一条线路无时限电流速断保护的动作电流进行整定. Idz=KKIdz下一线。Idz下一线:表示下一条相邻线路无时限电流速断保护的动作电流.KK:可靠系数,一般取1.1-1.2;Idz:本条线
6、路限时电流速断保护的动作电流。2)动作时限: t1=t2+tt1:线路L-1限时电流速断保护的动作时限。t2:线路L-2无时限电流速断保护的动作时限，一般认为延时为O。t：时限阶段。通常取值为0.5S。3）灵敏度校验：保护装置的灵敏度，是指在他的保护范围内发生故障和不正常运行状态时，保护装置的反映能力。灵敏度的高低，一般采用灵敏系数来衡量。灵敏系数定义为：Klm=保护范围末端金属性短路时故障时参数的最小值/保护装置动作的参数的整定值 五:定时限过电流保护 瞬时电流速断保护和限时电流速断保护能保护线路全长,可做为线路的主保护。为防止本线路的主保护动作及下一线路的保护和断路器拒动，必须给线路装设后
7、备保护，以作为本线路的近后备保护和下一线路的远后备，这种保护通常采用定时限过电流保护。其动作电流按躲过最大符合电流整定，动作时限按保证选择性的阶梯时限特性整定。 整定计算： 1）动作电流：按躲开被保护线路的最大符合电流Ifmax,且在自起动电流下继电器可靠返回进行整定。 Idz= (Kkkzq）/khIfmax式中： Kk：可靠系数，取1.15-1.25； kzq：自起动系数，取1-3；Kh：继电器的返回系数，对电磁型继电器，取0.85；Ifmax：被保护线路的最大负荷电流。 2）灵敏度校验a):本条线路后备保护（近保护）的灵敏系数有关规定中规定：Klm(近)=Idmin本末/Idz 满足：
8、Klm(近)=1.5b):作为下一条线路后备保护的灵敏系数（远后备），有关规程规定： Klm(远)= Idmin本一末/Idz 满足： Klm(远) 1.2 当灵敏度不满足要求时，可以采用低电压闭锁的过电流过程，这时过电流保护的自起动系数可以取1。 3）动作时限整定 由于定时限过电流保护的保护范围很大，为保证保护动作的选择性，其保护动作延时应比下一线路的定时限过电流保护的动作时间长一个时限阶段t。 t1QF= t2QF + t式中： t2QF表示下一线路定时限过电流保护的动作延时。 4)评价：保护结构简单，工作可靠，对单侧电源的放射型电网能保证有选择性的动作。不仅能作为本线路的近后备保护，而且
9、还做为下一线路的远后备，主要缺点就是越靠近电源端其动作时限越大，对靠近电源端的故障不能快速切除。 六：电流三段保护小结电流速断保护只能保护线路的一部分，限时电流速断保护能保护线路的全长，但却不能作为下一相邻线路的后备保护，因此必须采用定时限过电流保护作为本线路和下一段相邻线路的后备保护由电流速断保护，限时电流速断保护及定时限过电流保护相配合构成的一整套保护，叫做三段式电流保护。三段式电流保护的主要优点是简单、可靠，并且一般情况下都较快切除故障。一般用于及以下电压等级的单侧电源网中。缺点是它的灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路类型的影响，此外。它在单侧电源的网络中才能有选择性。电流保护的接
10、线方式主要就是指保护中电流继电器与电压互感器二次绕组之间的连接方式。主要包括三相星形、两相星形和两相电流差接线等。 1.电网相间短路的方向电流保护 随着电力系统的发展及用户对供电可靠性的提高，出现了两侧电源或单电源环网的输电线路。因此为了解决保护的选择问题，在原来电流保护的基础上装设功率方向继电器。功率方向继电器的作用就是判别功率的方向，正方向故障，功率从母线流向线路时就动作；反方向故障，功率从线路流向母线时不动作。 一.功率方向继电器的接线方式 所谓的功率方向继电器的接线方式，是指在三相系统中继电器电压及电流的接入方式。对接线的要求是：应能正确放映故障的方向。既正方向短路时，继电器应动作，反
11、方向时不动作。：正方向动作时应时继电器灵敏的动作。 为满足上述要求，在相间短路保护中，接线方式广泛采用90接线方式。所谓的90接线方式是指系统三相对称，COS=1时，加入继电器电流Im超前电压Um90。 二.阶段式方向电流保护 双电源（或单电源环网）线路上发生短路的故障，线路两侧都提供短路电流，所以线路两侧都应该装有断路器和保护装置。2.1：方向电流保护的整定计算当线路发生故障时，对任一断路器的保护装置，流过的短路电流都是单方向的。所以，双电源线路上电流保护的整定计算方法，与前面所讲的三段式电流保护的整定计算基本上是相同的。所不同的是方向电流保护要注意正向电流，既方向电流保护的动作电流要按正方
12、向计算。2.2：方向元件的加装原则 双电源线路上的电流保护，加装方向元件是为了保证动作的选择性。若不加方向元件，也不会造成无选择的误动，则不必装方向元件。对各段保护在什么情况下加装方向元件，应具体分析：瞬时电流速断：当保护安装处反方向故障，通过保护的电流大于瞬时电流速断保护的动作电流时，瞬时电流速断保护必须加装方向元件。带时限电流速断：反向电流速断保护区末端短路故障，流过本保护的电流小于带时限电流速断保护的动作电流时，可不加装方向元件。否则需加装方向元件。定时限过电流保护：在同一母线上的保护。动作时间最长的过电流保护可不装设方向元件。按相起动：按相起动是指接哪一相电流的方向元件的触点就与哪一相
13、电流元件的触点相串联。 1.3 电网的接地保护 一：中性点直接接地电网的接地故障的特点 中性点直接接地电网中，当发生接地故障时，将出现很大的短路电流，故又被称为大接地电流系统。统计表明，在大接地电流系统中发生的故障，绝大多数是接地短路故障。此种故障具有如下特点：故障点的零序电压最高，离故障点越远，零序电压越低。零序电流的分布，决定于线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗及变压器接地中性点的数目和位置，而与电源的数量和位置无关。故障线路零序功率的方向与正序功率的方向相反，是由线路流向母线的。某一保护安装地点出的零序电压与零序电流之间的相差取决于背后的元件的阻抗角，而与被保护线路的零序阻抗及故
14、障点的位置无关。在系统运行方式变化时，正、负序阻抗的变化，引起正序、负序和零序之间电压分配的改变，因此间接影响零序分量的大小。 二、中性点直接接地系统的接地保护 中性点直接接地系统发生接地故障时产生很大的零序电流，放应零序电流增大而构成的保护成为零序电流保护。零序电流保护也采用阶段式，通常为三段式或四段式。三段式零序电流保护由瞬时电流速断保护（零序段）、限时零序电流速断（零序段），零序过电流（零序段）组成。2.1瞬时零序电流速断保护（零序段） 为保证选择性，瞬时零序电流速断保护的整定相似于电流速断保护，其整定原则如下：1）零序段的动作电流应躲过被保护的整定线路末端发生单相或两相接地短路时可能出
15、现的最大零序电流3I0.max,即Iact=KrelI0.max式中：Krel可靠系数，取1.2-1.3。在计算最大零序电流时，要考虑零序电流为最大的运行方式和接地故障类型。）躲过由于断路器三相触头不同时合闸所出现的最大零序电流，既Iact=Krel I0.unb.max 。保护的整定值取1）和2）中较大者。3）在220KV及以上电压等级中，当采用单相或综合从合闸时，会出现非全相运行状态，若此时系统又发生震荡，将产生很大的零序电流。按1）和2）来整定的零序电流I段可能会误动作。如果使零序I段的动作电流按躲开非全相运行系统震荡的零序电流来整定，则整定值很高，正常情况下发生接地故障时保护范围缩小。
16、 为解决上述问题，通常设置2个零序I段保护。一个是按整定原则1）和2）来整定，由于其定植较小，保护范围较大，称为灵敏段，它用来保护在全相运行状态下出现的接地故障。在单相从重合时，将其自动闭锁，并自动投入第二种零序I段/第二种零序段，按躲开非全相震荡的零序电流整定，其定值较大。灵敏系数较低，称为不灵敏I段。用来保护在非全相运行状态的故障。2.2 限时零序电流速断保护（零序段） 零序段能瞬时动作，但不能保护线路全长，为了以较短时限切除全线的接地故障，还应装设限时零序电流速断保护（零序段）。它的工作原理与相间短路限时电流速断一样，其动作电流与下一线的零序段配合。既按躲过下一线路零序段保护区末端接地故
17、障时，通过本保护装置的最大零序电流来整定。Iact1=KrelIact2；式中Krel：可靠系数取.。 与相间短路限时电流速断相同，零序段的动作时限比下一线路零序段的动作时限大一个时限阶级差t,一般取.s. 零序段的灵敏系数，按本线路末端接地短路时流过本保护的最小零序电流来校验，要求Ksen.当灵敏度不满足要求时，可以按如下方法进行解决：使本线路的零序段与下一线路的零序段相配合，其动作电流、动作时限与下一线路的零序段配合:动作电流为Iact1=KrelIact2，动作时限为s。保留原来.S时限的零序段，增设一个与下一线路零序段配合的、动作时限为1s左右的零序段，他们与瞬时电流速断及零序过电流保
18、护一起，构成四段式零序电流保护。从电网的接线的全局考虑，改用接地距离保护。2.3 零序过电流保护（零序电流段） 零序过电流保护与相间短路过电流保护类似，用于本线路接地短路的近后备和下级线路接地短路的远后备。零序过电流保护在正常运行及下一线路相间短路时不应动作，而此时零序电流滤过器有不平衡电流输出并流过本保护，所以零序段的动作电流，应按躲过下级线路相间短路时流过本保护的最大不平衡电流来整定。即Iact=KrelIunb.max,式中：Krel可靠系数，取.，Iunb.max最大不平衡电流，即在下一线路始端发生三相短路流过本保护的最大不平衡电流。 零序电流保护段的灵敏系数，按保护范围末端接地短路时
19、流过本保护的最小零序电流来校验。作近后备时，校验点取本线路末端，要求Ksen1.5；作下一线路的远后备时，校验点取下一线路的末端，要求Ksen1.25。2.4零序方向电流保护 1）零序方向电流保护，与方向电流保护相同，必须在零序电流保护上增加零序功率方向元件，以判别零序电流的方向，构成零序电流方向保护，以保证在各种接地故障情况下保护动作的选择性。 2）整流型零序功率方向继电器。接地保护广泛采用LG-12型功率方向继电器。接入保护安装处的零序电压和零序电流。当线路发生零序故障，流过正方向的零序电流时，它应该动作并工作在灵敏的动作区域。 三：中性点非直接接地系统的接地保护1.中性点不接地系统单相接
20、地时的电流和电压接地相对地电压降为零，其他两相对地电压升高为线电压，中性点发生位移，中性点电压等于正常运行时的相电压。接地相电容电流为零，其他两相电容电流随该相对地电压升高而增大到正常值的 倍，因而线路上出现零序电流。非故障线路的零序电流为本线路两非故障相的电容电流相量和，其相位超前零序电压90，方向由母线流向线路；故障线路始端的零序电流等于系统全部非故障线路对地电容电流之和，其相位滞后零序电压90，其方向为由线路流向母线。2.中性点经消弧线圈接地电网中单相接地故障的特点 根据上述分析，中性点不接地系统中发生单相接地时，接地点的故障电流为整个系统电容电流之和。如果这个电流很大，就会在接地点产生
21、电弧，甚至造成非故障相的绝缘损坏，发展成相间短路或多点接地短路，使事故扩大。为了解决这个问题，在接地故障电流大于一定值的电网中，中性点均应采用经消弧线圈接地的方式。消弧线圈是一个具有铁芯的电感线圈。中性点经消弧线圈接地系统中发生单相接地时，在中性点对地电压的作用下，在消弧线圈中产生一个电感电流IL的相位与电容电流IC的相位相反，相互抵消，起到补偿的作用，结果使接地点故障电流减小，从而使接地点故障的电弧消除。 消弧线圈对接地电容电流的补偿方式有完全补偿、欠补偿和过补偿三种方式。完全补偿就是IL= IC，此时接地故障点的电流为零，但这种方式却在严重缺陷，在此种情况下的感抗等于电网的容抗，会发生串联
22、谐振，使系统产生过电压，实际中不产用这种方法。欠补偿就是IL IC，补偿后接地点电流是感性的。它不会发生串联谐振产生的过电压的问题，在实际中得到广泛应用。3.中性点不接地电网单相接地的保护 中性点不接地电网发生单相接地时，由于故障点电流很小，三相电压仍然对称，对符合供电影响很小，因此在一般情况下，要求保护装置只发出信号，而不必跳闸，在只对人身和设备的安全有危险时，才动作于跳闸。中性点不接地电网单相接地的保护方式有，无选择性的绝缘监视装置、零序电流保护、零序功率方向保护。复习思考题：1：在继电保护装置中，为什么要采用电流互感器？为什么电流互感器二次侧必须可靠接地？2：三段式保护是怎样构成的？画出
23、各段的保护范围和时限配合图。 第二单元第二单元 电网的距离保护电网的距离保护 2.1距离保护的基本原理 随着电力系统的不断扩大，电压等级的升高，系统运行方式的变化越来越大，电流保护无法满足灵敏度的要求。距离保护受系统运行方式的影响较小，因此，在高压、超高压电网中广泛的采用距离保护。 以下图为例，分析距离保护的基本原理。 设在图中1处的1号断路器上装有距离保护，正常运行时保护安装处的距离阻抗Zm为 :Zm= Um/Im =Z1L+Zld，（2-1）式中：Um测量电压；Im 测量阻抗；Z1-线路单位长度的阻抗值；L-线路长度；Zld负荷阻抗。 当被保护线路末端发生故障时， Zm= Um/Im =Z
24、1Lk；（22）Lk故障点到保护处安装处的距离。 比较式（2-1）和（22）可知，故障时的测量阻抗明显减小，且故障时的Zm大小与故障点到保护安装处的间的距离Lk成正比。只要测量出故障点到保护安装处的阻抗的大小，也就等于测出了故障点到保护安装处的距离。所以，距离保护的实质是用整定阻抗ZZd与被保护线路的测量阻抗Zcl比较当短路点在被保护范围以外时，既ZclZZd 时继电器不动。当短路点在保护范围内，即ZclIg时，就可以保证起动阻抗的误差在10%以内，而这个误差在选择可靠系数时，已被考虑进去了。三：影响阻抗继电器正确工作的因素很多，主要有：故障点的过渡电阻。：故障点与保护安装处之间的分支电流。：
25、电压互感器二次回路断线。：系统震荡等。2.5 阶段式距离保护阶段式距离保护的整定计算以下图为例，说明三段式距离保护的整定计算。 一：距离保护段1.动作阻抗 对输电线路来说，按躲过本线路末端短路来整定：既Zdz.1KKZAB式中：可靠系数，取0.8-0.85。2.动作时限 距离保护段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，既t=0S。 二：距离保护段1.动作阻抗：与下一线路段保护范围配合，并用分支系数考虑助增及外汲电流对测量阻抗的影响，既：Zdz.1=kk(ZAB+KfzkZBC)；式中：kk可靠系数，取0.8；Kfz分支系数，取相邻线路距离保护段保护范围末端短路时，流过相
26、邻线路的短路电流与流过被保护线路的短路电流实际可能的最小比值。即： Kfz=（IBC/IAB)min；：与相邻变压器的快速保护配合，既：Zdz.1=kk(ZAB+KfzZB）式中，ZB变压器的短路阻抗：考虑到ZB的数值由较大偏差，所以取kk0.7; Kfz也取实际可能的最小值。2.动作时限 保护第段的动作时限，应比下一线路保护段的动作时限大一个时限阶段。既：t1=t2+tt；3.灵敏度校验Klm=( Zdz/ZAB)1.5;如果灵敏度不能满足要求,可按照与下一线路保护第段相 配合的原则选择动作阻抗,既:Zdz=kk(ZAB+KfzZB)；这时，第段的动作时限应比下一线路第段的动作时限大一个时限
27、阶段，既： t1=t2 +t；三：距离保护的段1.动作阻抗 按躲开最小负荷阻抗来计算,若第段采用全阻抗继电器,其动作阻抗为： Zdz=Zfh.min/kKKhKzq；式中：kK可靠系数，取1.21.3；Kh继电器返回系数， Kh取1.1-1.5；Kzq考虑电动机自起动系数，其值大于1；Zfh.min最小负荷阻抗。2.动作时限保护第段的动作时限较相邻与之配合的元件保护的动作时限大一个时限阶段，既t1=t2 +t；3.灵敏度校验作近后备保护时 Klm.近=(Zdz.1/ZAB)1.5；作远后备保护时 Klm.远=Zdz/(ZAB+KfzZBC)1.2；式中Kfz分支系数，取最大可能值。四：对距离保
28、护的评价1.优点：能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求。阻抗继电器时同时反映电压的降低和电流的增大而动作的，因此距离保护较电流保护有有高的灵敏度。2.缺点：不能实现全线速动。阻抗继电器本身较复杂，还增设了震荡闭锁装置，电压断线闭锁装置，因此。距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对较低。复习思考题：1.简述距离保护的基本工作原理。2.为什么方向阻抗继电器有死区？采用什么方法克服方向继电器的死区？3.设网络图如下所示，计算QF1上三段距离保护的整定阻抗，并校验第、段的灵敏度。 第三单元第三单元 电网的距离保护电网的距离保护3.1线路的差动保护一：输电线路纵联差动保护1.工作原理 纵联差动保护
29、是用辅助导线将被保护线路两侧的电量连接起来，通过比较被保护线路始端和末端电流的大小及相位构成的保护。如右图所示，在线路两侧装设有性能和变比完全相同得电流互感器，两侧电流互感器一次回路得正极性均置于靠近母线一侧，二次回路用电缆将同极性连接，差动继电器则并联接在电流互感器二次侧得环路上。在正常情况下，导引线中形成环流，成为环流法纵连差动保护。2.纵联差动保护得不平衡电流 由于被保护线路两侧电流互感器二次负载阻抗及互感器本身励磁特性不一样，在正常运行及保护范围外部发生故障时，差回路中得电流不为零，这个电流叫差动保护不平衡电流。3.纵联差动保护得应用 纵联差动保护的优点是全线速动，不受过负荷和系统震荡
30、的影响，灵敏度较高，但用于保护线路还存在以下问题：需敷设与被保护线路等长的导线，且要求电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器10%的误差。需要敷设辅助导线断线与短路的监视装置，辅助导线断线应将纵联差动保护闭锁。 由于纵联差动保护存在问题，所在输电线路中，只用于保护不能满足要求的短线路二：平行线路横联差动保护1.工作原理 横联方向保护用于平行线路的保护装置，他装设于平行线路的两侧。其保护线路为双回线的全长。横联方向保护的动作原理是反映双回线路的电流及功率方向，有选择性的瞬时切除故障线路。2.横联差动方向保护的相继动作和死区 线路两侧保护装置先后动作切除故障的方式称为相继动作。产生相继动作的范围叫
31、相继动作区。 死区：功率方向继电器采用90接线但当出口发生三相短路时，母线残压为零，功率方向继电器不动作，这种不动作的范围称为死区。3.对横联保护的评价优点:能迅速而有选择性的切除平行线路的故障,实现起来简单、经济，不受系统震荡的影响。缺点：存在相继动作区，当故障发生在相继动作区时，切除故障的时间增加一倍。由于采用了功率方向继电器，保护装置还存在死区。在单回线路运行时，横差保护要退出工作，为此需要加装单回线运行时线路的主保护和后备保护。横联差动电流方向保护适用于66KV及以下的平行线路。3.2高频保护的基本原理1.高频保护的基本原理和接线 高频保护时用高频载波代替二次导线，传送线路两侧信号，所
32、以高频保护的原理是反映被保护线路首末两端电流的差或功率方向信号，用高频载波将信号传输到对侧加以比较而决定保护是否动作。高频保护与线路的纵联差动保护类似，正常运行及区外故障时，保护不动，区内故障全线速动。 目前广泛应用的高频保护有：高频闭锁方向保护、高频闭锁距离保护、高频闭锁零序电流保护及电流相位差动高频保护。2.高频通道的构成原理 继电器的高频通道有电力输电电路的载波通道、微波通道和光纤通道三种。目前广泛应用的是“导线大地”制，其主要由以下元件构成：高频阻波器结合电容器连接滤波器高频电缆保护间隙接地刀闸高频收、发信机。3.高频闭锁方向保护的基本原理 高频闭锁方向保护的基本原理是比较线路两端的短
33、路功率方向，保护采用故障时发信号方式。在继电保护中规定，从母线流向线路的短路功率为正，反之为负。在保护区外故障时，接受反向功率的那以侧发高频信号，收信机受到高频信号保护不动作，故称高频闭锁方向保护。4.相差高频保护的基本原理 利用高频信号将电流的相位传到对侧进行比较决定是否动作的保护称为相差高频保护。 相差高频保护的组成包括起动元件、操作元件、比相元件。复习思考题：1.说明纵差保护的工作原理及不平衡电流产生的因数。2.“相地”制高频通道有哪些元件组成？各元件作用如何？3。说明闭锁方向保护的基本工作原理。一：自动重合闸在电力系统中的作用大大提高供电的可靠性，减少线路停电的次数，特别是对单侧电源的
34、单回路尤为明显。在高压输电线路上采用重合闸，还可以提高电力系统并列运行的可靠性。在架空线路上采用重合闸，可以暂缓架设双回线路，以节约投资。对断路器本身由于机构不良或继电保护误动作而引起的跳闸，也能起纠正的作用。由于重合闸装置本身投资很低，工作可靠，因此在电力系统中得到广泛应用。第四单元第四单元 输电线路的自动重合闸输电线路的自动重合闸 ARC二：对自动重合闸装置得基本要求在正常运行时，当断路器由继电保护动作或其他原因而跳闸后，自动重合闸装置均应动作，使断路器重新合上。由运行人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时，自动重合闸不应起动，不能将断路器从新合上。继电保护动作切除故障后，在满足故障点绝
35、缘恢复及断路器消弧室合传动机构准备好再次动作所必需时间得条件下，自动重合闸装置应能尽快得发出重合闸脉冲，以缩短停电时间，减少因停电而造成得损失。自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定。自动重合闸装置有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电器的动作，以便更好的合继电保护配合，加速故障的切除。在双侧电源的线路上实现重合闸时，重合闸应满足同期合闸条件。当断路器处于不正常状态而不允许实现重合闸使时，应将自动重合闸闭锁。小结：输电线路的故障可以分为瞬时性故障合永久性故障，而绝大多数时瞬时性故障。对瞬时性故障，保护动作切除后如果重合闸装置动作成功，就能恢复线路供电，提高供电可靠性。复习思考题：.简述对自动
36、重合闸装置有哪些要求。一：变压器的故障、不正常工作状态及保护配置变压器的故障可以分为油箱内合油箱外两种。油箱内的故障主要有：绕组的相间短路，绕组的匝间短路和绕组的接地短路。变压器油箱外部的故障常见的有绝缘套管和引出线上发生的相间短路与接地短路。变压器不正常工作状态主要包括：由于外部短路引起的过电流；由于电动机自起动或并联工作的变压器被断开及尖峰负荷等原因引起的过负荷，油箱漏油造成的油面降低；变压器中性点电压升高；由于外加电压过高引起或频率降低引起的过励磁等。第五单元电力变压器的继电保护第五单元电力变压器的继电保护针对上述故障和不正常运行状态，变压器一般应配备如下继电保护装置：纵联差动保护或电流
37、速断保护对变压器绕组、引出线及套管的故障，可装设纵联差动保护或电流速断保护。瓦斯保护瓦斯保护是防御油箱内部故障的主保护，重瓦斯保护作用于跳闸，轻瓦斯保护作用于发信号。相间故障的后备保护防止外部相间短路引起的过电流及作为变压器内部故障的后备保护，应采用下列保护：）对于降压变压器，宜采用过电流保护。）对于升压变压器和系统联络变压器及过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器，可采用复合电压引起的过电流保护。）对于63000MV及以上的升压变压器可采用负序电流保护及单相式低电压起动的过电流保护。）对于升压变压器和系统联络变压器，当采用上述）和）保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。接地短路的
38、后备保护110KV及以上中性点直接接地电网中，应装设零序保护作为变压器主保护的后备保护及相邻元件接地保护的后备保护。过负荷保护 对于4000KVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。过励磁保护 大容量变压器，采用过励磁保护，动作于信号或断开变压器。二：变压器的瓦斯保护在油浸式变压器油箱内发生故障时，短路点电弧使变压器油及其他绝缘材料分解，产生气体，从邮箱向油枕流动，反映这种气流与油流而动作的保护成为瓦斯保护。瓦斯保护的测量继电器为气体继电器。评价：瓦斯保护的阻要优点使动作迅速，灵敏度高、安装接线简单，能反映油箱内部发生的各种故障。缺点就是反映油
39、箱以外套管及引出线等部位发生的故障。三：变压器的电流速断保护变压器的电流速断保护使反映电流增大而瞬时动作的保护。装与变压器的电源侧，对变压器极其引出线上各种形式的短路进行保护。为保证选择性，速断保护只能保护变压器的部分，一般能保护变压器的原绕组，它适用于容量10MVA在以下容量的变压器。当过电流保护时限大于0.5S时，可在电源侧装设电流速断保护四：变压器的纵联差动保护纵联差动保护使反映被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流。在正常运行及保护范围外部短路的情况下流入纵联差动保护差回路的电流叫稳态不平衡电流。差动保护的电流应大于最大不平衡电流，以保证保护
40、线路外部故障时差动保护不动作。不平衡电流增大，将使保护的灵敏度降低。产生不平衡电流的原因主要有如下几个方面：1)由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流。2)由两侧电流互感器的误差引起的不平衡电流。3)由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流。4)带负荷调变压器的分接头产生的不平衡电流。五：变压器的接地保护变压器中性点直接接地的零序电流保护在正常情况下，电流互感器中没有电流，当发生接地故障时。有3I0通过，零序保护动作。仅部分变压器中性点接地系统中的分级绝缘变压器的零序电流和零序电压保护。）中性点未装放电间隙发生接地故障后，中性点接地处出现零序电流，中性点接地运行变压器的零序电流继电器动作
41、，将操作电源送到中性点不接地运行变压器的零序电压保护。）中性点装设放电间隙中性点装设放电间隙的分级绝缘变压器的接地保护，除装设两段式零序电流保护外，还增设反映零序电压和间隙放电电流的零序电流保护。六：变压器的过电流保护为了反映外部短路引起的变压器过电流和作为变压器主保护的后备保护，变压器需装设过电流保护。根据变压器容量的不同和系统短路电流水平的不同，可采用的保护方式有：1)过电流保护2)低电压起动的过电流保护3)复合电压起动的过电流保护4)负序过电流保护。复习思考题：.变压器可能出现的故障和不正常运行状态有哪些？应分别装设什么保护？.瓦斯保护和差动保护都是变压器内部故障的主保护，二者为什么不能
42、相互替代？一：发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式.发电机的故障主要有：1)定子绕组的相间短路。2)定子绕组的匝间短路。3)定子绕组的单相接地短路。4)励磁回路的一点或两点接地。5)转子回路失去励磁。.发电机不正常的工作状态主要有：1)外部故障引起的定子绕组过电流和超过额定容量运行的定子过负荷。2)外部不对称短路和不对称负荷引起的发电机负序过电流和负序过负荷3)调速系统惯性较大的发电机突然甩负荷引起的过电压4)由于主气门突然关闭引起的发电机逆功率。5)由于励磁贿赂故障或强行励磁时间过长引起的转子过负荷。6)发电机频率上升或下降。第六单元发电机的继电保护第六单元发电机的继电保护.针对发电机可
43、能发生的故障和不正常运行状态，必须装设专门的、设备完善的保护。发电机的主要保如下：1)纵联差动保护。2)定子绕组匝间短路保护。3)定子接地保护。4)过电流保护。5)对称过负荷保护。6)励磁回路接地保护。7)反映发电机励磁消失的失磁保护。8)转子回路过负荷保护。9)大容量机组的逆功率保护。10)反映水轮发电机和大型气轮发电机定子绕组过电压的过的电压保护。二：发电机的差动保护发电机的差动保护能快速而灵敏的切除发电机定子绕组及引出线之间发生的故障，是发电机的内部相间短路的主保护。其原理和前面讲的纵联差动保护相同。三：发电机定子绕组接地保护1)反映基波零序电压的定子绕组接地保护。2)100%保护区的定
44、子接地保护。四：发电机的电流、电压保护与变压器的后备保护相似，发电机后备保护也可采用低电压起动的过电流保护，复合电压起动的过电流保护或负序电流加单相式电压起动的过电流保护。当对灵敏度和时限配合的要求较高时，还可以采用阻抗保护作为后备保护。五：发电机励磁回路接地保护发电机励磁绕组由于绝缘损坏较易发生一点接地故障，在发生一点接地后，若发电机仍继续运行，而其他点绝缘水平降低时，则可能发生转子回路的第二点接地。其后果严重。针对上述情况，当现在广泛采用转子一点接地保护。当发生一点接地后，发出信号，以便尽快停机。一点接地保护动作后，投入两点接地保护，动作于停机。六：发电机的失磁保护.发电机的失磁失指发电机
45、的励磁电流突然全部消失或部分消失。会造成如下影响：由于发电机转速出现偏差，转子表面产生差频电流。该电流产生附加损耗，使转子过热。转差越大，发热现象越严重。发电机进入异步运行后，发电机转差越大，其等效阻抗就越小，从系统吸取的无功功率就越大，从而使发电机定子过电流，定子温度升高。发电机失磁进入异步运行后，发电机的转距，有功功率剧烈的周期性摆动，使定子、转子和整个机组受到很大冲击。发电机失磁后，从系统吸取接近额定容量的无功功率，使系统电压降低，影响系统的稳定运行，甚至导致系统因电压崩溃而瓦解。.发电机的失磁保护应满足系统和发电机两方面的要求。七：发电机的逆功率保护由于机炉保护动作或其他原因使气轮机主
46、汽门误关闭而断路器未跳闸时，发电机将变成电动机运行，从系统吸收的有功功率稳态值为发电机额定功率的4%-5.5%。实现逆功率保护，要求有高灵敏度的逆功率继电器。复习思考题：.发电机可能发现哪些故障和不正常运行状态？应配置的相应保护有哪些？一：母线保护母线是电能集中和分配的重要设备，是电力系统的重要元件之一。母线的保护方式通常分为两种：利用供电元件的保护兼作母线故障的保护。采用专门的保护。二：母线保护方式利用供电元件的保护兼作母线故障的保护，不需要另装设保护、简单、经济，但切除故障的时间长，切对于双母线不能选择故障母线，使事故扩大。在以下情况应采用专门的保护1)对220-500KV母线，应装设能快
47、速有选择地切除故障的母线保护。第七单元母线的继电保护第七单元母线的继电保护2)110KV双母线，110KV单母线、重要发电厂或110KV以上重要变电所地35-66KV母线，需要尽快切除母线上的故障。3) 35-66KV 电网中，主要变电所的35-66KV 双母线或分段单母线需快速而有选择的切除一段或一组母线上的故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电4)对于发电厂和变电所的3-10KV分段母线并列运行的双母线，需要快速而有选择性的切除一段或一组母线上的故障，以保证可靠供电。5)线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时，需装设专用的母线保护切除线路电抗器前的短路故障。专用的母线保护多采用差动保护，
48、以实现保护的快速性和选择性。三：母线的差动保护单母线完全电流差动母线上通常连接多个供电和受电元件。在正常运行和外部故障时，流入母线的电流和流出母线的电流相等。而母线故障时，所有与电源相连的元件均向故障点供短路电流。根据这个特点，可构成母线的完全电流差动保护。元件固定连接的母线完全电流差动保护保护由起动元件和选择元件组成。起动元件是双母线的完全电流差动，用来判别在母线上是否出现故障，且改变固定连接方式不会改变其完全电流差动的性质。选择元件分别是个母线的完全电流差动，用来选择故障母线。相位比较式母线差动保护电流相位比较式母线差动保护，采用双母线完全差动保护判别母线是否故障，采用方向元件判别式哪一组
49、母线故障。无论母线运行方式如何改变，只要保证每组母线上由一个电源支路母线短路时由短路电流流过母线回路，保护就不会失去选择性。比率制动式母线差动保护当发生区域外故障时，故障支路的短路电流相当大，其电流互感器往往饱和严重，造成差回路瞬时不平衡电流很大，导致误动作。比率制动式的母线差动保护针对这一情况，利用强制制动解决电流互感器饱和对母线保护带来的问题。复习思考题：引起母线故障的原因是什么？：母线保护的方式有哪些？第八单元微机型继电保护第八单元微机型继电保护一：微机型保护的构成微机保护的基本构成可以看成是硬件和软件两部分组成。其整套硬件是用单独的专用机箱组装，包括数据采集系统，主系统，开关量输出、输
50、入系统及外围设备等。软件由初始化模块，数据采集管理模块、故障检出模块、故障计算模块与自检模块等组成。二：微机保护的特点易于获得附加功能。微机保护具有灵活性。微机保护具有高可靠性。三：微机保护的原理微机保护的输入量仍与传统保护相同，从电压互感器和电流互感器引入二次电压和电流，经变换器变为适合于保护所要求的再由输入滤波器滤去支流分量、低次及高次谐波分量和各种干扰信号，进入模数（）转换器变成数字量，微处理机既对输入的数字量进行运算和判别，然后决定是否跳开断路器。四：微机保护的基本算法和数字滤波1)微机保护的基本算法是保护的数学模型，是微机保护工作原理的数学表达式，是编制微机保护计算程序的依据。衡量算
51、法的好坏由三个指标：既计算精度、响应时间和运算量。而三者往往是相互矛盾的。因此，应根据不同功能，保护的性能指标和保护系统硬件和软件的条件采用不同的算法。根据以上条件，归纳的算法主要有以下几种：采样及微积分法。半周积分算法。傅式算法。 2)数字滤波可以理解为一个计算程序或算法，不需要硬件设备。数字滤波将代表输入信号的数字时间序列转换成微代表输出信号的数字时间序列，并在转换过程中使信号按照预定的形式变化，滤除不必要的非周期分量和谐波分量。为满足迅速性的要求，数字滤波器一般尽量用加、减运算，少用乘除运算，以使数据窗尽可能的短。复习思考题：.简述微机保护的构成原理。一：的作用备用电源自动投入装置使当工
52、作电源或工作设备因故障断开后，能自动将备用电源或备用设备投入工作，使用户不致停电的一种自动装置，也称为。采用有如下优点：提高供电可靠性，节省建设投资；简化继电保护；限制短路电流，提高母线残余电压。由于结构简单、可靠、投资小，是一种提高供电可靠性的经济且有效的技术措施按照相关规程要求，在下列情况下第九单元备用电源自动投入装第九单元备用电源自动投入装置置应该装设装置：装有备用电源的发电厂厂用电源和变电所用电源。由双电源供电，其中一个电源经常断开作为备用的变电所。将压变电所内由备用变压器或互为备用的母线段。由备用机组的某些重要辅机。二：对的基本要求对的基本要求归纳如下：应保证造工作电源或工作设备断开
53、后，才动作。无论任何原因工作母线电压消失时，均应动作。只能动作一次。的动作时间应使负荷停电时间尽可能短。复习思考题：.什么叫备用电源自动投入装置？它有什么作用？第十单元按频率自动减负荷装第十单元按频率自动减负荷装置置一：的介绍目前我国广泛应用的有数字式装置和微机型装置。这两类装置结构相似，只是实现方式不同。下面以微机型为例，介绍装置的基本功能如下：正常频率监视。频率闭锁功能。频率变化闭锁。低频率动作。频率变化量动作。低电压和低电流闭锁。装置具有自检、自恢复功能。二：的配置电力系统中装设，应根据电力系统的结构和负荷的分布情况，分散装设在电力系统中相关的发电厂和变电所。三：误动作的原因及防误动作的
54、措施装置运行中，发生误动作可能会有以下几种情况。若系统中旋转备用以水轮发电机为主，由于水轮发电机调速机构动作较慢，在旋转备用起作用前，可能误动。供电电源中断，负荷反馈可能使误动作。针对上述原因，防止误动作的措施有：给适当延时防止频率短时波动和系统旋转备用起作用前误动。加快继电保护、备用电源自动投入装置、自动重合闸装置的动作时间，缩短供电中断时间，防止负荷反馈使装置误动作。增加低电压或低电流闭锁，在供电电源中断时，闭锁防止其误动作。采用频率变化率闭锁。采用按频率自动重合闸纠正装置的误动作。复习思考题：.的基本功能有哪些？.误动作的原因及防误动作的措施第十一单元同步发电机并列第十一单元同步发电机并
55、列装置装置一：电力系统并列的基本要求电力系统中，并列分为发电机并列合系统并列两种。发电机并列是将发电机与系统连接的断路器闭合使发电机投入电力系统运行的操作。系统并列是将连接两个系统联络线上的断路器闭合使两个分开的系统并列运行的操作。对并列的基本要求是：冲击电流不超过允许值，且应尽可能小；并列后应能迅速进入同步运行。二：准同期并列准同期并列时先将并列双方的电压加到并列断路器主触头两侧，然后调整两侧电压，使电压幅值、频率和相角分别相等时闭合断路器主触头，使并列双方并列在一起。准同期并列用于发电机并入电力系统，也用于将两个分开的电力系统并联在一起运行。三：准同步并列条件准同期并列的理想条件是：待并发
56、电机电压与系统电压相等。待并发电机频率与系统频率相等。并列断路器主触头闭合瞬间，待并发电机电压与系统电压间的相角差为零。四：微机并列装置的构成微机自动准同步并列装置以单片机系统为核心，发电机电压合系统电压经互感器、整流、滤波后进行/转换，测量其电压值；把正弦信号转换变成方波测量频率及相位差，然后进行计算比较，发出相应的出口命令。五：微机自动准同步装置的检测原理微机自动准同步并列装置借助于微机处理器高速处理信息的能力，利用编制的程序，在硬件配合下实现发电机的并列操作。并列条件的检测与合闸信号控制的基本原理主要包括如下三个方面：电压检测。频率检测。导前时间检测。复习思考题：并列的方法有哪两种？各有
57、什么特点？：准同步并列的条件有哪些？如果不满足这些并列的条件时候并列，会有什么后果？第十二章同步发电机自动调节第十二章同步发电机自动调节励磁装置励磁装置一：自动调节励磁装置的概念及作用.概述：专门为同步发电机提供励磁电流的设备，既与同步发电机转子电压的建立、调整，以及必要时使其消失的有关设备，统称为励磁系统。所以，同步发电机的励磁系统使由励磁功率单元和自动调节励磁装置组成。励磁功率单元向同步发电机励磁绕组提供支流励磁电流，自动调节励磁装置则根据机端电压控制励磁功率单元的输出，从而达到调节励磁电流的目的。同步发电机和励磁系统共同构成了同步发电机的自动调节励磁系统。.作用：在发电机正常运行和事故运
58、行中，同步发电机的自动调节励磁系统起着重要作用，优良的励磁调节系统不仅可以保证发电机安全运行，提供合格电能，而且还能改变电力系统的稳定条件。主要的作用有：调节电压。调节无功功率的分配；提高电力系统运行的稳定性；改善电力系统运行条件。二：对自动调节励磁系统的基本要求 对自动调节励磁系统的基本要求包括对自动励磁装置的要求和对励磁功率单元的要求。.对自动调节励磁装置的要求系统正常运行时，自动调节调节励磁装置应有足够的调压范围。系统故障时，自动调节励磁装置应能迅速地强行励磁，以提高系统的暂态稳定和改善系统运行的条件。装置结构简单、可靠，反映速度快，运行维护方便，应无失灵区，能保证在人工稳定区内运行。.
59、对励磁功率单元的要求应有足够的调节容量，以适应各种运行工况的要求。应有足够的励磁响应速度和励磁顶值电压。三：励磁系统的分类.励磁单元的分类：直流励磁机励磁系统：励磁电流由与发电机同轴的直流发电机供给，既所谓的直流励磁机励磁系统。交流励磁机系统：大容量发电机的励磁单元采用交流励磁机和半导体整流元件组成的交流励磁机系统。交流励磁机系统还可以分为以下几种：静止硅整流励磁系统。它是一种有刷励磁，适用于励磁电流小于8000-10000A的同步发电机。交流励磁机带静止晶闸管整流励磁系统。这种励磁系统的励磁调节直接作用于发电机主磁场回路。利用主磁场回路的晶闸管还可以实现对发电机的逆变灭磁。旋转硅整流励磁系统
60、。交流励磁机的交流绕组和整流设备应随同主轴旋转，而其直流绕组则是静止的，这就够成了旋转硅整流励磁系统。静止励磁系统。其励磁功率取自发电机本身，采用励磁变压器作为电压源，励磁变流器作为电流源。这种由电压源和电流源构成的系统称为静止励磁系统。.自动调节励磁装置的分类自动调节励磁装置是同步发电机励磁控制系统的智能元件，它是根据端电压的变化，对机组励磁产生校正的装置。用来实现正常和事故情况下励磁的自动调节。自动励磁装置按其结构可以分成机电型、电磁型、半导体型和微机型。按调节原理可以分为电压偏差比率调节和补偿调节两种。四：半导体自动调节励磁装置的原理（一）半导体自动调节励磁装置的构成半导体自动调节励磁装
61、置的型号很多，但基本结构相似，由基本控制和辅助控制两大部分。基本控制由调差单元、测量比较单元、综合放大单元和移相触发单元构成。实现励磁电流的自动调节，以便维持电压水平和合理分配机组间的无功功率。（二）主要元件的工作原理及工作特性.调差单元：为稳定、合理分配机组间无功功率而设置。.测量比较单元：测量比较单元是整个装置的测量环节，为了提高测量精度和调节速度，要求输出偏差电压能线性反映输入机端电压的变化，灵敏度高，且输出直流偏差电压平稳，纹波系数小，电压的时间常数小，响应快。.综合放大单元：是将电压偏差信号与其他辅助信号进行综合放大，以提高装置的灵敏度，适应不同运行工况的要求。综合放大单元要综合的信
62、号按性质机可分为三类：主控制信号。即电压偏差信号，用于正常的励磁调节。反馈控制信号。为改善控制系统动态性能而设置的辅助控制信号，包括为改善励磁系统动态性能的微分反馈信号和提高电力系统稳定的信号等。限制控制型号。为保证发电机及系统安全运行设置的辅助控制信号。互补输出电路。.移相触发单元移相触发单元的作用是产生相位随着控制电压而改变的触发脉冲，用来控制晶闸管整流电路输出电压的大小，达到自动调节励磁的目的。根据三相可控桥式整流电路的工作原理，移相触发单元应满足如下要求：晶闸管触发脉冲应与交流电源同步，既在晶闸管承受正向电压区间内给出，且满足相序要求。触发脉冲的移相范围符合相应可控整流电路的要求。触发
63、脉冲的幅值和功率满足要求，以保证晶闸管元件可靠导通。触发脉冲的前沿要陡，且由以定宽度。触发单元电路应与整流桥电路相隔，确保安全。在整个移相范围内应相应保证各相的出发脉冲控制角一致。五：同步发电机的强行励磁和灭磁 .同步发电机的强行励磁：电力系统发生短路故障时，会引起发电机机端电压急剧下降，此时如果能使发电机的励磁电流迅速上升到顶值，将有助于电网的稳定运行，提高电力系统的灵敏度，缩短故障切除后系统电压恢复的时间，并有助于用户电动机的自起动。因此，当发电机电压急剧下降时，将励磁电流迅速增加到顶值的措施，对电力系统运行有重要的意义。通常将这以措施称为强行励磁，简称强励。用来衡量强行励磁的指标有强励倍
64、数和励磁电压响应比。 2.同步发电机的灭磁：运行中的发电机，如果出现内部故障或出口故障，继电保护装置应快速动作，将发电机从系统中切除。但发电机的感应电势仍然存在，继续供给短路点电流，这时会给发电设备的绝缘材料发生损坏。因此当发电机内部或出口故障时，在跳开发电机出口断路器的同时，应迅速将发电机灭磁。 所谓的灭磁就是把绕组产生的磁场尽快减弱到最小程度。考虑到励磁绕组是一个大电感，突然断开励磁回路必将产生很高的过电压，会危急转子绕组绝缘，所以用断开励磁回路的方法灭磁是不恰当的。在断开励磁回路之前，应将转子绕组自动接到放大电阻或其他装置中去，使磁场中储存的能量迅速消耗掉。 对灭磁的基本要求有：1）灭磁
65、时间要短。2）灭磁过程中转子电压不应超过允许值，其值通常取额定励磁电压的4-5倍。3）灭磁后，机组剩磁电压不应超过500V。 灭磁的方法有很多，常用的灭磁方法有以下几种：1）利用放电电阻灭磁。2）利用灭弧栅灭弧。3）利用可控整流桥逆变灭磁。第十三章故障录波装置的作用第十三章故障录波装置的作用一：故障滤波装置的作用故障滤波装置是提高电力系统安全运行的重要自动装置。电力系统正常运行时，故障滤波装置不起动录波，当系统发生故障和震荡时，故障滤波装置迅速起动录波，直接记录故障或震荡过程中的电气量。故障录波装置记录的电气量，反映故障录波装置安装处与系统一次值成正比关系的电流互感器和电压互感器的二次值，是分
66、析系统震荡和故障的可靠依据。故障录波装置的作用有：为正确分析故障原因、研究防范对策提供原始资料。帮助寻找故障点。帮助正确评价继电保护、自动装置、高压断路器的工作情况，及时发现这些设备的缺陷，以便消除事故隐患。便于了解系统运行情况，及时处理事故。实测系统参数，可供分析研究震荡规率。二：微机故障录波装置的构成及功能微机故障录波装置由硬件和软件部分。.硬件介绍装置采用主从分布式结构，前台工控机完成实时信号的采样和故障录波功能，后台工控机完成的主要是录波数据的分析和远传功能。各路模拟量经交流插件变成为弱电信号，各路开关量采样信号经过光电耦合隔离变换为高低电平，采样系统对所有模拟量、开关量进行采样，前台
67、工控机软件以实时中断方式读取采样数据，每次中断时间为ms，并以实时中断方式读取校时信息，从而完成前台工控机的采样工作。 前台工控机通过ISA总线从DSP系统中读取采样数据，同时向DSP系统发送装置运行状态信息，DSP系统驱动开关量输出以发光二极管、继电器信号等方式显示装置的运行状态信息。 前、后台工控机通过两块工业通信网卡进行数据交换，后台工控机通过调制解挑器经电话线或电力数据网可以将故障数据文件远传至上级调度。2.软件说明 1）当系统发生故障或出现异常工作状态时，前台工控机将局路故障前后一段时间的各采样量数据。其软件的主要作用是启动判断用于64路模拟量和128路开关量在线监测过程中对实时数据
68、进行分析计算，以判定系统是否出现短路故障、接地故障或异常工作状态，启动的判据有：电气量越限启动。非电气量越限启动。开关量启动。手动启动。 2）前后台机通信部分的任务是实现后台工控机对前台工控机的在线管理、维护，各采样量的实时监视，统计及故障数据文件的传送。 3)后台工控机用于对前台工控机的在线管理及维护，并对故障录波文件进行分析、打印及数据远传至调度。后台分析软件的主要功能有：波形分析。实时监控。报表管理。时间追忆。画面编辑。密码管理。通道信息。系统关闭。后台机数远传。 三：微机故障录波装置的特点 1）采用分布式计算结构，将实时与非实时任务合理分配于前、后台机。具有完善的软硬件自检功能，采用I
69、SA总线结构，具有高可靠性、高抗干扰性、高数据传输率，保证装置长期稳定可靠运行。 2）DSP采样系统采用高速采样硬件结构。 3）启动、计算、判据种类齐全，能有效检查各种故障及不正常运行状态，灵敏地启动录波。 4）录波容量大，模拟量64路，开关量128路。 5）记录时间长，并可查阅和打印输出。 6）后台管理机采用一体化工作站，兼容性、可扩展性。工作环境为全中文界面，并附有在线帮助，使得操作更为简单、方便。 7）后台故障分析功能强大，不仅是校核保护动作行为是否正确的依据，而且可能提供比保护更加详细地种种故障电气信息。 8）后台机具有运行数据实时监控地功能，并有完善地运行数据管理能力，可提供各类运行记录报表并方便地查询和打印，还具有事故追忆功能，同时可远传数据至上级调度。 四：故障录波装置的应用 故障录波装置的配置应考虑便于分析事故，便于寻找故障、点，便于监视系统中的主要设备。 录取量的选择包括模拟量和开关量的选择。一般监测的电气设备有发电机、变压器、输电线路等，所以录取的模拟量可以是与这些设备有关的电压、电流、有功、阻抗、谐波分量、温度等，录取的开关量可以是重要的断路器、隔离开关及保护装置的状态等。复习思考题：1.故障录波装置有哪些作用。2.微机故障录波装置有哪些特点。3.故障录波装置取量如何选择。
