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第四章 供配电二次接线与继电保护装置,工厂供配电系统的二次回路及操作电源 高压断路器控和信号回路 电气测量仪表与绝缘监察装置 继电保护的基本知识 自动重合闸装置 继电保护的技术发展慨况,第一节 工厂供配电系统的二次回路及操作电源,供电系统的二次接线是指用来对一次接线的运行进行控制、监测、指示和保护的电路，亦称二次回路。,一、二次回路的定义和分类,用途,断路器控制回路,信号回路,测量回路,继电保护回路,自动装置回路,对操作电源的可靠性要求很高，容量要求足够大，尽可能不受供配电系统运行的影响。,蓄电池的命名方法、型号组成及其代表意义,3 g f m 500,固定型,阀控式,密 封,500a.h,三个单体,6v,6 g f m j 100,固定型,阀控式,密 封,100a.h,六个单体,12v,胶体,铅酸蓄电池,材料：用两片铅片作电极，中间隔以橡皮卷成的细螺旋作隔板，浸在10%的硫酸(h2so4)溶液(密度1.06g/cm3)中，构成一个铅酸蓄电池。 形状：方形为主。 容器：玻璃 橡胶 塑料,1.直流操作电源,目前在较重要的中、大型变配电所选用的直流操作电源大多为带免维护铅酸蓄电池或镉镍电池组储能的硅整流电源或高频开关电源成套装置。由于蓄电池组本身是独立的化学能源，因而具有较高的可靠性。,铅酸蓄电池充电过程总的反应,充电过程中，正、负极板上的有效物质逐渐恢复，电解液h2so4比重逐渐增加，所以从比重升高的数值也可以判断它充电的程度。电解液中，正极不断产生游离的h+和so42- ，负极不断产生so42- ，在电场的作用下，h+向负极移动， so42-向正极移动，形成电流。,到充电终期，pbso4绝大部分反应为pbo2和海绵状pb，如继续充电，就要引起水的分解，正极放出o2，负极放出h2,充电过程：即将电能变成化学能,放电过程是化学能变成电能的过程，这时正极的活性物质pbo2变为pbso4，负极的活性物质海绵铅变为pbso4，电解液中h2so4分子不断减少，逐渐消耗生成h2o，h2o分子相应增加，电解液的相对密度降低。,铅酸蓄电池放电过程总的反应,7,阀控式密封铅酸蓄电池(vrla) 蓄电池正常使用时保持气密和液密状态。当内部气压超过预定值时，单向安全阀自动开启释放气体。当内部气压降低后，安全阀自动闭合使其密封，防止外部空气进入蓄电池内部。 vrla蓄电池又称“贫液蓄电池”。蓄电池采用负极板富余容量设计,使氢气析出时电位提高,使正极出现氧气先于负极出现氢气。充电时,正极析出的氧气,通过玻璃纤维隔板传送到负极表面与氢气结合为水，从而有效控制水的电解,减少电解液的消耗，因此失水量很小，所以无需加水加酸。 蓄电池具有防爆、防酸雾、耐过充电能力。,碱性蓄电池,碱性蓄电池 即电解液是碱性溶液的一种蓄电池。 与同容量的铅蓄电池相比，具有体积小，机械强度高、工作电压平稳、能大电流放电、使用寿命长和宜于携带等特点。但成本较高。 由于其极板活性物质材料不同，可分为锌银蓄电池、铁镍蓄电池、镉镍蓄电池等系列。 以镉镍蓄电池为例，碱性蓄电池的工作原理是： 蓄电池极板的活性物质在充电后，正极板为氢氧化镍ni（oh）3，负极板为金属镉（cd）；而放电终止时，正极板转变为氢氧化亚镍ni(oh2)，负极板转变为氢氧化镉cd(oh)2，电解液多选用氢氧化钾（koh）溶液。 它的充放电反应如下：,2niooh+2h2o+cd 2ni（oh）2+cd（oh）2,充电,放电,蓄电池组直流操作电源,镉镍蓄电池,镉镍蓄电池组具有大电流放电性能好、比功率大、使用寿命长、腐蚀性小、无需专用房间等优点，在用户供电系统中比较常用。,镍蓄电池直流屏,目前，多数直流系统都采用浮充电运行方式。浮充电运行方式就是将充好电的蓄电池组与浮充电整流器并联工作，平时由整流器供给直流负荷用电，并以不大的电流向蓄电池组浮充电（以补充电池因有漏电而使其电压下降的缺陷），使蓄电池处于满充电状态。浮充电运行的蓄电池组能承担短时冲击负荷（如断路器合闸电流）和事故负荷。,蓄电池直流系统的运行方式,充电放电运行方式,浮充电运行方式,系统全部停电（不排除孤立小系统仍维持运行）后，迅速恢复供电的方式，其内容包括系统中部分发电机组利用自身的动力资源（柴油机、水利资源等）或利用外来电源使发电机组启动并达到额定转速和建立正常电压，有步骤地恢复电网运行和用户供电。,“电力系统黑启动”的解释,2.交流经整流装置供电方式,（1）慨述 由整流器和蓄电池构成的直流电源柜，是最安全，最可靠的备用电源装置，是各类发电厂和变电站的重要设备。 1970以前 ，直流电动发电机组 1990以前，硅整流器 1990以后，高频开关电源 旧式直流柜,直流电源柜的发展,直流电源柜的分类,电容储能 复式整流 磁饱和整流 晶闸管整流,新型直流柜（gzdw）:,高频开关电源整流器+监控模块,gzdw系列微机控制高频直流电源柜实物照,.,型号命名,gb-t19826-2005规定,gzdw系列电力高频开关直流电源柜特点：,gzdw系列微机控制高频直流电源柜,适用中小型发电厂及变电站，作为高压开关分合闸、继电保护、自动控制等所需的直流电源。 在无人值守的中小型变电站中，直流屏微机控制器与变电站rtu系统（远程测控终端系统）用串行口联接后，经一定的规约转换将直流电源柜中的遥测量、遥信量经rtu后转送到中调所，中调所也可以将遥控量和遥调量经rtu后去控制和调节直流电源柜，使直流电源柜实现远方四遥功能。 四遥：1）遥测项目：两路交流输入三相电压、电流；直流输出电压、电 流：蓄电池组电压、电流、容量 系统运行历史记录 2）遥信项目：交流电源故障（过压、欠压、缺相、失压、直流母线过压、欠压）； 直流母线过压、欠压 ；模块故障； 蓄电池组开关脱扣（或熔断器熔断）； 历史故障记录 3）遥控项目：系统开机、关机； 各充电模块开机、关机； 均充/浮充电压设置、状态转换； 均充时间及周期设置， 蓄电池充电电流设置； 输入、输出报警设置。 4）遥调项目：均充电压、浮充电压、控母电压。,gzdw电源充电模块（整流器）工作原理方框图,.,vmos,高频变压器 体积小,控制ic,eprom,谐振软开关作用于,充电模块：提供蓄电池所需电压输出的ac / dc智能高频开关变换器，其输出连接在蓄电池母线上。基本功能是输出稳定的直流电源,gzdw电力高频开关直流电源柜的新技术,1). gzdw 采用高频半导体器件vmos（v型槽mos场效应 管 ）或igbt(mos结构双极器件)作为开关电源的开关管。,igbt,vmos,igbt模块,2).开关vmos，精确调整其输出电压，由pwm技术（脉宽调制。是利用微处理器的数字输出，对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术 ）进行。,.,3）.开关vmos管到什么时候，由经过处理后的输出电压跟预先写入eprom(一种断电后仍能保留数据的计算机储存芯片 )的基准电压数据比较后得到的误差信号 控制。,pwm技术的,保存基准电压数据的eprom,）vmos的每一次开关在什么时间动作，由谐振软开关控 制，使其在零电压开通和零电流关断。这样，开关管 vmos损耗几乎为零，也有效地防止了电磁干扰，提高 工作频率。,）开关管vmos的输出经过适当的变压，滤波后得到精准的输出电压。用以给蓄电池充电。 ）由于vmos的开关通常频率非常高 ，所以用一个很小的高频变压器就能解决问题 。这样就不用既大又重的工频变压器。降低了充电模块的成本、体积和重量,pwm调整充电电压的解释,以给电池充电为例：电池刚充时+b电压低，充电电流大，稳压电路就通过加大pwm宽度来提升电压。充电要结束时，充电电流很小（电源负载很轻），稳压电路就通过减少pwm宽度来降低+b电压。（稳压电路就是通过调整电流来调整电压的） 举例说明 ：假如电源电压是5v，pwm是脉宽调制，假设周期恒定1s，那么通过调节脉宽（就是占空比），假设占空比为1：2，也就是高电平占周期的一半，那么1s内输出就是半秒5v，半秒0v，计算平均电压是2.5v，同理改变占空比的比值，我们可以得到05v之间的电压。通过减小周期，以及外围电路的搭建（储能电感，电解电容），我们就可以得到线性度较好的线性电源了。,新型直流操作电源柜系统原理图,新型直流操作电源系统主要由交流配电单元、充电模块、直流馈电、集中监控单元、绝缘监测单元、降压单元和蓄电池组等部分组成。,交流操作电源,仪用互感器供电,所用变压器供电,交流操作电源直接使用交流电源。 一般由电流互感器向断路器的跳闸回路供电；由厂(站)用变压器向断路器的合闸回路供电； 由电压互感器(或厂用变压器)向控制、信号回路供电。 它只适用于不重要的终端变电站，或用于发电厂中远离主厂房的辅助设施。,第二节 高压断路器的控制和信号回路,一 概述,高压断路器的控制回路就是控制（操作）断路器分、合闸的回路。操作机构有手动式、电磁式、液压式和弹簧储能式。电磁式操作机构只能采用直流操作电源，手动式和弹簧储能式可交直流两用，但一般采用交流操作电源。,信号回路是用来指示一次电路设备运行状态的二次回路。,信号按用途,有断路器位置信号。,事故信号,预告信号,断路器的位置信号用来显示断路器正常工作的位置状态。一般是红灯亮，表示断路器处在合闸位置；绿灯亮，表示断路器处在分闸位置。,事故信号用来显示断路器正常工作的位置状态，红灯闪光，表示断路器自动合闸；绿灯闪光，表示断路器自动跳闸。,预警信号是在一次设备出现不正常状态时或在故障初期发出的报警信号。,引起值班人员注意,二 采用手动操作机构的断路器控制和信号回路,三 电磁操动机构的断路器控制回路,合闸操作：,sa手柄顺时针扳转45触点sa1-2接通 合闸接触器ko通电其主触点闭合合闸线圈yo通电断路器合闸。 合闸完成后，sa自动返回触点sa1-2断开切断合闸回路，同时qf3-4闭合红灯rd亮，指示断路器已经合闸，并监视着跳闸线圈yr回路的完好性。,lw5,电磁操动机构的断路器控制回路,跳闸操作：,sa手柄反时针扳转45触点sa7-8接通 跳闸线圈yr通电断路器跳闸。 跳闸完成后，sa自动返回触点sa7-8断开切断合闸回路，qf3-4断开，sa3-4闭合绿灯gn亮，指示断路器已跳闸，并监视着合闸的完好性。,lw5,电磁操动机构的断路器控制回路,短路故障时：,短路故障时继电保护动作，触点ka闭合接通跳闸线圈yr回路断路器跳闸 qf3-4断开，红灯rd灭，并切断跳闸回路，同时qf1-2闭合，而sa在合闸位置，其触点sa5-6也闭合，接通闪光电源wf（+） 使绿灯gn闪光，表示断路器自动跳闸。 由于断路器自动跳闸，sa在合闸位置，其触点sa9-10闭合，而断路器已跳闸，其触点qf5-6也闭合，因此事故音响信号回路接通，又发出音响信号。当值班员得知事故跳闸信号后，可将控制开关sa的操作手柄扳向跳闸位置（反向扳转后松开），使sa的触点与qf的辅助触点恢复对应关系，全部事故信号立即消除。,四 采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路,采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路,wc-控制小母线,ws-信号小母线,was-事故信号小母线,sa-控制开关,sb-按钮,rd-红色指示灯,gn-绿色指示灯,yo-合闸线圈,yo-跳闸线圈,qf16-断路器辅助触点,sq1、sq2-触能位置开关,m-储能电机,五.低压断路器微机保护装置,在电能的产生、输送、使用过程中，配电是一个极其重要的环节。低压断路器就是在低压配电系统中用来处理由于电网波动导致线路出现严重的过载、短路、过电压、欠电压、过电流、剩余电流等故障的一种电器。它可以及时切断电路，隔离故障，起到保护配电网络、电气设备的作用。脱扣器是断路器的核心部件，可以在电网发生故障情况时分断电流。 kt系列智能控制器是dw系列万能式断路器的关键配套部件。按万能式断路器总体设计要求，智能控制器设计成独立部件，可直接安装在断路器框架上，脱扣时直接驱动断路器的脱扣轴。 kt4540型智能脱扣器是为我国自行研制的第三代万能式低压断路器dw45和ma40配套的核心测控部件。 主要用于检测断路器母排的电流、电压等基本参数，并根据不同的情况提供相应的保护特性。保护主电路免受短路、过载、接地(漏电)等故障的危害。 主要技术指标如下： (1)电流检测精度2.5%。 (2)短延时延时精度10%。 (3)长延时延时精度5%。 (4)接地延时精度10%。,硬件设计,智能脱扣器的硬件主要由检测单元、采样滤波单元、整定值设定单元、中央处理单元、故障状态显示单元及脱扣执行单元组成。 主回路电流经过电流互感器的变换和隔离, 将主回路大电流转换为弱电流。然后,通过采样电阻将电流信号转换为电压信号, 经过滤波放大, 送到单片机自带的a/ d 单元, 进行模拟量到数字量的转换。中央处理单元根据a/ d 转换的值进行逻辑运算, 然后综合设定的整定值进行判断, 发出控制命令。 在工作过程中, 实时扫描显示模块并和上位机通信, 通过上位机可设定整定值以及监控电流值; 实时检测脱扣线圈的好坏, 一旦发现脱扣线圈断线, 则发出报警, 通过rs485 向上位机报告。 在后备电源支持下显示脱扣故障的功能, 使得在脱扣器脱扣后, 能够显示是由于哪种故障造成了脱扣, 这样便于维护人员了解脱扣原因。,c8051f020芯片示意及外形图,软件设计,软件设计主要分为两个部分, 主程序和中断程序。 主程序包括故障处理、键盘处理、显示处理、通信处理等子程序; 中断程序包括定时器中断、键盘中断、通讯中断等。 单片机对工频电流信号进行采样, 利用一种基于小波分析和fft 的改进算法计算电流的有效值,可以提高采样的精度, 满足系统对延时保护高精度的要求。小波算法在采样过程中检测到可疑信号点后, 由fft 算法进行有效值判断, 如果没有超过门槛值, 则可疑信号点无效, 回到小波算法中继续寻找采样可疑点; 如果有效值超过门槛值, 则认为可疑点有效, 根据各保护条件输出相应信号,注1：小波分析是80年代后期发展起来的新的数学分支 。小波即小区域的波。 是一种特殊的长度有限，平均值为零的波形,注2： fft 算法是cpu里计算傅里叶变换的常用方法。用来处理工频电流的 采样信号,用c8051芯片做成的cw系列智能型万能式低压断路器的实物图。,手劝储能,手动合闸,手动分闸,手动合闸,为了监视、分析和记录供配电系统一次设备的运行状态和计量一次系统消耗的电能，保证供配电系统安全、可靠、优质和经济合理地运行，供配电系统的电力装置中必须装设一定数量的测量仪表。,第三节. 电气测量仪表与绝缘监视装置,电气测量仪表,测量仪表,计量仪表,测量，记录仪表,各类电能表,电测量仪表:是对电力装置回路的电运行参数所经常测量、选择测量、记录用的仪表和作计费、技术经济分析考核管理用的计量仪表的总称。,1.常用测量仪表,常用测量仪表及选择应按以下国标要求进行： 中华人民共和国国家标准 电力装置的电测量仪表装置设计规范gbj63-90 主编部门:中华人民共和国原水利电力部 批准总门:中华人民共和国建设部 施行日期:1991年6月1日 例：,第2.1.2条常用测量仪表应符合下列要求： 一、能正确反映电力装置的运行参数； 二、能随时监测电力装置回路的绝缘状况,第2.1.3条常用测量仪表的精确度等级，应按下列要求选择： 一、除谐波测量仪表外，交流回路仪表的精确度等级，不应低于2.5级； 二、直流回路仪表的精确度等级，不应低于1.5级;,第2.1.4条常用测量仪表配用的互感器精确度等级，应按下列要求选择： 一、1.5级及2.5级的常用测量仪表，应配用不低于1.0级的互感器,2 电能计量装置,基本组成： 包括各种类型电能表，计量用电压、电流互感器及其二次回路，电能计量柜（箱）等 。 电能计量装置的分类： 类电能计量装置：月平均用电量500万千瓦时及以上或变压器容量为10000千伏安以上的高压计费用户 类电能计量装置：月平均用电量100万千瓦时及以上或变压器容量为2000千伏安及以上高压计费用户 类电能计量装置：月平均用电量10万千瓦时及以上或变压器容量315千伏安及以上计费用户 类电能计量装置：负荷容量为315千伏安以下的计费用户 类电能计量装置：单相供电的电力用户计费用的计量装置。,3、电能计量装置的技术要求,（1） 接线方式 接入中性点绝缘系统的电能计量装置，应采用三相三线有功、无功电能表。 接入非中性点绝缘系统的电能计量装置，应采用三相四线有功、无功电能表。 接入中性点绝缘系统的电压互感器，35kv及以上的宜采用y/y方式接线；35kv以下的宜采用vv方式接线。 接入非中性点绝缘系统的电压互感器， 宜采用y0y0方式接线。其一次侧接地方式和系统接地方式相一致。 低压供电负荷电流为50a及以下时，宜采用直接接入式电能表；负荷电流为50a以上时，宜采用经电流互感器接入式的接线方式。 对三相三线制接线的电能计量装置,其2台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用四线连接。 对三相四线制连接的电能计量装置,其3台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用六线连接。,（2）准确度等级的确定 电能计量装置是根据用户平均用电量的多少或变压器容量的大小和计量对象的不同进行分类的，不同类别的电能计量装置对电能表准确度等级要求也不同。,.,.,(3)、电能计量装置的配置原则, 贸易结算用的电能计量装置,原则上应设置在供用电设施产权分界处；在发电企业上网线路、电网经营企业间的联络线路和专线供电线路的另一端应设置考核用电能计量装置。 、类贸易结算用电能计量装置,应按计量点配置计量专用电压、电流互感器或者专用二次绕组。电能计量专用电压、电流互感器或专用二次绕组及其二次回路不得接入与电能计量无关的设备。,计量单机容量在100mw及以上发电机组、上网贸易结算电量的电能计量装置和电网经营企业之间购销电量的电能计量装置，宜配置准确度等级相同的主副两套有功电能表。 35kv以上贸易结算用电能计量装置中电压互感器二次回路，不应装设隔离开关辅助接点，但可装设熔断器；35kv及以下贸易结算用电能计量装置中电压互感器二次回路，不应装设隔离开关辅助接点和熔断器。,电能计量装置的配置原则, 互感器二次回路的连接导线应采用铜质单芯绝缘线。对电流二次回路，连接导线截面积应按电流互感器的额定二次负荷计算确定，至少应不小于 。对电压二次回路，连接导线截面积应按允许的电压降计算确定，至少应不小于 。, 互感器实际二次负荷应在25 100额定二次负荷范围内；电流互感器额定二 次负荷的功率因数应为0.81.0；电压互感器额定二次功率因数应与实际二次负荷的功率因数接近。, 电流互感器额定一次电流的确定，应保证其在正常运行中的实际负荷电流达到额定值的 60左右，至少应不小于30。 为提高低负荷计量的准确性，应选用过载4倍及以上的电能表。,安装在用户处的贸易结算用电能计量装置，10kv及以下电压供电的用户，应配置全国统一标准的电能计量柜或电能计量箱；35kv电压供电的用户，宜配置全国统一标准的电能计量柜。 贸易结算用高压电能计量装置应装设电压失压计时器。未配置计量柜（箱）的，其互感器二次回路的所有接线端子、试验端子应能实施铅封。,电能计量装置的配置原则,（13）带有数据通信接口的电能表，其通信规约应符合 多功能电能表通信规约dlt 645-1997的要求。 （14）具有正、反向送电的计量点应装设计量正向和反向有功电量以及四象限无功电量的电能表。,（12）执行功率因数调整电费的用户，应安装能计量有功电量（感性）和无功电量（容性）的电能计量装置；按最大需量计收基本电费的用户应装设具有最大需量计 量功能的电能表；实行分时电价的用户应装设复费率电能表或多功能电能表。,（11）经电流互感器接入的电能表，其标定电流宜不超过电流互感器额定二次电流 的30，其额定最大电流应为电流互感器额定二次电流的120左右。直接接入式 电能表的标定电流应按正常运行负荷电流的30左右进行选择。,电能表型号解释,例如：dssd27：三相三线全电子式多功能电能表 dtsd27：三相四线全电子式多功能电能表 ddsy42：单相全电子式预付费表,电能表实例,智能电能表,基本含义：由测量单元、数据处理单元、通信单元等组成，具有电能量计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能的电能表。 单、三相智能电能表都是多功能意义上的电能表，是在电能计量基础上重点扩展了信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能，这些功能都是围绕坚强智能电网建设而增加的，以满足电能计量、营销管理、客户服务的目的。,智能电能表费控功能介绍：,当剩余金额小于或等于设定的报警金额时，电 能表应能以声、光或其他方式提醒用户；透支 金额应实时记录，当透支金额低于设定的透支 门限金额时，电能表应发出断电信号，控制负 荷开关中断供电；当电能表接收到有效的续交 电费信息后，应首先扣除透支金额，当剩余金 额大于设定值（默认为零）时，方可通过远程 或本地方式使电能表处于允许合闸状态，由用 户人工恢复供电。,单相智能表与普通表比较,三相智能电能表,（一）、单相电能表直接接入式,（2）、接线原则： iao uao,（3）、向量图,（4）、计量功率,（1）、接线图,p=uicos =uicos,单、三相电能表常用接线,（二）、直接接入式三相四线电能表的接线,ua,ub,uc,ia,ib,ic,计量功率：p=p1+p2+p3=3iucos,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,（三）、带电流互感器的三相四线电能表的接线（ct二次不能接地）,ua,ub,uc,ia,ib,ic,计量功率：p=p1+p2+p3=3iucos,k2,k1,k2,k1,k2,k1,a,b,n,c,（四）、带电流互感器的三相四线电能表的接线（ct二次必须接地）,ua,ub,uc,ia,ib,ic,计量功率：p=p1+p2+p3=3iucos,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,k2,k2,k2,k1,k1,k1,（五）、三相三线高压电路有功电能的接线,ua,ub,uc,ia,ib,ic,uab,ucb,接线原则： iauab icucb,30+,30-,计量功率： p=iucos（30+）+cos（30-） p=3iucos,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,5.电能表自动抄表简称,电能表自动抄表简称arm（automatic reading meter），是供电部门将安装在用户处的电能表所记录的用电量等数据通过遥测、传输和计算机系统汇总到营业部门，代替人工抄表及一连串后续工作。,系统硬件构成,这套电能计量装置无线抄表系统包括2块sa68d11无线数传模块和1片atmel公司生产的avr系列at90s2313单片机。模块有来实现无线数据传递；单片机用来进行数据采集作一些相应的处理。系统硬件框图如图1所示。,sa68d11,无线自动抄表系统的原理,图1中，8路脉冲输入信号来自8个单相脉冲电能表。工作时，单片机只需定时测量单相脉冲电流表输入的脉冲，再根据脉冲数与用电量之间的比例关系即可得到用户的用电量。 图1中虚线框内的单片机数据采集部分是整个系统的核心部分，通过软件的编辑可实现数据采集、数据保存、数据发送和控制命令的接收以及其他数据掉电保护等重要功能。本系统采用的at90s2313单片机构成图1中虚线框内所有功能模块。 在本系统中，t0作为时钟，实现单片机对脉冲量的定时采集。模拟比较器检测系统交换电源工作是否正常。一旦发生掉电情况，模拟比较器中断标志位就被置1，在主程序中不断检测这一位；一旦检测到该位为1，则立即将数据写入eeprom中保存。从掉电到保存时间很短，在这段时间内靠滤波大电容储能供电。在储能放完之前，将保存数据工作完成即可。eeprom存储器用来保存单片机所测的脉冲数和单片机的地址等一些重要装饰。watch dog定时器防止单片机“死机”或“跑飞”。串行口uart(一种通用串行数据总线)实现单片机发射/接收模块之间的数据交换。 在本系统中，数据的无线传递是通过sa68d11无线数传模块实现的。,几个单词的解释,watch dog:在由单片机构成的微型计算机系统中，由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成程序的跑飞，而陷入死循环，程序的正常运行被打断，由单片机控制的系统无法继续工作，会造成整个系统的陷入停滞状态，发生不可预料的后果，所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片，俗称“看门狗“。,专用watchdog芯片max6374,几个单词的解释,eeprom:电可擦可编程只读存储器-一种掉电后数据不丢失的存储芯片。 eeprom 可以在电脑上或专用设备上用个人电脑中的电压擦除已有信息，重新编程。一般用在即插即用。不像eprom芯片，需从计算机中取出才能修改。 rs-232c：（简称232，rs232）。计算机输入输出接口，是最为常见的串行接口,6.电能计量装置新特点,（一）峰谷表高压电力计量箱：该产品符合目前国家提倡节约能源，实行峰谷计量的原则，工作特点是：除具备普通高压计量功能外，还装有“峰”“谷”“平”计量装置，它可以在24小时内完成几个时段记录。,电能计量装置新特点,（二）双变比高压电力计量箱：主要用于用电旺季和淡季，差别较大的线路中，可根据不同负荷进行调整，使计量达到准确。 例，双变比ct： （三）遥控遥测读表高压电力计量箱：本产品是在普通高压计量箱各种功能的基础上，增加遥控，遥测读表的功能，即抄表时电工不用爬杆，可在杆下准确无误的抄表。 （四）干式高压电力计量箱：本产品比普通型高压电力计量箱有较大的改进，除保持各种电气功能外，内部绝缘和散热不采用变压器油，这样排除了变压器油老化、换油、渗漏等弊端，同时保证高压计量箱的精度、性能、绝缘耐压达到国家标准要求，运行安全可靠，深受用户欢迎。,7.变配电装置中各部分仪表的配置要求,1、在企业的电源进线上，或经供电部门同意的电能计量点，须装设:计费的有功电度表和无功电度表，且宜采用全国统一标准的电能计量柜。为了解负荷电流，进线上还应装设一只电流表。 2、变配电所的每段母线上必须装设电压表测量电压。在小接地电流系统中，各段母线还应装设绝缘监视装置。 3、对降压t，应装设电流表、有功电度表、无功电度表、有功功率表和无功功率表。 4、310kv的配电线路，应装设电流表，有功和无功电度表各一只。 5、380v的电源进线或t低压侧，各相应装一只电流表。若t高压侧未装 电度表，低压侧还应装设有功电度表一只。 6、低压动力线路，应装设一只电流表和一只单相有功电度表。低压照明线路及三相负荷不平衡率大于15%的线路上，应装设三只电流表分别测量三相电流，及装设一只三相四线有功电度表。 7、并联电力电容器组的总回路上，应装设三只电流表，分别测量三相电流，并应装设一只无功电度表。,610kv高压线路电测量仪表电路图,220380照明线路电测量仪表电路图,220380照明线路电测量仪表电路图 13电流互感器 13电流表 三相四线有功电能表,二 绝缘监视装置,绝缘监视装置用于小接地电流的系统中，以便及时发现单相接地故障，设法处理，以免故障发展为两相接地短路，造成停电事故。它通常装设在635kv母线。 绝缘监视装置可采用三个单相双绕组电压互感器和三只电压表，也可采用三个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯柱三绕组电压互感器，接成y0的二次绕组，其中三只电压表均接各相的相电压。,绝缘监视装置的几种形式,组成及原理： （1）采用三个单相双绕组tv和三只pv接成如下接线：,（2）采用三个单相三绕组tv或一个三相五芯柱三绕组tv接成如下接线：,tv电压互感器 qs高压隔离开关及其辅助触点 sa电压转换开关 pv电压表 kv电压继电器 ks信号继电器 wc控制小母线 ws信号小母线 wfs预告信号小母线 如图所示电路，还可以通过电压转换开关sa，测量一次电路的三个线电压。,必须指出：作为绝缘监视用的三相电压互感器不能是三芯柱的，而必须是五芯柱。由于单相接地而在电压互感器铁心中引起的三相零序磁通是相同的，不可能在三芯柱的铁芯内形成闭合回路，零序磁通只能经铁芯附近的气缝闭合。这零序磁通也就不可能与互感器的二次绕组及辅助二次绕组交链，因此在二次绕组及辅助二次绕内不会感生零序电压，从而无法反应一次侧的单相接地故障。而五芯柱电压互感器，由于单相接地而在其铁心中引起的三相零序磁通，可通过互感器的两个边柱形成闭合回路。因此可在互感器二次绕组内感生零序电压，使电压继电器kv动作，从而可实现一次系统的绝缘监视。,绝缘监视装置与单相接地保护的比较：,两者均能监视小接地电流系统相对地的绝缘状况，单相接地保护能具体判断发生接地故障的线路，适用于出线较多的系统，而绝缘监视装置只能判断哪一相发生了接地故障，简单经济，适于出线不多的系统及作为有选择性的单相接地保护的一种辅助装置。,零序电流保护 1、构成原理：利用故障线路零序电流大于非故障线路零序电流的特点构成。可以有选择性地动作。 2、用于母线出线较多的情况,mln98型微机小电流系统接地选线装置,.,生产厂一般都要安装在综合保护柜内,mln98型微机小电流系统接地选线装置选线判断依据,发生单相接地故障后，全系统都将出现零序电流，且各元件上的零序电流间关系如下： (1)非故障线路上，通过其始端的零序电流大小等于该元件本身三相对地的电容电流之和，方向由母线流向线路。,mln98型微机小电流系统接地选线装置选线判断依据,(2)故障线路上，通过其始端的零序电流为所有非故障元件对地电容电流之和，其数值原则上是这组采样值中最大的，但由于ct误差，采样误差，信号干扰以及线路长 短差别悬殊，有可能在排序时排在第二、第三，一般不会超出前三个，方向由线路流向母线。这一步为初选，所采用的原理也是相对值概念， 第二步，在前三个信号里，采用相对相位概念，即用电流之间的方向或电流和电压之间的相位超前与滞后关系，进一步确定是前三个中那一个线路发生故障还是母线发生故障。 分别以单条线路上基波零序电流幅值与其它线路上的基波零序电流幅值增量之和进行比较，其中相等(允许误差0.6)的那条线路便是故障线路。如所有出线都不满足，则为母线故障。 由于采用双重判据，运用相对原理，克服了电力系统运行方式多变，接地电阻及线路长短的影响，并且不需整定。,mln98硬件组成框图,mln98型装置的基本组成，以两片dsp分成两部分，管理部分和选线部分，如图所示。,软件框图,采用80c196汇编语言编制软件，软件由监控软件、浮点库及选线运算软件三部分组成。由实时监控程序调度电压检测任务，采样任务、选线计算任务，时钟任务、键盘显示管理任务及打印任务，电压检测子程序如图，选线计算子程序如图所示。,小结 mln98型微机小电流系统接地选线装置,原理：同时利用接地故障的几个特点来区别接地线路和非故障线路，以提高选线准确率。 判别：3u030v？判别是否接地； 判别3i0的大小，选出前3名，判别接地线路； 利用故障线路和非故障线路零序功率方向不同，最终选出故障线路。,第四节、继电保护的基本知识,继电保护设备,继电保护设备元器件,继电保护的概念,继电保护是继电保护技术和继电保护装置的统称。 继电保护技术是一完整体系，它主要由电力系统故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护运行及维护等技术构成。 继电保护装置是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。 一 继电保护的任务 1、自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证无故障部分迅速恢复正常运行。(故障) 2、反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护条件（例如有无经常值班人员），而动作于发出信号、减负荷或跳闸。（不正常运行）,二 对继电保护的要求,选择性：指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小； 如图所示系统k点发生短路，保护3不应该拒动作，保护1和保护2不应该误动作。 速动性：发生故障时，继电保护装置能迅速动作，切除故障； 灵敏性：是对于其保护的范围内，发生故障或不正常运行状态的反应能力； 可靠性：发生故障的部分不应该拒动，没有发生故障的部分不能误动。(可依赖性、安全性) 经济性：实际工作中，在确定保护方式时，还要考虑经济性要求，即在满足基本保护功能要求的前提下，应尽可能减少投资。随着电力市场化进程的深入，对经济性要求越来越重视，甚至把它和前面介绍的四个基本要求合在一起，称为保护的五个基本要求。,三、继电保护基本原理,原则上来说：只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的 变化特征（差别），即可找出一种原理，且差别越明显，保护性能越 好。比如： 电流增大（过电流保护） 电压降低（低电压保护） 电流、电压间相位角发生变化-方向保护 电压与电流的比值发生变化（距离保护、阻抗保护） 双侧电流比较 （差动保护） 负序、零序分量 （分量保护） 非电气量保护：瓦斯保护、过热保护,电压 u=umsin(wt+) 电流 i=imsin(wt+),三、继电保护基本原理,即：电力系统发生故障时，会引起电流的增加和电压的降低，以及电 流、电压间相位角的变化等。因此，利用故障时参数与正常运行时的参 数差别，就可以构成各种不同原理和类型的继电保护。 继电保护装置的组成：一般由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。,测量部分,逻辑部分,执行部分,输入信号,整定值,输出信号,1.测量部分：测量被保护设备的某物理量，和保护装置的整定值进行比较，判断被保护设备是否发生故障，保护装置是否应该起动。,2.逻辑部分：逻辑部分根据测量部分输出量的大小、性质、出现的顺序，使保护装置按一定的逻辑关系工作，输出信号到执行部分。 3.执行部分：执行部分根据逻辑部分的输出信号驱动保护装置动作，使断路器跳闸或发出信号。,四 电流保护的接线方式和接线系数,电流保护的接线方式是指电流保护中的电流继电器与电流互感器二次绕 组的连接方式。 为了能反映各种类型的相间短路故障，应合理选择保护的接线方式。 为了便于分析和保护的整定计算，引入接线系数kw，它是流入继电器的 电流ika与电流互感器二次绕组电流i2的比值，即：,供配电系统的继电保护主要是电流保护，电流保护的接线方式有三相三继电器式、两相两继电器式和两相一继电器式（两相电流差接线）,1.三相三继电器接线方式,特点: 三相电流互感器二次绕组与三个电流继电器分别按相连接，三个继电器触点并联。,三相三继电器接线方式又称完全星形接线。它能反应各种短路故障，流入继电器的电流与电流互感器二次绕组电流相等，其接线系数在任何短路情况下均等于1,即kw=1。这种接线方式主要用于高压大接地电流系统，保护相间短路和单相短路。费用高且小接地电流系统不适用,2.两相两继电器接线方式,两相两继电器接线方式又称不完全星形接线。由于b相没有装设电流互感器和电流继电器，它不能反应单相短路，只能反应相间短路及b相除外的单相接地故障，其接线系数在各种相间短路时均为1。 此接线方式主要用于小接地电流系统作相间短路保护用。,特点:只有两相装设电流互感器，按相连接继电器, lj的触点并联（或）.,要求：所有线路的电流互感器必须安装在同名相上。,3.两相一继电器接线方式,流入继电器的电流为两电流互感器二次绕组电流之差，即：因此又称两相电流差接线。 a、c两相短路时，kw=2，；a、b或b、c两相短路时，kw=1；可反应各种相间短路，但其接线系数随短路种类不同而不同，保护灵敏度也不同，主要用于高压电动机的保护。,3两相一继电器接线,各种接线方式的应用范围,(1)三相星形接线方式能反应各种类型的故障，用在中性点直接接地电网中，作为相间短路的保护，同时也可保护单相接地。 (2)两相星形接线方式较为经济简单，能反应各种类型的相间短路。主要应用在35千伏及以下电压等级的中性点直接接地电网和非直接接地电网中，广泛地采用它作为相间短路的保护。 （3）两相电流差接线方式接线简单，投资少，但是灵敏性较差，这种接线主要用在610千伏中性点不接地系统中，作为馈电线和较小容量高压电动机的保护。,接线系数,接线系数-反映在不同短路类型下，流过继电器的电流与电流互感器二次侧短路电流之间的不同关系。,第五节 自动重合闸装置,概述 运行经验表明，电力系统的故障特别是架空线路上的故障大多是暂时性的，这些故障在断路器跳闸后，多数能很快地自行消除。线路大多能恢复正常运行。因此，如采用自动重合闸装置（简称ard），使断路器在跳闸后，经极短时间又自动重新合闸，可提高供电可靠性，避免停电带来的损失。,一般工矿企业的供配电系统中只采用一次重合闸。,对电缆线路一般不采用ard，因其瞬时性故障极少发生。,应用：1kv及以上电压的架空线路或电缆与架空线路的混合线路上，只要装有断路器，一般应装设ard 。,前加速是指在永久性故障时，第一次以瞬时加速跳闸，第二 次则以定时限跳闸。,类 型 1。按合闸方式分：机械式和电气式。 2。按启动方式分：不对应启动式和保护启动式 3。按重合次数分：一次重合闸和多次重合闸 4。按复归原位的方式分：手动复归和自动复归 5。按加速保护方式分： 前加速保护动作和后加速保护动作,后加速是指在永久性故障时，第一次带时限跳闸，第二次以瞬时加速跳闸。,一.自动重合闸装置(ard)的基本要求,不论哪一种ard电路，都应满足以下基本要求： （1）线路正常运行时，自动重合闸装置（ard）应投入，当值班人员利用控制开关或遥控装置将断路器断开时，ard不应动作。当值班人员手动合闸，由于线路上有永久性故障而随即由保护装置将断路器断开时，ard亦不应动作 （2）除上述情况外，当断路器因继电保护装置或其他原因跳闸时，ard均应动作。 （3）但一次ard，只应重合一次，因此应有防止断路器多次重合于发生永久性故障的一次电路上的“防跳”措施。 （4）ard动作后，应能自动返回，为下一次动作做好准备。 ard可采用控制开关位置与断路器位置不对应原则启动重合闸装置，即当控制开关处在合闸位置而断路器实际上处于断开位置的情况下，使ard启动动作。 应能更好地和保护装置配合，使保护装置在ard前加速动作或ard后加速动作。加速切除故障。 ard的动作时限应大于故障点灭弧并使周围介质恢复绝缘强度所需时间和断路器及操作机构恢复原状，准备好再次动作的时间，一般采用0.51s。,在供电系统中，利用自动重合闸所提供的条件以加速切除故障,1、自动重合闸前加速保护：重合闸前加速保护一般又简称“前加速”。,图 重合闸前加速保护方式的构成原理示意图 （a）网络接线图 （b）时间配合关系,2、自动重合闸后加速保护： 每段线路相应均装设重合闸装置，当线路第一次出现故障时，利用线路上设置的保护装置按照整定的动作时限动作。然后相应的ard动作，使断路器重合一次。,图 自动重合闸装置后加速保护动作原理图,后加速保护能快速的切除永久性故障部分，但每段线路都需装设ard，使用设备多； 前加速保护使用ard设备少，且能瞬时切除故障部分，但重合不成功会扩大事故范围。对于不超过3个电压等级的用户供电系统架空线路ard常采用前加速保护，以减少使用设备。,供配电系统常用的自动装置,二.电气一次自动重合闸装置(),(1)手动合闸 按下合闸按钮1，使合闸接触器通电动作，接通合闸线圈回路，使断路器合闸。 (2)手动跳闸 按下跳闸按钮2，接通跳闸线圈回路，使断路器跳闸。,短路故障,ka动作,qf自动跳闸,qf3-4闭合,kar起动,ko通电动作,断路器重合闸,瞬时性故障并已消除，则重合成功,故障尚未消除，qf再次跳闸,(3) 自动重合闸,单电源线路三相一次重合闸的工作原理,（1）重合闸启动 （2）重合闸时间 （3）一次合闸脉冲 （4）手动跳闸后闭锁 （5）重合闸后加速保护跳闸回路,三相一次重合闸的工作原理框图,ard装置工作原理,ard的动作条件： （1）重合闸继电器中电容器c充好电；（充电时间为1525s） （2）线路上发生短路故障，qf自动跳闸，sa位置和qf状态不对应。,典型接线（图4-18）工作原理,（1）正常工作时; （2）故障跳闸后的自动重合闸过程； （3）手动跳闸时，ard不动作； （4）只动作一次； （5）手动合于故障线路，ard不动作，而加速保护动作。,从灯光监视的断路器控制回路中了解1sa的六个位置,跳闸后td,预备合闸pc,合闸c,合闸后cd,预备跳闸pt,跳闸t,sa 有六个位置,控制开关,1sa的理解： lw2-z控制开关 lw2型系列自动复位控制开关（万能开关、复合开关、组合开关）结构,lw2-z-1a.4.6a.40.20.20/f8型控制开关的触点图表如下,：接通状态 ：断开状态,注意几点： 共有24个固定触点 共有6个触点盒；而且每个触点盒中都有4个触点，按照触点盒的位置为序进行编号排列 四个字母的含义： t跳闸 d后 c合闸 p预备 注意分析过程中用到的触点，主要用到触点号为516，即中间的四个触点盒,断路器处于合闸后状态（cd），触点21-23接通，ard投入，触点1-3接通。 +wc2sar4c-wc，电容器c经4r充电。指示灯hl亮,表示母线电压正常,电容器已在充电状态。 断路器常闭触点qf（1-2）此时断开，kar时间继电器回路不通。,电气一次自动重合闸装置,1sa为断路器控制开关；2sa为自动重合闸装置选择开关,用于投入和解除ard；kar为重合闸继电器。,（1）故障跳闸后的自动重合闸过程,线路正常工作时：,自动重合闸装置,线路发生故障时,继电保护(速断或过电流)动作,断路器跳闸，断路器常开触点qf（1-2）闭合，触点21-23闭合，触点2-4断开。 kt通电动作,kt（3-4）经延时后闭