微机继电保护培训讲义解析课件.ppt

1、继电保护培训继电保护培训莫耀赐莫耀赐广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院 I、微机继电保护装置相关概念简述、微机继电保护装置相关概念简述一、保护装置构成一、保护装置构成n1、微机保护装置、微机保护装置n以微处理器为核心，对电气元件的电气量的实时数据进行采集，按照给定算法检测电气元件是否发生故障及故障性质等，并由此作出是否需要跳闸或报警等判断的自动安全装置。装置由硬件和软件两部分组成 2、保护装置硬件结构框图电压变换交流信号二、微机继电保护常用算法二、微机继电保护常用算法n1、微机保护算法 根据电气元件提供的电压、电流采样值，经过数字滤波器滤波后，得到所需特征量的采样值，通过分析，运算和判断

2、，实现各种继电器保护功能的方法。2、常用保护算法n1）采样值乘积算法 此算法有两点乘积算法和三点乘积算法。所谓两点采样乘积算法是指对电气元件的电流和电压分别在不同的两个时间采样值后，计算电流、电压的有效值、相位和阻抗等参数，计算故障时的参数与定值比较可实现电流、电压、阻抗保护等。2)三点采样值乘积算法 利用正弦电压和电流的三个连续的等时间采样间隔的采样值，计算出正弦电压和电流的有效值，从而避免系统频率f的变化对计算结果的影响。3）导数算法 利用正弦函数及其导数余弦函数在同一个时刻的采样值来计算正弦电压和电流的有效值和相位。4）半周积分算法 半周积分算法的依据是一个正弦量在任意半个周期内绝对值的

3、积分为一常数S，且积分值和积分起始点的初相角无关这一特性来计算的 5）傅立叶算法n当信号是周期函数时，它可以被分解为一个函数序列之和，即级数。傅氏级数是将周期函数分解为正弦和余弦函数，最适合于微机保护计算基波分量和倍频分量。n6）解微分方程算法：该算法仅用于计算阻抗，适用线路距离保护。n除了上述几种基本算法外，还有移相算法、序分量滤波器算法、相位比较算法、增量原件算法、波形算法等在微机保护中广泛使用 3、数字滤波器 n电力系统在故障起始瞬间，电压和电流信号中含有衰减的直流分量和复杂的谐波成分。目前，绝大多数保护装置的原理是建立在反映正弦基波或某些整数次谐波基础上的，所以在微机保护中，对模数转换

4、后得到的数字信号进行分析运算和判断之前，一般要先经过数字滤波，以取的信号中的有用分量去掉无用分量 三、微机保护硬件系统的发展三、微机保护硬件系统的发展n微机保护装置的硬件发展经历了四个阶段 1、单CPU的硬件n数据采集系统由逐次逼近式模/数转化器构成，其代表产品为微机距离保护装置。单片机通过大规模集成电路，将CPU、ROM、RAM和I/O接口电路封装在一起，具有可靠性高、接口设计简易、运行速度快、功耗低、性能/价格比高的优点。其缺点是通用性、可扩展性相对差；单片机的片内资源有限，使用时需要对其功能进行补充和外部扩展；采用多个通道共用一个模数转换器的方案也使电路复杂和抗干扰性能差 2、多单片机构

5、成的多CPUn硬件及软件的设计吸取第一代的成功经验，利用多CPU的特点，强化自检和互检功能，使硬件故障可以定位，对保护的跳闸出口回路具有完善的抗干扰措施以及防止拒动与误动的措施。数据采集系统采用电压/频率转换原理的计数式数据采集系统，为了提高数据采集系统的速度，每个模拟量输入通道都使用单独的电压/频率转换/光耦器，其输出频率信号送至可编程计数器进行频率测量 3、高性能的16位单片机n具有总线不需引出芯片和电路简单的特点，抗干扰能力进一步加强，并且完善了通信功能，为实现变电站自动化提供了方便。这种高性能单片机其丰富的指令系统也使得编程及其应用既灵活又简洁 4、数字信号处理器（DSP）nDSP（d

6、igital singnal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，源源超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。DSP芯片一般具有如下主要特点 n（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；n（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；n（3）片内具有快速RAM，通

7、常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；n（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；n（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；n（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；n（7）可以并行执行多个操作；n（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。四、国内外厂家四、国内外厂家国内四大厂家n南京南瑞继保电气有限公司n许继电气集团n国电南京自动化股份有限公司n北京四方公司2、国外厂家nABB公司nGE公司n法国CEGELEC公司nBaily公司n美国SELn西门子公司II、工频变化量保护基本原理、工频变化量保护基本原理一、概述一、概述n传统的继电保护原理是建立在工频电气量的基础

8、上，故障暂态过程所产生的有用信息被视为干扰而被滤掉。差动继电器就是利用速饱和变流器抑制暂态非周期分量，获取暂态的短路故障信号。500kV变电站继电保护为了取得快速动作的特征，必须利用故障暂态信息和正确区分内部与外部故障信息，才获得可靠、快速且具有选择性的保护特征，所以高速继电保护的关键是反应故障分量。n为了取得故障信息，由线性电路原理可知，可用叠加原理来研究故障的特性，可以将电力网络内的故障视为非故障状态和故障附加状态的叠加。二、工频变化量距离保护基本原理二、工频变化量距离保护基本原理1工作电压的概念n实际上距离元件是通过比较两个电压量 和 的 幅值大小来比较实现的，并不计算Zk值。n工作电压

9、就是距离保护范围末端(整定值)在正常运行的工作电压。在区内故障时，由电源EM供给流经保护安装处的电流。区内故障时不对应于整定点电压，此时工作电压仅表示为保护输入电压U与电流I在模拟阻抗上的压降之差，是一种虚拟的概念，这时它没有实际的物理意义OPU1FE2、工频变化量距离继电器n电力系统发生短路故障时，其短路电流、电压可分解为故障前负荷状态的电流电压分量和故障分量，如图2.1 的短路状态（A）可分解为图（B）、（C）二种状态下电流电压的迭加，反应工频变化量的继电器不受负荷状态的影响，因此，只要考虑图（C）的故障分量 短路系统图NMIFUNMIFUNMF(A)(B)(C)MEFE0FUNE0FUN

10、E0NE FEIME0ME U工频变化量距离继电器n其动作方程为：UopUop为整定值末端电压为整定值末端电压,上式代表定上式代表定值末端电压变化量大于值末端电压变化量大于UzUz时继电器动时继电器动作作,否则不动作。否则不动作。n对相间故障n对接地故障nUz为动作门坎，取故障前工作电压的记忆量ZOPUUZDOPZIUUZDOPZIKIUU03F1(A)F3F2U(B)(C)(D)0ME1FE0NEU3FE2FEZDZIOPUOPUOPU3FE1FEUU2FE保护区内外各点金属性短路时的电压分布图 区内故障时区内故障时，如图，如图b b，UUOPOP在本侧系统零在本侧系统零电位至故障点电位至故

11、障点EEF1F1的连线的延长线上，的连线的延长线上，UUOPOPEEF1F1，继电器动作。继电器动作。反方向故障时反方向故障时，如图，如图c c，UUOPOP在在EEF2F2与对与对侧系统的连线上，显然侧系统的连线上，显然UUOPOPEEF2F2，继电器继电器不动作。不动作。正向区外故障时正向区外故障时，如图，如图d d，UUOPOP在在EEF3F3与与本侧系统的连线上，本侧系统的连线上，UUOPOPE|Zs+Zk|Zzd|Zs+Zk|三、故障分量的特征三、故障分量的特征n1、故障特征检出法工频变化量距离继电器特点（一）(1)(1)区内、区外明确区内、区外明确,正向、反向明确。正向、反向明确。

12、反向经弧光电阻短路反向经弧光电阻短路,常规阻抗容易常规阻抗容易误动误动,(2)(2)保护不反应系统振荡保护不反应系统振荡,不需要振荡闭不需要振荡闭锁。锁。振荡中发生故障振荡中发生故障,仍能正常动作仍能正常动作,这是其他常规距离保护原理不具备的。这是其他常规距离保护原理不具备的。工频变化量距离继电器特点（二）(3)(3)保护出口和线路中点的保护出口和线路中点的UopUop很大，线路很大，线路出口短路出口短路,动作时间动作时间3 310ms10ms，中点短路小于中点短路小于15ms15ms。这个快速动作正好适应系统稳定对保这个快速动作正好适应系统稳定对保护的要求护的要求,即出口短路希望尽可能快的切

13、除即出口短路希望尽可能快的切除故障。而高频通道有延时故障。而高频通道有延时,纵联保护最快时纵联保护最快时间不会小于间不会小于252530ms,30ms,因此纵联保护总是配因此纵联保护总是配有工频变化量距离继电器，以最快的速度切有工频变化量距离继电器，以最快的速度切除近区的短路故障除近区的短路故障,以满足系统稳定的要求。以满足系统稳定的要求。工频变化量距离继电器特点（三）(4)(4)它的过渡电阻能力它的过渡电阻能力,是圆特性中最强的。是圆特性中最强的。(5)(5)本继电器的原理本继电器的原理,过渡电阻是纯电阻特性。过渡电阻是纯电阻特性。与常规距离继电器截然不同与常规距离继电器截然不同,绝不会因过

14、绝不会因过渡电阻而超越。渡电阻而超越。(6)(6)它具有较好的选相能力它具有较好的选相能力,可作为选相元件。可作为选相元件。III 电流差动保护原理电流差动保护原理一、线路纵联差动保护基本原理一、线路纵联差动保护基本原理n1）比较线路两侧电流的大小的电流差动n图1为电流差动保护原理示意图，保护测量电流为线路两侧电流相量和，也称差动电流。将线路看成一个广义节点，流入这个节点的总电流为零，正常运行时或外部故障时 ，线路内部故障时 ，即n忽略了线路电容电流后，在下线路始端发生故障时，差动电流为零；在本线末端发生故障时，差动电流为故障点短路电流，有明显的区别，可以实现全线速动保护。电流差动原理用于线路

15、纵联差动保护、线路光纤分相差动保护以及变压器、发电机、母线等元件保护上。0dI0MNKIIIdKII2）比较线路两侧电流相位关系的相位差动n下图为相位差动保护（简称“相差保护”）原理示意图，保护测量的电气量为线路两侧电流的相位差。n正常运行及外部故障时，流过线路的电流为“穿越性“的，相位差为1800；内部故障时，线路两侧电流的相位差较小。相位差动保护以线路两侧电流相位差小于整定值作为内部故障的判据，主要用于相差高频保护，由于该保护对通道、收发信机等设备要求较高，技术相对复杂 3）比较两侧线路保护故障方向判别结果，确定故障点的位置n下图为比较线路两侧保护对故障方向判别结果的纵联方向保护原理示意图

16、。外部故障时远故障侧保护判别为正向故障，而近故障侧保护判别为反向故障；如果两侧保护均判别为正向故障，则故障在本线路上。由于纵联方向保护仅需由通道传输对侧保护的故障方向判别结果，属于逻辑量，对通道的要求较低，目前广泛应用于高压线路微机保护上。故障方向的判别既可以采用独立的方向元件（各种方向纵联保护）也可以利用零序电流保护、距离保护中的零序电流方向元件、方向阻抗元件完成（纵联零序、纵联距离保护）二、光纤分相差动保护二、光纤分相差动保护n光纤分相差动保护采用光纤通道，电流差动原理，性能优越，目前广泛用于高压线路。输电线路两侧电流采样信号通过编码变成码流形式后转换成光信号经光纤送至对侧保护，保护装置收

17、到对侧传来的光信号先解调为电信号再与本侧保护的电流信号构成差动保护。光纤通道通信容量大，采用分相差动方式，即三相电流各自构成差动保护。1、光纤分相差动保护原理n1）电流差动元件n电流差动元件动作特性见下图所示，图中差动电流为 ，即两侧电流相量和的幅值；制动电流 ，即两侧电流相量差的幅值。图中Iset为整定电流，阴影部分为动作区，折线的斜率为制动系数Kbrk（0.5-0.75）。动作方程为：|MNdIII|MNdIIIdbrkbrkdsetIKIIIn两项条件“与”逻辑输出。判据不是简单的过电流判据Id Iset，而是引入了“制动特性”，即制动电流增大时抬高动作电流。n如下图所示，外部故障时，I

18、d=Iunb=0.05Ik，Ibrk=2 Ik，Id/Ibrk=0.025 Ik，Ik为“穿越性”的外部故障电流。差动电流不会进入动作区，保护不动作。n内部故障情况如下图所示，Id=Ik，Ibrk=(01)Ik，Id/Ibrk=(1)Ik，Id(Ibrk)在图中标注的区间内，保护可靠动作。Ik为故障点总的短路电流，制动电流大小与短路电流的分布有关，注意制动系数Kbrk应小于1。3）保护总起动元件n起动元件可以由反应相间工频变化量的过流继电器、反应全电流的零序过流继电器组成，两者构成“或”逻辑，互相补充。电流变化量起动元件，动作方程：Imax 相间电流的半波积分的最大值；Iset可整定的固定门坎

19、；IT浮动门坎，随着变化量的变化而自动调整，取1.25倍可保证门槛电压始终略高于不平衡输出。max1.25TsetIIIn零序过流元件起动n当零序电流大于整定值时，零序起动元件动作并展宽秒，去开放出口继电器正电源。4）采样同步问题n电流信号由光纤通道传输时会有ms级的延时，需考虑两侧保护信息的同步问题。两侧装置一侧作为同步端，另一侧作为参考端。以同步方式交换两侧信息，参考端采样间隔固定，并在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息。同步端随时调整采样间隔，如果满足同步条件，就向对侧传输三相电流采样值；否则，启动同步过程，直到满足同步条件为止。n由于采用同步数据通信方式，就存在同步时钟提取问题，若通

20、道是采用专用光纤通道，装置的时钟应采用内时钟方式；数据发送采用本机的内部时钟，接收时钟从接收数据码流中提取。若通道是通过同向接口复接PCM通信设备，则应采用外部时钟方式，数据发送时钟和接收时钟为同一时钟源，均是从接收数据码流中提取。2.分相电流差动保护原理框图 三、纵联方向保护工作原理n1.“闭锁式”与“允许式”工作原理n纵联方向保护的原理是通过通道判明两侧保护均起动且判为正向故障时，判定故障为线路内部故障，立即动作于跳闸。纵联方向保护通道传输的信号反映两侧保护方向元件的动作情况，为逻辑量，信号的“有”、“无”对应于“正向故障”、“反向故障”。纵联方向保护有独立的方向元件；既可以使用载波通道也

21、可以使用光纤通道；既能构成“闭锁式”保护也能构成“允许式”保护。n“闭锁式”纵联方向保护起动后若判故障为反向故障，发出闭锁信号；反之则停止发信号（称为保护停信）。外部故障时，近故障侧保护判明故障为反向故障，发出闭锁信号，由于采用“单频制“，两侧均收到闭锁信号，保护不动作。闭锁式保护原理见下图。内部故障时两侧均不发闭锁信号，保护动作。n“允许式”纵联方向保护起动后若判明故障为正向故障，发出允许信号；反之则停止发信。内部故障时两侧均发允许信号，保护动作条件为本侧判为正向故障且收到对侧允许信号，两侧保护动作条件均满足，动作跳闸。外部故障时，近故障侧保护判明故障为反向故障，不发允许信号，两侧保护动作条

22、件均不满足，保护不动作。允许式保护原理见下图2、纵联方向保护基本原则1）起动元件设置n纵联保护设两套起动元件分别起动发信以及开放跳闸回路，低定值元件起动发信回路；高定值元件开放跳闸回路，这是为了防止外部故障时仅一侧纵联保护起动导致误动。假设只设一个起动元件起动发信及开放跳闸回路，两侧起动定值一致，由于TA误差、保护误差等因素，两侧保护实际起动值略有差异，外部故障时电流正好介于两侧保护实际起动值之间。n如下图所示，M侧保护起动而N侧保护未起动。N侧保护由于未起动发信，未发出闭锁信号，M侧保护起动后因收不到对侧闭锁信号而误跳。n纵联保护采用双侧测量原理，不能单侧工作。采用两套定值起动发信、跳闸回路

23、，当高定值条件满足准备跳闸时，由于高低定值间考虑足够的配合系数（高定值一般为低定值的1.52倍），如果低定值元件未损坏，可以认为两侧低定值元件均已起动发信。这样就保证纵联保护准备跳闸时是在两侧保护均已起动的状态下。高低定值元件可整定如下：n高定值元件：n低定值元件：max1.25TsetIIImax1.1250.5TsetIIIn低定值元件起动发信，当外部故障切除后低定值元件返回，此时发信元件不能立即停止发信，应该延时返回，继续发信一段时间。分析下图所示情况，假设N侧保护先返回并立即停止发信，后返回的M侧保护失去闭锁信号而误动，所以N侧保护应继续发信至M侧保护返回后才能停止发信。n2）远方起动

24、n远方起动是指收到对侧信号而本侧起动发信元件未起动时，由收信起动本侧发信回路。由于发信是因为收到了对侧信号而起动的，称远方起动。远方起动有如下作用：更加可靠地防止纵联保护单侧工作和方便手动检查通道。n3）延时保护停信n保护正方向元件动作时，停止发出闭锁信号，这称为保护停信。n4）其他保护停信n纵联保护无后备保护作用，线路上除纵联保护还配有零序电流方向保护、距离保护，同时母线保护动作时也出口于线路断路器。当其他保护动作，发出跳闸命令时，纵联保护应停止发信，保证对侧纵联保护跳闸。n5）断路器位置停信n本侧断路器跳开时，应该由断路器位置停止发信，称为断路器位置停信。下图所示为一侧线路断路器先合闸于故

25、障线路情况。M侧断路器断开，保护正方向元件不动作，如果没有断路器位置停信，M侧无法停止发信，将闭锁N侧保护。IV、母线保护、母线保护一、概述n在已投入运行的500kV变电站，500kV母线绝大部分采用断路器接线，220kV母线大部分采用双母线接线。母线保护应具备选择性好、灵敏度高、动作速度快的特点。根据电网公司相关规程，保护主、后备保护应双重化配置，BP-2B微机保护装置可以实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联失灵（或死区）保护以及断路器失灵保护出口等功能。使用中应结合实际接线确定。二、母线差动保护原理n各种类型的母线保护就其对母线接线方式、电网运行方式、故障类型以及故障点过渡电

26、阻等方面的适应性来说，仍以按电流差动原理构成的母线保护为最佳。带制动特性的差动继电器（亦即比率差动继电器），采用一次的穿越电流作为制动电流，以克服区外故障时由于电流互感器（以下称 TA）误差而产生的差动不平衡电流，在高压电网中得到了较为广泛的应用。BP 系列母差保护以此为基础，结合微机数字处理的特点，发展出以分相瞬时值复式比率差动元件为主的一整套电流差动保护方案。下述各元件判据都是分相计算，分相判别。1、起动元件n母线差动保护的起动元件由“和电流突变量”和“差电流越限”两个判据组成。“和电流”是指母线上所有连接元件电流的绝对值之和 ；差电流是指所有连接元件电流和的绝对值 ，Ij 为母线上第 j

27、 个连接元件的电流。与传统差动保护不同，微机保护的差电流与和电流不是从模拟电流回路中直接获得，而是通过电流采样值的数值计算求得。起动元件分相起动，分相返回。1|mrjjII1|mdjjIIn1）和电流突变量判据，当任一相的和电流突变量大于突变量门坎时，该相起动元件动作。其表达式为：ri Idset其中ri 为和电流瞬时值比前一周波的突变量；Idset为突变量门坎定值。n2）差电流越限判据，当任一相的差电流大于差电流门坎定值时，该相起动元件动作。其表达式为：Id Idset其中Id为分相大差动电流；Idset 为差电流门坎定值。n3）起动元件返回判据，起动元件一旦动作后自动展宽40ms，再根据起

28、动元件返回判据决定该元件何时返回。当任一相差电流小于差电流门坎定值的75%时，该相起动元件返回。其表达式为：IdIdset (4-1)n IdKr(IrId)(4-2)其中Idset为差电流门坎定值，Kr为复式比率系数（制动系数）。n 复式比率差动判据相对于传统的比率制动判据，由于在制动量的计算中引入了差电流，使其在母线区外故障时有极强的制动特性，在母线区内故障时无制动，因此能更明确地区分区外故障和区内故障，图1表示复式比率差动元件的动作特性。2)故障分量复式比率差动判据n 为有效减少负荷电流对差动保护灵敏度的影响，为进一步减少故障前系统电源功角关系对保护动作特性的影响，提高保护切除经过渡电阻

29、接地故障的能力，采用电流故障分量分相差动构成复式比率差动判据。n故障分量的提取有多种方案，可采用的数字算法如下：i(k)=i(k)i(kN)n 式中 i(k)为当前电流采样值；i(kN)为一个周波前的的采样值。在故障发生后的一个周波内，其输出能较为准确地反映包括各种谐波分量在内的故障分量。n故障分量差电流：n故障分量和电流：1|mdjjII1|mrjjIIn 其动作表达式为：IdIdset (4-3)Id Kr(Ir Id)(4-4)Id Idset (4-5)Id 0.5(Ir Id)(4-6)n 其中Ij为第j个连接元件的电流故障分量，Idset为故障分量差电流门坎，由Idset推得；Kr

30、为复式比率系数（制动系数）。n3、故障母线选择逻辑、故障母线选择逻辑n前面提及的大差比率差动元件与小差比前面提及的大差比率差动元件与小差比率差动元件各有特点。大差比率差动元率差动元件各有特点。大差比率差动元件的差动保护范围涵盖各段母线，大多件的差动保护范围涵盖各段母线，大多数情况下不受运行方式的控制；小差比数情况下不受运行方式的控制；小差比率差动元件受当时的运行方式控制，但率差动元件受当时的运行方式控制，但差动保护范围只是相应的一段母线，具差动保护范围只是相应的一段母线，具有选择性有选择性 图4.2 母差保护逻辑框图三、三、BP-2B母线保护母线保护n1、硬件概述nBP-2B 母线保护由保护元

31、件、闭锁元件和管理元件三大系统构成。保护元件主要完成各间隔模拟量、开关量的采集，各保护功能的逻辑判别并出口至 TJ；闭锁元件主要完成各电压量的采集，各段母线的闭锁逻辑并出口至 BJ；管理元件的工作是实现人机交互、记录管理和后台通讯。各系统独立工作，相互配合。保护元件和闭锁元件的主机模件、光耦模件完全相同，可互换使用。由于是按母线间隔进行插件设计，因此维护扩展极为方便。其强弱电分离的走线连接和独立的电源分配，再加上滤波、屏蔽等环节，使各模件工作于稳定的环境中，充分保证装置的电磁兼容性能。n2、装置原理图n该装置系统原理图4.3，体现了各插件的功能和之间的配合关系。n3、机箱背面布置和插件功能简述

32、n3.1 主机插件BP320 n3.2 管理机插件BP321 n3.3 保护单元插件BP330 n3.4 光耦输入、输出和电源检测插件BP331 n3.5 电压闭锁插件BP332 n3.6 出口信号、告警信号插件BP333 n3.7 辅助电流互感器插件BP310 n3.8 辅助电压互感器插件BP311 n3.9 电源模块插件BP360、BP361 V、500kV线路保护线路保护一、保护配置一、保护配置n500kV输电线路主保护和后备双重化配置。主保护以纵联距离、零序方向和工频变化量距离元件的快速I段构成；后备保护由三段式相间距离和接地距离以及延时零序方向过流构成。二、二、RCS-902A算法基

33、本原理算法基本原理n1、保护程序结构如图5.12、装置总起动元件算法判别n1）电流变化量起动n 是相间电流的半波积分的最大值；n 为可整定的固定门坎；n 为浮动门坎。n该元件动作并展宽秒，去开放出口继电器正电源。1.25MAXTZDIIIMAXITIZDIn2）零序过流元件起动n当外接和自产零序电流均大于整定值时，零序起动元件动作并展宽秒，去开放出口继电器正电源。n3）位置不对应起动n这一部分的起动由用户选择投入，条件满足总起动元件动作并展宽15 秒，去开放出口继电器正电源。3、保护起动元件n电流变化量低定值起动元件动作仍进入正常运行程序，当电流变化量高定值起动元件或零序过流元件动作进入故障测

34、量程序。4、工频变化量距离继电器n电力系统发生短路故障时，其短路电流、电压可分解为故障前负荷状态的电流电压分量和故障分量，反应工频变化量的继电器不受负荷状态的影响。n式中ZK为测量阻抗，它在阻抗复数平面上的动作特性是以矢量-ZS为圆心，以|ZS+ZZD|为半径的圆，如图5.2所示，当ZK矢量末端落于圆内时动作，可见这种阻抗继电器有大的允许过渡电阻能力。当过渡电阻受对侧电源助增时，不存在超越问题。n对反方向短路,测量阻抗-ZK在阻抗复数平面上的动作特性是以矢量ZS为圆心，以|ZS-ZZD|为半径的圆，如图5.3，动作圆在第一象限，而因为-ZK总是在第三象限，因此，阻抗元件有明确的方向性 n图5.

35、2 正方向短路动作特性 n图5.3 反方向短路动作特性 5、距离方向继电器nRCS_902A（B、C、D）由距离方向和零序方向继电器，经通道交换信号构成全线路快速跳闸的方向保护，即装置的纵联保护。n将按超范围整定的距离继电器构成方向比较元件，其动作特性与距离保护基本一致，由低压距离继电器、接地距离继电器、相间距离继电器组成。n1）低压距离继电器n正方向故障时，动作特性如图5.4，反方向故障时动作特性如图5.5。n2）接地距离继电器n动作特性如图5.4。n3）相间距离继电器n动作特性如图5.6。n4）反方向距离继电器n该继电器仅在保护投退控制字弱电侧1 时才投入，它由三个接地距离继电器和三个相间

36、距离继电器组成。n在弱电侧，当距离方向和零序正反方向元件均不动作时，若反方向距离继电器动作，则判为反方向故障，若反方向距离继电器不动作，则不认为是反方向故障。n6、零序方向继电器n7、距离继电器n本装置设有三阶段式相间和接地距离继电器，继电器由正序电压极化，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、段阻抗特性向第象限偏移；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。n1）低压距离继电器图5.4 正方向故障时动作特性 图5.6 三相短路稳态特性 n2）接地距离继电器nA、段接地距离继电器nB、段接地距离继电器三、三、RCS-90

37、2A部分插件原理简述部分插件原理简述n1、各插件原理说明n2、电源插件（DC）n3、交流输入变换插件（AC）n4、低通滤波插件（LPF）n5、CPU 插件（CPU）n6、通信插件（COM）VI 变压器保护变压器保护一、保护配置一、保护配置n目前500kV超高压系统大部分采用自耦变压器完成长距离、大容量的电能转换与传输。主变保护按双主保护和双后备保护配置原则。主保护配置有差动速断、比例差动、工频变化量比例差动、零序电流差动，后备保护在高、中压侧配置有相间阻抗、过流、零序过压，非电量保护配置有瓦斯、压力和温度保护。二、二、RCS-978系列变压器成套保系列变压器成套保护原理护原理n1、保护保程序结

38、构框图2、装置起动元件算法判别n装置管理板设有不同的起动元件，起动后开放出口正电源，同时开放CPU 板相应的保护元件。只有在管理板相应的起动元件动作，同时CPU 板对应的保护元件动作后才能跳闸出口；否则无法跳闸。管理板的起动元件未动作，而CPU 板对应的保护元件动作，装置会报警，不会出口跳闸。n稳态差流起动：n三相差动电流最大值 大于差动电流起动整定值 动作。定值整定参见该使用说明书。此起动元件用来开放稳态比率差动保护和差动速断保护。max|dcdqdIImaxdIcdqdIn工频变化量差流起动：n 121.25.ddtdthdmIIIIIII n零序比率差动起动/分侧差动起动（自耦变）：零序

39、差电流大于零差电流起动整定值时动作或分侧差动三相差流的最大值大于分侧差动电流起动整定值时动作。定值整定参见附录A。此起动元件用来开放零序或分侧比率差动保护。n相电流起动：当三相电流最大值大于整定值时动作。此起动元件用来开放相应侧的过流保护。n零序电流起动：当零序电流大于整定值时动作。此起动元件用来开放相应侧的零序过流保护。n零序电压起动：当开口三角零序电压大于整定值动作。此起动元件用来开放相应侧的零序过压保护。n间隙零序电流起动：当间隙零序电流大于整定值时动作。此起动元件用来开放相应侧的间隙零序过流保护。n工频变化量相间电流起动：I 1.25It+Ith其中：It为浮动门坎，随着变化量输出增大

40、而逐步自动提高，取1.25倍可保证门槛电压始终略高于不平衡输出。I为相间电流的半周积分值。Ith为固定门坎。起动定值为0.2In，无需用户整定。此起动元件用来开放相应侧的阻抗保护。n负序电流起动：当负序电流大于0.2In时动作。此起动元件用来开放相应侧的阻抗保护。3、稳态比率差动保护n由于变比和联接组的不同，电力变压器在运行时，各侧电流大小及相位也不同。在构成继电器前必须消除这些影响。现在的数字式变压器保护装置，都利用数字的方法对变比与相移进行补偿。n稳态比例差动保护用来区分差流是由于内部故障还是不平衡输出（特别是外部故障时）引起。RCS-978采用了如下的稳态比率差动动作方程：11110.2

41、0.5 0.10.7565.5 0.11|2|0.60.8 1.20.8drcdqddbreecdqddrebeecdqdmriimdiidreedeIIIIKIIIIIIIKIIIIIIIIIIIII0.50.566reerereIIIIIII图6.2 稳态比率差动保护的动作特性 4、励磁涌流判别原理n1）利用谐波识别励磁涌流 n2）利用波形畸变识别励磁涌流 n3）TA 饱和的识别方法VII 站用配电线路、变压器的保站用配电线路、变压器的保护配置及整定计算护配置及整定计算一、一、35kV线路保护线路保护n1、保护配置n1）电流速断保护（I段）n2）限时电流速断保护（II段）n3）过电流保护(

42、III 段)n4）方向元件配置：单侧电源各段保护不经方向元件控制，双侧电源各段保护经方向元件控制。2、整定计算原则n2、整定计算原则n1）电流速断保护 a 按躲过本线路末端最大短路电流整定:b 按躲过变压器其他侧母线三相最大短路电流整定：)3(max.DKDZIKI)3(max.DKDZIKIn2）限时电流速断保护 a电流定值按对本线路末端故障有1.5的灵敏系数：动作时间取0.30.4s.min.DDZ IIfIIKn与相邻35kV线路速断电流定值配合:n时间定值建议0.4s，否则会使变压器中后备复压过流段时间定值过长。不能与相邻35kV线路电流速断定值配合，则要求限制相邻35kV线路电流速断

43、的定值.max.*DZFkDZIKKI1.1kKn3）过电流保护nA、躲过最大负荷电流:n式中：本线路的最大负荷电流n n 0.850.95 max.FHfKDZIKKI1.21.3KKmax.FHIfKnB、与相邻35kV线路限时电流速断定值配合 DZFkDZIKKI.max.*1.1kKnC、与相邻35kV线路过流定值配合n 相邻线路过电流保护定值 DZFkDZIKKI.max.*1.1kKDZI.n4）后加速保护可投入,加速限时电流段,投入0.15s延时。n复压元件投入：低电压定值按躲过保护安装处最低运行电压整定70V，负序电压按躲过电压互感器的不平衡负序电压整定 二、配电变压器保护二、

44、配电变压器保护n1、保护配置1）电流速断保护（I段）2）定时限电流保护（III段）2、整定计算原则n1)电流段：躲站用变低压侧故障整定：nIdz.I=I(3)k.max =1.5 n2)定时限电流保护（III段）nIIII=Ien校验最小运行方式站用变低压侧故障灵敏系数 1.5 n时间定值0.5S切两侧kKkKkKfKlmK三、三、10kV馈线馈线n1、保护配置1）电流速断保护（I段）2）定时限电流保护（III段）2、整定计算原则n1）电流速断保护（I段）：Idz.I=Ik.maxn2）定时限电流保护（III段）n其中，Klm要求保护线路末端短路时；n 动作时间tIII取0.51SkK.max

45、.KFHDZfKIIKVIII 微机保护装置故障简述微机保护装置故障简述一、微机保护不正常工作的原因一、微机保护不正常工作的原因n安装质量和水平，设计安装单位的资质，安装水平和施工单位人员的责任心等；n是否按相关技术标准施工，试验；n接线是否正确；n定值设定、调整试验水平；n生产管理、维护水平等。二、微机保护故障及相应措施二、微机保护故障及相应措施n1、微机保护装置在变电站的强电磁场，高干扰源的环境下运行，产品在设计制造时，要求满足电磁兼容的性能指标的国家标准，使用中要加强维护，及早发现，对各硬件插件出现故障时会发出相应的告警信号，当硬件出现故障时，应及时更换故障插件。n2、微机保护软件受干扰源冲击时，运行使用中，可能出现CPU死循环或卡死，当这种情况发生时，装置具有自动超时复位功能。三、三、500kV微机保护故障案例分析微机保护故障案例分析