第五讲重合闸

第五讲重合闸第一页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第一节插件式结构一、典型插件式结构这种结构把整个硬件逻辑网络按照功能和电路特点划分为若干部分，每个部分做在一块印刷电路插件板上，板上对外联系的引线通过插头引出。微机保护机箱内装有相应的插座，印制板均可方便地插入和拔出，通过机箱插座间的连线将各个印制板连成整体并实现到端子排的输入输出线的连接第二页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第一节插件式结构一、典型插件式结构典型微机保护装置包括CPU插件及人机对话辅助插件模拟量输入变换插件前置模拟低通滤波器插件采样及A/D变换插件开关（数字量）输入输出插件出口继电器插件电源插件第三页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第一节插件式结构二、总线形式定义：是指一组事先约定了结构与通信方式的并行信息连接线，其特点是对插座的每一根引线的意义和物理位置都作了严格的规定，与之相关的插件都需按总线规约设计并通过总线传递信息优点互换性强按照标准总线规约设计，得到在数据、地址、控制线之间的合理布置，避免引线间的相互干扰第四页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第一节插件式结构三、配线形式定义：不再遵循总线规约，每根引线的意义以及信号时序要求根据实际电路确定，引线的物理位置也不作硬性规定。优点各印制板引出线可根据需要引出，引线数目可减少，从而可采用总线数较少的插座，这对提高可靠性有利印制板布线可就近上插头，可简化布线和减少布线长度，这对降低板上相互干扰有利插座间连线可实现软连接，这样在插拔时有一定缓冲作用，这对改善接触和减少插拨磨损有利目前软连接线与插座相连时所采用的卷绕工艺，运行经验表明其可靠性较高第五页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第二节程序流程的基本结构一、中断功能的作用中断的作用当各种参数、信息、活动等需要及时处理时，可以在任意时刻向微机发出中断请求，要求微型机快速响应，达到快速处理的目的实现微型机和其他设备同时工作，并实现对异常情况的自行处理中断源—定时器中断、通信中断、异常中断中断优先级别第六页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第二节程序流程的基本结构二、程序流程的基本结构顺序结构切换结构混合结构第七页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图一、三段式电流保护

第八页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图一、三段式电流保护

1.电流速断保护电流速断保护的概念电流保护：反映电流增大而动作的继电保护方式电流速断保护：反映电流增大并能够瞬时动作的电流保护，又称为瞬时电流速断保护、无时限电流速断保护、Ⅰ段电流保护。第九页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图电流速断保护的动作区与整定计算希望：AB故障时，保护2瞬时动作；BC故障时，保护1瞬时动作。现实：被保护线路AB末端发生故障和线路BC首端发生故障是一样的。无法区分保护区内AB还是区外BC故障，导致保护无选择性动作。解决：缩短保护区，形成明显的边界，以保证AB故障只有保护2动作切除，而BC故障只由保护1动作切除。第十页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图具体做法是：继电保护的起动电流——能够使装置启动的最小动作电流，大于被保护线路末端可能出现的最大短路电流（三相金属性短路电流）最大运行方式下的三相短路以期获得最大、可能的短路电流，保护不误动最小运行方式下的两相短路在最小运行方式下出现可能的最小短路电流－两相短路，保护是否还能动作，这里一般不动

第十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图第十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图

2.限时电流速断保护问题的提出

电流速断保护无法保护线路全长，需要增加第二套电流保护－限时电流速断保护，Ⅱ段电流保护限时电流速断保护－要求能够保护线路全长，动作范围包括整个线路难点与解决－如何获得动作的选择性？

增加时间延迟－时限，从而与相邻线路电流速断保护（电流Ⅰ段保护）配合第十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图保护构成：动作电流值－低于电流速断动作时间－增加一个延迟一般取0.5S第十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图限时电流速断保护的时限特性第十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图限时电流速断保护的灵敏度及校验灵敏度

被保护线路末端发生轻微故障——两相短路时，保护能够做出反映的能力，被定义为

校验要求大于1.3～1.5第十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图

3.定时限过电流保护问题的提出

电流速断保护不能保护全长；限时电流速断保护能够保护线路全长，可以起到后备保护的作用，但是不能作为相邻线路后备保护。一种既能保护本线路全长，还能保护相邻线路全长的电流保护被提出，就是定时限过电流保护，或称Ⅲ段电流保护。第十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图定时限过电流保护特点——低定值和长延时，用作后备动作电流——按大于负荷电流来整定动作时延——逐级配合第十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图第十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图灵敏度校验近后备灵敏度校验选择本线路末端两相短路作为校验点，灵敏度大于1.3～1.5远后备灵敏度校验选择相邻线路末端两相短路作为校验点，灵敏度大于1.2第二十页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图4.三段式电流保护电流速断保护能瞬时切除故障，但不能保护线路全长；限时电流速断保护能够保护线路全长，并有本线路后备保护能力，但没有相邻线路后备保护能力；定时限过电流保护动作值最低，动作最灵敏，而且具有近后备和远后备保护能力，但动作时间较长。组合在一起，构成一套完整的保护－三段式电流保护。其中ⅠⅡⅢ

段分别对应于电流速断、限时电流速断和定时限过电流保护第二十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图第二十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图二、方向电流保护

1.问题的提出双电源供电网络和单电源环网为了提高供电可靠性，缩小停电面积，在两侧装设有断路器故障后的系统运行方式要求从两端切除故障、仅仅从两端切除故障设备第二十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图二、方向电流保护问题的提出K1故障，误切2QF第二十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图

2.问题的解决——考虑方向性如果在每个继电器上增加一个方向元件－能够判明故障发生的方向，则可以避免上述问题。短路功率仅仅是由母线流向线路方向时，才允许保护动作。方向过电流保护－方向元件＋定时限过电流保护第二十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图

2.问题的解决——考虑方向性如果在每个继电器上增加一个方向元件－能够判明故障发生的方向，则可以避免上述问题。短路功率仅仅是由母线流向线路方向时，才允许保护动作。方向过电流保护第二十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图

3.功率方向继电器基本原理第二十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图相位比较判据电压电流之间满足如下相位关系，则为正向故障幅值比较判据电压电流之间满足如下幅值关系，则为正向故障第二十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图最大灵敏角

电压和电流同相位时，功率方向继电器具有最大输出，亦即最灵敏。故障电压电流相差线路阻抗角，把电压相量向后旋转阻抗角或者把电流相量向前旋转阻抗角时，继电器动作最灵敏相位和幅值比较判据

电压电流之间满足如下相位幅值关系，则为正向故障第二十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图二、电流保护流程第三十页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图（一）系统程序流程初始化对硬件电路所设计的可编程并行接口进行初始化

是读取所有开关量输入的状态，并将其保存在规定的RAM或FLASH地址单元内，以备以后在自检循环时，不断监视开关量输入是否有变化对装置的软硬件进行一次全面的自检在经过全面自检后，应将所有标志字清零进行数据采集系统的初始化

系统程序的其它程序第三十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图（二）中断服务程序控制数据采集系统，将各模拟输入量的信号转换成数字量的采样值，然后存入RAM区的循环寄存器中

时钟计时功能

计算保护功能中用到的所有测量值

将测量电流与Ⅰ段电流定值进行比较

在电流Ⅰ段的功能之后，执行电流Ⅱ段的功能

电流Ⅲ段的功能、逻辑和比较过程均与电流Ⅱ段相似

当Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的电流测量元件都不动作时，再控制出口回路，使出口继电器处于都不动作状态，达到收回跳闸命令的目的

第三十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图二、方向元件方程比较法第三十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图二、方向元件虚拟阻抗法第三十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图三、提高电流保护灵敏度的方法三相短路时两相短路时——————第三十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第三节电流保护流程图第三十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程4－1.高压线路保护基础知识一、概述保护目的对于被保护线路发生任何故障，都能可靠地、有选择地、快速地、灵敏地予以反映和切除正常运行的系统发生了故障应能动作；正在振荡的电力系统发生故障后应能动作；振荡中的电力系统但未发生故障不允许动作。第三十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程高压线路保护配置电流保护、距离保护等利用单端电气量构成的继电保护原理不能全线速动——快速反映并切除任意位置所发生的故障，只能作为后备保护；需要使用反映两（或多）端电气量构成的保护－纵联保护作为主保护；配置重合闸装置第三十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程故障排除和系统恢复故障发生后，应通过继电保护（包括主保护－纵联保护和后备保护—电流保护和距离保护）和断路器将其切除；再通过重合闸重合对于瞬时性故障，让其消失，系统恢复正常运行；对永久性故障则应该再次跳开线路两侧断路器切除故障线路，而系统的非故障部分正常运行。插图第三十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程二、电力系统振荡同步发电机异步运行时同步发电机在同步角速度附近做周期性摇摆－同步振荡第四十页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程振荡后果沿线各点电压、电流、变电站测量点阻抗都将呈现周期性变化。

第四十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程振荡后果

……线路电流……M母线电压……N母线电压……距M母线为X处电压第四十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程振荡中心——电压最低点最大电流——两侧相差180o

第四十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程振荡不是故障由于电压电流的周期性变化可能导致电流保护、距离保护、方向保护误动作。继电保护不应该动作，因此常常需要加设闭锁元件，目的是在振荡情况下不误动作；但当振荡过程中又发生故障时，保护应该开放。第四十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程三、自动重合闸定义故障开断后能够检测故障发生、故障被切除，然后在给定的t时间能够自动发出合闸命令并让线路断路器重新闭合的一种安全自动装置。作用（1）纠正误跳闸；（2）等待大量的瞬时性故障消失（开关跳闸后电弧熄灭）后，让被切除的系统恢复正常运行第四十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程自动重合闸的分类单相重合闸：开断单相－重合单相三相重合闸：开断三相－重合三相一次式重合闸：只重合一次二次式重合闸：可重合两次自动重合闸重合时间整定

——单相一般取1S；三相取2——3S考虑因素：断路器动作时间；故障电弧熄灭和周围介质强度恢复时间；两侧保护和断路器不同时动作时间第四十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程与继电保护的配合重合闸前加速保护当配备有重合闸时，继电保护的第一次动作可以无选择对于瞬时性故障，这个故障就消失了，缩短了故障切除时间，阻止故障发展成为永久性故障对于永久性故障，故障依然存在，保护第二次按照整定的梯形时间动作重合闸后加速保护——保护第一次按照整定时限动作跳闸；当重合于永久故障时瞬时动作二次跳闸第四十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程四、纵联保护概述定义

就是用某种通信通道（简称通道）将输电线路两端或者多端的保护装置纵向连接起来，将各端电气量彼此传送，再将这些电气量进行比较，以判断故障发生的范围（保护区内或者区外），从而确定是否切除该线路的一种保护方式。第四十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程分类根据使用的电气量单元式保护（unitprotection）使用各端实际测量值，代表是电流差动保护非单元式保护(nonunitProtection)使用各端对故障性质判断结果，代表是方向比较式纵联保护根据通道：导引线保护、高频（载波）保护、微波保护、光纤保护根据信号：闭锁信号、允许信号、跳闸信号根据原理：差动保护、相位差动保护、闭锁距离、方向比较等第四十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程分相式光纤电流差动保护特点：光纤通道；按相构成；绝对的选择性；天然的选相能力，不反映电力系统振荡第五十页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程第五十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程第五十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程分相式光纤电流差动保护原理：基尔霍夫电流定律（KCL）把被保护线路看作一个节点，流入电流和流出电流之和为零正常运行和区外故障时，从线路一端流入电流等于另一端的流出电流，其和（差）为零区内故障时，从两端都向故障点流，其和为短路点的短路电流第五十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程判据构成理想判据

Iset是防止保护误动作的门槛或整定值实用判据正常运行或者区外故障时，由于两侧CT特性不完全一致；由于两侧CT流过的电流大小不同；变换到二次侧的电流并不相等，导致差动继电器中有不平衡电流流过。因此在保护判据中增加一项制动项，使得区外故障时保护不容易误动。第五十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程高频闭锁距离保护利用高频载波通道构成使用高频信号代表“有”、“无”、“正”、“反”、“跳”、“不跳”等逻辑信息，传送本端故障性质的判别结果闭锁的意思是收不到该信号保护可以动作跳闸距离是指该保护用阻抗测量结果作为故障范围和故障方向（故障性质）的判别元件第五十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程距离测量元件（阻抗继电器）的选择距离保护Ⅰ段ZⅠ的整定范围只有被保护线路全长的80％～85％，不能反映全线任意位置的故障距离保护Ⅱ段、Ⅲ段ZⅡ,ZⅢ的整定范围都超过线路全长。换句话说，任意位置故障它们都有反映，因此被选作为高频闭锁距离保护的距离测量元件。距离测量元件（阻抗继电器）的作用正方向故障的判别元件——必须选择具有方向性的阻抗继电器构成停止发信的元件第五十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程高频闭锁距离保护的原理说明第五十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程区内故障时，两侧的距离保护Ⅱ段都超过整定值，它们一方面停止本端发信机发信（停止闭锁信号）；另外为收不到对端闭锁信号而去跳闸做准备。当对端也停信时，出口跳闸区外故障时，一侧的距离保Ⅱ段可能动作，它一方面停止本端发信机发信（停止闭锁信号）；另外为收不到对端闭锁信号而去跳闸做准备。但对端距离Ⅱ段肯定不动作不会停信，所以不会误动跳闸T是时间元件，其延时

t

是为了等待对端闭锁信号的到来，防止区外故障误动作第五十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程完整的高频闭锁距离保护说明图第五十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程完整的高频闭锁距离保护说明图第六十页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程第六十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期一第四节高压线路保护流程4－2系统程序流程与电流保护流程相同部分不再重复介绍初始化结束后，控制程序进入振荡闭锁方式（相当于启动元件动作150mS之后）在数据采集系统刚开始工作时，没有历史数据，所以，突变量启动元件就很容易在正常负荷电流情况下启动，而此时，没有任何记忆分量能够参与保护功能的判别

刚合上直流电源时，如果电