继电保护培训课件-最新版本.ppt

继电保护及自动装置 主讲 陈一芳 第一章概述一 电力系统的不正常运行状态系统中设备的运行参数偏离了允许值 但还未发展成故障 二 故障电力系统中设备的正常工作已遭到破坏 但未发展成事故 三 事故电力系统的正常工作遭到破坏 且已造成严重后果 四 继电保护和自动装置的任务 电力系统故障时 保护能自动 准确地切除故障 电力系统出现不正常工作状态时 根据运行维护条件确定保护是动作与信号还是跳闸 五 对继电保护的基本要求 可靠性 保护的动作应安全可靠 选择性 保护的动作应有选择的 快速性 保护的动作应快速的 灵敏性 保护对故障的反应能力 第二章 电网相间短路的电流保护 第一节略 第二节无时限电流速断保护 段 段的作用 本线路的主保护 保护的范围 本线路的一部分 整定原则 电流的整定 dz1 kk IDmax躲过本线路末端短路故障时最大短路电流 最大运行方式下三相短路 时间整定 保护的固有动作时间 0 06秒的作用躲过避雷器的放电时间 第三节时限电流速断保护 段 段的作用 本线路的主保护 保护的范围 本线路全长 下一线路的一部分 整定原则 电流的整定 躲过下一线路 段的动作电流 dz1 kk IDZ2 dz1 kk IDZ2 时间的整定 躲过下一线路 段的动作时间 1 S 1 1S 灵敏度校验 dl ZX 本线路末 dz1 1 3 1 5 第四节定时限过电流保护 段 段的作用 作为本线路的近后备 下一线路的远后备 保护的范围 本线路的全长和下一线路全长 整定原则 电流的整定 躲过最大负荷电流整定 IDZ KK KZq Ifh max Kh 时间的整定 阶梯形时限特性 1 KL近 ZX 本线路末 IDZ 1 5KL远 ZX 下一线路末 IDZ 1 2 第五节电流保护的接线方式 何谓电流保护的接线方式 电流元件与 二次侧的连接方式 接线方式的种类 三相完全星形接线 特点 能反映各种类型的短路故障 两相不完全星形接线 特点 能反映各种类型的相间故障 两相三继式 适用场合 适用于 接的变压器保护目的 提高保护的灵敏度 A B C 三相完全星形接线 A B C 两相不完全星形接线 A B C 两相三继式 第三章 电网相间短路的方向电流保护 一 方向问题的提出二 装设场合 双电源及单电源环网的输电线路 三 装设原则 判断功率的正方向 母线 线路 同一方向的保护进行阶梯形时限配合 同一母线两侧的保护时间较长的保护方向元件可以省略 1DL 2DL 3DL 4DL 时间整定例题 1 2 1 5 2 四 功率方向继电器的接线方式 一 对功率方向继电器的接线要求 能反映正方向的故障 能使继电器灵敏地动作 五 接线 相间故障 何谓 度接线方式三相电路对称 接入继电器的电流超前于电压 2 电流电压组合IJUJAIaUbcBIbUcaCIcUab 采用 接线 功率方向继电器的动作分析 1 三相短路 正方向短路 UA UB UC UBC IA IB IC UJ IJ 灵敏线 二相短路B相继电器IbUca 正方向短路 灵敏线 EA EB EC UB UC UA EBC Ib Uca UJ 灵敏线 IJ 六 按相启动 1 何为按相起动2 为何要按相启动防止反方向故障时方向保护误动作3 不按相启动的后果反方向故障时方向保护会误动作 LJA GJA LJB GJB 第四章 输电线路的接地保护 一 中性点的接地方式 一 大电流接地系统变压器的中性点直接接地 二 小电流接地系统变压器的中性点不接地或经消弧线圈接地 二 中性点直接接地电网中线路的接地保护 一 单相接地时的U 的分布 的分布取决于变压器的中性点接地的分布情况 与电源的数目无直接关系 方向 接地点 变压器中性点 的分布接地点另序电压最高 变压器中性点的另序电压为另 的分布正方向为 线路指向母线 二 中性点直接接地电网中线路的接地保护 三段式零序电流保护 1 零序 段 无时限零序电流速断 保护范围 本线路的一部分 整定方式 躲过本线路末端接地故障时最大另序电流 时间的整定 保护的固有动作时间 2 零序 段 时限零序电流速断 保护范围 本线路全长 下一线路的一部分 整定方式 电流的整定 躲过下一线路另序 段的动作电流时间的整定 躲过下一线路另序 段的动作时间 KL Id b 1 5 零序 段 定时限零序过电流 a保护范围 本线路的全长和下一线路全长b整定方式 电流的整定 躲过最大不平衡电流时间的整定 阶梯形时限特性cK 近 dK 远 2 零序方向电流保护零序功率方向继电器的接线Ij 3IoUj 3Uo 三 中性点不接地电网中线路的单相接地保护 单相接地时的电流 电压 接地相电压降低 等于零 其他两相升高 3倍 系统中出现另序电压且处处相等 非故障线路首端的另序电流为本线路对地电容电流之和 故障线路首端的另序电流为所有非故障线路对地电容电流之和 UA UB UC UB UC 保护 绝缘监察装置 图各绕组的变比 第五章 输电线路的距离保护 一 距离保护的优点保护范围不受或少受运行方式的影响 二 阻抗元件能正确测量故障点到保护安装处距离的元件 三 何谓距离保护由阻抗元件构成的保护 四 名词解释 测量阻抗Zj加在阻抗元件上的电压与电流之比uj Ij 整定阻抗Zz使阻抗元件动作的最大阻抗 动作阻抗Zdz落在圆周上的测量阻抗 五 距离保护的时限特性 1 距离 段 1 保护范围 本线路的80 85 2 时限特性 保护的固有动作时间2 距离 段 1 保护范围 本线路全长 下一线路的30 40 2 时限特性 0 5s3 距离 段 1 保护范围 本线路的全长和下一线路全长 2 时限特性 阶梯形时限特性 与下一线路 段配合 六 阻抗继电器 1 全阻抗继电器 1 动作方程 ZJ ZZ 2 动作特性2 方向阻抗继电器 1 动作方程 ZJ 1 2ZZ 1 2ZZ 2 动作特性3 偏移特性阻抗继电器 1 动作方程 ZJ ZO ZZ ZO 2 动作特性 R jX Zz Zj R jX Zz Zz Zj 1 2 Zj Z0 4 多边形阻抗继电器 R jX 15 15 45 防止在双电源的情况下 在保护区末端经过渡电阻短路时可能出现的超范围现象 克服线路末端故障过渡电阻的影响 保证在保护出口处经过渡电阻短路时能可靠动作 保证在线路上发生金属性短路时能可靠动作 七 具有插入电压的方向阻抗元件 1 记忆电压 消除保护出口处附近短路时 存在的电压死区2 第三相电压引入的作用 1 消除在记忆电压消失后保护装置正方向两相短路时的死区 2 防止在保护安装处背后 反方向 两相短路时 记忆电压的作用消失后保护误动作 八 阻抗继电器的接线方式 1 对阻抗继电器的接线方式的要求 1 应使继电器的测量阻抗与故障点到保护安装处的距离成正比 而与电网的运行方式无关 2 继电器的测量阻抗与故障类型无关 即其保护范围和灵敏度 均不随故障类型而改变 九 0o接线 相间距离 1 三相电路对称 接入继电器的电流与电压成 2 电流电压组合AIj Ia IbUj Ua UbBIj Ib IcUj Ub UcCIj Ic IaUj Uc Ua 十 带零序电流补偿的接线方式 接地距离 IJ接相电流 k3IO 加相电压 电流电压组合AIJ Ia k3IO UaBIJ Ib k3IO UbCIJ Ic k3IO Uc 十一 影响阻抗元件正确测量的因数 过渡电阻Rg的影响 使 变大 保护范围变小 1 离 越近的保护影响越大 2 对全阻抗继电器影响最小 对方向阻抗继电器影响最大 3 对 段无影响 对 段影响很大 加瞬时测定 对 段影响不考虑 因为 段的保护范围大 1 2 2 分支电流的影响 1 助增电流 使 变大 保护范围变小 2 汲出电流的影响 使 变小 保护范围变大 1 2 3 系统振荡的影响 1 影响 使阻抗继电器误动 2 消除方法 采用振荡闭锁装置 4 断线闭锁装置 PT二次侧断线 1 影响 使阻抗继电器误动 2 消除方法 断线闭锁装置 第一节输电线纵联差动保护实现全线速动需同时获取线路首端和末端的电气量 将线路一侧的电气量的信息传送到另一侧去 即线路两侧之间发生纵向的联系 这种保护称输电线路的纵联保护 1 分类 按通道的不同类型 1 导引线纵联保护 2 电力载波纵联保护 高频保护 3 微波纵联保护 4 光纤纵联保护 第七章输电线路的高频保护 影响纵差保护正确工作的因素1 电流互感器的误差和不平衡电流 1 稳态情况下的不平衡电流 2 暂态过程中的不平衡电流2 导引线的阻抗和分布电容对输电线纵差的影响 3 导引线的故障及感应过电压对保护的影响 导引线纵差保护只适用于短线路或集中元件 第二节输电线路的高频保护 一 高频保护的作用输电线路发生故障时 自线路两端快速切除故障线路 二 何谓高频保护以输电线路本身作为载流通道 比较线路两端的电气量 三 高频保护的分类 一 高频闭锁方向保护以输电线路本身作为载流通道 比较线路两端的功率方向 二 相差动高频保护以输电线路本身作为载流通道 比较线路两端的电流相位 四 高频通道 阻止高频电流外流 以免产生不必要的损耗和造成对其他高频通道的干扰 但不影响工频电流的传输 阻高频 通工频 二 耦合电容器的作用将发信机发出的高频电流送至高压输电线路 并使对端送来的高频电流进入收信机 一 阻波器的作用 与耦合电容器一起构成一个带通滤波器 并进行阻抗匹配 四 高频电缆的作用高频电缆是高频收发信机或载波机和结合滤波器的连接线 高频电缆又称为同轴电缆 它有内 外两个导体 芯线是内导体 外皮 铅皮或铜丝网 是外导体 高频电缆有很好的抗干扰能力 三 结合滤波器的作用 五 高频通道的工作方式 1 故障时发信正常时无高频电流 故障时有高频电流2 长期发信正常时有高频电流 故障时高频电流消失 3 移频方式正常时发出频率为f1的高频电流 用于监视通道 故障时发出频率为f2的高频电流 六 高频信号的性质 1 闭锁信号 收不到该信号是保护跳闸的必要条件 2 允许信号 收到该信号是保护跳闸的必要条件 3 跳闸信号 收到该信号是保护跳闸的充分必要的条件 五 高频闭锁方向保护工作原理 一 准备本侧保护功率为正时发信机停信 为负时发信机发闭锁信号 二 保护动作的条件1 保护启动2 本侧收信机没有收到闭锁信号 三 原理介绍 四 先收讯后停讯的原则 防止启动元件与正方向元件动作时间的不配合而误动 启动元件应比跳闸准备元件动作快 规定必须先收到信号10ms 证明通道完好 才允许正方向停信 准备跳闸 六 相差动高频保护的工作原理 一 准备本侧电流正半周时发讯机发信 负半周时发讯机不发信 二 保护动作的条件1 保护启动2 本侧收信机收到间断的高频信号 三 原理介绍 D1 D2 1 2 1 2 第八章 输电线路的微机保护一 我国微机保护的发展概况 第一代微机保护产品1984年华北电力学院研制的一套微机距离保护MDP 1型经试运行后通过了科研鉴定 其型号即通常所说的 01 型 于1987年投入批量生产 特点 采用单CPU结构及多路转换的ADC模数变换模式 第二代微机保护装置 华北电力学院北京研究生部首先研制的 第一套 11 型微机保护装置于1990年5月投入了试运行 其代表产品WXH 11和WXB 11 特点 结构与第一代 01 型完全不同 采用多单片机并行工作 总线不引出插件 数模变换采用VFC方式 保护精度与速度及可靠性有了大幅度提高 第三代微机保护装置 北京哈德威四方保护与控制设备公司和华北电力大学联合研制生产的CS系列产品 如线路保护CSL 101系列 变压器保护CST 200系列 特点 采用不扩展的单片机 总线不引出芯片及较先进的网络通信结构技术 使得我国保护装置的硬件结构提高到国际先进水平 二 微机继电保护装置的特点 1 维护调试方便2 可靠性高3 动作正确率高4 易于获得各种附加功能5 保护性能容易得到改善6 使用灵活 方便7 具有远方监控特性 第一节微机保护装置的硬件结构一 微机保护装置的典型结构 信号输入电路 单片微机系统 人机接口部分 输出通道回路 电源部分 一 信号输入电路 微机保护装置输入信号主要有两类 即开关量和模拟量信号 信号输入电路部分就是妥善处理这二类信号 完成单片微机系统输入信号接口功能 通常输入的开关量信号不能满足单片微机的输入电平要求 因此需要信号电平转换 为了提高保护装置的抗干扰性能 通常还需要经整形 延时 光电隔离等处理 输入的电压和电流信号 是模拟量信号 由于计算机是一种数字电路设备 只能接受数字脉冲信号 所以就需要将这一类模拟信号转换为计算机能接受的数字脉冲信号 完成模拟量至数字脉冲的变换称为模数变换 输入模拟量信号的模数变换电路也称作输入信号调理电路 二 单片微机系统 微机保护装置的核心是单片微机系统 它是由单片微机和扩展芯片构成的一台小型工业控制微机系统 除了这些硬件之外 还有存储在存储器里的软件系统 这些硬件和软件构成的整个单片微机系统主要任务是完成数值测量 计算 逻辑运算及控制和记录等智能化任务 除此之外 现代的微机保护应具有各种远方功能 它包括发送保护信息并上传给变电所微机监控系统 接收集控站 调度所的控制和管理信息 三 人机接口部分 在许多情况下 单片微机系统必须接受操作人员的干预 例如整定值的输入 工作方式的变更 对单片微机系统状态的检查等都需要人机对话 这部分工作在CPU控制之下完成 通常可以通过键盘 汉化液晶显示 打印及信号灯 音响或语言告警等来实现人机对话 四 输出通道部分 输出通道部分是对控制对象 例如断路器 实现控制操作的出口通道 通常这种通道主要任务是将小信号转换为大功率输出 满足驱动输出的功率要求 在出口通道里还要防止控制对象对微机系统的反馈干扰 因此出口通道也需要光隔离 总的说来输出通道仍然是一种被控对象与微机系统之间的接口电路 五 电源部分 微机保护系统对电源要求较高 通常这种电源是逆变电源 即将直流逆变为交流 再把交流整流为微机系统所需的直流电压 它把变电所强电系统的直流电源与微机的弱电系统电源完全隔离开 通过逆变后的直流电源具有极强的抗干扰水平 对来自变电所中因断路器跳合闸等原因产生的强于扰可以完全消除掉 逆变电源 打印 CRT键盘 模拟量输入 单片微机系统 输出通道输出通道 开关量输入 人机接口 跳闸信号 U U I V 15V 图1 1典型的微机保护系统框图 第二节微机保护的数据采集系统 一 模拟量输入电路概述1 模拟量输入电路的主要作用隔离 规范输入电压及完成模数变换 以便与CPU接口 完成数据采集任务 因此这部分电路又称数据采集电路 2 微机保护的模数变换方式主要有 1 ADC变换方式 直接将模拟量转变为数字量的变换方式 2 VFC变换方式 VFC是将模拟量电压先转变为频率脉冲量 通过脉冲计数变换为数字量的一种变换方式 2 ADC变换模式的构成部分 1 电压形成回路 2 模拟低通滤波器 ALF 3 采样保持电路 S H 4 模拟量多路转换开关 MPX 5 模数变换器 一 电压形成回路 1 作用 1 变换作用 将交流强电系统转变为弱电系统 2 隔离作用 将交流强电系统与弱电系统相隔离2 变换器的种类 1 电流变换器 TA 2 电压变换器 TV 3 电抗变压器 TL 1 电流变换器 TA 交流电流的变换一般采用电流变换器 并在其二次侧并联电阻以取得所需电压 改变电阻值就可以改变输出范围的大小 优点 只要铁芯不饱和 其二次电流及并联电阻上电压的波形就可基本保持与一次电流波形相同且同相 即可以做到不失真变换 缺点 电流变换器在非周期分量的作用下容易饱和 线性度差 动态范围也小 3 电抗变压器 TL 电抗变换器铁芯带有气隙而不易饱和 线性范围大 且具有移相作用 但它会抑制直流分量 放大高频分量 因此二次侧的电压波形在系统暂态过程时将发生畸变 二 采样保持电路 S H 和模拟低通滤波 ALF 1 采样保持电路 S H 采样保持原理在高电平时AS闭合 此时电路处于采样状态 Ch迅速充电到在采样时刻的电压值Ui 在低电平时 AS打开 电容Ch上保持住AS打开瞬间的电压 电路处于保持状态 AS的闭合时间应满足Ch有足够的充电时间 即采样时间 ui u0 AS Ch 变换器1 变换器2 2 采样频率与采样定理 设被采样信号x t 的频率为f0 采样间隔Ts的倒数称为采样频率fs 若fs 2f0 则采样后所得到的信号才有可能较为真实地代表输入信号x t 3 低通滤波器 ALF 1 作用 1 将fs 2以上的频率分量滤去 保证对所需最高频率信号的采样不发生失真 2 降低了对硬件的速度要求2 模拟低通滤波器的种类 1 无源模拟低通滤波器 接线简单 但电阻与电容回路对信号有衰减作用 并会带来延迟 对快速保护不利 仅适用于要求不高的微机保护 2 有源模拟低通滤波器有源低通滤过器通常由上述无源滤过器加上运算放大器构成 此时电容可取较小的数值 从而加快了保护动作速度 T在0 8 1 8ms之间 三 模拟量多路转换开关 MPX 由于数模变换器接口复杂及价格昂贵 通常不宜对各路电压 电流模拟量同时采用模数转换 而是采用多路S H共用一个模数变换器 中间经多路转换开关切换 按顺序由公用的模数变换器转换成数字量 实现同时采样 依次模数变换的要求 四 模数变换 A D 1 模数变换器 ADC 原理 逐次逼近法的原理 重要指标a转换精度即A D转换分辨率 它主要取决于设定数码的最小量化单位 A D转换输出的数字量位数越多 最小量化单位越小 分辨率越高 转换出的数字量舍入误差越小 A D转换的精度就越高 b转换速度它与A D转换分辨率是有关的 通常分辨率越高 其转换速度就相对降低 EPROM E PROM RAM芯片的作用 EPROM 在扩展插件中必须扩展有紫外线可擦除的只读存储器EPROM 27256 用以存储保护装置的程序 E PROM 电可擦除的存储器E2PROM 它就是用来专门存放定值并可供调度人员远方整定或继保检修人员就地调整修改 RAM 随机存储器 用于存放数值计算及逻辑运算过程的中间数据及其结果 三 定值固化与定值拨轮电路 定值固化电路由一片E2PROM芯片和相应的控制电路构成 在片选信号有效时 该E2PROM被选中 地址总线AB A0 A10 就指向E2PROM里某个存储单元 在RD或WR控制线有效时CPU通过数据总线 DO D7 DB 对AB指定存储单元内的内容进行读或写操作 一 定值固化 CPU来的写信号WR与固化开关S组成与门 1电路控制固化 只有固化开关打在允许位置 接通 和WR写控制线低电平时 与门S11电路才输出低电平 允许对2817A进行改写 在改写过程中 由BUSY 忙 端给出一个低电平 通知CPU还没有改写完 以免造成数据改写出错 二 读操作 当继保工作人员需要检查固化的定值时 通过人机接口面板的键盘 下发查询命令 在RD读信号有效时 RD低电平 软件将根据定值区号 查E2PROM中对应的定值表 它通过数据总线DO D7传送 把所读定值在液晶显示器上显示出来 三 定值拨轮电路 对于旁路保护或需要根据运行方式切换保护定值的保护装置可使用定值拨轮改变定值 在2817EPROM中分设10个定值区 每个定值区存放了一套定值 在CPU插件的面板上设有一组拨轮开关 从 到9分别对应10个不同的定值区 定值区的编码由拨轮开关输出四根引线形成BCD码送至8255并行扩展口 保护CPU通过8255并行口查询拨轮开关的四位BCD码 从而确定了定值区号 再根据定值区号就能从E2PROM中读出当前使用的保护整定值 定值拨轮开关内部结构是一种机械式的编码电路 当值班人员通过拨轮开关改变定值区号时 其内部的机械转换开关就输出一组对应的BCD码 四 其他电路 其他电路包括复位电路 工作方式开关及信号灯 这些元件均装于面板上 开入 开出端口引自CPU芯片 当工作方式开关拨至上方 开关接通 即工作方式为投入运行 拨至下方 即投入调试 由软件检测CPU的P1 3端口的输入电平 如是低电平 则由CPU的P1 7输出低电平 运行 灯亮 如果保护装置有故障或保护动作有信息需报告工作人员 CPU的P1 4端口输出低电平 有报告 灯亮 第四节开关量输入输出回路原理 一 开关量输入回路开关量输入回路包括断路器和隔离开关的辅助触点或跳合闸位置继电器接点输入 外部装置闭锁重合闸触点输入 轻 重瓦斯继电器接点输入 还包括装置上连接片位置输入等回路 1 本装置上的接点接点状态直接输入CPU的并行接口 装置外部经过端子排引入装置的接点通过光隔元件输入 光敏三极管的导通和截止完全反映外部接点状态 二 开关量输出回路 开关量输出主要包括跳闸出口 重合闸出口及就地和中央信号出口等 开关量输出回路一般都采用并行输出端口来控制有接点的继电器 为了提高抗干扰能力 都要经过一级光电隔离 在实际保护装置中应考虑出口的闭锁 以防止保护误动作 因此光敏三极管的集电极必须经启动继电器接点接正电源 形成保护出口的闭锁回路 第六节保护装置硬件举例 一 总体性能特征WXB 11型微机高压线路成套保护装置是华北电力学院在01保护理论和装置研究基础上最新推出的成果 能实现高频方向 距离 另序 综重的保护功能 解决了01一些无法解决的问题 在硬件上有二大特点 一 特点 多CPU并行工作的结构 它还改变了原先数采ADC模式 采用了VFC模式构成模数变换器 1 01模数换变采用常规AD574芯片 电压形成 低通 S H 多路开关 A D CPU 小CT或小PT 数据总线 11采用VFC型A D转换 即压频转换 电压形成 VFC 光隔 计数器 CPU 二 保护及模件的基本功能 WXB 11型微机保护 CPU1与高频收发讯机 高频通道组合完成高频距离 另序方向保护 CPU2实现三阶段相间距离 三阶段接地距离的保护功能 CPU3实现四阶段式方向另序保护功能 CPU4为综合重合闸 CPU0为装置自检及故障电流 电压的打印 并和外加单相电流判别元件配合构成断路器失灵启动回路 各保护和重合闸均采用相电流突变量启动 其中CPU1由相电流突变量启动发信 停信由本CPU的方向阻抗和方向另序 三 WXB 11型微机保护有以下几个特点 1 各保护CPU1 CPU4均独立工作 相互间无任何联系 各保护均采用相电流突变 I作为起动元件 均有自己的独立选相元件 相电流差突变量和阻抗选相结合 根据带延时IWI定值监视是否合闸 合闸则后加速 不需CPU4的后加速信号 2 常规距离在振荡闭锁过程中 段均被闭锁 本装置在振荡闭锁过程中除 段外 设置了按感受阻抗先有突变而后R值持续0 25不变的原理来检出振荡中故障 3 本线非全相运行再故障或发展性故障判别按健全相电流差突变量DI2 软件自动切换的相应保护 4 只有当CPU1 2 3中有两个或两个以上同时起动 即CPU1 2 3三个QDJ接成三取二方式 才能开放跳闸回路 从硬件上保证了三个CPU之一出故障不误动 二 硬件构成 1 南京厂WXB 11装置一共有14个插件组成 插件排列如图 各插件之间接关系示意图如图 各个CPU的硬件配置1 各插件之间接关系示意图 5v 15v0v 24v 对运行部门主要注意二个问题 开关输入外部接点K接通时 有电流通过光电器件的发光二级管回路 使光敏三极管导通 K打开 则截止 可以完全反映外部接点状态 开关量输入回路示意图如图 E 5V 至各CPU插件 光隔片 外部接点 各CPU开关量输入如下 高频收讯SX 高频保护投入CPU1高频通道检查 距离保护投入CPU2 另序总投入 另序ICPU3备用 重合方式II 重合时间控制闭锁重合闸气压低闭锁重合闸断路器三跳位置CPU4外部保护来N端外部保护来M端外部保护来P端重合方式I手动合闸均用单跳启动重合闸三跳启动重合闸CPU1 CPU4均用不对应重合闸 整个装置的投停可通过跳 合闸出口压板实现 高频 距离 另序 重合闸各保护均可单独投停 高频 距离 零序用投运压板 重合闸用重合方式开关和合闸出口压板 但应注意几点 1 保护单独投停是通过输入开关量由软件实现 当某保护插件异常时 是靠装置的闭锁措施防误动 因此本装置其它保护仍可继续运行 但异常插件应及时处理 2 保护的出口经过3CPU1 2 3启动元件 三取二 闭锁以提高装置的安全性 因此某保护无故障停用时 仍应使用该保护的启动元件 即该保护压板退出 测量元件和跳闸逻辑停止工作 但插件仍在运行 启动元件仍旧投入 3 本装置高频保护的接信号状态与常规闭锁高频保护不同 当该压板退出时 保护插件和收发讯机正常运行时 保护有发讯功能 QDJ 但停信和跳闸逻辑均停止工作 此时高频保护无接信号状态 因此本高频保护投运应首先两侧收发讯机交换信号 正常后才能将高频保护投运压板启用 4 重合闸方式开关不仅与重合闸有关 前面提到还提供保护是否选跳还是三跳信息 所以重合闸停用 解开合闸压板 或重合闸插件不用 若故障拔出 重合闸方式开关须置 停用 位置 以保证保护动作后即三跳 另外若使用本装置外的其他综重时 必须使本装置重合闸方式开关与此同时外部综重装置的方式一致 以提供给本装置三个保护是否要求选跳讯息 装置常见异常及其处理 1 某一CPU告警灯及总告警灯亮 这时该CPU告警继电器的常闭锁接点已将该CPU插件的跳 合 闸 24V电源断开并自保持 此时应首先解开该CPU投停压板 其余各CPU还可运行 若CPU4坏 应将重合闸方式开关置于 停用 位置 应及时处理异常插件 2 各CPU同时告警 总告警灯亮 此为数据采集系统故障 此时装置本身已闭锁所有插件跳 合 闸光隔出口的 24V电源 应解开装置的跳合闸出口压板 3 仅总告警灯亮 若打印机能打印 打印CPUXERR X 1 2 3 4 说明CPUX致命部位8301芯片有故障 应及时将所有跳合闸出口压板解开 打印CPUSERR 说明CPU0插件工作异常 各保护正常运行 及时处理CPU0插件 若打印机不能打印 也应及时将所有跳合闸出口压板解开 应注意的是 当某CPU0处于运行位置 而该CPU巡检开关未退出 也会出现这种现象 4 仅巡检中断告警 无打印信息 此说明CPU0插件的致命部位有故障 不影响保护的运行 但不能打印信息 及时处理CPU0插件 应注意当人机对话插件处于调试位置 CPU1 4处于运行位置 巡检未退出 也会出现这种现象 5 PT断线 告警打印PTDX信号 此时本装置保留高闭另序和方向另序保护功能 无相间故障保护 LFP 901A型微机线路保护运行及说明 一 保护功能和CPU分配 主保护工频变化量方向元件和零序方向元件经高频通道配合构成全线快速跳闸方向高频保护 后备保护为工频变化量距离元件构成的快速 段 段式相间和接地距离 二个延时段零序方向过流 保护功能及CPU的分配 CPU1 工频变化量方向元件和零序方向元件经通道配合构成的全线路快速跳闸的方向高频保护 段工频变化量距离元件构成的快速独立跳闸段 二个延时零序方向过流段构成的接地后备保护 CPU2 三段式相间和接地距离保护 以及重合闸 CPU3 起动和管理机 包含整机总起动元件 事件记录 测距 人机对话 打印等功能 二 硬件结构 整个装置有十个插件 DC为直流逆变电源 设有电源监视灯 AC为交流电压 电流输入模件 OPT为光隔模件 将输入开关信号经光隔输入到装置内部 VFC为压频变换器 将交流模拟量电压转换成相应的频率信号 CPU1为方向高频保护 OP为运行正常监视灯 DX为PT断线信号 CPU2为距离保护 OP为运行正常监视灯 CD是重合闸 充电 指示灯 充电 时间到灯亮 CPU3为管理CPU SIC为信号及转换模件 OP为总正常运行监视灯 Ta Tb Tc为保护跳闸信号 CH为重合闸信号 OUT1 OUT2为各输出继电器 三 装置的正常运行操作 LFP 901A型微机线路保护整个装置的投停可通过跳 合闸出口的压板实现 方向高频 三段式距离 另序 重合闸各保护均可单独投停 方向高频 三段式距离 另序用投运压板实现 重合闸用重合闸方式开关和合闸出口压板实现 1 装置的各种运行方式操作 1 整个装置改信号状态时 应取下该装置的跳 合闸出口压板 起动失灵压板及起动重合闸压板 2 整个装置停用时 除关闭该装置的电源外 还应将该装置的跳合闸出口压板 起动失灵压板 起动重合闸压板取下 3 装置投运时 给上直流电源 两侧收发讯机交换信号 检查通道正常 后把各保护投运压板投上 最后把跳 合闸出口压板 该装置起动失灵压板 启动外部重合闸压板投上 5 保护装置的重合闸投停可通过合闸出口压板实现 重合闸方式可通过保护屏上切换开关实现 单重 综重 三重 仃用 直跳 四种方式 并可通过控制字实现 同期 无压 快速重合 不检 的重合条件 在运行中须注意浙江电网新上的线路保护一般为一套WXB 11型微机线路保护 一套为LFP 901A型微机线路保护 重合闸仅使用WXB 11型装置内的重合闸 LFP 901A型的重合闸停用 LFP 901A型屏上的合闸出口压板解开 并置LFP 901A型重合闸的方式于 仃用 位置 6 本装置方向高频保护的信号状态与常规高频保护不同 当该压板退出时 保护插件和收发讯机正常运行 保护有发讯功能 QDJ 但停信和跳闸逻辑均停止工作 因此方向高频保护无完全的信号状态 所以本方向高频保护投运应首先两侧收发讯机交换信号 正常后才能将方向高频保护投运压板启用 7 本装置方向高频保护不考虑切换至 旁路 运行方式 四 保护装置异常情况的处理方法 LFP 901A型微机线路保护装置引至中央信号一共有4付节点 其中有二付节点 一付为BSJ装置报警信号 一付为BJJ装置异常信号 现设计二付节点并联驱动一块中央光字牌 装置报警 若 装置报警 中央光字牌亮 有二大可能 一 一种为装置总运行灯灭 CPU1 CPU2运行灯灭 说明BSJ继电器动作 本装置公共部分有异常 例如数据采集系统 跳闸出口回路 CPU3插件异常 直流电源消失等 这时保护已自动全部闭锁 二 另一种可能为装置总运行灯亮 CPU1或CPU2运行灯之一亮 说明BJJ继电器动作 CPU1或CPU2插件上某部分硬件异常或PT断线 这时仅闭锁掉与该异常情况相关的部分保护 但不闭锁保护整体 这时有三种可能 a 总运行灯 CPU2运行灯亮 CPU1运行灯灭 说明CPU1插件异常 这时所剩保护为 段相间 接地距离保护 b 总运行灯 CPU1运行灯亮 CPU2运行灯灭 断线灯不亮 说明CPU2插件异常 这时所剩保护为方向高频 工频变化量距离 段 二延时段另序方向过流 c 总运行灯 CPU1运行灯亮 CPU2运行灯灭 断线灯亮 说明PT断线 对PT单相断线所剩保护为 工频变化量方向高频 对断线相接地故障不起作用 工频变化量距离 段 二段另序 无方向 对PT三相断线所剩的保护为 工频变化量距离 段 二段另序 无方向 处理方法如下 1 若本线路另外一套高频运行 应把本装置跳 合闸出口压板解开 停用整套装置 2 若本线路另一套高频正在检修 应考虑旁路代 若旁路不能代 应及时汇报有关领导 研究决定是停线路还是线路无完整保护运行 CSL 101A型微机线路保护运行及说明 一 主要性能特点由四方公司研制的CSL 101A型微机线路保护装置 是在总结目前国内运行的WXB 11 C 微机保护运行经验的基础上研制的新一代微机线路保护装置 其保护配置和原理与WXB 11 C 基本相似 但不含重合闸 重合闸与断路失灵启动保护构成独立的装置 1 与WXB 11 C 微机保护相比的特点 一 硬件上采用了四方公司新推出的通用单片机系统 总线不出芯片 即把和CPU有总线联系的芯片 计数器 开关量输出接口芯片PPI 程序储荐芯片EPROM 随机数据存储芯片RAM集成在一块芯片上 因而抗干扰性能大大提高 可以满足 保护下放 的设计要求 二 每个独立保护装置的数据信息的集中管理与共享 适应变电站综合自动化的技术要求 装置背板设置了二个独立LON网络接口可以分别接至带双网的综合自动化变电站监控系统 装置内带有一个存储容量达0 5M的录波插件 并设有录波专用高速网络 LON 接口 可以将分散在各保护装置记录的数据从网络汇总后存盘或打印或远传 除上述三个LON网络接口外 还可根据要求提供一个RS 232或RS 485标准串口 以便同其他制造部门提供的设备通讯 三 重合闸功能单独构成一个装置 并增加了以下几种保护功能 1 断路器失灵启动保护 2 母线充电保护 四 调试更加简便 装置面板上设有标准的RS 232串口插座 用于连接PC机 并有基于Windows的汉化的PC机调试软件 二 保护功能 CPU1 3 插件 与收发信机配合构成的全线路快速跳闸的高频闭锁距离 相间和接地 零序保护 由相电流突变量启动发信 距离和方向零序停信 当接地故障时 接地距离优先动作 若其不动作 再由高频另序动作 发 停信逻辑判断均由该插件完成 CPU2 4 插件 三阶段相间距离保护 三阶段接地距离保护 在出口故障时还可由增设的阻抗快速 段跳闸 CPU3 5 插件 四阶段全相运行时的零序保护 两阶段非全相运行时的零序保护 一个为瞬动段 通常称为不灵敏 段 另一个带延时 称不灵敏 段 此外 101保护还配有两个CPU 分别作为故障信息录波插件 6 插件 和人机对话部件 在装置面板背后 101保护不含重合闸 组屏设计方案在101保护屏上配置一套独立的断控单元CSI 并且具有断路器失灵保护功能 不再单独配置断路器失灵保护装置 1 插件为交流插件 AC 本插件将系统电压互感器 电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号 本插件设有九个模似量输入 分别用于三相电压 三相电流 3U 3I 及一路备用 2 插件为模数变换插件 VFC 将交流模拟量电压转换成相应的频率信号 并经快速光耦 6N137 光电隔离后送至CPU系统的计数器计数 以实现模数转换 3 4 5 插件分别为高频保护 距离保护 零序保护插件 6 插件为专用故障录波插件 实现了一种新型的故障录波方式 分散式故障录波 并且可以连接成故障录波专用网 7 插件为跳闸 1 插件 包括三个分相出口继电器及分别用于驱动操作继电器箱中JJQ和TJR的三跳和永跳继电器 各分相出口及永跳继电器均由CPU插件开出光耦直接驱动 三跳继电器CKJQ由三个分相出口继电器的接点接成三取二回路驱动 所有跳闸出口继电器线圈都经过由一个起动继电器 高频 距离 另序 接点接成的三取二回路才接至24V负电源 可以通过屏上的压板控制三取二闭锁的投退 8 插件为跳闸 2 插件 本插件提供了另外两组跳闸出口 连同跳闸插件 1 本装置共有四组跳闸出口 以满足跳双开关 而每组开关又都有双跳闸线圈的场合 9 插件为逻辑插件主要完成起动重合闸及远方信号功能 若有需要可完成联锁切机功能 分单跳 三跳及永跳切机三个接点输出回路 10 插件信号插件 保护动作信号有三个分相动作信号继电器CXJA CXJB CXJC和一个永跳动作信号继电器CXJR 告警信号设计了两种告警方式1 称告警I由各保护 高频 距离 另序 CPU自检发现有严重异常情况 必须立即切断本保护跳闸电源 它们起动后一方面经过各自的常开接点自保持 另一方面由其常闭接点切断本CPU插件的24V跳闸正电源 此外还经过另一组常开接点构成 或 门驱动告警I信号继电器 其一付接点用以点亮面板上本地告警I信号灯 另一付节点用于中央信号 2 告警 不需要立即切断保护跳闸正24V电源的异常情况 它可以由各保护CPU驱动 也可以由人机对话插件或故障录波插件驱动 其一付节点用于装置面板上本地告警 信号灯 另一付节点用于中央信号 四 保护组屏 目前我省CSL 101A和LFP 901A微机保护组屏方式如下图 交流电压切换回路和操作箱设置在901保护屏上 开关失灵保护和重合闸设置在101保护屏上 正常运行时 101保护 901保护均投入运行 重合闸使用开关断控单元内重合闸 101保护动作后 由101装置内的一组跳闸继电器及101屏上的跳闸压板 经901屏上操作箱中的跳闸回路出口跳闸 同时101装置内的另一组分相跳闸接点和101屏上的开关断控制单元内启动失灵电流接点串接构成101保护的断路器失灵保护 901保护动作后 由901保护装置内的一组跳闸继电器及901屏上的跳闸压板经901屏上操作箱中的跳闸回路出口跳闸 同时901装置内的另一组分相跳闸节点和101屏上的开关断控制单元内启动失灵电流接点串接构成901保护的断路器失灵保护 若901保护单相跳闸 则901保护一付单跳接点启动101屏上开关断控单元内重合闸 当重合闸停用或三跳方式时 由断控单元CSI101输出的二付沟通三跳接点分别接至101和901保护的沟通三跳回路 使两套保护均能三相跳闸 收发讯机 打印机 重合闸方式切换开关 CSL 101A CSI断控单元 压板 收发讯机 LFP 901A 电压切换与操作箱 打印机 压板 五 装置的正常运行操作 CSL 101A型微机线路保护整个装置的投停可通过跳 合闸出口的压板实现 高频保护 三段式距离 另序各保护均可单独投停 高频保护 三段式距离 另序保护用投运压板实现 CSI101A断控单元中重合功能的投停是通过合闸出口压板和重合闸方式开关实现 充电保护 三相不一致保护的投停通过跳闸出口压板实现 失灵保护投停可通过启动公共端压板实现 1 CSL 101A装置的各种运行方式操作 1 整个装置改信号状态时 应取下该装置的跳 合闸出口压板 起动失灵压板及起动重合闸压板 2 整个装置停用时 除关闭该装置的电源外 还应将该装置的跳合闸出口压板 起动失灵压板 起动重合闸压板取下 3 装置投运时 给上直流电源 保护装置信号正常 运行指示灯亮 两侧收发讯机交换信号 注 101高频闭锁保护交换高频信号时 用收发信机上远方启动回路 901方向高频保护交换高频信号时 用901保护装置的远方启动逻辑 收发信机上远方启动功能停用 检查通道正常 后把各保护投运压板投上 最后把跳 合闸出口压板 该装置起动失灵压板 启动外部重合闸压板投上 4 装置的各部分保护可通过屏上的投运压板单独投停 总其5块投停压板 一块为高频保护投停压板 二块为距离保护投停压板 距离I段投停压板和距离 段投停压板 另外二块为零序保护投停压板 另序 段投停压板和零序其它段投停压板 5 旁路开关代出线开关运行时 将该线路101保护收发信机经切换开关切至与旁路线路保护配合构成高频闭锁保护 2 CSI101A断控单元各种运行操作 1 整个装置停用时 应取下该装置充电保护 三相不一致保护 合闸出口压板 失灵保护公共端压板 并且必须把重合闸方式切换开关置于 停用 位置 以保证保护动作后三跳 2 各保护功能可单独投停 重合闸功能的投停通过合闸出口压板和重合闸方式切换开关实现 充电保护 三相不一致保护的投停通过跳闸出口压板实现 失灵保护投停通过启动失灵公共端压板实现 3 重合闸方式可通过切换开关实现 单重 综重 三重 停用 直跳 四种方式 并可通过控制字实现 同期 无压 快速重合 不捡 的重合条件 当切换开关置于 三重 位置时 通过控制字的整定 可实现 特殊重合闸方式 即单相故障三跳三重 相间故障三跳不重 六 装置异常情况的处理方法 CSL 101A型微机线路保护装置引至中央信号共有二付节点 一付告警I 一付告警 现设计二付节点并联驱动一块中央光字牌 装置报井 CSL 101A装置面板也只设计一个总告警信号灯 若 装置报井 中央光字牌亮 必须结合装置液晶屏幕显示的自检报告或打印装置自检报告进行判断什么类型的告井及哪块插件什么内容出错 1 保护插件CPU1 2 3本身元器件损坏 程序出错及装置公共部分数据采集系统异常 影响到保护的正常运行 这时该CPU告警继电器的常闭接点已将该CPU插件的跳闸 24V电源断开 该插件保护功能已自动闭锁 此时应首先解开该CPU投停压板 其余各CPU还可运行 2 不自动切断保护跳闸 24V电源的异常情况 即告警 主要有以下几种情况 1 PT断线 告警并打印PTDX信号 此时本装置保留高闭另序和方向另序保护功能 无相间故障保护 2 3U 极性检验出错 告警并打印3V ERR 即装置利用系统故障时产生的3U 与开口三角电压比较 当开口三角电压未接入或极性接错时 会报告此信息 应停用整套保护 并仔细检查开口三角电压的接入情况 3 通讯中断 告警并打印TXZD 即人机对话插件和各保护插件CPU的巡检中断 与WXB 11 C 保护一样 说明该保护插件致命部位CPU芯片有故障 应及时将所有跳合闸出口压板解开 即停用整套保护装置 4 人机对话插件或故障录波插件异常 不影响保护的正常运行 及时处理异常插件 第九章变压器保护 一 变压器的故障及不正常工作状态 一 变压器的故障1 油箱内故障2 油箱外故障 二 变压器不正常工作状态1 油面降低2 过负荷3 外部故障引起的过电流 二 变压器保护的配置 一 变压器的瓦斯保护1 瓦斯保护反映变压器油箱内故障时气体变化的保护装置轻瓦斯信号重瓦斯跳闸2 瓦斯保护装 1 容量为800kVA及以上的变压器 2 容量为400kVA及以上的车间变压器 3 瓦斯保护的优缺点优点 能反映变压器油箱内各种类型的故障 缺点 不能反映变压器套管及引出线的故障 二 变压器的差动保护 1 需装设差动保护的变压器 1 单独运行的容量为10000kVA及以上的变压器 2 并列运行的容量为6300kVA及以上的变压器 3 容量为6300kVA及以上的厂用工作变压器 为简化接线 对于备用厂用变压器 允许装设电流速断保护 4 电流速断保护灵敏度不符合要求 Ksen 2 且过电流保护时限大于0 5s的容量为2000 10000kVA的单独运行的变压器 2 变压器的差动保护的构成原理根据比较变压器各侧的电流大小及相位构成 3 变压器正常运行及外部故障4 变压器内部故障5 变压器一侧CT断线后 正常运行及外部故障 变压器差动保护的特殊问题 变压器的励磁涌流的影响 产生Ibp消除方法 a采用速饱和变流器b延长动作时间或提高动作电流c用二次谐波制动的差动保护 间断角闭锁原理 用偶次谐波判别原理的差动保护 LFP 971 972A B C 变压器的接线组别的影响 影响 产生Ibp消除方法 相位补偿法 即变压器Y侧的电流互感器接成 变压器 侧的电流互感器接成Y 补偿后的CT变比 nlY 3IY 5nl I 5 3 计算变比与实际变比不同的影响 产生Ibp消除方法 a接入平衡绕组bVFC板平衡调整系数In Ie 4 各侧互感器型号不同的影响 产生Ibp消除方法 提高保护的动作电流 5 带负荷调分接开关的影响 产生Ibp消除方法 提高保护的动作电流 6 变压器的过流保护和过负荷保护 1 过流保护的作用作为变压器内部故障及外部故障的后备 2 过流保护的种类a过流保护 躲过最大负荷电流整定 b低电压启动的过流保护 躲过变压器的额定电流整定 特点 提高保护的灵敏度c复合电压启动的过流保护 躲过变压器的额定电流整定 特点 提高不对称故障的的灵敏度 7 变压器的接地保护 1 二台变压器并例运行 只有一台变压器中性点接地的接地保护a分级绝缘变压器 先跳中性点不接地变压器 若接地故障还存在 再跳中性点接地变压器 b全级绝缘变压器 先跳中性点接地变压器 若接地故障还存在 再跳中性点不接地变压器 母线保护 母线故障大部分是由于绝缘子对地放电引起 母线故障开始阶段很多表现为单相接地故障 而随着短路电弧的移动 故障往往发展为两相