变压器继电保护课件

微机变压器继电保护讲课教师：周洪电话：138691555012009.9.9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。

按被保护对象分类

输电线保护电气主设备保护输电线路保护：

阶段式保护（过电流保护、距离保护、零序保护）纵差原理保护电气主设备保护（发电机、变压器、母线、电抗器、电容器等）基本概念：1.最大（最小运行方式）2.电流互感器的极性3.中性点运行方式4.继电特性5.接线方式6.灵敏系数（增加、减少）7.故障类型8.怎样满足选择性9.主保护，后备保护、辅助保护10.CPU、EPROM、RAM、EEPROM、、FLASH、DSP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微机保护软件微机保护软件1.数字滤波器2.保护算法3.保护逻辑微机保护------硬件加软件构成1.信号输入开关量、模拟量信号(微机保护输入范围0-5V、4-20mA)为了提高抗干扰需经光电隔离处理2.保护CPU（1）微处理芯片（MPU）（2）单片机（3）数字信号处理芯片DSP用于要求信号处理速度极高的场合，如傅氏变换、小叶变的换等复杂运算。（4）DSP+MCU（微控制器）由以上几种芯片构成的数字信号处理系统称为CPU系统3.人机接口人工干预，人机对话4.输出通道将小信号转换为大功率输出，对控制对象（DL）实现实现控制操作，在出口通道里还要防止控制对象对微机系统的干扰需加装光隔离5.电源微机保护对电源的要求较高，因此采用逆变电源，将强电系统与微机的弱电系统完全隔离，使之具有极强的抗干扰水平可以消除由变电所断路器跳合闸等原因产生的强干扰。

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

SC切换开关、LC合闸线圈、LT跳闸线圈、KYC遥合继电器、KYT遥跳继电器、KRC重合、闸继电器、KCP合闸位置继电器、KTP跳闸位置继电器、KCK合闸保持继电器、KKJ合后状态继电器、KCF防跳继电器、KRC合闸继电器、KAA装置报警继电器、KPR保护动作继电器11ZK为就地和遥控操作的切换开关、11SC为就地操作的合闸分闸切换开关，遥合KYC遥分KYT继电器的触点由微机测控装置输入。就地合闸：+--11ZK(1-2）---11SC（1-2）---KCFV---KCK----QF----LC----就地分闸：+--11ZK(1-2）---11SC（11-12）---KCFV---KCK----QF----LT----遥控合闸：+--11ZK(3-4）---KYC---KCFV---KCK----QF----LC----遥控分闸：+--11ZK(3-4）---KYT---KCFI----QF----LT---保护跳闸：+--KRC---11XB2---KCFV---KCK----QF----LC----

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）

4.模/数（A/D）转换ADC：比较式（直接式）逐次比较式VFC：计数式（间接式）电压-频率式1)逐次比较式A/D基本原理2)、VFC式A/D的基本原理基本原理：将输入电压变换成一系列频率与输入电压大小成正比的脉冲，用计数器在固定时间内对脉冲个数进行计数，其计数值与输入电压成正比。

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。（四）通讯接口 CPU与外部的通信方式：

1、异步通信：以一个数据为一个整体传送，每个数据以相同的帧格式传送：2.同步通信：以数据块为一个整体传送，以同步字符使收发双方同步：用户可选择1个或2个特殊的8位二进制码作为同步字符，控制字符中包含数据块大小等的信息，接收端根据此信息接收数据块。（五）其它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；

7.中性点非直接接地侧的单相接地故障； 8.油面降低； 9.变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障。二、对变压器保护的基本要求 对变压器保护的基本要求有三方面： 1.在变压器发生故障时应将它与所有的电源断开。 2.在母线或其它与变压器相连的元件发生故障，而故障元件由于某种原因(保护拒动或断路器失灵等)其本身断路器未能断开情况下，应使变压器与故障部分分开。 3.当变压器过负荷、油面降低、油温过高时，应发出报警信号。

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。

对于变压器内部产生的轻微瓦斯和油面降低，应利用瓦斯继电器轻瓦斯动作触点给出信号；而对于变压器本体温度过高，应利用温度继电器触点给出报警信号。

为反应大接地电流系统外部接地短路，应装设零序电流保护

为反应过负荷应装设过负荷保护

为反应变压器过励磁应装设过励磁保护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