电力系统继电保护(非继电专业适用)微机型继电保护基础知识
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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。
一、继电保护的任务:(1)、当电力系统出现故障时,给控制主设备(如输电线路、发电机、变压器等)的断路器发出跳闸信号,将发生故障的主设备从系统中切除,保证无故障部分继续运行;(2)、当电力系统出现不正常工作状态时继电保护发出信号,运行人员根据继电保护发出的信号对不正常的工作状态进行处理,防止不正常工作状态发展成故障而造成事故。
二、继电保护的四项基本要求:选择性、迅速性、灵敏性、可靠性。
三、继电保护装置一般由三部分组成,即测量部分、逻辑部分和执行部分。
四、动合触点:也叫常开触点。
指线圈不带电或带电不足时触点处于断开状态的这一类触点。
反之带上足够大电时该触点就闭合。
动断触点:也叫常闭触点。
指线圈不带电或带电不足时触点处于闭合状态的这一类触点。
反之带上足够大电时该触点就断开。
五、后备保护是主保护或断路器拒动时,用以切除故障的保护。
定时限过电流保护(电流Ⅲ段保护)就是后备保护。
后备保护分为远后备、近后备两种方式。
近后备是当主保护拒动时,由本电力设备或线路的另一套保护实现的后备保护。
远后备是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。
六、电流互感器(TA )减极性原则:一次侧电流从极性端流入,则二次侧电流从极性端流出。
七、电量变换。
将互感器二次侧电压(额定 100V)、电流(额定5A 或1A),转换成弱电压,以适应弱电元件的要求。
电压变换器(UV):将TV 二次值进一步变成小电压。
电流变换器(UA):将TA 二次值进一步变成小电压。
电抗变换器(UX):将TA 二次值进一步变成小电压。
八、电流继电器:①动作电流:使电流继电器刚好动作的最小电流值,称为继电器的动作电流,记作 ②返回电流:使电流继电器刚好返回的最大电流值,称为继电器的返回电流,记作③返回系数:返回系数越大,灵敏度越高,一般为0.85~0.9④动作电流的调整方法:a.改变继电器线圈的连接:同一刻度下,并联时的动作电流为串联时的2倍。
电力系统继电保护基础知识一、电力系统继电保护的基本概念1. 继电保护的3个组成部分:•测量回路•逻辑回路•执行回路2. 继电保护的3个基本任务:•切除故障元件•反映不正常运行状态•与其他自动装置配合3. [判断题] 电力系统的继电保护是通过监视电力系统中的电气量的变化从而判断系统是否出现故障。
(×)4. 可靠性包括安全性(不误动)和可信赖性(不拒动),主要取决于保护装置本身的制造质量。
5. 选择性是通过合理地选择保护方案、正确地进行整定计算以及精确地调整试验而获得的。
6. 灵敏性并不是越大越好,有时与安全性相矛盾。
7. 保护的整定时间是通过时间继电器来整定的,所以整定的动作时间是指时间继电器的动作时间。
8. 电力系统安全自动装置包括:•低周、低压减负荷装置•自动重合闸•故障录波器•备自投装置•系统解列9. 逻辑回路包括:•“或”回路•“与”回路•“延时启动”回路•“记忆”回路10. 最早出现的是过电流保护类型的熔断器装置,以后经历了机电型、晶体管型、集成电路型、微机型四个阶段。
11. 微机保护软件是由初始化模块、故障检出模块、故障计算模块组成。
12. 不通电时闭合的触点叫常闭触点,不通电时断开的触点叫常开触电。
二、电网的电流保护No.1 单侧电源网络相间短路的电流保护1、(瞬时)电流速断保护校验时要求最小保护范围不小于本线路全长的15%~20%。
2、限时电流速断保护要求灵敏系数大于1.3~1.5。
3、定时限过电流保护要求近后备的灵敏系数大于1.3~1.5,远后备的灵敏系数大于1.23。
4、时间阶梯∆t为0.5s。
5、对于线路-变压器组接线,电流速断可以保护线路全长。
可以只装设电流速断和过流保护。
6、相间电流速断保护比零序电流速断保护范围小,因为零序阻抗较大,其电流曲线陡。
7、运行方式的变化对电流保护有影响,对低电压保护、距离保护等均无影响。
8、定时限过电流保护整定:其中,Krel=1.15~1.25,Kre=0.85~0.95。
继电保护最全面的知识一、基本原理继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障,是保护区内故障还是区外故障的功能。
保护装置要实现这一功能,需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。
电力系统发生故障后,工频电气量变化的主要特征是:1)电流增大短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。
2)电压降低当发生相间短路和接地短路故障时,系统各点的相间电压或相电压值下降,且越靠近短路点,电压越低。
3)电流与电压之间的相位角改变正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角,一般约为20°,三相短路时,电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的,一般为60°~85°,而在保护反方向三相短路时,电流与电压之间的相位角则是180°+(60°~85。
)。
4)测量阻抗发生变化测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值。
正常运行时,测量阻抗为负荷阻抗;金属性短路时,测量阻抗转变为线路阻抗,故障后测量阻抗显著减小,而阻抗角增大。
不对称短路时,出现相序分量,如两相及单相接地短路时,出现负序电流和负序电压分量;单相接地时,出现负序和零序电流和电压分量。
这些分量在正常运行时是不出现的。
利用短路故障时电气量的变化,便可构成各种原理的继电保护。
此外,除了上述反应工频电气量的保护外,还有反应非工频电气量的保护,如瓦斯保护。
二、基本要求继电保护装置为了完成它的任务,必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。
对于作用于继电器跳闸的继电保护,应同时满足四个基本要求,而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置,这四个基本要求中有些要求可以降低。
1、选择性选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时,其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除,当故障设备或线路的保护或断路器拒动时,应由相邻设备或线路的保护将故障切除。
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。
第一章继电保护概述1-1 答:继电保护装置的任务是自动、迅速、有选择性的切除故障元件,使其免受破坏,保证其他无故障元件恢复正常运行;监视电力系统各元件,反映其不正常工作状态,并根据运行维护条件规范设备承受能力而动作,发出告警信号,或减负荷、或延时跳闸;继电保护装置与其他自动装置配合,缩短停电时间,尽快恢复供电,提高电力系统运行的可靠性。
1-2 答:即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
1-3 答:继电保护的基本原理是根据电力系统故障时电气量通常发生较大变化,偏离正常运行范围,利用故障电气量变化的特征可以构成各种原理的继电保护。
例如,根据短路故障时电流增大.可构成过流保护和电流速断保护;根据短路故障时电压降低可构成低电压保护和电流速断保护等。
除反映各种工频电气量保护原理外,还有反映非工频电气量的保护,如超高压输电线的行波保护和反映非电气量的电力变压器的瓦斯保护、过热保护等。
1-4 答:主保护是指能满足系统稳定和安全要求,以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。
后备保护是指当主保护或断路器拒动时,起后备作用的保护。
后备保护又分为近后备和远后备两种:(1)近后备保护是当主保护拒动时,由本线路或设备的另一套保护来切除故障以实现的后备保护;(2)远后备保护是当主保护或断路器拒动时,由前一级线路或设备的保护来切除故障以实现的后备保护.辅助保护是为弥补主保护和后备保护性能的不足,或当主保护及后备保护退出运行时而增设的简单保护。
1-6答:(1)当线路CD中k3点发生短路故障时,保护P6应动作,6QF跳闸,如保护P6和P5不动作或6QF, 5QF拒动,按选择性要求,保护P2和P4应动作,2QF和4QF应跳闸。
(2)如线路AB中k1点发生短路故障,保护P1和P2应动作,1QF和2QF应跳闸,如保护P2不动作或2QF拒动,则保护P4应动作,4QF跳闸。
第二章继电保护的基础知识2-1答:(1)严禁将电流互感器二次侧开路;(2)短路电流互感器二次绕组,必须使用短路片或短路线,短路应妥善可靠,严禁用导线缠绕;(3)严禁在电流互感器与短路端子之间的回路和导线上进行任何工作;(4)工作必须认真、谨慎,不得将回路永久接地点断开;(5)工作时,必须有专人监护,使用绝缘工具,并站在绝缘垫上。
一.什么是电力系统有两种说法:1.由生产和输送电能的设备所组成的系统叫电力系统,例如发电机、变压器、母线、输电线路、配电线路等,或者简单说由发、变、输、配、用所组成的系统叫电力系统。
2.有的情况下把一次设备和二次设备统一叫做电力系统。
一次设备:直接生产电能和输送电能的设备,例如发电机、变压器、母线、输电线路、断路器、电抗器、电流互感器、电压互感器等。
二次设备:对一次设备的运行进行监视、测量、控制、信息处理及保护的设备,例如仪表、继电器、自动装置、控制设备、通信及控制电缆等。
二.电力系统最关注的问题由于电力系统故障的后果是十分严重的,它可能直接造成设备损坏,人身伤亡和破坏电力系统安全稳定运行,从而直接或间接地给国民经济带来难以估计的巨大损失,因此电力系统最为关注的是:安全可靠、稳定运行。
三.电力系统的三种工况正常运行状态;故障状态;不正常运行状态。
而继电保护主要是在故障状态和不正常运行状态起作用。
四.继电保护装置基本任务就是指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。
它的基本任务简单说是:故障时跳闸,不正常运行时发信号。
故障后,能自动迅速,有选择地切除故障源,使故障设备免于遭到破坏,保证其它无故障设备能正常运行。
反应电气设备的不正常运行状态,动作与发出信号,减负荷或跳闸,对于不正常运行状态,一般不要求迅速动作,延时可避免由于干扰而引起的情况,防止误动作。
五.继电保护的基本原理和保护装置的组成继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障,是保护区内故障还是区外故障的功能。
保护装置要实现这一功能,需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。
图1-1 单侧电源网络接线如图1-1(a)、(b)所示的单侧电源网络接线图,(这是一种最简单的系统),图1-1(a)为正常运行情况,每条线路上都流过由它供电的负荷电流İf(一般比较小),各变电所母线上的电压,一般都在额定电压(二次线电压100V)附近变化,由电压和电流之比所代表的“测量阻抗”Z f称之为负荷阻抗,其值一般很大。
微机继电保护系统的原理、作用和特点微机继电保护系统的原理、作用和特点1.高压(电力)系统继电保护技术的原理是(电气)测量器件对被保护对象实时检测其有关电气量(电流、电压、功率、频率等)的大小、性质、输出的逻辑状态、顺序或它们的组合,还有检测其他的(物理)量(如(变压器)油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高等)作为继电保护装置的输入信号,通过数学或逻辑运算与给定的整定值进行比较,然后给出一组逻辑信号来判断相应的保护是否应该启动,并将有关命令传给执行机构,由执行机构完成保护的工作任务(跳闸或发出报警信号等)。
系统工作原理图:2.微机继电保护系统的硬件组成:(1).模拟量输入系统(数据采集系统):包括电压形成、模拟量信号的滤波、采样保持、多路转换(MPX)以及模拟转换等主要环节,最后完成将模拟量输入准确地转换为数字量。
(2).CPU主系统:微处理器、只读存储器(ROM)或闪存内存单元、随机存取存储器(RAM)、定时器、并行以及串行接口等。
微处理器通过执行编制好的程序,完成各种继电保护测量、逻辑和控制功能。
(3).开关量(数字量)输入/输出系统:并行接口(PIA或PIO)、光电隔离器件及有触点的(中间(继电器))等组成,完成保护的出口跳闸、信号、外部接点输入及人机对话等功能。
3.高压电力系统微机继电保护系统的作用是专业对电力系统的正常运行工况进行监测显示,对异常工况进行及时的故障报警、故障诊断或快速切断异常线路(或设备等)的电力保护系统,进而为用户的正常生产、生活(用电)提供保证。
4.高压电力系统的微机继电保护系统特点是:(1).可靠性:继电保护装置有非常好的可靠性,不误动不拒动等。
(2).选择性:正确选择故障部位,保护动作执行时仅将故障部位从电力系统中切除,保证无故障部分继续正常(安全)运行。
(3).速动性:快速反应及时切除故障。
(4).灵敏性:灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时,保护装置的反应能力。
1.微机保护装置的几种典型结构①单CPU微机保护装置的结构②多CPU微机保护装置的结构③采用DSP的微机保护装置的结构④网络型微机保护装置的结构2、逐次逼近原理A/D芯片构成的数据采集系统①电压形成回路②模拟滤波单元③采样保持电路④多路转换开关⑤模数转换器3、VFC型的A/D变换方式的优点:①工作稳定,线性好,精度高,而电路十分简单;②抗干扰能力强。
(这对继电保护装置是十分可贵的特点);③同CPU接口简单,VFC的工作可以不需CPU控制;④可以很方便地实现多CPU共享一套VFC变换。
4、两种数据采集系统的特点:①采用逐次逼近A/D芯片构成的数据采集系统经A/D转换的结果可直接用于微机保护中的数字运算;采用VFC芯片构成的数据采集系统必须将相邻几次采样读出的计数值相减后才能用于数字运算。
②逐次逼近A/D式数据采集系统,精度与A/D芯片的位数有关,采用分辨率越高的A/D 芯片,数据采集的精度越高,但硬件一经选定则分辨率便固定;VFC式数据采集系统,数据的计算精度除了与VFC芯片的最高转换频率有关外,还与软件中的计算间隔有关。
计算间隔越长,分辨率越高。
③A/D式芯片构成的数据采集系统对瞬时的高频干扰信号敏感,而VFC芯片构成的数据采集系统具有平滑高频干扰的作用。
④在硬件设计上,VFC式数据采集系统便于实现模拟系统与数字系统的间隔,便于实现多个单片机共享同一路转换结果。
而A/D式数据采集系统不便于数据共享和光电隔离。
⑤在设计微机保护系统时,采用A/D式数据采集系统时至少应设有两个中断,一个是采样中断,另一个是A/D转换结束中断。
VFC式数据采集系统中可只设一个采样中断。
1、突变量电流算法工作原理:2、选相元件算法(突变量电流选相、对称分量选相)工作原理:1、低频减载及低压减载①作用:保证电力系统稳定运行。
②工作原理:低频减载:当电力系统出现严重的有功功率缺额时,通过切除一定的非重要负载来减轻有功缺额的程度,使系统的频率保持在事故允许限额之内,保证重要负载的可靠供电。
电力系统的继电保护常识讲解|电网的电流保护电网正常运行时的电流是负荷电流,当发生短路时电流突然增大,电压降低。
利用电流增大作为电网故障的判据而构成的保护,即电流保护。
无时限电流速断保护无时限电流速断保护(又称第I段电流保护)是反映电流增大而不带时限动作的保护。
动作判据:Ik> Iset。
无时限电流速断保护单相原理接线如图1所示。
征程运行时,流过线路的电流为负荷电流,小于保护的动作电流,保护不动作。
当在线路保护范围内发生短路时,短路电流大于保护的动作电流,电流继电器KA动合触点闭合,启动中间继电器KM,KM东河触电闭合,启动信号继电器KS(发出保护动作信号),并接通断路器的跳闸线圈YT,断路器跳闸切除故障线路。
图1无时限电流速断保护单相原理接线限时电流速断保护无时限电流速断保护虽然能实现快速动作,但不能保护本线路的全长,因此必须装设另一段保护——限时电流速断保护(也称第Ⅱ段电流保护),用于保护无时限电流速断保护不到的后一段线路。
限时电流速断保护单相原理接线如图2所示。
与无时限电流速断保护原理接线相似,不同的是由时间继电器KT代替了中间继电器KM,时间继电器KT的触点容量较大,可以直接接通跳闸回路。
图2 限时限流速断保护单相原理接线定时限电流速断保护无时限电流速断保护和时限电流速断保护共同构成了线路的主保护。
为防止本线路的主保护拒动,以及下一线路的保护或断路器拒动,必须还要给线路设置后备保护--定时限过流保护(也称第Ⅲ段电流保护),以作为本线路的近后备保护和下一线路的远后备保护。
定时限电流保护的原理接线与限时电流速断保护相同,知识动作电流和动作时限不同。
电流保护的接线方式电流保护的接线方式是指电流保护中电流继电器线圈与电流继电器线圈与电流互感器二次绕组的连接方式。
流入继电器的电流与电流互感器二次侧流出电流的比值称为接线系数Kcon。
常见的电流保护接线方式有:三相完全星形接线、两相两继电器不完全星形、两相三继电器不完全星形等。