繼電保護(hù)的基本原理

繼電保護(hù)的基本原理,王剛,劉沛,繼電保護(hù),什么是繼電保護(hù)？泛指繼電保護(hù)技術(shù)或由各種繼電保護(hù)裝置組成的繼電保護(hù)系統(tǒng)。什么是繼電保護(hù)裝置？指能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)保護(hù)什么？繼電保護(hù)裝置的兩大基本任務(wù)： 1)自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭受破壞，保證其他無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行； 2)反映電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件，而動(dòng)作于發(fā)信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘。,繼電保護(hù)的基本原理,19世紀(jì)末：過(guò)電流保護(hù)原理（熔斷器）19051908年：電流差動(dòng)保護(hù)1910年：方向性電流保護(hù)20年代初：距離保護(hù)30年代：高頻保護(hù)(縱聯(lián)方向比較式保護(hù))實(shí)現(xiàn)手段三個(gè)階段，兩次飛躍50年代：由機(jī)電式到半導(dǎo)體式 80年代：由半導(dǎo)體式到數(shù)字式,繼電保護(hù)的基本概念,保護(hù)： 保險(xiǎn)絲繼電： 由繼電器來(lái)控制開(kāi)關(guān)核心工作：判斷信息來(lái)源：電流、電壓等電氣量及一些狀態(tài)量理論工具：電力系統(tǒng)故障分析，信號(hào)處理方法相關(guān)技術(shù)：傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù),電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的基本要求,選擇性：指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮??；速動(dòng)性：發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作，切除故障；靈敏性：是對(duì)于其保護(hù)的范圍內(nèi)，發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力；可靠性：發(fā)生故障的部分不應(yīng)該拒動(dòng)，沒(méi)有發(fā)生故障的部分不能誤動(dòng)。(可依賴性、安全性),繼電保護(hù)裝置的作用,在工廠供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，必須有相應(yīng)的保護(hù)裝置將故障部分及時(shí)地從系統(tǒng)中切除，以保證非故障部分的繼續(xù)工作，或發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便值班人員檢查并采取消除故障的措施。繼電保護(hù)裝置即各種不同類型的繼電器，以一定的方式連接與組合，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作，作用于斷路器脫扣線圈或給出報(bào)警信號(hào)，以達(dá)到對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的目的。,常見(jiàn)的繼電保護(hù)裝置,繼電保護(hù)裝置由若干個(gè)繼電器組成，所以繼電器是繼電保護(hù)的主要元件。 電流繼電器、電壓繼電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器、信號(hào)繼電器、溫度繼電器、瓦斯繼電器,繼電保護(hù)裝置的基本構(gòu)成,測(cè)量：傳感回路、信息采集、濾波和算法。判斷：故障分析、邏輯判別、定值門(mén)檻。 執(zhí)行：控制開(kāi)關(guān)行為的具體電路。 信息記錄：故障錄波、事件記錄、通訊。 學(xué)科特點(diǎn)：理論與實(shí)踐并重。,電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，會(huì)引起電流的增加和電壓的降低，以及電流、電壓間相位角的變化。因此，利用故障時(shí)參數(shù)與正常運(yùn)行時(shí)的差別，就可以構(gòu)成各種不同原理和類型的繼電保護(hù)。,例如：1.反映電流改變的，有電流速斷、定時(shí)限過(guò)電 流、反時(shí)限過(guò)電流及零序電流等保護(hù)；2.反映電壓改變的，有低電壓或過(guò)電壓保護(hù)；3.既反映電流又反映電流與電壓間相角改變的，有方向過(guò)電流保護(hù)；4.反映電壓與電流的比值，即反映短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處阻抗的，有距離保護(hù)等；5.反映輸入電流與輸出電流之差的，有變壓器差動(dòng)保護(hù)等。,電力設(shè)備在運(yùn)行中可能發(fā)生故障和不正常的狀態(tài)。,故障：最常見(jiàn)也是最危險(xiǎn)的故障是各種形式的短路。不正常狀態(tài) ： 電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的正常工作遭到破壞，但并未發(fā)生短路故障，這種情況屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)，比如設(shè)備過(guò)負(fù)荷、溫度過(guò)高、小電流接地系統(tǒng)中的單相接地等。,電力系統(tǒng)發(fā)生短路可能產(chǎn)生的后果,故障點(diǎn)所燃燒電弧使故障元件損壞。短路電流通過(guò)非故障元件，產(chǎn)生發(fā)熱和電動(dòng)力，使非故障元件損壞或降低使用壽命。電力系統(tǒng)部分地區(qū)電壓降低，影響用戶工作穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量。破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定。,短路：就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。,短路電流流過(guò)載流體產(chǎn)生的力效應(yīng)和熱效應(yīng)是校驗(yàn)載流部分和電氣設(shè)備能否穩(wěn)定工作的主要依據(jù)之一。為了選擇和檢驗(yàn)電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體和整定供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，需要計(jì)算三相短路電流,短路故障的種類：,單相接地故障：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪肥亲畛Ｒ?jiàn)的故障，約占全部故障幾率的80%以上；兩相接地短路：兩相接地短路故障一般不超過(guò)全部故障幾率的10%；兩相短路及三相短路：兩相短路及三相短路故障相對(duì)較少，一般不超過(guò)全部故障幾率的5%。但是這種故障比較嚴(yán)重，故障發(fā)生后要求迅速切除故障；,斷相：斷相故障包括線路斷線、斷路器斷相等。故障幾率更小，約為1%；繞組匝間短路：這種故障發(fā)生在發(fā)電機(jī)、變壓器、調(diào)相機(jī)、電動(dòng)機(jī)等電機(jī)電器內(nèi)部的繞組中，故障幾率極小，但是能嚴(yán)重?fù)p壞設(shè)備。,造成短路的主要原因,造成短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞、誤操作、雷擊或過(guò)電壓擊穿等。由于誤操作產(chǎn)生的故障約占全部短路故障的70%。短路電流數(shù)值通常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍。當(dāng)它通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，設(shè)備溫度急劇上升，過(guò)熱會(huì)使絕緣加速老化或損壞，同時(shí)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，使設(shè)備的載流部分變形或損壞，選用設(shè)備時(shí)要考慮它們對(duì)短路電流的穩(wěn)定。短路電流在線路上產(chǎn)生很大的壓降，離短路點(diǎn)越近的母線，電壓下降越厲害，從而影響與母線連接的電動(dòng)機(jī)或其它設(shè)備的正常運(yùn)行。,短路電流和系統(tǒng)運(yùn)行方式的關(guān)系,供電系統(tǒng)的短路電流大小與系統(tǒng)的運(yùn)行方式有很大的關(guān)系。系統(tǒng)的運(yùn)行方式可分為最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式。最大運(yùn)行方式下電源系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組投運(yùn)多，雙回輸電線路及并聯(lián)變壓器均全部運(yùn)行。此時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的總的短路阻抗最小，短路電流最大；反之，最小運(yùn)行方式下由于電源中一部分發(fā)電機(jī)、變壓器及輸電線路解列，一些并聯(lián)變壓器為保證處于最佳運(yùn)行狀態(tài)也采用分列運(yùn)行，這樣使總的短路阻抗變大，短路電流也相應(yīng)的減少。,繼電保護(hù)的整定計(jì)算一般是在同一電壓等級(jí)上以一次值進(jìn)行的，在整定方案選定后需換算至二次值,按保護(hù)構(gòu)成原理分為兩種：第一種是以差動(dòng)為基本原理的保護(hù)，包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線等差動(dòng)保護(hù)，各種縱聯(lián)方式的線路保護(hù)，如高頻保護(hù)。它們?cè)谠砩暇邆淞藚^(qū)分內(nèi)、外故障的能力，保護(hù)范圍固定不變，而且它們的整定值與相鄰保護(hù)沒(méi)有配合關(guān)系，具有獨(dú)立性，整定計(jì)算比較簡(jiǎn)單。第二種是階段式保護(hù)，它們的整定值要求與相鄰的上、下級(jí)保護(hù)之間有嚴(yán)格的配合關(guān)系，而它們的保護(hù)范圍又隨電力系統(tǒng)得運(yùn)行方式的改變而變化。,在工廠供電系統(tǒng)中，電流繼電器是保護(hù)裝置中重要的起動(dòng)元件。,常用的機(jī)電式電流繼電器分電磁式和感應(yīng)式兩種。電磁式電流繼電器的電流時(shí)間特性是定時(shí)限特性：只要通過(guò)繼電器的電流超過(guò)某一預(yù)先整定的數(shù)值時(shí)，它就能動(dòng)作，動(dòng)作時(shí)限是固定的，與外加電流無(wú)關(guān)。感應(yīng)式電流繼電器的時(shí)間特性是反時(shí)限特性：當(dāng)某一線圈通入一定數(shù)值得電流時(shí)，其動(dòng)作時(shí)限與通入電流大小平方成反比，通入線圈的電流越大，則動(dòng)作時(shí)限越短。,反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的特點(diǎn)：動(dòng)作電流與時(shí)限成反比，即動(dòng)作電流愈大，動(dòng)作的時(shí)限愈短。譬如在同一線路上，靠近電源側(cè)的始端發(fā)生短路時(shí)，短路電流大，動(dòng)作時(shí)限短；反之末端發(fā)生短路，短路電流較小，動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)。,選擇定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的原則是應(yīng)保證在被保護(hù)線路發(fā)生相間短路故障時(shí)能可靠的動(dòng)作，在正常運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流和由于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)或自起動(dòng)以及用戶負(fù)荷突變和其他原因引起的短時(shí)間的沖擊電流等情況下保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。,互感器運(yùn)行,電壓互感器可以將高電壓變換為低電壓；電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，需要測(cè)量運(yùn)行電壓和負(fù)荷電流，還需要具備完善的繼電保護(hù)裝置。但由于絕緣的要求，測(cè)量?jī)x表和繼電器制造工藝等方面的原因，用電氣測(cè)量?jī)x表無(wú)法直接測(cè)量高電壓和大電流，繼電器也無(wú)法直接接入系統(tǒng)。為此，在電力系統(tǒng)中采用了電壓和電流變換裝置，稱之為互感器。電流互感器可以將大電流變換為小電流。由于采用了互感器，測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置不用直接與高電壓連接，從而保證了電氣測(cè)量和繼電保護(hù)工作的安全。,互感器原理和標(biāo)準(zhǔn)化,互感器與變壓器都是利用電磁感應(yīng)原理工作的。其結(jié)構(gòu)亦是由鐵；蘸、一次線圈、二次線圈及結(jié)構(gòu)物組成。電壓互感器工作原理與變壓器相同；電流互感器工作原理與變壓器不同的是，其鐵芯內(nèi)的交變主磁通是由一次線圈通過(guò)的電流產(chǎn)生的，交變主磁通在二次線圈內(nèi)感應(yīng)出相應(yīng)的二次電流。電壓互感器的二次側(cè)標(biāo)難額定電壓為100V，電流互感器的二次側(cè)標(biāo)準(zhǔn)額定電流為5A或1A，這使得儀表和繼電器的制造可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。,電壓互感器,電壓互感器的工作原理與變壓器相同，但從工作應(yīng)用的角度分析，電壓互感器輸出容量接近于空載運(yùn)行，其本身的短路阻抗也很小。在允許負(fù)荷范圍內(nèi)，互感器的阻抗壓降也較小，這樣在使用時(shí)可以得到比較準(zhǔn)確的電壓比。根據(jù)工作原理，一次電壓變換到二次電壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生相角差，相角差和負(fù)荷與短路阻抗形成的電壓差，在使用中應(yīng)子重視。電壓互感器的準(zhǔn)確度：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電壓互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)分為5級(jí)。應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)電壓互感器的用途、負(fù)荷性質(zhì)，選用適當(dāng)準(zhǔn)確度等級(jí)的電壓互感器。 測(cè)量用電壓互感器的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)和誤差限值見(jiàn)表1。 保護(hù)用電壓互感器的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)和誤差限值見(jiàn)表2。,電壓互感器：用低量程的電壓表測(cè)高電壓,被測(cè)電壓=電壓表讀數(shù) N1/N2,使用注意：,1. 副邊不能短路，以 防產(chǎn)生過(guò)流；2. 鐵心、低壓繞組的 一端接地，以防在 絕緣損時(shí)，在副邊 出現(xiàn)高壓。,電流互感器,電流互感器的工作原理與變壓器相似，不同點(diǎn)是電流互感器是通過(guò)一次線圈的電流在鐵芯中感應(yīng)交變磁通，交變磁通穿過(guò)二次線圈產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)通過(guò)負(fù)載，取得相應(yīng)的電流。一次電流與二次電流的比值稱為電流互感器的電流比。電流互感器的電流比取決于一次線圈與二次線圈的匝數(shù)比，一次電流變換為二次電流時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生電流誤差和相位差，使用中應(yīng)予重視。電流互感器的準(zhǔn)確度：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)共分為6級(jí)。應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)電流互感器的用途、負(fù)荷性質(zhì)，選用適當(dāng)準(zhǔn)確度等級(jí)的電流互感器。測(cè)量用電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)和誤差限值見(jiàn)表l。一般保護(hù)作用電流互感器標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)和誤差限值見(jiàn)表2。,電流互感器：用低量程的電流表測(cè)大電流,被測(cè)電流=電流表讀數(shù) N2/N1,1. 副邊不能開(kāi)路，以 防產(chǎn)生高電壓；2. 鐵心、低壓繞組的 一端 接地，以防在 絕緣損壞時(shí)，在副 邊出現(xiàn)過(guò)壓。,使用注意事項(xiàng)：,零序電流互感器,零序電流互感器主要是用來(lái)監(jiān)測(cè)交流三相線路電流的平衡度。從變換電流出發(fā)，可將零序電流互感器視為單匝貫穿式電流互感器，其一次電流等于流過(guò)零序電流互感器的三相電流的向量和。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三相電流的向量和等于零，即零序電流互感器的一次電流為零，二次電流必須是零。當(dāng)線路發(fā)生單相接地故障時(shí)(包括中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng))，三相電流必然會(huì)產(chǎn)生不平衡，即零序電流。零序電流穿過(guò)零序電流互感器會(huì)使互感器二次線圈有電流產(chǎn)生，二次線圈接入信號(hào)或保護(hù)裝置，使信號(hào)或繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，切斷故障線路，保證人身和設(shè)備不致發(fā)生危險(xiǎn)。,什么是變壓器的空載試驗(yàn)？,變壓器的空載試驗(yàn)指的是通過(guò)變壓器的空載運(yùn)行來(lái)測(cè)定變壓器的空載電流和空載損耗。一般說(shuō)來(lái)，空載試驗(yàn)可以在變壓器的任何一側(cè)進(jìn)行。通常將額定頻率的正弦電壓加在低壓線圈上而高壓側(cè)開(kāi)路。為了測(cè)出空載電流和空載損耗隨電壓變化的曲線，外施電壓要能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 變壓器空載時(shí)，鐵芯中主磁通的大小是由繞組端電壓決定的，當(dāng)變壓器施加額定電壓時(shí)，鐵芯中的主磁通達(dá)到了變壓器額定工作時(shí)的數(shù)值，這時(shí)鐵芯中的功率損耗也達(dá)到了變壓器額定工作下的數(shù)值，因此變壓器空載時(shí)輸入功率可以認(rèn)為全部是變壓器的鐵損。一般電力變壓器在額定電壓時(shí)，空載損耗約為額定容量的0.1%1%。,什么是變壓器的短路試驗(yàn)？,變壓器的短路試驗(yàn)通常是將高壓線圈接至電源，而將低壓線圈直接短接。由于一般電力變壓器的短路阻抗很小，為了避免過(guò)大的短路電流損壞變壓器的線圈，短路試驗(yàn)應(yīng)在降低電壓的條件下進(jìn)行。用自耦變壓器調(diào)節(jié)外旋電壓，使電流在0.11.3倍額定電流范圍變化。原邊電流達(dá)到額定值時(shí)，變壓器的銅損相當(dāng)于額定負(fù)載時(shí)的銅損，因外施電壓較低，鐵芯中的工作磁通比額定工作狀態(tài)小得多，鐵損可以忽略不計(jì)，所以短路試驗(yàn)的全部輸入功率基本上都消耗在變壓器繞組上，短路試驗(yàn)可測(cè)出銅損。通常電力變壓器在額定電流下的短路損耗約為額定容量的0.4%4%，其數(shù)值隨變壓器容量的增大而下降。,電力變壓器的保護(hù),瓦斯保護(hù)：容量在800KVA及其以上的油浸式變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，作為變壓器油箱內(nèi)各種故障和油面降低的主保護(hù)。其中輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各電源側(cè)的斷路器。過(guò)電流保護(hù)：一般用于降壓變壓器，作為變壓器外部短路及瓦斯和電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)。,零序電流保護(hù)：當(dāng)變壓器中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)放電間隙接地時(shí)，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)，作為變壓器外部接地短路的保護(hù)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)：接于相電流上，并延時(shí)作用于信號(hào)。電流速斷保護(hù)：對(duì)于中、小容量的變壓器，例如工廠供電中的供、配電變壓器，可以在電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護(hù)，作為變壓器電源側(cè)線圈和電源側(cè)套管及引出線故障的主要保護(hù)。它的整定值較高，因?yàn)樗纫汩_(kāi)變壓器低壓側(cè)短路時(shí)的最大短路電流，又要躲開(kāi)變壓器空載投入時(shí)的勵(lì)磁涌流，所以只能保護(hù)變壓器高壓線圈以上的部分，而不能保護(hù)變壓器低壓線圈，這是電流速斷的缺點(diǎn)。,異步電動(dòng)機(jī)對(duì)三相短路電流的影響,正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)略低于外加電壓，當(dāng)供電線路發(fā)生三相短路時(shí)，短路點(diǎn)的電壓近似等于零，接在短路電附近的異步電動(dòng)機(jī)因端電壓的下降有停止運(yùn)轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，但是由于慣性，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子仍在轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)大于其端電壓，處于發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)，將轉(zhuǎn)子儲(chǔ)藏的磁能轉(zhuǎn)換為電能向短路電反饋，產(chǎn)生反饋沖擊電流。,電動(dòng)機(jī)內(nèi)部常見(jiàn)的故障,定子繞組相間短路定子繞組單相接地定子繞組匝間短路,電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的不正常狀態(tài)：,1過(guò)負(fù)荷2.電壓消失或降低3.同步電動(dòng)機(jī)的異步狀態(tài),電動(dòng)機(jī)的保護(hù)方式有以下幾種,相間短路設(shè)電流保護(hù)和縱差保護(hù)。對(duì)于1000V電壓以下的電動(dòng)機(jī)，容量大的使用自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，設(shè)專用保護(hù)，或利用其脫扣器保護(hù)，容量較小的用熔斷器保護(hù)為防止過(guò)負(fù)荷，裝設(shè)電流保護(hù)和熱力保護(hù)為防止發(fā)生單相接地，裝設(shè)零序電路保護(hù)欠電壓保護(hù)同步電動(dòng)機(jī)的失步保護(hù),電容器的故障和異常運(yùn)行方式,電容器組和斷路器之間的連接線短路：針對(duì)這種短路應(yīng)裝設(shè)無(wú)時(shí)限或帶短時(shí)限的電流保護(hù)，動(dòng)作于跳閘；電容器內(nèi)部故障及其引出線的短路：應(yīng)采用的保護(hù)，可將電容器分為兩組，裝設(shè)橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，動(dòng)作于跳閘；電容器組的單相接地故障：裝設(shè)單相接地保護(hù),微機(jī)繼電保護(hù)的發(fā)展歷程,2008.12培訓(xùn),繼電保護(hù)的發(fā)展階段,第一階段：電磁型保護(hù)第二階段：晶體管保護(hù)第三階段：集成電路保護(hù)第四階段：微機(jī)保護(hù)第五階段：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，繼電保護(hù)的內(nèi)函擴(kuò)展，將保護(hù)功能、管理功能融為一體，即“四合一”保護(hù)，提出綜合自動(dòng)化的概念,繼電保護(hù)的發(fā)展階段,中國(guó)的繼電保護(hù)有2個(gè)發(fā)展高潮電磁型、感應(yīng)型、整流型繼電器由50年代80年代微機(jī)型繼電保護(hù)80年代至今晶體管和集成電路保護(hù)時(shí)間較短，為微機(jī)保護(hù)打下基礎(chǔ),電磁型繼電器,70年代以前廣泛使用保護(hù)功能： 過(guò)流保護(hù)電流繼電器時(shí)間繼電器中間繼電器 過(guò)、欠壓保護(hù)電壓繼電器時(shí)間繼電器中間繼電器 距離、零序等繼電器四遙、運(yùn)行、管理功能： 中央信號(hào)屏、RTU屏、運(yùn)行人員巡視、定時(shí)記錄,電磁型繼電器,優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定、可靠、使用壽命長(zhǎng)、成本低、原理簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：動(dòng)作速度慢、二次回路復(fù)雜、TVTA負(fù)載大、復(fù)雜原理保護(hù)構(gòu)成麻煩、調(diào)試定檢工作量大,晶體管保護(hù),第一臺(tái)晶體管保護(hù)由山東工業(yè)大學(xué)研制，但運(yùn)行不理想第一套實(shí)用型的晶體管保護(hù)由水電部組織研制，70年在西北330KV輸電線路上運(yùn)行。隨后研制了A系列、C系列、D系列保護(hù)裝置80年代大量使用,晶體管保護(hù),晶體管保護(hù)也稱為靜態(tài)保護(hù)，由晶體管等電子元器件實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)原理，第一代采用鍺管，由于其抗干擾能力差改成硅管低壓保護(hù)包含了電壓、電流、重合閘功能；高壓保護(hù)距離、零序、高頻、相差、重合閘分別由不同的裝置實(shí)現(xiàn)四遙、運(yùn)行、管理功能： 中央信號(hào)屏、RTU屏、運(yùn)行人員巡視、定時(shí)記錄,晶體管保護(hù),優(yōu)點(diǎn)：成本低、動(dòng)作速度快、 TVTA負(fù)載小、原理較簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：復(fù)雜原理保護(hù)構(gòu)成麻煩、調(diào)試定檢工作量大、穩(wěn)定性不高,集成電路保護(hù),80年代開(kāi)始研制，87年投入市場(chǎng)，原理同晶體管，只是采用中小規(guī)模IC芯片取代晶體管，提高可靠性，減少調(diào)試的復(fù)雜性和工作量，使用范圍和規(guī)模較小，市場(chǎng)存在時(shí)間較短四遙、運(yùn)行、管理功能： 中央信號(hào)屏、RTU屏、運(yùn)行人員巡視、定時(shí)記錄,微機(jī)保護(hù),六十年代提出應(yīng)用計(jì)算機(jī)構(gòu)成保護(hù)的概念七十年代研究算法的熱潮八十年代微機(jī)保護(hù)進(jìn)入實(shí)用八十年代末國(guó)內(nèi)微機(jī)保護(hù)進(jìn)入批量生產(chǎn)八十年代中期綜合自動(dòng)化研究發(fā)展九十年代國(guó)內(nèi)綜合自動(dòng)化研究和應(yīng)用繁榮,微機(jī)保護(hù),82年開(kāi)始研制。84年樣機(jī)制造并在河北、東北電力系統(tǒng)運(yùn)行8486年進(jìn)行大量的試驗(yàn)。87年9月26日在河北邯鄲電網(wǎng)220KV線路做人工短路試驗(yàn)，同年批量生產(chǎn)。89年在東北500KV做人工短路試驗(yàn)，同年國(guó)家電網(wǎng)公司決定大面積推廣應(yīng)用。91年第二代微機(jī)保護(hù)推出。94年第三代微機(jī)保護(hù)推出。99年第四代微機(jī)保護(hù)推出,微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn),硬件可以標(biāo)準(zhǔn)化體積更小，占地少可方便實(shí)現(xiàn)各種原理的保護(hù)用數(shù)學(xué)方法比繼電器特性方法易于提高保護(hù)性能程序可自適應(yīng)運(yùn)行狀態(tài)而自動(dòng)改變定值和特性有軟硬件實(shí)時(shí)自檢能力故障及事件記錄，有利于事后分析通信功能,微機(jī)保護(hù)的缺點(diǎn),與傳統(tǒng)保護(hù)有根本性的背離使用者維護(hù)較難對(duì)硬件和軟件都要求高度可靠在操縱和維護(hù)中用戶較難掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展很快，硬件容易過(guò)時(shí),幾種保護(hù)性能比較,幾種保護(hù)性能比較,幾種保護(hù)性能比較,第一代微機(jī)保護(hù),采用6809微處理機(jī)一塊CPU12位A/D采樣RS232通信保護(hù)功能無(wú)“四遙”功能,硬件結(jié)構(gòu)圖,模件布置圖,第二代微機(jī)保護(hù),8031單片機(jī)VFC技術(shù)5個(gè)CPU模塊保護(hù)功能RS232通信總線不出插件無(wú)“四遙”功能,什么是VFC技術(shù)？ADCVFC嗎？,VFC是壓頻轉(zhuǎn)換器，ADC是模數(shù)轉(zhuǎn)換器，ADC的一種結(jié)構(gòu)就是采用壓頻變換過(guò)程VFC是將模擬電壓變成對(duì)應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)，然后計(jì)頻，可以換算成相應(yīng)的電壓數(shù)值，這就是使用VFC進(jìn)行ADC的原理。 ADC還有其他方法所以ADCVFC,硬件結(jié)構(gòu)圖,模件布置圖,第三代微機(jī)保護(hù),專業(yè)單片機(jī)VFC技術(shù)5個(gè)CPU模塊保護(hù)功能LON 網(wǎng)總線不出芯片“四遙”功能,第三代微機(jī)保護(hù),Intel 80196（80296）單片機(jī)VFC技術(shù)（A/D技術(shù)）多CPU模塊保護(hù)功能LON網(wǎng)（CAN 網(wǎng)）總線不出單板“四遙”功能,前三代微機(jī)保護(hù)存在的問(wèn)題,資源小，冗余度不夠匯編語(yǔ)言編程，不利于擴(kuò)展和維護(hù)，繼承性差整體可靠性低運(yùn)算速度慢信息處理能力低,第四代微機(jī)保護(hù),采用32位微處理機(jī)（Motorola 68332） 大資源大平臺(tái)設(shè)計(jì)14位A/D以太網(wǎng)邏輯可編程保護(hù)功能“四遙”功能,第四代微機(jī)保護(hù)特點(diǎn),軟硬件系列化、模塊化設(shè)計(jì)裝置系列化設(shè)計(jì)基于統(tǒng)一設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)軟件統(tǒng)一平臺(tái)，模塊化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)可靠性高級(jí)語(yǔ)言軟件設(shè)計(jì)以齊套變電站內(nèi)保護(hù)、控制設(shè)備為目標(biāo),第四代微機(jī)保護(hù)特點(diǎn),高起點(diǎn)、大資源的硬件平臺(tái)突破傳統(tǒng)保護(hù)設(shè)計(jì)概念的局限易于產(chǎn)品功能的擴(kuò)展高級(jí)語(yǔ)言編程，軟件模塊化借鑒國(guó)際產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)，與先進(jìn)技術(shù)同步發(fā)展為產(chǎn)品通用化提供條件,第四代微機(jī)保護(hù)特點(diǎn),高起點(diǎn)、大資源的硬件平臺(tái)摩托羅拉32位單片機(jī)技術(shù)，大容量RAM（1M字節(jié)）、FlashRAM(1M字節(jié)）、ROM（256K字節(jié)使產(chǎn)品的穩(wěn)定性和運(yùn)算速度得到保證 保護(hù)采用14位的A/D轉(zhuǎn)換器 測(cè)量模塊A/D轉(zhuǎn)換精度高達(dá)24位 配以大容量的RAM和Flash Memory，可記錄8至50個(gè)錄波報(bào)告，記錄的事件數(shù)不少于1000條,第四代微機(jī)保護(hù)特點(diǎn),高起點(diǎn)、大資源的硬件平臺(tái)快速內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，消除通信瓶頸豐富的I/O資源32組定值冗裕設(shè)計(jì)，提高裝置安全性,CPU模件設(shè)計(jì),第四代微機(jī)保護(hù)特點(diǎn),嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)軟件平臺(tái)良好的開(kāi)發(fā)環(huán)境為分工協(xié)作、設(shè)計(jì)高可靠性的軟件提供了保障軟件功能徹底模塊化采用C語(yǔ)言編程的功能軟件獨(dú)立于硬件之外,具備很強(qiáng)的移植性,可繼承性,第四代微機(jī)保護(hù)特點(diǎn),高效率的圖形化邏輯可編程技術(shù)利用圖形化邏輯可編程技術(shù)形成保護(hù)及自動(dòng)化功能的過(guò)程： 邏輯圖的輸入 解析邏輯圖 邏輯圖的執(zhí)行,第四代微機(jī)保護(hù)特點(diǎn),第四代微機(jī)保護(hù)特點(diǎn),邏輯圖執(zhí)行效率邏輯運(yùn)算速度達(dá)到： 300個(gè)邏輯門(mén)/ms,各具特點(diǎn)的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)VFC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：多CPU共享采樣數(shù)據(jù)VFC的局限性： 1.穩(wěn)定性較差 2.精度難以提高 3.采樣率受限制,各具特點(diǎn)的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),A/D的優(yōu)點(diǎn)精度高，14位穩(wěn)定性好可提高采樣率器件有較大的選擇余地解決了多CPU共享A/D采樣數(shù)據(jù)的難題 有源、無(wú)源濾波高精度極好的濾波特性保證各采樣通道間相移一致,AD精度與精確工作電流的關(guān)系,第四代微機(jī)保護(hù)特點(diǎn),根據(jù)繼電保護(hù)、測(cè)量/計(jì)量功能的不同運(yùn)行特點(diǎn)和要求，分別設(shè)計(jì)不同原理的交流采集系統(tǒng)保護(hù)采用低功耗、高穩(wěn)定性的A/D轉(zhuǎn)換器測(cè)量/計(jì)量功能采用-型專用測(cè)量A/D轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換精度達(dá)24位以上，可形成包括電度量在內(nèi)的各種測(cè)量/計(jì)量值。（U、I0.2%；P、Q、kWh、kVrh 0.5% ）,第四代微機(jī)保護(hù)特點(diǎn),運(yùn)行過(guò)程全息再現(xiàn)記錄保護(hù)內(nèi)部各元件動(dòng)作行為和錄波數(shù)據(jù)記錄各元件動(dòng)作時(shí)內(nèi)部各計(jì)算值可將數(shù)據(jù)在分析軟件上進(jìn)行事件分析、反演支持遠(yuǎn)程診斷可將數(shù)據(jù)在Sview分析軟件上進(jìn)行事件分析可將數(shù)據(jù)在PC機(jī)保護(hù)平臺(tái)上反演,第四代微機(jī)保護(hù)特點(diǎn),嵌入式以太網(wǎng)及TCP/IP技術(shù)高性能、可靠、靈活、通用采用IEC870-5-103標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約，達(dá)到不同制造商產(chǎn)品的互操作性支持遠(yuǎn)方診斷,幾種通信網(wǎng)絡(luò)的比較,第四代微機(jī)保護(hù)特點(diǎn),開(kāi)放性設(shè)計(jì)豐富而靈活的通信資源充分考慮與現(xiàn)有變電站自動(dòng)化系統(tǒng)接口通信口配置配置1以太網(wǎng)接口配置2RS232/485 RS232/485/422配置3 RS232/485 LonWork配置4 RS232/485 CANBUS媒介銅導(dǎo)線或 光纖支持集中打印或取消打印機(jī),第四代微機(jī)保護(hù)特點(diǎn),測(cè)量與控制功能事件上傳遙控壓板投退操作遠(yuǎn)方讀取、修改定值切換運(yùn)行定值區(qū)遙測(cè)、遙信及遙控跳、合閘裝置工