综合自动化系统培训变电站综合自动化系统 授课教师：李春锋 2010年7月教学目标:1、了解保护的基本构成2、了解变电站综合自动化系统的构造3、理解综自系统的工作原理4、掌握综自系统常见故障处理方法5、了解我厂采用不同综自厂家的特点教学重点:1、综自系统的通讯联接关系2、保护原理的逻辑关系教学难点：各种装置故障的分析和处理电力系统概述一、电力系统继电保护的概念和作用故障:包括各种短路（d(3)、d(2)、d(1)、d(1.1)）和断线（单相和两相），其中最常见同时也最危险的故障是发生各种型式的短路。在发生短路时可能产生以下的后果: (1)通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。 (2)短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命。 (3)电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。 (4)破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。 不正常运行状态:电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。如：过负荷、频率降低、过电压、电力系统振荡等。 事故：系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。 二、 电力系统继电保护 电力系统继电保护是继电保护技术或继电保护装置的统称。 继电保护技术是一个完整的体系，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。 继电保护装置是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。三、 继电保护的基本任务 (1)自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到 破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。 (2)反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件(例如有无经常值班人员)，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。3.1 继电保护的基本原理 利用正常运行与区内外短路故障电气参数变化的特征构成保护的判据，根据不同的判据就构成不同原理的继电保护。例如: 电流增加（过电流保护）:故障点与电源直接连接的电气设备上的电流会增大； 电压降低（低电压保护）:各变电站母线上的电压也将在不同程度上有很大的降低， 短路点的电压降低到零； 电流电压间的相位角会发生变化（方向保护）:正常20左右，短路：6085； 电压与电流的比值会发生变化； (距离保护或阻抗保护):系统正常运行是负荷阻抗，其值较大，系统短路时Z是保护安装处到 短路点之间的阻抗，其值较小； 电流差动保护:正常运行时 I入=I出，短路时I入I出； 分量保护:出现 I2 、I0分量。 另外非电气量保护：瓦斯保护，过热保护。3.2 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。（1）测量部分 测量部分是测量从被保护对象输入的有关电气量，并与已给定的整定值进行比较，根据比较的结果，从而判断保护是否应该起动。 （2）逻辑部分 逻辑部分是根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号，将有关命令传给执行部分。继电保护中常用的逻辑回路有“或”、“与”、“否”、“延时起动”、“延时返回”以及“记忆”等回路。 （3）执行部分 执行部分是根据逻辑部分输出的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如故障时，动作于跳闸；不正常运行时，发出信号；正常运行时，不动作等。动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性四、 继电保护的分类 （1）按被保护的对象分类： 输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护等； （2）按保护原理分类： 电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等； （3）按保护所反应故障类型分类： 相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等； （4）按继电保护装置的实现技术分类： 机电型保护（如电磁型保护和感应型保护）、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等； （5）按保护所起的作用分类： 主保护、后备保护、辅助保护等； 主保护满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。 后备保护 主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。又分为远后备保护和近后备保护两种。 远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。 近后备保护：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。 辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。第一节：电压互感器1.1 电压互感器原理 电压互感器（TV）是隔离高电压，供继电保护、自动装置和测量仪表获取一次电压信息的传感器。是一种特殊型式的变换器。 特点： 容量小（通常只有几十伏安或几百伏安） 一次电压（即电网电压）不受二次电压的影响 正常运行时近似空载，二次电压基本上等于二次感应电动势。 二次侧严禁短路，一次、二次一般接有熔断器保护 1.2 结构形式： 分为电磁式电压互感器、电容式电压互感器、光电式互感器 （1）电磁式电压互感器 优点：结构简单，暂态响应特性较好。 缺点：因铁芯的非线性特性，容易产生铁磁谐振，引起测量不准确和造成电压互感器的损坏。 典型接线： （2）电容式电压互感器（CVT） 优点：没有谐振问题，装在线路上时可以兼作高频通道的结合电容器。缺点：暂态响应特性较电磁式差。 带载波附件的电容式电压互感器原理接线如图所示，电容分压后的电压经T变换输出。 （3）光电式互感器 特点：无饱和，高精度，线性度好，体积小，重量轻，可靠性、安全性高等。 光电互感器的采集器单元（包括电流电压传变和信号处理等）与电力设备的高电压部分等电位，高低压之间连接全部使用光纤，将一次电流电压传变为小电压信号，就地转换为数字量，通过光纤传输给保护、测量和监控等设备使用。1.3 误差(1）变比误差 定义：用电压互感器测出的电压nTVU2与实际电压U1之差与实际电压U1之比的百分值表示。 (2）角误差 角误差是指电压互感器一次电压向量与反向二次电压向量之间的夹角。 (3）电压互感器的准确度级 a: 对于测量用电压互感器的标准准确度级有：0.1、0.2、0.5、1.0、3.0五个等级 b：继电保护用电压互感器的标准准确度级有3P和6P两个等级 第二节：电流互感器原理2.1 工作原理 电流互感器（TA）就是把大电流按比例降到可以用仪表直接测量的数值，以便用仪表直接测量，并作为各种继电保护的信号源。且其一、二次绕组之间有足够的绝缘，从而保证所有低压设备与高电压相隔离。 特点 : 二次测接的是仪表和继电器的电流线圈，阻抗很小，接近于短路工作状态； 二次侧阻抗很小，N1N2也很小，故对一次侧的电流几乎无影响，一次侧电流取决于电网负载； I1= N1N2I2，如测得I2，而N1，N2已知，就可得到I1。 电流互感器运行时，应特别注意防止二次绕组开路。 2.2 电流互感器极性 在继电保护中按“减极性”原则标示。即一次电流由“*”端流入电流互感器作为它的假定正方向，而二次电流由“*”端流出电流互感器作为它的假定正方向。如下图所示： 2.3 电流互感器接线方式 两相不完全星形接线用于35kV及以下电压等级小电流接地系统 。可以获得A、C相电流。 三相完全星形接线用于110kV及以上电压等级大电流接地系统，可以获得三相相电流。 三相完全星形接线的中线上可以获得三相电流之和，即3倍的零序电流。 1.2.4 电流互感器的误差 如上图所示：TA的误差主要来自于励磁电流，一次电流中有一部分流入励磁支路而不变换至二次侧。影响TA误差的主要因素是二次负载及一次电流大小。 二次负载励磁电流TA误差一次电流TA铁芯趋向饱和励磁阻抗下降励磁电流增大TA误差增大 (1)10误差曲线 继电保护使用 TA在误差为10情况下二次阻抗与一次电流倍数的关系曲线称为10曲线。如下图所示： 图中mI1/I1N为一次电流倍数，ZLMax为允许的最大二次阻抗。 (2)电流互感器的准确度级 a：测量用电流互感器的准确度级为：0.1、0.2、0.5、1、3、5等六个标准 b：保护用电流互感器的准确度级有5P和10P两个准确度级第一章：保护的基本构成一 继电保护的任务电力系统是由发电机，变压器，输电线路和负荷组成的总体，其运行过程是同时进行的。运行过程中的状态有正常运行状态、故障状态和不正常运行状态三种，通常处于正常运行状态。电力系统可能发生的各种短路，断线或同时出现短路和断线，属于故障状态，介于正常工作和故障状态之间的各种过负荷、发电机突然甩负荷引起的过电压、低压电网一点接地以及电力系统振荡等属于不正常运行状态。故障和不正常运行状态将对电力系统造成危害，最常见也是最危险的的故障是电力系统的各种短路。1. 短路可能产生以下后果：故障点通过的短路电流很大，将产生电弧烧毁设备；短路电流经过非故障设备，产生热效应，电动力，损坏或缩短非故障设备寿命；短路点附近电压下降，破坏用户正常工作，影响用户的电能质量；短路时，电压下降，破坏系统并列运行稳定性，扩大事故甚至造成系统解裂或瓦解；2. 不正常运行状态的主要影响有：长时过负荷，电气元件和绝缘材料温升超过允许值，绝缘老化，产生故障系统功率缺额频率下降影响系统稳定运行；发电机突然甩负荷使电压上升，造成过电压；低压电网一点接地使非故障相对地电压升高危及非故障相的安全。故障和不正常运行状态将引起事故。事故是指系统正常各种遭到破坏，