微机保护.doc

电力系统继电保护装置经历了机电型、整流型、晶体管型、集成电路型到微机保护装置发展阶段。微机保护装置的特点:1.调试维护方便2.高可靠性3.易于获得附加功能4. 灵活性5. 改善保护性能6. 简便化、网络化1微机保护的硬件系统一、数据采集系统1、电压形成回路2、模拟低通滤波器(LPF) 3、采样保持器（S/H）4、多路转换开关(路转换开关又称多路转换器，它是将多个采样保持后的信号逐一与A/D芯片接通的控制电路)5、模数转换器(A/D转换器，或简称ADC)（1）逐次逼近式A/D转换器（2）V/F式A/D转换器二、CPU主系统微机保护的CPU主系统包括中央处理器(CPU)、只读存储器EPROM、电擦除可编程只读存储器、随机存取存储器RAM、定 时器等。 CPU主要执行控制及运算功能。可存放保护定值，保护定值的设定或修改可通过面板上的小键盘来实现。RAM是采样数据及运算过程中数据的暂存器。定时器用来记数、产生采样脉冲和实时钟等。而CPU主系统中的小键盘、液晶显示器和打印机等常用设备用于实现人机对话。三、开关量输入输出电路1、开关量输出电路2开关量输入电路3 微机保护装置的软件构成微机保护的硬件分为监控插件和保护插件两大部分，与之相对应的软件也分为监控软件和保护软件两大部分。4 微机保护的数字滤波器一、数字滤波器的优点(1)数字滤波器不需增加硬设备，所以系统可靠性高，不存在阻抗匹配问题。(2) 使用灵活、方便，可根据需要选择不同的滤波方法，或改变滤波器的参数。(3) 数字滤波器是靠软件来实现的，没有物理器件，所以不存在特性差异。(4) 数字滤波器不存在由于元件老化及温度变化对滤波性能的影响。(5) 精度高二、数字滤波器的分类1、按频率响应的通带划分2、按单位抽样响应的时间特性划分3、按实现方法和类型1）递归型2）非递归型三、非递归型数字滤波器设计梳状滤波器是非递归型数字滤波器最常见的一种滤波器。其特点：1）可抑制非周期分量和某些整次谐波2）只作加减运算，不做乘除运算3）滤波器没有极点，不存在稳定性问4）暂态延时=k Ts ,可提高采样频率减少1、差分滤波器2、积分滤波器3、加减滤波器5 微机保护算法v 根据输入电气量的若干点采样值，通过一定的数学式或方程式计算出保护所反映的量值，然后与定值进行比较。v 分析和评价各种不同算法优劣的标准是精度和速度。v 速度包括算法所需的采样点数和算法的运算工作量。v 精度与速度往往存在矛盾。v 算法是否本身包括数学滤波功能。一、 正弦函数的算法1、半周绝对值积分算法2、一阶导数算法3、两点采样算法二、傅里叶算法 正弦函数模型算法只是对理想情况的电流和电压波形进行了粗略的计算，而故障时的电流和电压波形畸变较大，通常假设包含各种分量的周期函数。在微机保护装置中，针对这种模型，提出了傅里叶算法。傅里叶算法是一个被广泛应用的算法，它本身具有滤波作用。6 微机线路保护一、电网相间短路电流保护1、三段式电流保护2、反时限过电流保护-特性3、方向电流保护(1).对功率方向判别元件的基本要求1）具有明确的方向性2）正方向故障有足够的灵敏性4、三段式方向电流保护程序逻辑原理7 110kv主变微机保护的应用和运行广宁县供电局110kV 黄盆变电所是于1981 年投产, 当时投产的是1 台三相主变压器, 配置的是典型的常规保护屏, 此类继电器弊端较多, 部件容易老化, 使整定的准确度,给设备的检修维护和试验工作带来不 便, 也严重危及了设备的安全可靠运行。因此, 1997 年经过多方面分析和比较, 决定采用由南京自动化研究院南瑞继保分公司生产的PLP72- 10 型三相变压器微机保护。 1保护装置的配置 根据黄盆变电所小水电上网多的特点, 结合# 1 主变一次侧配置的设备和原来保护的配置, 并经过与生产厂家研讨, 配置了LFP- 972A 变压器差动保护、LFP -973A 变压器后备保护和LFP -974 变压器非电量保护装置。( 1) LFP- 972A 变压器差动保护:该保护装置设有差动速断和比例差动两套差动保护功能。差动速断是反映差动电流的速断电流保护, 能保证在变压器内部发生严重故障时快速动作跳闸。比例差动保护完全反映差动电流及制动电流的突变量, 不受变压器正常运行时负荷电流的影响, 有较高的检测变压器内部小电流故障的能力。该保护还设有T A 断线报警、带延时的非电量保护和非电量保护的事件记录等功能。( 2) LFP- 973A 变压器后备保护: 该保护装置的二次电流取自110kV 侧T A, 包括有三段复合电压闭锁过流保护, 其中段、段可方向闭锁,保证了保护的选择性; 二段零序过流保护; 一段零序过电压保护;非全相保护, 并设置过负荷发信号、启动主变风扇等功能。( 3) LFP- 974 非电量保护:该保护装置主要是从变压器本体来的非电量信号( 如瓦斯等) , 起动后发出中央信号并送给微机保护作为事件记录, 直接跳闸则起动本装置的跳闸继电器。另外, 该装置还包括四个相互独立的不按相操作断路器的跳合闸操作回路。2保护装置主要硬、软件结构( 1) 主要硬件结构:采用两个独立的单片机。CPU 1 担负保护功能, 完成保护输入量的采样计算、动作逻辑判断直至保护跳闸。CPU2 为起动和管理机, 内设整机起动软件。该起动软件在电子电路上与保护CPU1 完全独立, 动作后开放保护装置出口电源。而且现时配置的LFP- 927A型差动保护附设了提高小电流故障检测灵敏度的工频变化量比例差动元件, 增设了相电流工频变化量起动元件, 采用二次谐波制动, 其交流电流隔离变换采用的是电抗互感器, 使变换电流的谐波分量不失真, 提高了防误动的能力。在LFP- 973A 型后备保护的外部电流和电压输入经隔离交换互感器隔离变换后, 由低滤通器输入到模数转换器CPU 经过采用数字处理后组成各种继电器, 作为LFP- 974 型非电量保护, 可直接启动跳闸出口回路而无需经CPU 进行逻辑判断, 有利于提高动作可靠性。( 2) 主要软件结构:保护软件采用具有较高采样率的算法, 保证了在故障全过程对所有继电器的运行实时计算, 使装置有很高的固有可靠性及动作速度。其各侧T A 均采用星形接线, 各侧电流平衡调整和各侧电流存在的相位差由软件自动调整和校正,简化了电流的二次接线。其通信及装置内部主要软件电路的自检等工作, 在正常运行下均由主程序自动进行3抗干扰问题由于主变微机保护工作电流较低, 输入、输出回路易串入干扰而引起误动或拒动, 但保护在设计上利用光耦模件隔离干扰信号以及将外部输入开关量转换为CPU 可接收的弱电电平。跳闸输出和信号引出经非电量输出, 避免了长电缆串入干扰, 而且其引入、引出的电缆均采用屏蔽电缆, 使抗干扰能力得到加强。保护从投运运行至今, 没有发现保护因受干扰而误动或拒动和误发信号现象, 而且解决了Y2K 问题, 顺利地通过Y2K 的敏感时间, 保证了设备和电网的安全运行。4 运行情况探讨PLP72- 10 型变压器微机保护是于1998 年1 月底在110kV 黄盆投运的。在运行过程中也出现一些问题, 值得探讨:( 1)电压、电流和相位的实时采样值和变压器差动电流、开关输入量状态等均可以显示, 给现场调试和维护带来方便。但这些数据只可在主菜单中显示, 不能打印出来, 检查这些实时数据时要到现场, 给管理和分析工作带来不便。( 2)保护的报告储存情况不是很理想。保护的报告记忆在储存满后, 新的报告自动刷新旧的报告, 如想保留有用的报告只能打出报告备存。另外, 报告的储存不能有选择性地选择有用的报告储存, 而删除无用的报告。要删除报告就会把全部报告都删除, 而且在众多报告中要提取需要的报告时也有一定困难。( 3)当保护起动后在间隔较短时间内接着起动,后一次起动的数据就不能保存, 以致不能分析后一次起动的原因, 给运行分析和事故分析带来困难。现已由厂家对相应软件进行现场更换, 而解决了问题。( 4)微机保护中显示的均为英文, 给值班工确实带来诸多不便, 也给人机对话带来困难, 曾出现多次上报的报告不明确的现象, 建议能对保护的显示采用汉语化。5建议( 1)主变保护的微机化是发展方向:应用于黄盆所# 1 主变的微机保护在运行中虽然或多或少存在着一些问题, 但总的来说, 其运行状态是良好的, 而且多次经受外部故障的考验。以该局的试验能力, 保护的全项目调试只用半天就可完成, 提高了效率; 而最见效的还是在保护定值的整定方面, 以前约需一天的工作, 现在只用约半小时就可以。再加上微机保护具有平时运时可实时观看电压、电流和相位的采样值, 变压器差动电流、开关输入量状态也可从菜单中显示, 相序的正确性和测量六角图可直接从菜单中判别等功能, 主变微机保护确实给运行管理带来诸多方便。运行情况表明, 随着微机保护的日渐成熟与逐步完善, 不仅主变微机保护值得广泛采用, 而且线路微机保护也将得到普遍应用。( 2)技术支持问题:众所周知, 微机保护与常规保护的本质区别在于微机保护把逻辑判断工作交由软件来实现, 保护动作行为的正确与否、保护装置的完善与否很大程度上取决于软件设计。也就是说, 用户保护动作行为的分析能力主要取决于对软件程序的理解程度。微机保护的现场调试需研制出完善的试验方案来模拟各种情况下的各种故障, 以便试验所有的程序段, 才能使软件存在的缺陷暴露出来。要做到这一点, 用户必须对保护的硬、软件设计有较详细的了解。由于种种原因, 多数微机保护生产厂家对这方面的资料提供较少, 导致用户在日常维护及缺陷处理时过多地依赖厂家, 特别是在主部件损坏时, 要退出保护等均需厂家来协助处理, 也给运行带来了不便。1、绘制交流电流/电压变送器原理图2、绘制单相功和无功变送器原理图3、描述遥控开、合断路器的过程，同时画出断