第一章电力系统基础知识.ppt

学习本课程的方法及考试注意事项 1 上课听讲 用笔在书上勾画重要句段 2 上课认真听复习题讲解 能用笔记下复习题 3 下课能对照复习题有针对地看书 记重点 主要是习题中涉及的东西 4 能较轻松地做完模拟练习题 5 认真分配时间 做到强化学习而不影响身体 6 从开始学习时就要有紧迫感 要树立辛苦几天 受益一辈子的观点 7 学习就是工作 就是打仗 要树立我一定要学好 一定好考过的观念 要在战略上树立胜利的信心 战术上用功的方法 8 考试不要作弊 千万不要害了自己的前途 学习好了害怕什么考试 其实考试很简单 9 注意答题的一些计算机操作 答题的注意事项 认真答题 注意检查 10 交卷要点 我要交卷退出 图标 第一章电力系统基础知识 第一节电力系统基本概念一 电力系统构成电力系统由发电厂 变电站 所 送电线路 配电线路 电力用户组成的整体 二 电力系统中性点运行 1 中性点直接接地方式中性点直接接地是指电力系统中至少有一个中性点直接与接地设施相连接 如图1 2中的N点接地 通常应用于500KV 330KV 220KV 110KV电网 2 中性点不接地方式 中性点不接地方式系统指电力系统中性点不接地 中性点不接地方式具有跳闸次数少的优点 因此普遍应用于接地电容电流不大的系统 例如66KV 35KV电网 3 中性点经消弧线圈接地方式 规程规定 35KV电网中接地电流大于10A 6 10KV电网中接地电流大于30A 发电机直配网络中接地电流大于5A时 中性点经消弧线圈接地 4 中性点经电阻接地方式 6 35KV的配电网中使用 结构复杂 架空线路与电缆线路并存 且电缆线路较长 当发生单相接地故障时 系统对地的电容电流较大 可采用中性点经低值电阻 小电阻 接地方式 如图1 5所示 5 低压配电网接地方式 低压配电网指220 380V网络 采用中性点直接接地方式 并且引出中性线 代号N 保护线 代号PE 或保护中性线 代号PEN 其中保护线是保障人身安全 防止发生触电事故用的中性线 保护中性线则兼有中性线和保护线的功能 通常称为 零线 或 地线 按照保护接地形式 低压配电网分为TN系统 TT系统和IT系统 TN系统如图1 6所示 所有的外露可导部分均接公共保护线 或接公共保护中性线PEN 其中 整个系统的中性线N与保护线PE全部分开 称为TN S系统 整个系统的中性线N与保护线PE合一为保护中性线PEN 称为TN C系统 系统的部分中性线N与保护线PE合一 称为TN C S系统 TT系统如图1 7所示 所有设备外露可导电部分均各自经保护线PE单独接地 IT系统如图1 8所示 所有设备的外露可导部分也各自经保护线PE单独接地 与TT系统不同的是电源中性点不接地或经电抗接地 且通常不引出中性线 第二节电力系统短路故障 一 短路的一般概念 短路 是指电力系统中相与相之间或相与地之间 通过电弧或其他较小阻抗的一种非正常连接 电力系统短路的基本类型有 三相短路 两相短路 单相接地短路 两相接地短路等 各种故障示意图和代表符号如表1 1所示 其中三相短路为对称短路 其余为不对称短路 表1 1各种短路故障示意图和代表符号 运行经验和统计数据表明 电力系统中各种短路故障发生的几率是不同的 其中发生三相短路的几率最少 发生单相接地短路的几率最大 二 三相对称短路在电力系统的各种短路故障中 虽然三相短路发生的几率最小 但其对电力系统的影响和危害最大 无穷大系统发生三相短路示意图如图1 9所示 三相短路时 三相仍然对称 三相的短路回路完全相同 短路电流相等 相位互差1200 因此只计算一相即可 根据电路计算原理 采用有名值计算三相短路电流周期分量如下 式中 三相短路电流周期分量有效值 等值电源线线电动势 实际计算时可以采用平均额定电压 短路回路总电抗 通常计算时不考虑回路的电阻 1 1 例1 1某电力系统如图1 10所示 在母线B和母线C分别发生三相短路 试求断路点的短路电流周期分量 等值电源电抗为 0 22 线路单位电抗为 0 38 km 变压器T1 T2的额定容量为1000KVA 短路电压为Uk 4 5 2 母线C三相短路 计算时需要将等值电源电抗和线路电抗折算到0 4KV侧 并计算变压器电抗 详细论述请参考电力系统有关书籍 解 1 母线B三相短路 三 不对称短路电力系统不对称短路包括两相短路 两相接地短路和单相接地短路 如果我们将此不对称的电流或电压进行分解 可分解出正序分量 负序分量 对于接地短路还有零序分量 分别用下标1 2 0表示 以电流为例 各序分量电流相量图如图1 11所示 对于工频50HZ 正序电流 正序电流三相对称 即大小相等 相位互差120 负序电流三相相等 即大小相等 相位互差120 当相序与正序电流相反 零序电流三相大小相等 相位相同 三相短路电流为 1 2 可得零序电流为 1 3 用瞬时值表示为 1 4 显然 电力系统正常运行时仅有正序分量 二 短路电流1 两相短路无穷大系统供电发生BC两相短路示意图如图1 12所示 电力系统发生两相短路 经故障相和短路点构成短路回路 由故障相电源的线电动势产生短路电流 流过故障线路 非故障线路没有短路电流 因此出现三相不对称 在不计负荷电流的情况下 三相的短路电流分别为 可见两相短路的特点是 三相不对称 出现负序电流 只有故障相存在短路电流 且两相的短路电流数值相等 相位相反 根据图1 12 短路电路数值可计算如下 1 4 1 5 式中 两相短路电流周期分量有效值 等值电源线线电动势 实际计算时可以采用平均额定电压 短路回路总电抗 将式 1 5 与式 1 1 比较可得 1 6 式 1 6 式说明 两相短路电流数值为同一地点三相短路电流的0 866倍 在实际计算中 常常求出三相短路电流后 直接用以上关系得到两相短路电流 2 单相接地短路 1 中性点直接接地系统中性点直接接地的无穷大系统供电 发生A相单相接地短路示意图如图1 13所示 中性点直接接地电力系统发生单相接地时 经直接接地的中性点 故障相和短路点构成短路回路 由故障相电源电动势产生短路电流 流过故障线路 非故障线路没有短路电流 因此出现三相不对称 在不计负荷电流的情况下 三相的短路电流分别为 1 7 可见单相接地短路的特点是 三相不对称 出现负序电流和零序电流 故障相存在短路电流 在图1 13 b 中的数值为3 2 中性点不接地系统中性点不接地的无穷大供电 发生单相接地短路时的特点和短路电流分布见第三章的第三节 三 短路特征根据以上分析 归纳不对称短路的部分特征如表1 2 表1 2不对称短路部分特征 休息一下 呼吸新鲜空气 第6章微机保护及变电站自动化 一 微机保护特点及构成1特点 维护调试方便 可靠性高 易获得附加功能 灵活性大 保护性能改善2 基本构成 硬件和软件 程序 二 微机保护的硬件结构 典型的微机保护硬件由数据采集系统 模拟量输入 包括电压形成 模拟低通滤波 采样保持 S H 多路转换器 MPX 数模转换 A D 将模拟量准确的转换为微机能识别的数字量开关量 数字量 输出 输入 由微机并行接口 光电隔离器件 中间继电器等组成 完成各种保护的出口跳闸 信号 外部触点输入和修改 人机对话 通信等功能 微机主系统 有微处理器 MPU 只读存储器 ROM 闪存内存单元 FLASH 随机存取储存器 RAM 定时 计数器 并行接口和串行接口 执行编号的程序 对数据采集系统输入到RAM区德原始数据进行分析 处理 完成各种继电保护的测量 逻辑和控制功能 三 软件功能 将微机保护的算法与程序结合并合理安排程序的结构 1 保护算法 1 根据输入模拟量的采样值所反映的量值与定值比较 2 根据保护的动作原理直接判断故障是否发生在保护区能 而不计算实际模拟量的具体数值 2 三段式保护流程图 第二节 变电站自动化 一 基本功能1 监控子系统功能 1 数据采集 2 事件顺序记录 3 故障纪录 4 操作记录 5 安全监视 6 人机联系 2 微机保护子系统功能 1 线路主保护和后备保护 2 主变压器主保护和后备保护 3 无功补偿电容器组保护 4 母线保护 5 非直接接地系统的单相接地选线 3 自动装置子系统功能4 系统综合功能5 远动和通信功能 二 特点 1 功能综合化2 系统微机网络化3 测量数字显示化4 操作监视屏幕化5 运行管理智能化 三 类型 1 集中式变电站自动化系统结构 2 分布式变电站自动化系统结构 3 分散分布式变电站自动化系统结构 第七章 自动装置 第一节 备用电源自动投入装置一 作用二 基本要求1 保证工作电源断开后 备用电源才能投入 工作母线电压消失 备用电源应投入 当备用电源无电压 备自投装置不应投入 2 备用电源只能投入一次 3 当备用电源投于故障 继电保护应速断动作 PT断线 实际母线电压正常 备用自投装置不应动作 三 备用电源自动投入装置接线方案 1 低压母线分段备自投接线 2 变压器备自投一次接线 3 进线备自投一次接线 四 逻辑 五 例题 动作分析 1Q将1SA在手动位置 1SA 7 8 3 4 按1S1101 2K2或3K2 109 1K3 111 QF1 动断 115 1SA 3 4 121 1S1 123 XF合闸 1Q合闸按1S2 101 2K2或3K2 109 1K 111 QF1 动合 113 1SA 7 8 117 1S2 119 MX1分闸 1Q分闸 将1SA在自动位置 1SA 5 6 7 8 101 2K2或3K2 109 1K3 111 QF1 动断 115 1SA 5 6 125 1KT 123 XF合闸 1Q合闸外无电压 延时单元MN 1Q分闸2Q同上 3Q 1 当1Q 2Q分别正常供电 故障中继SDE1开 1K3 2K3 3K3不动作305 319但1K1 2K1 1K2 2K2得电 其常闭触点断开 3Q无论手动自动均不能投入 当1Q正常停电 1K2失电 2 3Q在手动位置 3SADE9 1011 12通 3Q失压回路得电 为合闸作准备 当1Q变压器停电 或手车拉开 需在1K1回路接上手车常闭接点 1K1失电305 319 1K1 321 3K2 323 3SA 11 12 按3S1 3Q合上 3 3Q在自投位置 3SA 5 67 8 当1Q变压器停电 或手车拉开 需在1K1回路接上手车常闭接点 305 319 1K1 321 3K2 323 3SA 7 8 3KT 335 333 XF 3Q合 4 3Q在自复位置 当1Q电源恢复 1K1得电 1K2也有电 1K1 1K2常闭断开 327无电 失压回路无电 失压线圈使3Q跳闸 当3Q跳闸后 3K2失电 1Q的101 3K2 109 1K3 QF1常闭 115 1SA 5 6 125 1KT 123 XF合闸 1Q合闸 5 当1Q 2Q或3Q故障跳闸 故障中继动作1K3 2K3 3K3得电 3Q不会合闸 第二节 自动重合闸及其它自动装置一 电力线路的自动重合闸 ARD 装置 一 自动重合闸过程 如下图 1 将重合闸控制开关SA2置ON位置 XB置重合闸位置 2 当SA1开关在ON位置 开关QF合闸后 WC 1FU SA2 KAR R1 C 2FU WC 对C充电到WC电压 同时HK灯亮 起监视中间元件的触点及控制回路的状态正常 3 当开关因继电保护动作跳闸 QF1 QF2常闭触点复位 使KAR的KT得电 其动合延时触点KT 2 整定1 0 8s 闭合 电容C通过KT 2对KM U放电 使KM U动作 KM 1 KM 1动合触点闭合 4 因电容C的放电是衰减的 继电器KM有一个电流线圈KM I 当KM I有电流流过 使KM 1 KM 1动合触点闭合自保持 直到KM I的电流切断 合闸后QF 2断开 5 若重合闸成功 QF 1 QF 2断开 KT失电 KAR复位 重复2状态 6 若重合闸不成功 再次跳闸 因C两端充电电压通过KT 2对KM U放电 不能满足KM U起动电压的要求 无法再发出重合闸信号 保证KAR只能动作一次 二 本电路特点 1 自动重合闸 ARD 装置首次重合闸后 若故障还存在 保护装置又使断路器跳闸 QF 1再次给出重合闸起动信号 但在这段时间内 KAR中正在充电的电容器C两端电压尚未上升到KM的工作电压 KM拒动 断路器就不可能被再次合闸 保证只能重合闸一次 2 用控制开关断开断路器 ARD不会动作 正常操作 先操作SA2在OFF位置 使SA2的1 3断开 使KAR退出工作 3 操作SA1 板到 预备分闸 和 分闸后 位置时 SA1的2 4闭合 将电容C通过R6放电 KM失去动作电源 使KAR退出工作 4 有可靠的防跳跃装置 1 ARD只能重合闸一次 避免了ARD连续发出重合闸的可能 触点KM 1 KM 2串联输出 防止触点粘连误动作 2 电路装有防跳跃继电器KM 5 采用后加速保护 当KAR动作后 一次重合闸同时 KM I闭合 接通加速继电器KM2 其通电瞬时闭合 断电延时断开触点KM2 1立即闭合 短接保护装置的延时部分 为后加速保护装置动作做好准备 二 备用电源自动投入装置 APD 一 对备用电源自动投入装置 APD 的基本要求 1 当电源失压或电压降得很低时 APD应把此断路器分断 备用电源的断路器 应在常用断路器跳开后立即合闸 2 常用断路器因继电保护动作 负载侧故障 跳闸 或备用电源无电 APD均不应动作 3 APD只应动作一次 由备用电源断路器 或母联断路器 跳闸后 将其合闸回路闭锁来实现 4 APD动作时间应尽量缩短 5 互感器电压的熔丝溶断或其刀开关断开 APD不应误动作 6 常用电源正常停电操作时APD不能动作 以防止备用电源投入 二 工作原理 1 正常时QF1 QF2合闸 QF3在断开位置 F1 F2分别供电 QF1 QF2的常开触点闭合 使闭锁继电器KL动作 起延时常开触点闭合 因电压继电器KV均处于动作状态 使APD在准备动作状态 2 当F1 或F2 失电时 母线电压降低 接于TV1 或TV2 的KV1 KV2 或KV3 KV4 失电释放 其常闭KV1 KV2 或KV3 KV4 接点闭合 3 若F2 或F1 电源正常 KV4 或KV3 常开触点闭合 时间继电器KT1 或KT2 起动 KT1 或KT2 延时常开触点闭合 使跳闸线圈YR1 或YR2 得电 使QF1 或QF2 跳闸 4 QF1 或QF2 跳闸后 其常闭触点闭合 使QF3的合闸接触器YO经KL 1接通 使QF3合闸 APD动作完成 5 原来由F1 或F2 供电的负载 通过QF3全部切换到F2 或F1 供 6 如QF3合闸到永久性故障上 则在电流的保护作用下QF3立即跳闸 QF3跳闸后 虽其常闭触点闭合 但因KL失电 YO不会再次合闸 第十二章 微机保护测试 第一节 试验项目及注意事项试验项目装置外部检查绝缘试验逆变电源检查开关量输入回路检验数模变换系统检验二 注意事项及安全措施1 试验前准备2 试验中3 送电前准备第二节 硬件检查 第三章 几种微机继电保护简介 第三章 几种微机继电保护简介 一 CSP2000系列微机保护概述概述CSP2000系列微机保护及自动装置是为了适应电力系统各发电厂 变电站 配电站及工厂大型用电设备等对继电保护的新要求 为35KV及以下电压等级架空线路 电缆线路 变压器 电动机 电容器 PT柜等一次设备提供完善的保护控制功能 CSP2000系列微机保护及自动装置由高集成度 总线不出芯片单片机 高精度电流电压互感器 高绝缘强度出口中间继电器 高可靠开关电源模块等部件组成 具有集成度高 保护配置齐全 抗干扰能力强 功耗小 抗恶劣环境等优点 在CSP1000系列基础上增加到五路CT采样 三路PT采样 大大地提高了保护装置的可靠性和灵敏性 五路开入量 七路信号输出口 四路保护输出口的设计 使保护装置功能更加齐全 外观尺寸经过精心设计 小巧精致 能够直接安装在环网开关柜上 也可集中组屏安装 CSP2000系列微机保护及自动装置具有以下特点 采用最新型高集成度单片机开发平台 总线不出芯片 抗干扰性能好 采用统一的硬件框架 软件平台 产品一致性好 装置采用全密封铝合金结构 抗电磁干扰能力强 外形美观精致 安装十分简易 保护功能配置灵活齐全 各种保护功能均可以通过控制投退设定 模拟量输入 开关量输入 电源输入及通讯接口部分采用了变压器隔离 光电隔离 TVS保护的抗干扰措施 使得装置的抗干扰能力特别强 装置具备完善的自检功能 当发现装置工作不正常时可靠闭锁保护出口 保证装置不会误动 采用专用时钟芯片 由单独的晶振支持 带有备用电池 时钟即使在装置掉电后也能正确走时 大容量的存储器使装置能准确记录一百个各种故障信息 装置具有三级看门狗 外部硬件看门狗 CPU硬件定时器看门狗和软件看门狗 使装置在任何情况下不会死机 具有高速光电隔离RS485通讯接口 通讯稳定可靠 并向用户提供开放的通讯协议 方便实现综合自动化 软件采用模块化设计 具有多种冗余措施 并经过了长时间的现场运行考验 程序运行稳定可靠 采用全中文液晶显示界面 多层菜单显示 显示信息丰富 人机界面友好 无需复杂培训即可完成调试工作 CSP2000系列型号说明S2000CSP装置类型 S 线路保护T 变压器保护M 电动机保护C 电容器保护P PT自动切换装置B 线路备自投保护设计序号微机保护及自动装置型号 3 主要功能 三相三段式相间过流保护 低电压闭锁及后加速功能 速断 限时速断 定时限过流 低电压闭锁及后加速反时限过流保护 一次曲线 二次曲线可选过负荷保护 告警 跳闸可以选择三段零序电流保护及后加速功能 段可以选择告警或跳闸 低电压保护过电压保护三相一次重合闸后加速保护PT断线告警控制回路断线告警故障事件记录和查询开关分合闸遥控光电隔离RS485通讯大屏幕液晶 中文汉字显示4 过负荷保护与低电压保护过负荷保护可以选择跳闸或告警 过负荷元件监视三相电流 当有任一相电流大于整定值并达到整定延时后保护即动作 二 ABB继电保护简介更改步骤RE610更改定值步骤 例如把过流保护 I 的定值由1 46In 改为1 88In 步骤如下 1 按 键 进入主菜单 2 按 键 直至出现 SETTING 主菜单 3 按 键 进入 SETTING 下的 PROTECT STAGES 子菜单 4 按 键 屏幕出现 I In 1 46 子菜单 5 按 键 屏幕出现 GROUP1I 1 46 子菜单 6 按 返回 键 此时屏幕上显示 PASSWORD 000 要求输入操作密码 7 用 键 改变 000 3位数字 输入正确的密码 然后按 返回 键 8 此时屏幕返回 GROUP1I 1 46 子菜单 可以用 键将1 46改为1 88 然后按 返回 键 9 可以按 键逐级返回主菜单 或是直接按 返回 键 返回到空闲模式 10 其它如过流动作时间t 速断保护I 等定值更改步骤同上 不同直处终于第4步之后 接着按 键 直至出现对应的t 或I 子菜单 在按第5步进行操作 REX521修改保护定值 1 按 C 出现 ABB 2 按 键 出现 Protection 保护 用 键 进入 3 出现 3I2f 二次谐波监视 不用 利用 键 往下移 3I 过流保护 3I 过流速断保护 时 其余保护不投入使用 4 在显示 3I 过流保护 时 用 键 出现 Actualsetting 实际的设定值 5 用 键 移动到 Svettinggroupl 第一组定值 用 键 进入 6 第一行为 Operationmode 操作模式 本站不用修改 第二行为 Startcurrent 起动电流 第三行为 Oprrattime 动作时间 反时限时不起作用 第四行为 Timemultiplier 时间系数 K系数 修改方法如下 7 用 键 移动到 Startcurrent 起动电流 如要修改 按 E 1秒 定值闪烁 修改范围为 0 1 40 In 8 用 键 修改起动电流值 按 E 确认 9 用 键 移动到 Time