繼電保護(hù)基礎(chǔ)知識課件

培訓(xùn)計劃一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基礎(chǔ)知識二、發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)三、廠用電動機(jī)保護(hù)四、母線保護(hù)2/6/20231電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置

能反應(yīng)電力系統(tǒng)故障和不正常運行狀態(tài)并作用于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置

2/6/20232繼電保護(hù)裝置的組成測量邏輯執(zhí)行跳閘或信號被測物理量123整定值2/6/20233繼電保護(hù)裝置的分類按保護(hù)對象分類按保護(hù)原理分類按保護(hù)所反映的故障類型分類按保護(hù)所起的作用分類2/6/20235主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)主保護(hù)：反應(yīng)被保護(hù)元件自身的故障并以盡可能短的延時，有選擇性地切除故障的保護(hù)稱為主保護(hù)。后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動時起作用，從而動作于相應(yīng)斷路器以切除故障元件。近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動時，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來實現(xiàn)后備的保護(hù)。遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來實現(xiàn)的后備保護(hù)。輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的不足，而增設(shè)的較簡單的保護(hù)。

2/6/20236主保護(hù)、后備保護(hù)示例2/6/202371、選擇性

保護(hù)裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量減小，以保證系統(tǒng)中非故障部分繼續(xù)安全運行。為此，保護(hù)要盡力跳開離故障點最近的斷路器，如圖所示。

2/6/202392、速動性速動性是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)以盡可能快的速度斷開故障元件。速動性的好處：減輕故障設(shè)備的損壞程度，減少用戶在低電壓情況下工作的時間，提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。故障切除時間t等于保護(hù)裝置的動作時間與斷路器動作時間之和。

2/6/2023103、靈敏性

靈敏性是指保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)發(fā)生故障或異常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。靈敏性一般用靈敏系數(shù)Ksen來衡量.

。

2/6/2023114、可靠性可靠性是指在保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該反應(yīng)的故障時，保護(hù)裝置應(yīng)可靠地動作；而在不屬于該保護(hù)動作的其他任何情況下，則不應(yīng)該動作。2/6/202313復(fù)習(xí)思考題1-2什么是繼電保護(hù)裝置？其任務(wù)是什么？1-3舉例說明繼電保護(hù)選擇性的概念。1-4繼電保護(hù)裝置一般由哪幾部分組成？其作用是什么？1-5什么是主保護(hù)、后備保護(hù)？何謂近后備和遠(yuǎn)后備保護(hù)？2/6/202314保護(hù)用電流互感器電流互感器正方向規(guī)定：2/6/202315電流互感器誤差2/6/202317電磁式電壓互感器常用的接線方式2/6/2023182/6/202319

電壓互感器與電流互感器的工作特點

電流互感器二次不能開路電壓互感器二次不能短路2/6/202321變換器的作用1．按照保護(hù)裝置構(gòu)成原理的要求，進(jìn)行電氣量的變換與綜合；2．將被保護(hù)設(shè)備的強(qiáng)電交流二次回路與保護(hù)裝置的直流弱電回路相隔離；3．利用測量變換器一、二次線圈的屏蔽層，抑制干擾信號的侵入，提高保護(hù)裝置的抗干擾能力。

2/6/202322中間變壓器（T）作用：將由電壓互感器接入的電壓變換成裝置所需要的較小電壓。中間變壓器二次輸出電壓與一次輸入電壓的關(guān)系：

2/6/202323

電抗變壓器（UR）

作用：將一次電流變換成裝置所需要的二次電壓。

2/6/202325電抗變壓器原理結(jié)構(gòu)2/6/202326電抗變壓器等值電路

輸入和輸出關(guān)系：2/6/202327對稱分量法

——求解不對稱電路的一種方法一組不對稱三相量可以看成是三組不同的對稱三相量之和。在線性電路中，可應(yīng)用疊加定理，對這三組對稱分量分別按對稱三相電路去解，然后將其結(jié)果疊加，就是不對稱三相電路的解答，這個方法叫對稱分量法。2/6/202329三組對稱分量以電壓為例：2/6/202330三組對稱分量的相量圖2/6/202331對稱分量濾過器零序分量濾過器負(fù)序分量濾過器2/6/202332零序電壓濾過器作用:為了獲得零序電壓，即它的輸入是三相電壓，而其輸出只與輸入電壓中的零序電壓成正比。構(gòu)成依據(jù)：2/6/202333零序電流濾過器作用:為了獲得零序電流，即它的輸入是三相電流，而其輸出只與輸入電流中的零序電流成正比。構(gòu)成依據(jù)：2/6/202334零序電流濾過器接線由三臺具有相同型號和變比的電流互感器構(gòu)成零序電流濾過器。

2/6/202335

負(fù)序分量濾過器

負(fù)序電壓濾過器：為了獲得負(fù)序電壓單相式負(fù)序電壓濾過器：是指其輸出的單相電壓只與輸入的三相電壓中的負(fù)序電壓成正比的一種裝置。負(fù)序電流濾過器：為了獲得負(fù)序電流單相式負(fù)序電流濾過器：是指其輸出的單相電壓只與輸入的三相電流中的負(fù)序電流成正比的一種裝置2/6/202336

幅值比較與相位比較

幅值比較：就是通過比較兩個電壓的大小來決定繼電器是否動作；相位比較：就是通過比較兩個電壓的相位來決定繼電器是否動作。

2/6/202337幅值比較與相位比較之間的關(guān)系

幅值比較的動作方程：相位比較的動作方程2/6/202338幅值比較與相位比較之間的關(guān)系

2/6/202339電磁型繼電器工作原理

它是利用電磁鐵的鐵心與銜鐵間的吸力作用而工作的繼電器。

2/6/202340電磁式過電流繼電器電磁轉(zhuǎn)矩滿足下面關(guān)系時，繼電器動作電磁轉(zhuǎn)矩滿足下面關(guān)系時，繼電器返回2/6/202341關(guān)于繼電器的接點常開接點:繼電器線圈不帶電時打開的接點

常閉接點:繼電器線圈不帶電時閉合的接點

2/6/202342測量電流繼電器動作電流與返回電流的實驗接線～2/6/202343

過電流繼電器的動作電流、返回電流和返回系數(shù)過電流繼電器的動作電流：使繼電器常開觸點閉合的最小電流，稱為繼電器的動作電流Ioper。過電流繼電器的返回電流：使繼電器常開觸點打開的最大電流，稱為返回電流Ires

返回系數(shù)：返回電流與動作電流之比，稱為繼電器的返回系數(shù)Kres，Kres<12/6/202344測量低電壓繼電器動作電壓與返回電壓的實驗接線～2/6/202345低電壓繼電器動作電壓、返回電壓、返回系數(shù)動作電壓：使低電壓繼電器常閉觸點閉合的最大電壓稱為低電壓繼電器的動作電壓。返回電壓：使低電壓繼電器常閉觸點打開的最小電壓稱為低電壓繼電器的返回電壓。返回系數(shù)：返回電壓與動作電壓之比;返回系數(shù)大于1。

2/6/202346電流繼電器和低電壓繼電器

動作和返回條件動作條件：返回條件：2/6/202347常用電磁式繼電器作用時間繼電器：建立保護(hù)所需要的延時時間。信號繼電器：當(dāng)保護(hù)裝置動作時，明顯標(biāo)示出繼電器或保護(hù)裝置動作狀態(tài)，或接通燈、聲、光信號電路，以便分析保護(hù)動作行為和電力系統(tǒng)故障性質(zhì)。中間繼電器：作為保護(hù)邏輯回路和出口回路的繼電器2/6/202348復(fù)習(xí)思考題2-7什么是電磁式過電流繼電器動作電流、返回電流、返回系數(shù)？2-8什么是電磁式低電壓繼電器動作電壓、返回電壓、返回系數(shù)？2-9時間繼電器、信號繼電器、中間繼電器的作用及工作特點是什么？

2/6/202349微機(jī)保護(hù)基礎(chǔ)知識離散信號采樣和采樣定理數(shù)字濾波相電流突變量算法的原理微機(jī)保護(hù)硬件系統(tǒng)及其作用原理2/6/202350離散信號及系統(tǒng)離散信號：只有在離散時刻才有定義的信號。離散時間信號的表示：2/6/202351離散時間信號舉例2/6/202352

采樣信號和采樣定理采樣信號：將時間連續(xù)的信號，按照一定的時間間隔變成時間的離散信號采樣定理：一個有限頻帶時間信號f（t），其最高頻率為fm，若以T≤1/（2fm）的時間間隔進(jìn)行采樣，所得到的采樣信號fs（t）將含有原信號f（t）的全部信息。2/6/202353采樣過程描述2/6/202354采樣定理的說明

——通過取不同的采樣周期采樣，來理解采樣定理

2/6/202355簡單濾波器工作原理說明

——利用加法運算構(gòu)成2/6/2023562-9微機(jī)保護(hù)算法根據(jù)代表電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的電流、電壓的數(shù)字量進(jìn)行數(shù)學(xué)運算，以計算出電流、電壓的基波幅值、比值、相位差和功率等，然后再進(jìn)行分析、比較、判斷以完成繼電保護(hù)功能的計算方法2/6/202357相電流突變量元件算法

——反映電流增量工作原理：2/6/202358微機(jī)保護(hù)硬件系統(tǒng)2/6/202359各組成部分作用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的作用:

完成輸入信號的預(yù)處理工作。即對取自被保護(hù)元件的連續(xù)模擬信號進(jìn)行必要的處理并將其變成離散信號，最后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸入給微處理機(jī)。CPU主系統(tǒng)的作用:由微處理器執(zhí)行存放在EPROM中的程序，對由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至RAM區(qū)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以完成各種繼電保護(hù)的功能。開關(guān)量輸人／輸出系統(tǒng)的作用:完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號警報、外部開關(guān)量的輸入及人機(jī)對話等功能。2/6/202360一、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—比較式模數(shù)變換的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1、電壓形成回路2、前置模擬低通濾波器3、采樣保持電路4、模擬量多路轉(zhuǎn)換開關(guān)5、比較式模數(shù)變換器2/6/202361數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—計數(shù)式模數(shù)變換的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1、電壓頻率式模數(shù)轉(zhuǎn)換器VFC變換原理：是產(chǎn)生一個頻率正比于輸入電壓瞬時值的等幅脈沖序列2、計數(shù)器在固定的時間間隔內(nèi)記錄VFC輸出的等幅脈沖的個數(shù)，從而知道此時輸入電壓的大小，即得到此時模擬電壓的數(shù)字量。2/6/202362二、CPU系統(tǒng)2/6/202363CPU系統(tǒng)基本工作過程

每隔一個采樣間隔，隨機(jī)讀寫存儲器（RAM）就從數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中提取一組數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)就代表了模擬量電流或電壓某一時刻的大小。CPU系統(tǒng)中的單片機(jī)根據(jù)開入量的狀態(tài)，執(zhí)行EPROM中的相應(yīng)程序，并不斷從RAM中讀取原始數(shù)據(jù)與EEPROM中保護(hù)整定值比較、分析、運算和判斷，最后，根據(jù)程序要求，輸出相應(yīng)的開出量，完成規(guī)定的保護(hù)動作行為（如跳閘、信號等）。2/6/202364三、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與CPU系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳送方式

1、程序查詢方式由計算機(jī)起動A/D變換開始，然后程序一直查詢變換結(jié)束標(biāo)志是否置位，等到置位后，即將變換結(jié)果存入內(nèi)存2、中斷方式由計算機(jī)起動變換，變換完畢，由A/D自動中斷CPU，然后由CPU將變換結(jié)果存入內(nèi)存3、直接內(nèi)存存取方式直接在存儲器與外設(shè)控制器之間交換數(shù)據(jù)2/6/202365四、輸入輸出系統(tǒng)1、開關(guān)量輸入和輸出回路實現(xiàn)開關(guān)輸入量和開關(guān)輸出量與計算機(jī)的聯(lián)系2、人機(jī)對話實現(xiàn)人和計算機(jī)的交流2/6/202366開入量輸入回路2/6/202367開出量輸出回路2/6/202368人機(jī)對話電路硬件框圖基本工作情況單片機(jī)中的串行口與CPU系統(tǒng)中單片機(jī)串行口相連接，利用這種關(guān)系對CPU硬件系統(tǒng)進(jìn)行檢查，以發(fā)現(xiàn)其硬件故障，給出裝置故障的開關(guān)輸出量