微機(jī)保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)

1、微機(jī)保護(hù)基本知識(shí)微機(jī)保護(hù)基本知識(shí)江曉林江曉林一、繼電保護(hù)保護(hù)的作用 繼電保護(hù)裝置就是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或繼電保護(hù)裝置就是能反應(yīng)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。自動(dòng)裝置。 故障（三相交流系統(tǒng)） ： 各種短路（d(3)、 d(2) 、d(1) 、d(1-1)）)和斷線（單相、兩相），其中最常見(jiàn)且最危險(xiǎn)的是各種類型的短路。 不正常運(yùn)行狀態(tài)（三相交流系統(tǒng)） ： 電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒(méi)有發(fā)生故障的運(yùn)行狀態(tài)。如：過(guò)負(fù)荷、過(guò)電壓、頻率降低、系統(tǒng)振蕩等。二、繼電保護(hù)的基本

2、原理二、繼電保護(hù)的基本原理 1 1、I I增加 故障點(diǎn)與電源間 過(guò)電流保護(hù)。2、U降低 母線電壓 低電壓保護(hù)。3、相位變化， 變化； 方向保護(hù)。 正常：為負(fù)荷的功率因數(shù)角一般為0-30左右。 短路：為輸電線路的阻抗角一般為6085。4、測(cè)量阻抗降低，Z= 模值減少 阻抗保護(hù)。5、雙側(cè)電源線路外部故障： 內(nèi)部故障： 電流差動(dòng)保護(hù)。 6、反映I2 ，I0 的 序分量保護(hù)等。7、非電氣量：瓦斯保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)。IUargIU出入II出入II三、對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求三、對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求 選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性 選擇性就是故障點(diǎn)在區(qū)內(nèi)就動(dòng)作，在區(qū)外不動(dòng)作。速動(dòng)性：保護(hù)的動(dòng)作速度

3、應(yīng)盡可能快速。 靈敏性：指在最不利的條件下，保護(hù)裝置對(duì)故障的反應(yīng)能力。不論運(yùn)行方式大小、短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何，都能靈敏地反應(yīng)?？煽啃裕翰痪軇?dòng)，不誤動(dòng)。四、微機(jī)保護(hù)硬件知識(shí) 1、裝置正面結(jié)構(gòu)、裝置正面結(jié)構(gòu)四、微機(jī)保護(hù)硬件知識(shí)2、裝置背面結(jié)構(gòu)、裝置背面結(jié)構(gòu)四、微機(jī)保護(hù)硬件知識(shí)3、前插拔組合結(jié)構(gòu)機(jī)箱、前插拔組合結(jié)構(gòu)機(jī)箱四、微機(jī)保護(hù)硬件知識(shí)4、可插拔插件、可插拔插件四、微機(jī)保護(hù)硬件知識(shí)5、“積木式積木式” 系統(tǒng)組成結(jié)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)構(gòu) 6、CPU插件的硬件結(jié)構(gòu)組成插件的硬件結(jié)構(gòu)組成MCUDSP集成電路 數(shù)據(jù)通過(guò)輸入/輸出接口進(jìn)入系統(tǒng)總線，通過(guò)總線數(shù)據(jù)進(jìn)入存儲(chǔ)器，CPU從存儲(chǔ)器取得數(shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)處理

4、，完畢后送入總線，通過(guò)輸入/輸出接口輸出來(lái)控制外部設(shè)備。 單片機(jī)可以說(shuō)是一個(gè)最小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)所有的功能。四、微機(jī)保護(hù)硬件知識(shí) 雙CPU冗余配置，實(shí)時(shí)地雙A/D采集、互檢。 配合開(kāi)入插件開(kāi)出插件完成智能化自檢，極大提高了裝置的可靠性和自檢功能，越來(lái)越趨向于做到：“只要不報(bào)警，裝置就是完好的”。 四、微機(jī)保護(hù)硬件知識(shí)采集隔離開(kāi)關(guān)的位置、斷路器位置、載調(diào)壓變壓器的分接頭檔位等量。7、開(kāi)入插件的硬件及自檢功能、開(kāi)入插件的硬件及自檢功能四、微機(jī)保護(hù)硬件知識(shí) 計(jì)算機(jī)對(duì)開(kāi)關(guān)、刀閘分合的電動(dòng)操作以及對(duì)主變壓器有載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)的升、降、停的操作命令，都是通過(guò)開(kāi)關(guān)輸出接口電路去驅(qū)動(dòng)繼電器的，再由繼

5、電器的觸點(diǎn)去接通控制回路而實(shí)現(xiàn)的。8、開(kāi)出插件的硬件及自檢功能、開(kāi)出插件的硬件及自檢功能四、微機(jī)保護(hù)硬件知識(shí)五、繼電保護(hù)的配置原則 主保護(hù)是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇性地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。 后備保護(hù)是主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用來(lái)切除故障的保護(hù)。 遠(yuǎn)后備保護(hù)是當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。 近后備保護(hù)當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。 輔助保護(hù)是為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。1、主保護(hù)和后備保護(hù)、主保護(hù)和后

6、備保護(hù)3、總原則、總原則遵循：遵循：繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程 這是科研、設(shè)計(jì)、制造、施工和運(yùn)行等每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)遵守的基本原則。 簡(jiǎn)要地說(shuō)，應(yīng)符合：簡(jiǎn)要地說(shuō)，應(yīng)符合：可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)五、繼電保護(hù)的配置原則 在配置和構(gòu)成時(shí)，應(yīng)綜合考慮：a、電力設(shè)備、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行特點(diǎn)；b、故障出現(xiàn)的概率和可能造成的后果；c、電力系統(tǒng)的近期發(fā)展情況；d、經(jīng)濟(jì)上的合理性；e、國(guó)內(nèi)和國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)。 對(duì)不能保證保護(hù)和自動(dòng)裝置安全運(yùn)行的結(jié)構(gòu)形式、接線方式和運(yùn)行方式，應(yīng)限制使用。五、繼電保護(hù)的配置原則 在配置、構(gòu)成繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置時(shí)，還應(yīng)考慮：a

7、、盡可能考慮各種故障，但不能因考慮稀有故障而影響了設(shè)備在絕大部分情況下的工作性能。 如：兩種故障同時(shí)出現(xiàn)的情況，僅保證切除故障；同桿并架雙回線；串補(bǔ)線路等。b、積極創(chuàng)造條件，支持新產(chǎn)品的試用。 五、繼電保護(hù)的配置原則4 4、線路保護(hù)、線路保護(hù)1）330500kV 設(shè)置兩套完整、獨(dú)立的全線速動(dòng)主保護(hù)，兩套的電流、電壓回路和電源應(yīng)彼此獨(dú)立，且使用獨(dú)立的遠(yuǎn)方信號(hào)傳輸設(shè)備。 每套主保護(hù)對(duì)全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障，均能無(wú)時(shí)限動(dòng)作切除故障。 斷路器有兩組跳閘線圈，每套主保護(hù)分別起動(dòng)一組跳閘線圈。五、繼電保護(hù)的配置原則2）110220kV 能切除100的接地故障。 符合下列條件之一時(shí)，應(yīng)裝設(shè)一套全線速動(dòng)保

8、護(hù)：a、根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求；b、三相短路，使廠用電母線電壓低于0.7Ue，且保護(hù)有時(shí)限；c、能改善電網(wǎng)保護(hù)的性能。 符合下列條件之一時(shí)，應(yīng)裝設(shè)兩套全線速動(dòng)保護(hù)：a、根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求；b、后備保護(hù)整定配合有困難時(shí)。五、繼電保護(hù)的配置原則推薦的線路保護(hù)配置：推薦的線路保護(hù)配置：主主 保保 護(hù)：護(hù)：光纖差動(dòng)。光纖差動(dòng)。后備保護(hù)：后備保護(hù)：三段式相間距離、接地距離；三段式相間距離、接地距離； 零序過(guò)流。零序過(guò)流。 零序電流保護(hù)受運(yùn)行方式的影響較大，零序電流零序電流保護(hù)受運(yùn)行方式的影響較大，零序電流保護(hù)保護(hù)段又可能由于網(wǎng)架的變化導(dǎo)致誤動(dòng)，因此零段又可能由于網(wǎng)架的變化導(dǎo)致誤動(dòng)，因此零序電流保護(hù)序電流保護(hù)段功

9、能完全可以由接地距離保護(hù)段功能完全可以由接地距離保護(hù)段段代替。代替。五、繼電保護(hù)的配置原則加強(qiáng)主保護(hù)，簡(jiǎn)化后備保護(hù)。加強(qiáng)主保護(hù)，簡(jiǎn)化后備保護(hù)。以以220kV線路保護(hù)為線路保護(hù)為例。例。 加強(qiáng)主保護(hù)簡(jiǎn)化后備保護(hù)的基本原則配置和整定：加強(qiáng)主保護(hù)簡(jiǎn)化后備保護(hù)的基本原則配置和整定：a a、加強(qiáng)主保護(hù)是指全線速動(dòng)保護(hù)的雙重化配置，、加強(qiáng)主保護(hù)是指全線速動(dòng)保護(hù)的雙重化配置， 同時(shí)，要求每一套全線速動(dòng)保護(hù)的功能完整，同時(shí)，要求每一套全線速動(dòng)保護(hù)的功能完整， 對(duì)全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障，均能快速動(dòng)對(duì)全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障，均能快速動(dòng) 作切除故障。每套全線速動(dòng)保護(hù)應(yīng)具有選相功作切除故障。每套全線速動(dòng)保護(hù)應(yīng)

10、具有選相功 能，當(dāng)線路在正常運(yùn)行中發(fā)生不大于能，當(dāng)線路在正常運(yùn)行中發(fā)生不大于 100100電電 阻的單相接地故障時(shí)，全線速動(dòng)保護(hù)應(yīng)能正確阻的單相接地故障時(shí)，全線速動(dòng)保護(hù)應(yīng)能正確 選相。選相。五、繼電保護(hù)的配置原則 b b、簡(jiǎn)化后備保護(hù)是指在全線速動(dòng)保護(hù)雙重化配、簡(jiǎn)化后備保護(hù)是指在全線速動(dòng)保護(hù)雙重化配 置，同時(shí)，每一套全線速動(dòng)保護(hù)功能完整的條置，同時(shí)，每一套全線速動(dòng)保護(hù)功能完整的條 件下，帶延時(shí)的相間和接地件下，帶延時(shí)的相間和接地、段保護(hù)（包段保護(hù)（包 括相間和接地距離保護(hù)、零序電流保護(hù)），允括相間和接地距離保護(hù)、零序電流保護(hù)），允 許與相鄰線路和變壓器的主保護(hù)配合，從而簡(jiǎn)許與相鄰線路和變壓器的

11、主保護(hù)配合，從而簡(jiǎn) 化動(dòng)作時(shí)間的配合整定?；瘎?dòng)作時(shí)間的配合整定。 如雙重化配置的主保護(hù)均有完善的距離后備如雙重化配置的主保護(hù)均有完善的距離后備 保護(hù)，則可以不使用零序電流保護(hù)，則可以不使用零序電流、段保護(hù)，段保護(hù)， 僅保留用于切除經(jīng)不大于僅保留用于切除經(jīng)不大于 100100電阻接地故障電阻接地故障 的一段定時(shí)限或反時(shí)限零序電流保護(hù)。的一段定時(shí)限或反時(shí)限零序電流保護(hù)。五、繼電保護(hù)的配置原則光纖電流差動(dòng)保護(hù)主要原理光纖電流差動(dòng)保護(hù)主要原理數(shù)字電流差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成 上圖中保護(hù)與通信終端設(shè)備間采用光纜連接。保護(hù)側(cè)光端機(jī)裝在保護(hù)裝置的背板上。通信終端設(shè)備側(cè)由本公司配套提供光接口盒CSC-186A。數(shù)字

12、式電流差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖數(shù)字式電流差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖C CS SC C- -1 10 03 3數(shù)字通信終端設(shè)備C CS SC C- -1 10 03 3數(shù)字通信終端設(shè)備M MC CB BT TA AT TA AC CB BN NI IM M A A、B B、C CI IM M A A、B B、C CI IN N A A、B B、C CI IN N A A、B B、C C微微波波或或光光纖纖通通道道高頻閉鎖方向保護(hù)原理5 5、變壓器保護(hù)、變壓器保護(hù)a)220KVa)220KV及以上供電變壓器主、后保護(hù)雙重化及以上供電變壓器主、后保護(hù)雙重化; ;b)b)不分供電變壓器類型，各側(cè)后備保護(hù)的配

13、置規(guī)范化不分供電變壓器類型，各側(cè)后備保護(hù)的配置規(guī)范化; ;c)c)整定的思路簡(jiǎn)化整定的思路簡(jiǎn)化; ;d)d)縮短低壓側(cè)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間縮短低壓側(cè)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間; ;e)e)高壓側(cè)過(guò)電流保護(hù)不能作為低壓側(cè)后備時(shí)，低壓側(cè)保護(hù)應(yīng)雙重化高壓側(cè)過(guò)電流保護(hù)不能作為低壓側(cè)后備時(shí)，低壓側(cè)保護(hù)應(yīng)雙重化; ;f)f)兩級(jí)斷路器、兩級(jí)保護(hù)對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)；兩級(jí)斷路器、兩級(jí)保護(hù)對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)；g)g)傾向于取消阻抗保護(hù)。傾向于取消阻抗保護(hù)。五、變壓器保護(hù)的配置原則六、變壓器保護(hù)六、變壓器保護(hù)六、變壓器保護(hù)變壓器保護(hù)變壓器差動(dòng)保護(hù)邏輯圖變壓器差動(dòng)保護(hù)邏輯圖（六）蒙西電網(wǎng)永圣域#1主變保護(hù)誤動(dòng) CT開(kāi)路事故經(jīng)過(guò) 20

14、05年3月25日4時(shí)30分，蒙西電網(wǎng)永圣域變電站#1主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)跳閘，主變高中壓側(cè)PST-1200分相電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，主變故障錄波器動(dòng)作錄波。檢查 檢查主變PST-1200分相電流差動(dòng)保護(hù)裝置，面板顯示：分差保護(hù)啟動(dòng)，分差保護(hù)出口，差動(dòng)電流0.332A。打印差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告進(jìn)行分析，主變公共繞組B相電流有突變，并且大于整定值0.2A。檢查故障錄波報(bào)告，主變公共繞組B相電流變化與保護(hù)裝置錄波報(bào)告相似，35kV側(cè)A、B約1A，C相電流0.39A。事故分析 檢查#1主變本體、三側(cè)開(kāi)關(guān)、引線及CT外觀無(wú)異常，主變油色譜分析無(wú)異常。 主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)跳閘前，35kV側(cè)#1、#2電抗器均投入，共120M

15、var，監(jiān)控紀(jì)錄主變35kV側(cè)電流1640 A，主變故障錄波器錄取主變35kV側(cè)套管CT電流，二次電流三角形接線，CT變比2500/1，二次電流計(jì)算值約0.66A。 分析故障錄波報(bào)告，主變35kV側(cè)電流顯然異常。與分差保護(hù)裝置同一回路的公共繞組B相電流似干擾波形。 二次回路檢查二次回路檢查 現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)分析會(huì)研究決定，由主變35kV側(cè)CT根部開(kāi)始，檢查二次回路，結(jié)果發(fā)現(xiàn)主變A相35kV套管CT接線柱處A751二次線燒斷，CT開(kāi)路，接線盒蓋內(nèi)有明顯放電痕跡。進(jìn)一步檢查二次回路絕緣，在主變B相本體端子箱，又發(fā)現(xiàn)電纜芯線B751（故障錄波回路）、B541（分相電流差動(dòng)保護(hù)回路）的絕緣在電纜頭處對(duì)接地屏蔽

16、層放電擊穿。二次回路檢查二次回路檢查 對(duì)故障錄波器35kV側(cè)進(jìn)行通流試驗(yàn)，結(jié)果良好。 對(duì)分相電流差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行通流試驗(yàn)，結(jié)果良好。 對(duì)主變35kV側(cè)套管CT進(jìn)行伏安特性試驗(yàn)，結(jié)果良好。二次回路檢查二次回路檢查檢查分析結(jié)論： 在#1主變A相35kV套管CT接線柱處，由于故障錄波二次線A751燒斷，造成CT開(kāi)路，高電壓沿二次線傳播，在主變B相本體端子箱電纜頭處，使絕緣較薄弱的電纜芯線B751對(duì)接地屏蔽層放電，殃及同一電纜的 B541分相電流差動(dòng)保護(hù)回路，使主變分相電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。放電時(shí)也造成主變35kV側(cè)A、B相二次電流異常升高，A相CT開(kāi)路使三角形接線的C相二次測(cè)量電流降低。存在問(wèn)題及采取措施存

17、在問(wèn)題及采取措施 1.永圣域變電站#1主變4月22日春查檢修結(jié)束，分析認(rèn)為，一次設(shè)備工作人員在主變本體檢查工作時(shí)，可能誤踩踏電纜，使接線松動(dòng)，最后發(fā)展到CT開(kāi)路。2.電纜敷設(shè)及接線沒(méi)有留出足夠余量。已采取措施更換電纜并留足夠余量。3.現(xiàn)場(chǎng)處理放電痕跡，檢查電纜及設(shè)備絕緣良好，恢復(fù)二次接線。4.迅速通報(bào)此次跳閘情況，要求檢修工作人員加強(qiáng)防范意識(shí)，同時(shí)對(duì)類似接線電纜進(jìn)行檢查處理，舉一反三，吸取教訓(xùn)。接線燒損CT開(kāi)路 接線盒放電痕跡 （九）500kV沙昌二線改造過(guò)程中昌平母差保護(hù)誤動(dòng)分析 安全措施不到位事故經(jīng)過(guò)事故經(jīng)過(guò) 4月19日11:03時(shí)昌平站5013、5023、5043、5052、5004開(kāi)關(guān)

18、掉閘，500 kV2母線RCS-915E母差保護(hù)動(dòng)作、失靈掉母線燈亮。當(dāng)時(shí)保護(hù)的運(yùn)行狀態(tài)為，該裝置只停用了“差動(dòng)投入”壓板，“失靈啟動(dòng)母差”功能壓板未退，跳2母線所連接的開(kāi)關(guān)出口壓板未退。當(dāng)時(shí)正在進(jìn)行沙昌二線改造工作，保護(hù)人員拆除舊失靈屏至新母差的舊線，失靈屏側(cè)保護(hù)人員在核實(shí)失靈啟動(dòng)母差回路電纜時(shí)，誤用數(shù)字式萬(wàn)用表的歐姆檔為直流電壓檔，致使母差保護(hù)的光隔開(kāi)入端接地，造成RCS母差保護(hù)動(dòng)作，切除與500kV2母線所連接的所有開(kāi)關(guān)。 故障分析 在接下來(lái)的保護(hù)改造母差停電過(guò)程中，再次進(jìn)行了模擬，分別使用萬(wàn)用表的正、負(fù)分別對(duì)地點(diǎn)該開(kāi)入，保護(hù)都動(dòng)作出口。在擴(kuò)建的霸州500kV變電站的南瑞主變保護(hù)RCS-978裝置進(jìn)行同樣的試驗(yàn)，觀察到的現(xiàn)象一致，保護(hù)動(dòng)作出口。 故障分析 該類裝置的強(qiáng)電光隔動(dòng)作的原理為電流驅(qū)動(dòng)，該電流只需510mA，并且該光隔的離散特性不好，動(dòng)作值離散度大。在昌平站的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)和華北電力科學(xué)研究院的模擬故障實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際錄波顯示，通過(guò)光隔的電流已經(jīng)是10多mA，達(dá)到了光隔的動(dòng)作值。分析認(rèn)為，當(dāng)開(kāi)入端經(jīng)萬(wàn)用表的歐姆檔接地時(shí)，經(jīng)過(guò)接地選線裝置的接地線和直流對(duì)地的分布電容構(gòu)成回路，通過(guò)光隔的電流達(dá)到了10多mA，從而使光隔動(dòng)作。 光耦示意圖動(dòng)作原理圖暴露問(wèn)題暴露問(wèn)題 保護(hù)專業(yè)人員的問(wèn)題運(yùn)行專業(yè)的問(wèn)題設(shè)計(jì)的問(wèn)題保護(hù)專業(yè)人員的問(wèn)題 缺少對(duì)光隔特性的認(rèn)識(shí)，