第五章变电站微机保护变电站微机保护微机保护装置的特点及功能 微机保护的硬件构成及软件设置输电线路微机保护电力变压器微机保护第五章变电站微机保护1微机保护装置的特点及功能微机保微机保护装置的特点装置的特点微机保微机保护装置除了硬件外，装置除了硬件外，还必必须具有具有相相应的的软件，因此微机保件，因此微机保护可以可以实现智能智能化。化。2.2.高可靠性高可靠性微机保微机保护可可对其硬件和其硬件和软件件连续自自检，有极有极强的的综合分析和判断能力。合分析和判断能力。3.3.易于易于获得附加功能得附加功能微机保微机保护装置除了提供常装置除了提供常规保保护功能功能外，外，还可以提供一些附加功能。例如，保可以提供一些附加功能。例如，保护动作作时间和各部分的和各部分的动作作顺序序记录，故，故障前后障前后电压和和电流的波形流的波形记录等。等。这将有将有助于运行部助于运行部门对事故的分析和事故的分析和处理。理。第五章变电站微机保护4.4.调试维护方便方便在微机保在微机保护应用之前，整流型或晶体用之前，整流型或晶体管型管型继电保保护装置的装置的调试工作量很大，原工作量很大，原因是因是这类保保护装置都是布装置都是布线逻辑的，保的，保护的功能完全依的功能完全依赖硬件来硬件来实现。微机保。微机保护则不同，除了硬件外，各种复不同，除了硬件外，各种复杂的功能均由的功能均由相相应的的软件件( (程序程序) )来来实现。6.6.可以采用一些新原理，改善保可以采用一些新原理，改善保护的性能。的性能。如：采用模糊如：采用模糊识别原理或波形原理或波形对称原理称原理识别励磁涌流。采用自适励磁涌流。采用自适应原理改善保原理改善保护的性能等。的性能等。第五章变电站微机保护 7.缩短新产品的研制和开发周期。8.简便化、网络化微机保护装置本身消耗功率低，降低了对电流、电压互感器的要求，而正在研究的数字式电流、电压互感器更易于实现与微机保护的接口。第五章变电站微机保护二。微机保护系统完成的主要功能 应包括全变电站主要设备和输电线路等的全套保护。三。完成的附加功能 3.与统一时钟对时功能，以便准确记录发生故障和保护动作时间。 5.当地显示与多处观察和授权修改保护定值。 6.故障自诊断。 7.自动重合闸功能。第五章变电站微机保护第 2节 微机保护的硬件系统及软件配置第五章变电站微机保护硬件部分包括：1.数据采集系统，如：模拟量输入变换与低通滤波回路，采样保持与多路转换，模数转换系统，开关量输入通道等。2.微机主系统，如CPU，存储器、实时时钟，Watchdog.3.输入输出系统，如开关量的输出4.人机接口，如：键盘、显示器、打印机。第五章变电站微机保护 微机保护的硬件分为人机接口和保护两大部分，与之相对应的软件也分为接口软件和保护软件两大部分。 是指人机接口部分的软件，其程序分为主监控程序和运行程序。主监控程序主要是键盘命令处理程序，是为监控插件及各CPU保护插件进行调节和整定而设置的程序。运行程序由主程序和定时中断服务程序构成。主程序的任务是完成巡检、键盘扫描和处理及故障信息的排列和打印；定时中断服务程序包括软件时钟程序，以硬件时钟控制并同步各CPU插件的软时钟，和检测各CPU插件启动元件是否动作的检测启动程序。 微机保护装置的软件构成第五章变电站微机保护2. 保保护软件件 保保护软件件为主程序和两个中断服主程序和两个中断服务程序。程序。主程序包括初始化和自主程序包括初始化和自检循循环模模块、保、保护逻辑判断模判断模块及跳及跳闸处理模理模块。中断服。中断服务程序程序有定有定时采采样中断服中断服务程序和串行口通信中断程序和串行口通信中断服服务程序。程序。3. 中断服中断服务程序程序 绝大多数的工程大多数的工程计算机的算机的应用用软件都采件都采用了中断技用了中断技术，特，特别是是实时性要求性要求较强的系的系统，更离不开中断的工作方式。，更离不开中断的工作方式。继电保保护系系统是一种是一种对时间要求很高的要求很高的实时系系统，一方，一方面要求面要求实时地采集各种地采集各种输入信号，随入信号，随时跟踪跟踪系系统运行工况；另一方面，在运行工况；另一方面，在电力系力系统短路短路时，应快速判快速判别短路的位置或区域，尽快切短路的位置或区域，尽快切除短路故障。除短路故障。第五章变电站微机保护对保护装置而言，电力系统状态是保护最关心的外部事件，必须每时每刻掌握保护对象的系统状态，这就要求保护定时采样系统状态，常采用定时器中断方式(较高级别的中断)，每经过1.66ms中断原程序的运行，转去执行采样计算的服务程序。采样结束后，通过存储器中的特定存储单元将采样计算结果送给原程序，然后再去执行被中断了的程序，这就是定时采样中断服务程序。第五章变电站微机保护第三节 输电线路微机保护一、电网相间短路电流保护1、三段式电流保护第五章变电站微机保护三段式电流保护构成逻辑框图第五章变电站微机保护3 3、方向方向电流保流保护1）具有明确的方向性。1. 对功率方向判别元件的基本要求2）正方向故障有足够的灵敏性。k1k212第五章变电站微机保护.Uk1k2 Ik2.180+ k2k1点短路向量图0k1 90 180 k2 +180 270 判别电压、电流之间的相角或短路功率的方向，即可判别故障的方向。.Uk1k212Ik1=Ir.-Ik2=Ir.k2点短路向量图第五章变电站微机保护2. 功率方向元件的动作特性1） 输入为相电压、相电流对A相继电器：反方向短路：正方向短路：k1k212第五章变电站微机保护 最大灵敏角:输入电压、电流幅值不变，输出最大时所对应的电压、电流相位角。功率方向元件的最大灵敏角一般都接成在最常见短路情况下动作最灵敏，。功率方向元件在正方向故障时，动作的角度应该是一个范围。过渡电阻、线路阻抗角会变化，考虑实现的方便性，这个角度通常取为：k1k212第五章变电站微机保护+1+ j动 作 区三相短路AB或CA两相接地短路A相接地短路对正方向出口A相功率方向元件拒动,有“电压死区”k1k212第五章变电站微机保护最大灵敏角：动作方程：消除死区：引入非故障相电压。方向元件内角：2） 输入为线电压、相电流（90接线）取第五章变电站微机保护五。输电线路微机距离保护 定义：距离保护是反映故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。距离愈近，动作时间于短，以保证有选择地切除故障线路。第五章变电站微机保护第四节 电力变压器微机保护一.变压器微机保护的配置主保护：瓦斯保护和差动保护后备保护第五章变电站微机保护第三第三节 变压器内部故障主保器内部故障主保护一、比率制动式差动保护1 1、变压变压器器纵纵差保差保护护的构成原理及接的构成原理及接线线TA1TA2IAIBIC与发电机、变压器及母线差动保护（纵差保护）相同，变压器纵差保护的构成原理也是基于克希荷夫第一定律，即其物理意义是：变压器正常运行或外部故障时，流入变压器的电流等于流出变压器的电流。此时，纵差保护不应该动作。当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，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。第五章变电站微机保护变压器差动保护的特殊问题：1.两侧电流互感器的形式不同，将产生不平衡电流。例如，35kV高压侧是利用断路器套管中的电流互感器，而10kV低压侧装设独立的线圈式电流互感器，两者结构形式不同，将在差动臂中引起不平衡电流。2.两侧电流互感器的计算变比与标准变比不同，将产生不平衡电流。3.变压器各侧绕组接线方式不同，将产生不平衡电流。变电站的变压器绕组，一般接Y，d11，其高低压两侧电流的相位不同，即有30的相位差，因此，即使变压器两侧电流互感器二次电流在数值上相等，差动臂回路中仍有很大不平衡电流流过。第五章变电站微机保护4.变压器空载合闸时的励磁涌流问题。变压器的励磁电流仅流经变压器接入电源的那一侧，因此，通过电流互感器反映到差动回路中不能被平衡。5.在运行中改变变压器的分接头，将产生不平衡电流。由于分接头的改变，变压器的变比也随之改变，电流互感器二次电流的平衡关系将被破坏，在差动继电器K中产生不平衡电流。第五章变电站微机保护第三第三节 变压器内部故障主保器内部故障主保护变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性以母线侧为极性端。变压器各侧TA二次电流相位由软件调整，装置采用Y -变化调整差流平衡。对于Y0/-11的接线，其校正方法如下： Ia=IA-IBIb=IB-ICIc=IC-IA对于Y0/-11，二次侧电流滞后一次侧300，从而在差动回路中产生较大的不平衡电流，因此需要相位补偿。经此公式转换后，高压侧与低压侧的电流就同相位了。第五章变电站微机保护第五节 变电站电容器微机保护电容器作用无功补偿电动机、变压器等属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗。第五章变电站微机保护无功补偿的基本原理：电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.有功功率直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功。无功功率不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件。如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流滞后于电压90.而电流在电容元件中作功时,电流超前电压90.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,第五章变电站微机保护