变压器继电保护(课件)

微机变压器继电保护 课件 主要内容 继电保护基础知识微机保护基基础知识微机变压器保护PST1200 继电保护基础知识 概述继电保护是指研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况以探讨其对策的反事故自动化措施 因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件 发电机 变压器 输电线路 母线等 使之免遭损害 所以沿称继电保护 继电保护的基本任务是当电力系统发生故障或异常工况时 在可能实现的最短时间和最小区域内自动将故障设备从系统中切除 或者给出信号由值班人员消除异常工况的根源 以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响 微机保护基础 一 微机保护的特点1 可靠性高 运行稳定 不易损坏 具有在线自检 巡检功能 2 易于获得各种附加功能 如事故记录 事故追忆 故障录波 故障测距等 3 保护动作特性和性能得到改善 引入新理论 新算法 新技术 如承受过渡电阻能力的改善 区分振荡与故障能力的提高 降低衰减非周期分量 的影响 变压器励磁涌流的鉴别 故障分量保护 自适应保护 状态预测 小波变换应用 模糊控制 神经网络应用等 4 使用灵活 方便 人机界面友好 维护调试方便 硬件趋于统一 易于通过整定和设置软件改变特性 5 硬件工艺结构条件优越 硬件通用性好 体积小 功耗低 性价比高 6 具有通讯功能 可远方监控 易实现综合自动化和网络化 三 微机变压器保护的历史 微机变压器保护经过二十多年的发展 历经四代 第一代 以保护的微机化为代表 CPU为8位 第二代 以提高保护性能和保护操作液晶界面为代表 CPU为16位 第三代 以汉化界面和提高通信性能 与综自系统等的联系 的运用为代表 CPU为32位 第四代 以网络化 实时嵌入式系统和新型互感器的应用为标志 四 微机保护软硬件基本知识 一 微机保护软硬件的基本构成 四 微机保护软硬件基本知识 一 微机保护软硬件的基本构成 PB0经反向器 PB1不经反向器 可防止拉合直流电源时 可靠防止误动 为了驱动KCOU必须在PB6 0 PB7 1同时满足 开出自检经IC23使PC0 0由于出口继电器KCOU受启动继电器闭锁 并且自检时间不足 10us 不至使出口继电器CKOU动作 所以决不会误动 出口闭锁 高频KST2 距离KST3 零序KST4 防止CPU程序出格引起误动 微机保护装置断路器控制回路 3 采样及采样方式模拟信号f t 通过采样保持器S H 每隔采样周期Ts秒采样一次输入信号的即时幅度 并把它暂存在保持电路中供A D转换使用 经采样得到的信号为离散时间信号 1 单一通道采样方式 1 异步采样 定时采样 每工频周期N点采样采样周期恒定Ts 1 fs 常数 采样频率fs N fo fo 工频 N 整数 开出系统 跳闸出口 提高可靠性的措施 相异 输出闭锁 防止装置工作电源初投或掉电时 由于芯片工作不稳定使芯片出口状态不定 但一个口的8位是一致的 或都为高 或都为低 导致保护误发跳闸出口信号 光电隔离 抗干扰 开出反馈 用于开出回路的自检 在装置投入之初 在不发启动信号的前提下 确保跳闸信号并不真正跳闸 从跳闸出口端一个跳闸信号 若跳闸回路完好 则反馈到PC0端为低电平 出口小继电器上并联续流二极管 或续流电阻 防止小继电器动作完毕后 由于小继电器线圈中的剩磁导致其不能可靠返回 1 看门狗电路 Watchdog 监视程序运行情况 当程序正常时不断发出CLR清除脉冲信号 使脉冲发生器无输出 当程序受干扰失控后 无法按时发出CLR清除脉冲信号 于是脉冲发生器输出 复位微机系统 2 逆变电源 直流 交流 直流 请休息十分钟 变压器的故障和不正常工作状态 一 变压器的主要故障及异常运行方式1 绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地或经小电阻接地侧的接地短路 2 绕组的匝间短路 3 外部相间短路引起的过电流 4 中性点直接接地或经小电阻接地电力网中 外部接地短路引起的过电流及中性点过电压 5 过负荷 6 过励磁 对于变压器本身和各侧引线 套管的故障 为了限制故障扩大 通常采用电流速断 差动及重瓦斯保护 快速将变压器的电源切断 对于与变压器连接的母线或接于此母线的引出线路故障 而其相应保护不能切除故障时 应通过较短时限的过电流保护 将与故障有连系的变压器的断路器断开 以停止故障电流流过变压器 过负荷引起的过电流 一般是短时的 如电动机自起动 电气火车和起重机引起的过负荷冲击等 对于较长时间的过负荷 如断开并联运行的变压器 运行人员有充足的时间处理 可切除不重要的用户或过负荷的变压器 因此不必装设断开变压器的保护 而仅装设过负荷信号 提请运行人员采取相应措施即可 主保护 纵差差动速断保护 纵差稳态量比率差动保护 分侧差动保护 后备保护 相间阻抗保护 复压方向过流保护 零序方向过流保护 反时限零序过流保护 过激磁保护 其他告警功能 过负荷告警 TA TV断线告警 闭锁调压功能 启动通风功能 差流越限告警 差动保护原理 变压器差动保护原理是基于基尔霍夫第一定律 变压器各侧电流向量和应为零 变压器正常运行或外部故障时 若忽略励磁电流损耗及其它损耗 则流入变压器的电流等于流出变压器的电流 保护不动作当变压器内部故障时 如忽略负荷电流不计 则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流 其纵差保护动作 切除变压器 差流产生的原因 变压器内部故障变压器空投励磁涌流变压器外部故障 由于TA特性不一致 饱和引起差流TA断线调压二次回路问题 TA回路两点接地 500kV及330kV差动保护 差流速断差动比率差动 TA断线闭锁 二次谐波制动 高中压侧 五次谐波制动 高中压侧 TA断线通过控制字选择是否闭锁差动CT接线可接为全Y型接线 调平衡方式由软件实现 只需输入各侧额定运行电流的二次值 500kV及330kV后备保护 高压侧相间阻抗过流零序方向过流过激磁过负荷PT断线 中压侧相间阻抗零序方向过流开关非全相过负荷PT断线 低压侧过流时限速断零序过电压过负荷 公共绕组公共绕组零序公共绕组过负荷 220kV及110kV差动保护 差动保护差流速断差动比率差动 TA断线闭锁 二次谐波制动 高中压侧 TA断线通过控制字选择是否闭锁差动高压侧后备保护复合电压 方向 过流零序方向过流零序过流保护保护 直接接地 零序电流电压保护 间隙 非全相 220kV及110kV后备保护 高压侧复合电压 方向 过流零序方向保护零序电流电压保护 间隙 零序过流电流保护 直接接地 非全相保护过负荷TV断线中压侧复合电压 方向 过流零序方向保护零序电流电压保护 间隙 零序过流电流保护 直接接地 时限速断过流保护过负荷TV断线低压侧时限速断过流保护复合电压过流保护3U0过电流保护TV断线 变压器的保护配置 1 瓦斯保护 2 差动保护 3 过电流保护或复合电压闭锁过电流保护 4 零序电流保护 5 间隙保护 6 过负荷保护 关于k1 0 5 k2 0 7选取的考虑 a 变压器匝间故障时 差动电流较小 制动电流也较小 这时 保护的TA工作在线性范围 能够准确的传变故障电流 同时保证差动保护的动作灵敏度 这种情况下 考虑负荷电流的影响 差动保护应工作在k3和k1段 b 当变压器引线故障时 故障电流较大 负荷电流的影响可忽略 c 区外故障时 故障电流较大 会造成TA饱和等 造成流入变压器差动保护的差流较大 因此提高比例制动特性 在转换性故障时 TA不能准确的传变故障电流 造成差动保护误动作 国内已有实例应采取其他方法解决 相间阻抗保护原理图 接地阻抗保护原理图 复合电压闭锁过流保护原理图 以高压侧为例 零序过流保护原理图 间隙零序保护原理图 七 数字式变压器保护的发展方向加强主保护 简化后备保护保护装置的一体化信息网络化故障分析技术自适应技术 智能技术和数字技术的发展新型互感器的应用 IEC61850是国际电工委员会 IEC TC57工作组制定的 变电站通信网络和系统 系列标准 是基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准 IEC61850规范了数据的命名 数据定义 设备行为 设备的自描述特征和通用配置语言 使不同智能电气设备间的信息共享和互操作成为可能 不仅规范保护测控装置的模型和通信接口 而且还定义了电子式CT PT 智能化开关等一次设备的模型和通信