继电保护的基本元件课件.pptx

1、 电流互感器（TA），其作用是将一次回路的大电流变为二次回路的小电流，向测量仪表和继电保护装置的电流线圈供电，并将二次设备与高电压部分隔离，保证设备和工作人员的安全。 2.1 电电 流流 互互 感感 器器图2-1 户外电流互感器图2-2 户内电流互感器 互感器是按比例变换电压或电流的设备。互感器是按比例变换电压或电流的设备。互感器的功能是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或10A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。分为电压互感器和电流互感器两大类。 电压互感器电压互感器

2、 按原理分为电磁感应式和电容分压式两类。按原理分为电磁感应式和电容分压式两类。前者多用于220千伏（kV）及以下各种电压等级；后者则一般用于110kV以上的电力系统，在330765kV超高压电力系统中应用较多。按用途，电压互感器又分为测量用和保护用两类。 电流互感器 工作原理、等值电路与一般变压器相同，只是其原边绕组串联在被测电路中，且匝数很少；副边绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负载，近似短路。原边电流（即被测电流）和副边电流取决于被测线路的负载，与电流互感器副边负载无关。电流互感器的工作原理与变压器相似。工作时一次绕组串联在供电系统的一次电路中，而二次绕组则与仪表、继电器的电流线圈串联

3、形成一个闭合回路。其特点是一次绕组杂数很少，所以一次绕组中的电流完全取决于被测回路的电流，与二次绕组的电流大小无关。二次绕组的额定电流一般为5A或1A。二次绕组所接仪表及继电器的电流线圈的阻抗很小，所以在正常情况下，在近似于短路状态下运行。为了防止其一二次绕组绝缘击穿时危及人身和设备的安全，电流互感器二次侧有一端必须接地。电流互感器的额定变比为其一、二次额定电流之比，即 nTA=I1N/I2N （2-1）2.1.1 电流互感器的工作原理 为了便于正确接线、直观地分析继电保护的工作，判别电流互感器一次与二次电流间的相位关系，电流互感器一次和二次绕组的绕向用极性符号表示。常用的电流互感器极性都按减

4、极性原则标注，即当系统一次电流从极性端流入时，电流互感器的二次电流从极性端流出。常用的一次绕组端子注有L1、L2，二次绕组端子注有K1、K2，其中L1和K1为同极性端子。同极性端注以符号“*”，如图2-10所示。2.1.2 电流互感器的极性图2-3 电流互感器极性标注2.1.3 电流互感器的接线图2-4 电流互感器接线2.1.4 电流互感器的10%误差曲线 电流互感器在运行中，由于励磁电流的存在，电流互感器一次折算后的电流和二次电流大小不相等，相位不相同，在电流转换中出现数值和相位误差。 当一次侧发生短路故障时，流入电流互感器的一次电流远大于其额定值，因铁芯饱和电流互感器会产生较大误差。继电保

5、护规程规定，用于保护的电流互感器，变比误差在最坏的条件下不得超过10%；一次折算后的电流和二次电流相位差在最坏条件下不得超过7o。为了控制误差在这个范围，生产厂按照试验绘制10%误差曲线。10%误差曲线：是指一次电流倍数m与最大允许负载阻抗Zen的关系曲线，称为10%误差曲线。如图2-5所示。对于同一个电流互感器来说在保证其误差不超过允许值的前提下，如果二次负荷阻抗较大则允许的一次电流倍数m就较小。如果二次负荷阻抗较小，则允许的一次电流倍数m就较大。 在选电流互感器时，如果已知电流互感器的 一次电流倍数，就可从对应的10%误差曲线 查得允许的二次负荷阻抗Zen。只要实际的 二次负荷阻抗Z2Ze

6、n，就满足要求。图2-5 电流互感器的10%误差曲线电压互感器干式电压互感器干式电压互感器浇注式电压互感器油浸式电压互感器电容式电压互感器电压互感器接线电压互感器的Vv接线电压互感器的Y,yn接线电压互感器的YN,yn接线电压互感器的YN,yn,Do接线 2.4 电 磁 型 继 电 器继电器的分类继电器的分类保护继电器按其在继电保护装置电路中的功能可分为：分类测量继电器：装设在继电保护装置的第一级用来反映被保护元件的 特性量变化，如电流保护中的电流继电器，当其特性 量电流达到动作值时即动作，它属于主继电器或启动 继电器。辅助继电器：是一种只按电气量是否在其工作范围内或者为0时而动作的电气继电器

7、，包括时间继电器中间继电器信号继电器逻辑继电器：在继电保护装置中用来实现特定的逻辑功能，也属于辅助继电器。2.4.1电磁型电流继电器和电压继电器电磁型继电器主要有三种不同的结构型式，即螺管线圈式、吸引衔铁式和转动舌片式，如下图所示。螺管线圈式电磁继电器螺管线圈式电磁继电器 动画演示动画演示2.5微机保护装置硬件原理DigiPro400系列数字式综合保护装置DigiProII(S)系列数字式综合保护装置DigiProIII系列数字式综合保护装置DigiProII系列数字式综合保护装置微 机 保 护 装 置微机保护装置概述微机保护装置微机保护：采用微机来实现的保护。优点： （1）可靠性高； （2）

8、灵活性强； （3）性能改善，功能易于扩充； （4）维护调试方便； （5）有利于实现变电站综合自动化 2.5.1 微机保护装置硬件结构数据采集系统数据采集系统微机系统开关量输入开关量输出驱动电路打印机液晶显示器人机接口触摸按键 继电器TV、TA二次侧，U/i 微机继电保护装置硬件系统框图微机保护装置从功能上可以分为5个部分， 如上图所示： 各部分的功能如下：各部分的功能如下： 1.数据采集系统（模拟量输入系统）采集由被保护设备的电流电压互感器输入的模拟信号，将此信号经过滤波，然后转换为所需的数字量。 2.微型机系统（CPU主系统）包括微处理器CPU，只读存储器（EPROM）、随机存取存储器（RA

9、M）及定时器（TIMER）等 。CPU执行存放在EPROM中的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析处理，并与存放于EPROM中的定值进行比较，以完成各种保护功能 。 3.开关量输入/输出电路由并行口、光电耦合电路及有接点的中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳闸、信号指示及外部接点输入等工作。 4.人机接口部分包括打印、显示、键盘、各种面板开关等，其主要功能用于人机对话，如调试、定值调整、工作方式设定、与系统通讯等。 5.电源提供整个装置的直流电源。 2.6 微机保护的软件系统配置两大配置：接口软件：保护软件：人机接口部分的软件，分为监控程序和运行程序。调试方式下执行监控程

10、序，运行方式下执行运行程序。各保护CPU插件的保护软件配置为主程序和中断服务程序。 保护软件程序结构图主程序按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序，在采样程序中进行模拟量采集与滤波，开关量的采集、装置硬件自检、交流电流断线和起动判据的计算，根据是否满足起动条件而进入正常运行程序或故障计算程序。硬件自检内容包括RAM、EPROM、跳闸出口等。 1、 “中断”的作用 “中断”是指CPU暂时停止原程序的执行，转为外部设备服务，并在服务完成后，自动返回原程序的执行过程。2.故障处理程序 2、故障处理程序 根据被保护设备的不同，保护的故障处理程序有所不同。对于线路保护来说，一般包括纵联保护、距离保护、

11、零序保护、电压电流保护等处理程序。 中 断 服 务 程 序 3.正常运行程序 正常运行程序包括开关位置检查、交流电压电流断线判断、交流回路零点调整等。 1）检查开关位置状态：三相无电流，同时断路器处于跳闸位置动作，则认为设备不在运行。线路有电流但断路器处于跳闸位置动作，或三相断路器位置不一致，经10秒延时报断路器位置异常。 2）交流电压断线：交流电压断线时发TV断线异常信号。TV断线信号动作的同时，将TV断线时会误动的保护（如带方向的距离保护保护等）退出，自动投入TV断线过流和TV断线零序过流保护或将带方向保护经过控制字的设置改为不经方向元件控制。三相电压正常后, 经延时发TV断线信号复归。

12、3）交流电流断线：交流电流断线发TA断线异常信号。保护判出交流电流断线的同时，在装置总起动元件中不进行零序过流元件起动判别，且要退出某些会误动的保护，或将某些保护不经过方向控制。4）电压、电流回路零点漂移调整：随着温度变化和环境条件的改变，电压、电流的零点可能会发生漂移，装置将自动跟踪零点的漂移。2.7 微机保护可靠性保障可靠性 是指保护不误动和不拒动。干扰和元件损坏是影响保护误动的主要因素。 微机保护通常在硬件及软件方面采取如下防范措施：硬件方面：1.隔离和屏蔽隔离和屏蔽2.电源的抗干扰电源的抗干扰 一般采用宽工作电压范围（AC85265V）且有隔离作用的开关电源3.信号传输线的抗干扰信号传

13、输线的抗干扰采用屏蔽电缆 4.采用印制电路板的抗干扰采用印制电路板的抗干扰 在设计电路板时，要求印刷电路板（PCB）布线应尽量减少不同部分相互间的各种耦合干扰。5.实行联网实行联网 对电网厂站的微机保护装置进行联网，可以对微机保护装置的运行状态实行在线监控，提高了微机保护运行的可靠性。软件方面软件方面 一旦干扰突破了由硬件组成的防线，可由软件来进行纠正，以防造成微机工作出错，导致保护误动或拒动。1.输入数据的纠错输入数据的纠错 2.运算结果的核对运算结果的核对 3.出口的闭锁出口的闭锁4.自动检测自动检测 解决微机保护“死机”的方法有： 1.硬件的自恢复硬件的自恢复 有效的防“死机”的方法是设计完善的系统“死机”唤醒电路“看门狗”电路。2.软件的自恢复软件的自恢复 是否能够充分发挥硬件“看门狗”电路的作用，关键还在于程序设计。 综上所述，微机保护对装置本身采用了一系列有效的抗干扰措施，使微机保护装置的可靠性已超过了模拟型保护，再加上微机及微机保护的联网，使整个厂站的微机保护装置都处于在线监控之中，因此提高了整个厂站保护运行的自动化水平。同时为实现整个厂站的微机化、综合自动化管理和运行打下了基础。