第四章供配电二次接线与继电保护装置

1、第四章第四章 供配电二次接线与继电保护装置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高压断路器控和信号回路电气测量仪表与绝缘监察装置电气测量仪表与绝缘监察装置继电保护的基本知识继电保护的基本知识自动重合闸装置自动重合闸装置继电保护的技术发展慨况继电保护的技术发展慨况第一节第一节 工厂供配电系统的二次回路及操作电源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、一、二次回路的定义和分类二次回路的定义和分类二次回路按电源性质分直流回路交流回

2、路交流电流回路：由电流互感器供电交流电压回路：由电压互感器供电用途用途断路器控制回路断路器控制回路信号回路信号回路测量回路测量回路继电保护回路继电保护回路自动装置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。 蓄电池蓄电池的命名方法、型号组成及其代表意义的命名方法、型号组成及其代表意义代号代号汉字汉字全称全称G固固固定型固定型F阀阀阀控式阀控式M密密密封密封J胶胶胶体胶体D动动动力型动力型N内内内燃机车用内燃机车用T铁铁铁路客车用铁路客车用D电电电力机车用电力机车用3 G F M 500固固定定型型阀阀控控式式密密 封封500A.h三个三个单体单体

3、6V6 G F M J 100固固定定型型阀阀控控式式密密 封封100A.h六个六个单体单体12V胶胶体体 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

4、是独立的化学能源，因而具有较高的可靠性。蓄电池组本身是独立的化学能源，因而具有较高的可靠性。铅酸蓄电池铅酸蓄电池充电充电过程总的反应过程总的反应 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的程度。电解液中，正极不断产生游离的H+和和SO42- ，负极不断，负极不断产生产生SO42- ，在电场的作用下，在电场的作用下，H+向负极移动，向负极移动， SO42-向正极移向正极移动，形成电流动，形成电

5、流。2H2O2H2+O2 到充电终期，到充电终期，PbSO4绝大部分反应为绝大部分反应为PbO2和海绵状和海绵状Pb，如继续充电，就要引起水的分解，正极放出如继续充电，就要引起水的分解，正极放出O2，负极放出，负极放出H2PbO2 + 2H2SO4 + PbPbSO4 + 2H2O + PbSO4正极物质正极物质负极物质负极物质负极生成物负极生成物正极生成物正极生成物电解液电解液电解液生成物电解液生成物充电过程：充电过程：即将电能变成化学能即将电能变成化学能 放电过程是化学能变成电能的过程，这时正极的活性物放电过程是化学能变成电能的过程，这时正极的活性物质质PbO2变为变为PbSO4，负极的活

6、性物质海绵铅变为，负极的活性物质海绵铅变为PbSO4，电解液中电解液中H2SO4分子不断减少，逐渐消耗生成分子不断减少，逐渐消耗生成H2O，H2O分分子相应增加，电解液的相对密度降低。子相应增加，电解液的相对密度降低。铅酸蓄电池铅酸蓄电池放电放电过程总的反应过程总的反应PbO2 + 2H2SO4 + PbPbSO4 + 2H2O + PbSO4正极活性物正极活性物负极活性物负极活性物负极生成物负极生成物正极生成物正极生成物电解液电解液电解液生成物电解液生成物7阀控式密封铅酸蓄电池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

7、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

8、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蓄电池组直流操作电源 镉镍蓄电池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、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。腐蚀

9、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。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（如断路浮充电运行的蓄电

10、池组能承担短时冲击负荷（如断路器合闸电流）和事故负荷。器合闸电流）和事故负荷。蓄电池直流系统的运行方式蓄电池直流系统的运行方式充电放电运行方式充电放电运行方式浮充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

11、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：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

12、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

13、、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。IGBTVMOSIGBT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

14、，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

15、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）

16、，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。交流配电单元充电模块充电模块充电模块充电模块降压硅链蓄电池组合闸回路控制回路绝缘检测集中监控单元充电模块远方监控系统I路II路交流操作电源交流操作电源仪用互感器供电仪用互感器供电所用变压器供电所用变压器供电交流操作电源直接使用交流电源。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；由厂一般由电流互感器向断路器的跳闸回路供电；由厂( (站站) )用变压器向断路

17、器的合闸回路供电；用变压器向断路器的合闸回路供电；由电压互感器由电压互感器( (或厂用变压器或厂用变压器) )向控制、信号回路供电。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。主厂房的辅助设施。第二节高压断路器的控制和信号回路第二节高压断路器的控制和信号回路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。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

18、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。操作电源。 信号回路是用来指示信号回路是用来指示一次电路设备运行状态一次电路设备运行状态的二次回路。的二次回路。信号按用途信号按用途有断路器位置信号。有断路器位置信号。事故信号事故信号预告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，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。表示断路器处在分闸位置。事故信号用来显示断路器正常

19、工作的位置状态，红灯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，表示断路器自动跳闪光，表示断路器自动合闸；绿灯闪光，表示断路器自动跳闸。闸。预警信号是在一次设备出现不正常状态时或在故障初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。期发出的报警信号。引起值班人员注意引起值班人员注意三三 电磁操动机构的断路器控制回路电磁操动机构的断路器控制回路合闸操作：合闸操作： SA SA手柄顺时针扳转手柄顺时针扳转4545触点触点SA1-2SA1-2接通接通 合闸接触器合闸接触器KOKO通电通电其主触点闭合其主触点闭合合闸合闸线圈线圈YOYO通电通电断

20、路器合闸。断路器合闸。 合闸完成后，合闸完成后，SASA自动返回自动返回触点触点SA1-2SA1-2断开断开切断合闸回切断合闸回路，同时路，同时QF3-4QF3-4闭合闭合红灯红灯RDRD亮，亮，指示断路器已经合闸，并监视指示断路器已经合闸，并监视着跳闸线圈着跳闸线圈YRYR回路的完好性。回路的完好性。45LW5电磁操动机构的断路器控制回路电磁操动机构的断路器控制回路跳闸操作：跳闸操作： SA SA手柄反时针扳转手柄反时针扳转4545触触点点SA7-8SA7-8接通接通 跳闸线圈跳闸线圈YRYR通电通电断路器跳闸。断路器跳闸。 跳闸完成后，跳闸完成后，SASA自动返回自动返回触点触点SA7-8

21、SA7-8断开断开切断合闸回路，切断合闸回路，QF3-4QF3-4断开，断开，SA3-4SA3-4闭合闭合绿灯绿灯GNGN亮，指示断路器已跳闸，并监视亮，指示断路器已跳闸，并监视着合闸的完好性。着合闸的完好性。LW5电磁操动机构的断路器控制回路电磁操动机构的断路器控制回路短路故障时短路故障时： 短路故障时短路故障时继电保护动作，触点继电保护动作，触点KAKA闭合闭合接通跳闸线圈接通跳闸线圈YRYR回路回路断断路器跳闸路器跳闸 QF3-4QF3-4断开，红灯断开，红灯RDRD灭，灭，并切断跳闸回路，同时并切断跳闸回路，同时QF1-2QF1-2闭合，闭合，而而SASA在合闸位置，其触点在合闸位置，

22、其触点SA5-6SA5-6也也闭合，接通闪光电源闭合，接通闪光电源WFWF（+ +） 使使绿灯绿灯GNGN闪光，表示断路器自动跳闸。闪光，表示断路器自动跳闸。由于断路器自动跳闸，由于断路器自动跳闸，SASA在合闸位在合闸位置，其触点置，其触点SA9-10SA9-10闭合，而断路器闭合，而断路器已跳闸，其触点已跳闸，其触点QF5-6QF5-6也闭合，因也闭合，因此事故音响信号回路接通，又发出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音响信号。当值班员得知事故跳闸信号后，可将控制开关信号后，可将控制开关SASA的操作手的操作手柄扳向跳闸位置（反向扳转后松柄扳向跳闸位置（反向扳转后

23、松开），使开），使SASA的触点与的触点与QFQF的辅助触点的辅助触点恢复对应关系，全部事故信号立即恢复对应关系，全部事故信号立即消除。消除。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- -控制小母线控制小母线 WS- -信号小母线信号小母线WAS- -事故事故信号小母线信号小母线SA- -控制开关控制开关SB- -按钮按钮 RD- -红色指示灯红色指示灯 GN- -绿色指示灯绿色指示灯 YO- -合闸线圈合闸线圈YO- -跳闸线圈跳闸线圈QF16- -断路器辅助触点断路器辅助触点SQ1、SQ2- -触能位置开关触能位置开关 M- -储能电机储能电机五五.

24、低压断路器微机保护装置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MA

25、40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

26、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

27、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 采样信号用用

28、C8051芯片做成的芯片做成的CW系列智能型万能式低压断路器的实物图。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。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。 第三节第三节. 电气测量仪表与绝缘监视装置电气测量仪表与绝缘监视装置 电测量仪表电测量仪表: :是对电力装置回路的

29、电运行参数所经常测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。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

30、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

31、 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、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

32、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 2）准确度等级的确定）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、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

33、；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

34、点和熔断器。电能计量装置的配置原则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 。 24mm22.5mm 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

35、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

36、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类别代号组别代号设计序号第一字母第二字母D电能表电能表D单相单相S三相三线三相三线T三

37、相四线三相四线B标准表标准表X无功无功Z最大需量最大需量F复费率表复费率表S全电子式全电子式D多功能表多功能表Y预付表预付表Z 智能表智能表阿拉伯数字（可指代阿拉伯数字（可指代是某个厂家的产品）是某个厂家的产品）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

38、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（一）、单相电能表直接接入式 （2 2）、接线原则：）、接线原则： I IAO AO U UAO AO A AO O（3 3）、向量图）、向量图 （4 4）、计量功率）、计量功率（1 1）、接线图）、接线

39、图P=UP=UIcosIcos =UIcos =UIcosI IAOAO U UAO AO 单、三相电能表常用接线单、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二）、直接接入式三相四线电能表的接线UAUBUCIAIBIC计量功率：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（三）、带电流互感器的三相四线电能表的接线（接线（CTCT二次不能接地）二次不能接地）U UA AU UB BU UC CI IA AI IB BI IC C计量功率计量功率：P=P1+P2+P3=3IUcosP=P1+P2+P3=3IUcos*K2K1K2K1K2K1

40、A AB BN NC C（四）、带电流互感器的三相四线电能表的（四）、带电流互感器的三相四线电能表的接线（接线（CTCT二次必须接地）二次必须接地）UAUBUCIAIBIC计量功率：计量功率：P=P1+P2+P3=3IUcos*K2K2K2K1K1K1（五）、三相三线高压电路有功电能的接线（五）、三相三线高压电路有功电能的接线UAUBUCIAIBICUABUCB接线原则：接线原则：IAUAB ICUCB30+30-计量功率：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 电能表自动抄表简称ARM（Automatic Reading

41、 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

42、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

43、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:

44、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

45、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

46、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

47、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，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。造成停电事故。它通常装设在它通常装设在635kV母线。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绝

48、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，接成芯柱三绕组电压互感器，接成Y Y0 0的二次绕组，其中三只电压表的二次绕组，其中三只电压表均接各相的相电压。均接各相的相电压。绝缘监视装置的几种形式绝缘监视装置的几种形式组成及原理：组成及原理：（1）采用三个单相双绕组）采用三个单相双绕组TV和三只和三只PV接成如下接线：接成如下接线： （2）采用三个单相三绕组）采用三个单相三绕组TV或一个三相五芯柱三绕组或一个三相五芯柱三绕组TV接成如下接线：接成如下接线：TVTV电压

49、互感器电压互感器 QSQS高压隔离开关及其辅助触点高压隔离开关及其辅助触点 SASA电压转电压转换开关换开关 PVPV电压表电压表 KVKV电压继电器电压继电器 KSKS信号继电器信号继电器 WCWC控制控制小母线小母线 WSWS信号小母线信号小母线 WFSWFS预告信号小母线预告信号小母线如图所示电路，还可以通过电压转换开关如图所示电路，还可以通过电压转换开关SASA，测量一次电路的三个，测量一次电路的三个线电压。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

50、相零序磁通是必须是五芯柱。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，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零序磁通只能经铁芯附近的气缝闭合的气缝闭合。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。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

51、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，使电压继电器二次绕组内感生零序电压，使电压继电器KVKV动作，从而可实现一次系统的绝动作，从而可实现一次系统的绝缘监视。缘监视。 绝缘监视装置与单相接地保护的比较：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

52、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。及作为有选择性的单相接地保护的一种辅助装置。 零序电流保护零序电流保护1、构成原理：、构成原理：利用故障线利用故障线路零序电流路零序电流大于非故障大于非故障线路零序电线路零序电流的特点构流的特点构成。可以有成。可以有选择性地动选择性地动作。作。2、用于母线出、用于母线出线较多的情线较多的情况况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

53、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

54、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。管理控制部分(DSP) (DSP)J(（DSP）液晶显示器键盘时钟EEPROMWatchdog电源RS-232选线控制部分(DSP)RAMEEPROMRS-232/485多路开关W

55、atchdogA/DCT/PT 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。小结小结 MLN98型微机小电流系统接地选线装置型微机小电流系统接地选线装置 原理：原理：同时利用接地故障的几个特点来区别接地线路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。和非故障线路，以提高选线准确率。 判别：判别：3U030V？判别是否接地；？判别是否接地； 判别判别3I0的大小，选出前的大小，选出前3名

56、，判别接地线路；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。选出故障线路。第四节第四节、继电保护的基本知识、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的概念继电保护继电保护是继电保护技术继电保护技术和继电保护装置继电保护装置的统称。继电保护技术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。继电保护装置继电保护装置是能反应电力系统中电气元件发生故障发生故障或不正常运行状态不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号

57、的一种自动装置。一一 继电保护的任务继电保护的任务1、自动自动、迅速迅速、有选择性有选择性的将故障元件从电力系统中切除切除，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。（不正常运行不正常运行）二二 对继电保护的要求对继电保护的要求选择性：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：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：灵

58、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：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：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

59、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：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。测量部分测量部分逻辑部分逻辑部分执行部分执行部分输入信号整定值输

60、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。 四四 电流保护的接线方式和接线系数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