继电保护装置操作回路资料64页PPT

某智能建筑
03
采用微机继电保护装置实现对楼宇自动化系统的保护和控制，
提高了建筑的能源利用效率和安全性故障与处理方法
常见故障类型
采样故障
模拟量输入回路故 障，导致采样数据 异常。
软件故障
程序运行错误或死 机。
电源故障
电源模块故障，导 致装置无法正常工 作。
算法处理
微处理器根据预设的保护算法对采集 到的数据进行处理，判断是否发生故 障或异常。
输出执行
根据算法处理结果，通过输出接口发 出跳闸或合闸等控制信号，实现对一 次设备的保护。
人机交互
通过人机界面显示装置的运行状态和 故障信息，方便用户进行监控和维护 。
PART 03
微机继电保护装置的应用 场景与优势
通信故障
与外部设备或控制 系统的通信中断。
硬件故障
装置内部硬件损坏 。
故障处理方法
采样故障处理
检查模拟量输入回路，确保采 样数据准确。
软件故障处理
重启装置或重新下载程序。
电源故障处理
检查电源模块，确保正常供电 。
通信故障处理
检查通信接口和线路，确保通 信正常。
硬件故障处理
更换损坏的硬件模块。
故障预防措施
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目 录
• 微机继电保护装置概述 • 微机继电保护装置的组成与原理 • 微机继电保护装置的应用场景与优势 • 微机继电保护装置的常见故障与处理方法 • 微机继电保护装置的未来发展趋势与挑战

同时，构成继电保护装置的元件、材料、保护装置的结构型式和制造工艺也
发生了巨大的变革.50年代以前的继电保护装置都是由电磁型感应型或电动型
继电器组成的这些继电器统称为机电式继电器。
•
•
本世纪50年代初由于半导体晶体管的发展开始出现了晶体管式继电保护
装置称之为电子式静态保护装置.70年代是晶体管继电保护装置在我国大量采
定了理论基础.
•
70年代后半期比较完善的微机保护样机开始投入
到电力系统中试运行.
•
80年代微机保护在硬件结构和软件技术方面已趋
于成熟并已在一些国家推广应用这就是第三代的静态
继电保护装置微机保护装置具有巨大的优越性和潜力
因而受到运行人员的欢迎进入90年代以来它在我国得
到了大量的应用将成为继电保护装置的主要型式.可以
•
在50年代，微波中继通讯开始应用与电力系统，从而出现了利用微波传
送和比较输电线两端故障电气量的微波保护。早在50年代就出现了利用故障
点产生的行波实现快速继电保护的设想。经过20余年的研究，终于诞生了行
波保护装置。显然，随着光纤通讯将在电力系统中的大量采用，利用光纤通
道的继电保护必将得到广泛的应用。以上是继电保护原理的发展过程。与此
8.4.2
• 3.快速性
• 继电保护的快速性是指继电保护装置应以尽可能快的速度切除故障设 备。故障后,为防止并列运行的系统失步,减少用户在电压降低情况下 工作的时间及故障元件损坏程度，应尽量地快速切除故障。
• (快速保护:几个工频周期，微机保护：30ms以下) • 故障切除总时间等于保护装置和断路器动作时间之和。一般快速保护
• 1针对不正常运行状态报警； • 2针对故障使断路器跳闸； • 3快速恢复供电。要求：可行性、选择性、灵敏性

保护）拒动和下一级线路的保护或断路器拒动，装 设定时限过电流保护作为后备保护。
过电流保护有两种：动作时间为固定整定的定时 限过流保护；动作时间与过流倍数有关，电流越大 动作越快，为反时限过流保护。
过电流保护的动作电流须大于本线路最大负荷电 流，动作时限比下一级线路过流保护动作时间高出 一段（一般1.5～2.5s）。过流时限选择，如图示。
一 继电保护的原理与运行
（三）输电线路保护 1、相间短路的三段式电流保护 线路短路时，线路电流增大，母线电压降低。利 用电流增大超过定值即动作，为线路的电流保护。 电流保护分为：瞬时电流速断保护、限时电流速 断保护、定时限过电流保护。 （1）瞬时电流速断保护 瞬时电流速断保护反应线路故障电流增大而动作， 没有延时，选择被保护线路上发生短路才动作。动 作电流整定为：躲过本线路末端短路可能出现的最 大短路电流。原理见图示。
一 继电保护的原理与运行
3、变压器瓦斯等非电量保护 利用变压器的油、气、温度等非电量构成的变压
器保护称为非电量保护。有瓦斯保护、压力保护、 温度保护、油位保护、冷却器全停保护。 （1）瓦斯保护
当变压器油箱内部发生故障，短路电流和电弧作 用使内部产生大量气体，油流加快，利用气体和油 流实现的保护称为瓦斯保护。
一 继电保护的原理与运行
4、变压器差动保护 （1）差动保护范围：各侧电流互感器所包围的电气 部分。范围内发生绕组相间短路、匝间短路、引出 线相间短路，中性点接地侧绕组、引出线、套管单 相接地短路时，差动保护均动作。 （2）差动保护类型：变压器的差动保护有变压器纵 差、分侧差动、零序差动保护。
1）纵差保护：变压器主保护。电压10kV以上、容 量10MVA及以上的变压器均配纵差保护。如图示。
一 继电保护的原理与运行

继电保护与重合闸的配合关系
对单相自动重合闸的评价
优点： 绝大多数故障情况下保证对用户的连续供电
提高了双侧电源系统并列运行的稳定性
缺点： 按相操作的断路器 选相元件 非全相运行时退出其他保护，防止误动作
其他特殊问题 1.非全相运行对保护的影响。采用单相重合闸后，要求在单相 接地短路时至跳开故障相的断路器，这样在重合闸期间的断电时 间内出现了只有两项运行的非全相不对称运行状态，从而在线 路中出现负序以及零序的电压、电流分量，这就可能引起本线 路某些保护以及系统中的其他保护误动作。 对于可能误动的保护，应在单相重合闸动作是予以闭锁，或在 保护的动作之上躲开非全相运行或动作时限大于单相重合闸间 歇时间。 2.重合过电压问题。当线路发生单相接地而采用三相重合闸时， 会产生相当严重的重合过电压。这是由于三相跳闸时，在非故 障相上保留有残余电压，且该电压在较短的重合闸间隙断电时 间内
3.应考虑非全相运行对继电保护的影响，还需要考虑非全相运行 对通信系统和铁道号志系统的影响。
故障选相元件 为实现单相重合闸，首先就必须有故障相选择元件。对选相 元件的基本要求是： 首先应保证选择性，即选相元件与继电保护相配合只跳开发 生故障的一相，而接于另外两相上的选相元件不应动作；其次， 在故障相末端发生单相接地短路时，接于该相上的选相元件应 保证有足够的灵敏性。 根据网络接线和运行特点，满足以上要求的常用选相元件有 以下几种：电流选相元件、低电压选相元件、阻抗选相元件。
单相自动重合闸的动作过程 单相接地短路→跳故障单相→重合单相 瞬时性故障→重合成功 永久性故障→跳三相
单相自动重合闸的特点
与三相重合闸所带来的新问题主要表现在以下几个方面。
1.需要设置故障选相元件，应该指出有些保护装置本身就具有选 相功能

确定线路两侧电流参考正方向：母线→线路（如绿色箭头）
基本原理的总结 电流 I ： 故障时增大 - 过电流保护 正常状态时 两侧电流相位相同 内部故障时 两侧电流相位相反 －差动保护 电压U ：故障时降低 －低电压保护 阻抗Z ：Z模值减小 －阻抗（距离）保护 非电气量：温度升高 － 瓦斯保护
各种硬件继电保护的特点：
电磁型继电保护（现在已很少应用）
微机型继电保护（现在被大量应用）
过电流保护原理，1901年电流差动保护原理，1908年方向性电流保护，1910年距离保护，1920年高频保护，1927年行波保护，1950年工频变化量保护，1980年，由我国专家提出。
继电保护硬件装置不断变化，但保护原理不变。
需要根据电力系统和负荷的具体情况，对这4个方面的要求适当地予以协调。
四、继电保护的发展简史
1、继电保护硬件发展
第一代静态保护
第二代静态保护
电磁型机电型
晶体管型保护
集成电路型保护
第三代静态保护
1901年发明
70年代
80年代后
微机保护
1960年发明
1970年发明
1972年发明90后大量应用
“四性”之间的关系：矛盾、统一
经济性考虑： 选择并配置继电保护装置时，应考虑经济条件，按被保护元件在电力系统中的地位和作用来确定保护方式。 对于重要的系统元件，如果选用简单价廉的保护装置，由于技术性能不佳，出现拒动或误动所带来的损失是惊人的。而对较为次要的数量很多的电气元件，则不应装设过于复杂昂贵的保护装置。
短路点
短路电流
主保护
远后备
近后备
K2
1 ～ 5
跳 5
跳 1、3
跳 2、4
K3

引起主变过负荷。
所以，后备保护作为相邻元件的远后备保护，同时也作 为变压器本身主保护的近后备保护。
后备保护能保护电流互感器与断路器之间 的故障。
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30
3、继电保护配置 3.7变电站保护配置——30KV、10KV线路
3.7.6 35KV、10KV线路： 根据35KV和10KV系统中性点不直接接地系统
近后备保护：距离三段保护（接地距离和相间 距离）；零序电流保护；失灵保护；重合闸 （包括后加速）。
远后备保护：主变后备保护、相邻线路的三段 保护
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3、继电保护配置
3.7变电站保护配置——110KV线路
3.7.3 110KV线路： 110KV线路无论是有源还是无源线路，通常采
用主保护和远后备保护。 主保护：距离Ⅰ、Ⅱ保护（接地距离、相间距
3.9.4与保护装置所取CT接线方式有关： 一次与二次的极性有关。CT的极性接
法，直接关系到保护方向的选择。
如线路距离保护：当极性接反了，正方向 不动，反方向动作；
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3、继电保护配置 3.9保护范围 —运行方式影响保护范围
3.9.5与运行方式有关：
在大运行方式下计算的整定值，在小运行 方式下，可能不动作。所以整定值要随着运行 方式变化而不断调整。
离），零序方向电流Ⅰ、Ⅱ保护； （近后备保护：距离Ⅲ保护、零序方向电流Ⅲ
保护，重合闸（后加速）；） 远后备保护：由主变的过流保护用为110KV后
备保护
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3、继电保护配置 3.7变电站保护配置——主变
3.7.4 主保护配置原则 反应变压器油箱内部故障和油面降低——瓦斯保护 ；
内部故障主要有：油、纸等绝缘材料；线圈的纵向故障（匝 间短路）

在正常运行，或者外部故障已经趋于稳定以后，对应的不平衡电流 情况。 2）、暂态不平衡电流
发生短路这个过程中的不平衡电流
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4.1.2 纵联差动保护的不平衡电流
1、稳定情况下的不平衡电流 稳态不平衡电流实际上就是两侧LH励磁电流的差。应采用外部故障
时流过LH的最大短路电流，当LH进行10%误差校验后，每个LH的 误差均不会大于10%，电流互感器的误差为负误差，其差动回路中产 生的不平衡电流最大值为
差回路出现的不平衡电流。在短路后的暂态过程中，短路电流中除周 期分量电流外，还有按指数规律衰减的非周期分量（不能变换到二次 侧，主要作为励磁电流，使二次电流误差增大）由于LH原副边回路对 非周期分量电流衰减时间常数不同，两侧电流互感器直流励磁程度不 同，所以使暂态不平衡电流加大。在纵差保护计算中，其最大值为
面还有根较细线路，最主要作用是起到引雷的作用，防止输电线路直
接被雷击） 三相不区分哪一相故障
3）、允许式纵联方向保护、允许式纵联距离保护、行波保护
（FSK音频接口、电力载波机、微波、光纤等）
4）、分相式线路纵差保护 与导引线相类似，相对相（微波、光
纤）超高压输电线路中以及110KV输电线路中往往采用作为主保护，
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3
输电线的纵联保护
输电线纵联保护的概念及分类 1、纵联保护： - 所谓输电线路的纵联保护，就是用某种通信信道（简称通道） 将输电线首末两端的保护装置纵向联接起来，将各端的电气量 （电流。功率的方向等）传送到对端，将两端的电气量比较， 以判断故障在本线路范围内还是在线路范围之外。从而决定是 否切断被保护线路。 - 因此，理论上这种纵联保护具有绝对的选择性。
小结： 由于区内故障时，流入差动继电器的故障电流远大于继电

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开关失灵保护如何判别故障开关所在的母线 ？
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母线差动保护是当母线区内发生故障时，通过跳开该段母线
上所有开关的办法达到切除母线故障的目的，母线区外故障时
母 须可靠躲过故障电流。母线差动保护和主变差动保护一样，为
线
了躲过区外故障时产生的不平衡电流，采用比率差动的算法，
差 动
不同的是，母线差动保护经复压闭锁。当有母线分段时，根据
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主变过流保护主要作为变压器相间故障的后备保护，同时兼作主变中低压 侧出线的后备保护，一般要求经复压闭锁，根据实际需要选择是否经方向 闭锁。
关于过流保护的复压闭锁：为防止主变过负荷或者有大的冲击负荷时过流保护 误动，要求过流保护经复压闭锁。复压元件由正序电压和负序电压两个元件组 成一个或门，当满足正序电压低或负序电压高时动作出口开放过流保护。
根据《中国南方电网调度运行操作管理规定》，设 备非电量保护，由厂站值班员根据现场规程规定自行操作， 但重瓦斯保护投退须经调度许可。同时，重瓦斯保护作为 主变主保护，退出须经局总工或生技部批准。
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正常运行时，瓦斯继电器容器内上下开口油杯都是充满油的，如图a所示。上下 油杯因各自平衡锤的作用而升起，此时轻瓦斯和重瓦斯两对触点都断开。
发生轻微故障时，如图b所示，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入瓦斯继电
器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余
主
的油而使其力矩大于转轴的另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通信号
变
回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作”。
非
电
量
保
护
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a)正常状态

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UT-800操作回路-跳闸位置监视
跳闸位置监视
1、当断路器处于分闸位置时，跳闸位置监视回路导通。 以 V1.01 版 UT800 操 作 回 路 为 例 ， 跳 闸 位 置 监 视 回 路 中
TWJ （跳闸位置继电器）电阻为14KΩ，R11为15KΩ，远大于 合 闸 线 圈 电 阻 ， 回 路 中 电 流 =220V/29KΩ=7.5mA, 该 电
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UT-800操作回路-跳闸回路
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UT-800操作回路-跳闸回路
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UT-800操作回路-跳闸回路
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UT-800操作回路-跳闸回路
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UT-800操作回路-跳闸回路
跳闸回路参数 断路器跳闸线圈电阻一般为80～200Ω，跳闸回路电
流一般为220V/ (80～200Ω)= 1～3A。
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UT-800操作回路-合闸回路
合闸回路
1、合闸回路的作用是使断路器合闸线圈带电动作； 断路器合闸线圈带电后可驱动断路器合闸机构动作，使 断路器合上。（对于电磁型机构，先驱动合闸接触器， 再由合闸接触器接点接通断路器合闸线圈）
2、断路器合闸线圈前串接断路器常闭接点； 断路器在分闸位置时该接点闭合，即断路器在分闸位置时 合闸回路才可接通，断路器合闸后由此接点断开跳闸电 流，防止保护接点断弧烧坏。
为 额定电压，能可靠动作。合闸位置继电器动作后，提供
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UT-800操作回路-合闸位置监视
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UT-800操作回路-跳闸保持回路
跳闸保持回路 因遥分接点默认闭合时间较短，手动跳闸时操作分闸把手 也是短时接通的，如果遇到慢速开关则无法跳闸。此时， 就需要跳闸保持回路起作用。 同时，增加保持回路后，可以保证由串联在跳闸线圈前的 断路器辅助接点（断弧能力强）切断跳闸电流，避免烧坏 遥分接点或把手接点。

2、继电保护的基本原理
如图，正常情况时，线路上只流过
负荷电流IL，因而电流互感器TA二次侧 的电流亦即继电器KA的线圈中电流Ik小
于电流继电器KA的起动电流Iop.k ，
KA不动作。当线路发生短路故障，线路
上流过很大的短路电流IK,则TA二次侧
电流IK增大，当IK等于或大于Iop.k时，
KA起动，其常开接点闭合，使得跳闸线
圈YT受电，铁芯向上吸动，使断路器QF
在弹簧FT作用下跳闸。QF跳闸后，它的
辅助接点QFF断开，YT断电。
PPT课件
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在以上的过程中，继电器KA是关键，它由TA二次侧供 电，经过测量IK电流的数值，并与整定值比较，一旦超过整 定值就动作，向断路器发出跳闸命令。
有的继电器（例如采用晶体管继电保护时）不能直接与 电流互感器连接，需要经过变换电路，因而继电保护装置可 概括成如下方框图。
设备使用寿命，甚至发展成为故障。 中性点非直接接地系统当发生单相接地时，使未接地相
对地电压提高至原对地电压的根号3倍，它往往是导致短路 故障的一个原因。
PPT课件
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为防止事故扩大，尽可能缩小停电范围，保证非故障设备的继续运 行，必须迅速切除故障，这一任务就是由继电保护装置来完成的。
变配电所的电气设备连接回路分为一次回路和二次回路。
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继电器动作之后，IK继续增大、减小对输出电路并无影 响。因为动作之后δ较小，只要较小的电流就能维持继电器 的动作状态。
IK=Ire ·k 时，吸合转矩小于弹簧的作用力矩，衔铁被弹 簧拉回原来的位置。因为只要被拉开一 点， δ增大，Fem减小，衔铁更易于返回。
能使电流继电器返回的最大电流值Ire ·k——返回电流 返回电流与动作电流之比Kre——返回系数