微机型继电保护基础

2002年4月电力系统微型计算机继电保护1.以微型计算机为核心的继电保护装置称为微型机继电保护装置。

2.交流电流交换器输出量的幅值与输入模拟电流量的幅值成正比。

3.脉冲传递函数定义为：在零初始条件下，离散系统输出响应的Z变换与输入信号的Z变换之比值4.当离散系统特征方程的根，都位于Z平面的单位圆之外时，离散系统不稳定。

5.在一个控制系统中，只要有一处或几处的信号是离散信号时，这样的控制系统称为离散_控制系统。

6.反映电力系统输电设备运行状态的模拟电气量主要有两种：来自电压互感器和电流互感器二次侧的交流电压和交流电流信号。

7.在一个采样周期内，依次对每一个模拟输入信号进行采样的采样方式称为顺序采样。

8.脉冲传递函数分子多项式为零的根，称为脉冲传递函数的零点。

9.从某一信号中，提取出有用频率成份信号的过程，称为滤波。

10.合理配置数字滤波器脉冲传递函数的零点，能够滤除输入信号中不需要的频率成份。

11.合理配置数字滤波器脉冲传递函数的极点，能够提取输入信号中需要的频率成份信号。

12.数字滤波器脉冲传递函数的零点z i在脉冲传递函数表达式中以因子1-Z i Z-1的形式出现。

13.如果设计样本的频率特性频谱的最大截止频率为fmax，则要求对设计样本的单位冲激响应h(t)进行采样时，采样频率要求大于2fmax。

14.为了提高微型机继电保护装置的抗干扰能力，在开关量输入电路中采取的隔离技术是光电隔离。

15.利用正弦函数的三个_瞬时采样值的乘积来计算正弦函数的幅值和相位的算法称为三点采样值乘积算法。

16.在电力系统正常运行时，微型机距离保护的软件程序工作在自检循环并每隔一个采样周期中断一次，进行数据采集。

17.微型机距离保护的软件程序主要有三个模块—初始化及自检循环程序、采样中断子程序和故障处理程序。

18.在电力系统正常运行时，相电流瞬时采值差的突变量起动元件△I bc等于零。

19.电力系统在非全相运行时，一旦发生故障，则健全相电流差起动元件起动。

继电保护基础知识和微机保护原理继电保护是电力系统中重要的安全措施之一，它的作用是在电力系统发生故障时，迅速切除或隔离故障点，保护电力设备和人身安全。

而微机保护利用先进的微机技术，结合各种传感器和控制装置，实现电力系统的准确、灵敏和可靠的保护，提高系统的稳定性和可靠性。

本文将介绍继电保护基础知识和微机保护原理。

一、继电保护基础知识1.继电保护原理继电保护根据电力系统的运行状态和故障特征，通过各种传感器和设备，对电力系统的电压、电流、功率等进行监测和测量，从而判断系统是否发生故障以及故障的位置和类型。

根据保护原理的不同，可以将继电保护分为差动保护、过流保护、间隙保护、距离保护等。

2.继电保护的类型继电保护按照保护范围的不同，可以分为发电机保护、变压器保护、线路保护、母线保护、馈线保护等。

不同的保护对象有着不同的保护特点和保护要求。

3.继电保护的组成继电保护由监测传感器、比较装置、判据装置和动作执行装置等组成。

监测传感器负责将电能转化为可测量的电信号，如电压互感器、电流互感器等；比较装置根据测量信号和设定值进行比较，判断系统的状态；判据装置根据比较装置的输出结果，生成动作指令，控制动作执行装置对保护范围内的设备进行保护动作。

1.微机保护系统结构微机保护系统由数据采集模块、微机主控装置、数据处理模块、监测和操作界面等组成。

数据采集模块负责采集保护对象的电压、电流等信号，并将其转化为数字信号；微机主控装置进行数据的处理和分析，并根据设定条件生成保护动作指令；数据处理模块进行数据的存储和管理，提供故障记录和统计报表等。

2.微机保护的特点微机保护具有以下特点：（1）准确性高：微机保护采用先进的数字信号处理技术，可以实时监测和测量电力系统的各种参数，提高保护的准确性和可靠性。

（2）速度快：微机保护系统的处理速度很快，可以在几十毫秒内完成对电力系统的故障判断和动作指令的生成。

（3）功能强大：微机保护具有丰富的功能，可以实现过流保护、差动保护、距离保护、频率保护等多种保护方式。

继电保护（Relay Protection ）绪论本部分主要介绍电力系统故障类型，不正常运行状态及电力系统发生故障产生的危害后果。

重点介绍继电保护部分的任务，工作原理及对继电保护的要求。

一．电力系统的故障与不正常运行1．电力系统：电能的生产，输送，分配和应用组成的系统。

2．一次设备：电能通过的设备。

如发电机，变压器，断路器，隔离开关，PT,CT ，电力电容器，电抗器，母线及线路为一次设备。

3．二次设备：对一次设备运行状态进行监视，测量，保护及控制的设备为二次设备。

（弱电）电力系统在运行中可能会发生各种故障及不正常运行状态，会严重影响系统的正常运行，甚至会使系统瓦解。

4．电力系统中的故障和不正常运行状态及后果。

a ． 故障：最常见也是最危险的故障是发生各种形式的短路，其次是系统断路及复合故障。

危害：○1 通过故障点很大的短路电流（为负载电流的几倍或几十倍）备。

○2 短路电流通过电源到短路点的非故障元件。

由于发热和电动力的作用（如线路间力的作用）使它们损坏或缩短使用寿命，功能降低。

○3 使电压大大下降，供电质量下降，影响用户工作的稳定性（大面积停电）○4 破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡。

b. 不正常运行状态：电力系统中电气设备不能正常工作，但没发生故障。

○1 过负荷：负荷超过电气设备额定值，即负载上升，R 下降，负荷电流上升大于额定电流即fhI>N I （载流部分和绝缘材料温度上升，加速绝缘的老化损坏，可能会发展为故障）○2 过电压：发电机突然甩负荷或急剧下降。

R 上升。

I 下降 aaaU EI R=-↑○3 系统频率下降（低用状态） ○4 发生轻微振荡。

5．短路的类型： ○1 三相短路 (3)D 2% ○2 两相短路 (2)D1.6%○3单相接地短路 (1)D 87% ○4两相接地短路 (1.1D6.1%6．系统发生事故的原因：○1 自然条件因素 （如雷击等） ○2 设备设计不合理，使正常的电流偏离。

【原创】继电保护整定计算必备基础知识（⼀）电⼒系统⼀时⼀刻也不能离开继电保护，没有继电保护的电⼒系统是不能运⾏的。

⼀、⽬的：继电保护⼯作类别多种多样，诸如设计、制造、调试、安装、运⾏等等。

继电保护整定计算是其中的⼀项重要⼯作。

不同的部门其整定计算的⽬的是不同的。

电⼒⽣产的运维部门，例如电⼒系统的各级调度部门，其整定计算的⽬的是对电⼒系统中已经配置安装好的各种继电保护，按照具体电⼒系统的参数和运⾏要求，通过计算分析给出所需的各项整定值，使全系统中各种继电保护有机的协调的布署，在故障时能够协调⼯作,使停电⾯积最⼩,损失最⼩。

电⼒⼯程的设计部门，其整定计算的⽬的是按照所设计的电⼒系统进⾏计算分析，选择和论证继电保护的配置及装置选型的正确性，并最后确定其技术规范，正确圆满地完成设计任务。

⼆、任务：继电保护整定计算的基本任务，就是要对各种继电保护装置给出整定值；⽽对电⼒系统中的全部继电保护来说，则需编制⼀个整定⽅案。

整定⽅案通常可按电⼒系统的电压等级或设备来编制，并且还可按继电保护的功能分成⼩的⽅案分别进⾏。

例如，⼀个220kV电⽹的继电保护整定⽅案，可分为相间距离保护⽅案、接地零序电流保护⽅案、重合闸⽅案、⾼频保护⽅案、设备元件保护⽅案等。

这些⽅案之间既有相对的独⽴性，⼜有⼀定的配合关系。

各种继电保护适应电⼒系统运⾏变化的能⼒都是有限的，因⽽，继电保护整定⽅案也不是⼀成不变的。

随着电⼒系统运⾏情况的变化（包括基本建设发展和运⾏⽅式变化），当其超出预定的适应范围时，就需要对全部或部分继电保护重新进⾏整定，以满⾜新的运⾏需要。

对继电保护整定⽅案的评价，是以整体保护效果的优劣来衡量的，并不仅仅着眼于某⼀套继电保护的保护效果。

有时以降低某⼀个保护装置的保护效果来改善整体保护的保护效果，也是可取的。

⼀个整定⽅案由于整定配合的⽅法不同，会有不同的保护效果。

因此，如何获得⼀个最佳的整定⽅案，将是从事继电保护整定计算⼯作的⼯程技术⼈员的研究课题，这是个整定技巧问题。

绪论一、计算机在继电保护领域中的应用和发展概况电子计算机特别是微型计算机（以下简称微型机）技术发展很快，其应用已广泛而深入地影响着科学技术、生产和生活等各个领域。

它使各行业的面貌发生了巨大的，往往是质的变化，继电保护技术也不例外。

在继电保护技术领域，除了离线地应用计算机作故障分析和继电保护装置的整定计算、动作行为分析外，60 年代末期已提出用计算机构成保护装置的倡议。

最早的两篇几乎同时发表的关于计算机保护的研究报告[1，2] ，揭示了它的巨大潜力，引起了世界各国继电保护工作者的兴趣。

在70 年代，掀起了研究热潮，仅公开发表的有关论文就有200 余篇[3] ，在此期间提出了各种不同的算法原理和分析方法。

但是限于计算机硬件的制造水平以及价格过高，故当时还不具备商业性地生产这类保护装置的条件。

早期的研究工作是以小型计算机为基础的，出于经济上的考虑，曾试图用一台小型计算机来实现多个电气设备或整个变电站的保护功能。

这种想法使可靠性难以得到保证，因为一旦当该台计算机出现故障，所有的被保护设备都将失去保护，同时，按照当时计算机的接口条件和内部资源来说，也无法实现这种设想。

到了70 年代末期，出现了一批功能足够强的微型机，价格也大幅度降低，因而无论在技术上还是经济上，已具备用一台微型机来完成一个电气设备保护功能的条件。

甚至为了增加可靠性，还可以设置多重化的硬件，用几台微型机互为备用地构成一个电气设备的保护装置，从而大大提高了可靠性。

美国电气和电子工程师学会（IEEE）的教育委员会在1979 年曾组织过一次世界性的计算机保护研究班（其讲义有中译本[4]）。

这个研究班之后，世界各大继电器制造商都先后推出了各种定型的商业性微机保护装置产品。

由于微机保护装置具有一系列独特的优点，这些产品问世后很快受到用户的欢迎。

国内在微型机保护方面的研究工作起步较晚，但进展却很快。

1984 年国内第一套微机距离保护样机在经过试运行后，通过了科研鉴定[5]。

继电保护基础知识4.1 名词解释1）正弦交流电：随时间按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。

2）交流电的有效值：在阻值相等的两个电路中，分别通入直流电流I 和交流电流i，如果在一个交流周期的时间内这两个电流所产生的热量相同，则交流电流i 的有效值就等于这个直流电流I的大小。

3）无功功率：是衡量电源和负载中电抗元件能量交换规模的物理量。

在数值上等于瞬时功率的最大值。

4）标幺值：就是各物理量对基准值的相对数值，无单位。

其表示式为：标幺值=有名值/基准值。

5）失磁：失磁是指发电机运转中，由于励磁回路某些故障引起的励磁电流的中断。

6）电力系统安全自动装置：在电力网中发生故障或出现异常运行时，为确保电网安全与稳定运行，起到控制作用的自动装置。

7）异常运行保护：反应被保护线路和设备异常运行状态的保护。

如过负荷、过励磁、振荡解列等。

8）重复接地：将零线上的一点或多点与大地进行再一次的连接叫重复接地。

9）瞬时功率：电路在任一时刻吸收和消耗的功率称为瞬时功率。

10）视在功率：在具有阻抗的交流电路中，电压的有效值与电流的有效值的乘积称为视在功率，用S 表示。

11）稳态：若电路在直流或周期性电源作用下，所产生的各支路电压和电流都是直流或按同样规律做周期性变化时，则电路的这种工作状态称为稳定状态，简称稳态。

12）过渡过程：当电路的结构或元件的参数发生改变时，电路的工作状态将随之发生改变，这种改变一般不是瞬时完成的，而是要经历一个过程，这个过程就叫过渡过程。

13）开关量：所谓开关量，就是触点状态（接通或断开）或是逻辑电平的高低等。

14）系统的最大运行方式：是电力系统在该方式下运行时，具有较小的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。

一般根据系统最大运行方式的短路电流值来校验所选用的开关电器设备的稳定性。

15）数制：是按某种进位规则进行计数的计数体制，称为进位计数值，简称数制。

16）大接地电流系统：中性点直接接地系统（包括经小阻抗接地系统）发生单相接地故障时，接地短路电流很大，所以这种系统称为大接地电流系统。